|
Новое исследование оценивает ресурсы Титана
|
|
|
|
Крупнейший спутник Сатурна, Титан, представляет собой уникальную среду обитания в нашей Солнечной системе. Это единственная луна (или небесное тело за пределами Земли), имеющая плотную, богатую азотом атмосферу, и ее метановый цикл очень похож на гидрологический цикл Земли, в ходе которого твердый и жидкий метан испаряется, образуя облака, и возвращается на поверхность в виде осадков. Кроме того, его пребиотическая среда на поверхности и богатая органическая химия делают его идеальным местом для астробиологических миссий, таких как миссия НАСА "Стрекоза" (запуск запланирован не ранее июля 2028 года).
|
|
|
|
И, как сказал Роберт Зубрин в своей книге "Выход в космос: создание космической цивилизации", спутники Сатурна могут стать "Персидским заливом" Солнечной системы, а Титан - главным из них из-за его богатой природными ресурсами среды. В недавнем исследовании, опубликованном на сервере препринтов arXiv при поддержке НАСА, группа исследователей составила перечень ресурсов Титана и их потенциального использования будущими поколениями людей. Сравнивая этот спутник с другими объектами назначения (например, Луной и Марсом), они приходят к выводу, что Титан предлагает ряд потенциальных преимуществ для заселения людьми.
|
|
|
|
Исследованием руководил Конор А. Никсон, астроном и планетолог из Отдела исследований солнечной системы (SSED) Центра космических полетов имени Годдарда НАСА и заместитель начальника лаборатории планетарных систем. К нему присоединились Йе Лу, профессор аэрокосмической инженерии в Вустерском политехническом институте, и Дженнифер Э. Рулиффсон, профессор материаловедения и инженерной мысли в Университете Флориды. Их статья находится на рассмотрении для публикации в Acta Astronautica.
|
|
|
|
|
|
|
ISRU является важным аспектом всех планов долгосрочных полетов на Луну, Марс и в другие места, расположенные далеко за пределами Земли. На сегодняшний день подавляющее большинство исследований было сосредоточено на использовании лунных и марсианских ресурсов для обеспечения полетов с экипажами и возможного заселения земли людьми. За исключением недавно предложенной миссии ISRU по возвращению образцов на Титан (TISR), Титану уделялось значительно меньше внимания, несмотря на возможности, которые предлагает этот спутник.
|
|
|
|
Это включает в себя возможности для ISRU, которые позволят построить долговременные жилые помещения на поверхности. Кроме того, они могут привести к тому, что Титан станет базой для миссий по пополнению запасов, отправляющихся во внешнюю Солнечную систему и обратно. Аналогичным образом, Титан мог бы способствовать исследованию других спутников Сатурна, в частности "океанических миров" Энцелада и Мимаса, которые также богаты ресурсами. Наконец, его ресурсы и изготовленные из них изделия можно было бы экспортировать в другие места Солнечной системы.
|
|
|
|
Это включает в себя топливо, сырье и предметы первой необходимости, такие как продукты питания, вода, азотные удобрения, кислородный газ и многое другое. Как Никсон сообщил Universe Today по электронной почте: "Титан изобилует углеводородами — тем, что мы на Земле называем нефтью и природным газом. В атмосфере он содержит около 5% метана (то, что мы называем сжиженным газом и используем для отопления дома и приготовления пищи). На поверхности мы можем найти более тяжелые углеводороды, такие как пропан, используемый в резервуарах для барбекю, бутан, используемый в зажигалках, и более тяжелые жидкости, такие как керосин и бензин. Помимо сжигания этих углеводородов, мы также можем производить из них множество продуктов: пластмассы, синтетический каучук и сырье для всего - от растворителей до фармацевтических препаратов и даже пищевых продуктов".
|
|
|
|
Предыдущее исследование, проведенное Джеффри Лэндисом и командой Compass Lab из Исследовательского центра Джона Гленна НАСА, изучало ISRU на Титане с одной целью: сжижение метана и получение жидкого кислорода (LOX) и жидкого водорода (LH2) из воды для создания топлива для миссии по возврату образцов. Никсон и его коллеги раскинули гораздо более широкую сеть, заглянув еще дальше в будущее, изучив множество возможных вариантов использования всех ресурсов Титана.
|
|
|
|
Они также рассмотрели, как можно использовать богатую ресурсную базу для более широкого спектра миссий. К ним относятся миссии, которые должны вернуться на Землю, а также миссии, которые планируют исследовать окрестности Сатурна. С этой целью посадочные аппараты с более крупного космического корабля могли бы доставлять топливо и припасы к заправочным станциям на поверхности. В качестве альтернативы на орбите можно было бы построить заправочные станции — аналогично тому, что SpaceX разрабатывает для Starship, — с которыми космические аппараты могли бы встречаться на пути к другим пунктам назначения.
|
|
|
|
И, как отметил Никсон, существует возможность сбора ресурсов для строительства долгосрочных поселений на поверхности Титана:
|
|
|
|
"В принципе, вы могли бы представить себе либо "дозаправку" на Титане (как в исследовании Олесона/Лэндиса), либо использование ресурсов для поддержания более постоянного поселения. Что касается дозаправки, то это не обязательно должно быть для возвращения на Землю: это может быть дозаправка корабля, только что прибывшего из внутренних районов Солнечной системы, чтобы отправиться дальше, скажем, к Урану или Нептуну, или исследовать спутники Сатурна. Или это может быть просто заправка обычного шаттла, который курсирует по системе Сатурна между колониями на разных лунах.
|
|
|
|
- Кроме того, мы можем расширить это определение, включив в него не только "топливо", но и ресурсы для самых разных целей. Итак, давайте представим себе постоянную станцию на Титане, которая перерабатывает углеводороды и хранит их в качестве различного сырья: от чернил для принтеров до удобрений. Затем, когда заходящий корабль приходит на "дозаправку", он пополняет запасы не только топлива, но и сырья для продуктов питания, возможно, для 3D-принтеров, используемых для изготовления запасных частей, текстиля, посуды и многого другого".
|
|
|
|
На Титане также имеется большое количество воды, которая составляет 50% его массы (остальное - каменистый материал в его ядре) и существует как в твердом, так и в жидком состоянии. Жидкая часть находится в основном под поверхностью, где аммиак и соль (два природных антифриза) поддерживают ее в жидком состоянии. Вода также присутствует в изобилии в виде поверхностного льда, который можно собирать и использовать для обеспечения всего - от питьевой воды до водородного топлива, газообразного кислорода и (как уже отмечалось) для производства топлива LOX/LH2.
|
|
|
|
Рассмотрев ресурсную базу Титана и возможности для пополнения запасов, заселения и разведки, Никсон и его коллеги сравнили Титан с Луной, Марсом и несколькими ближними космическими объектами. Они определили, что, хотя Титан находится гораздо дальше и для обеспечения транзита потребуется ядерный двигатель, его потенциал не имеет себе равных. "Просто нет другого мира (о котором мы знаем), подобного Титану", - сказал Никсон. "Титан уникален во многих отношениях: это единственная луна с атмосферой, и это единственная планета/спутник, кроме Земли, на которой есть углеводороды, доступные в атмосфере и на поверхности".
|
|
|
|
Хотя идея пилотируемых полетов на Титан или заселения этого и других спутников Сатурна является отдаленной перспективой, потенциал очевиден. Благодаря созданию инфраструктуры и аванпостов на спутниках Сатурна и вокруг них человечество получило бы доступ к огромной ресурсной базе. Помимо Титана, атмосфера Сатурна содержит огромные запасы редкого изотопа гелия-3 (3He), который считается идеальным топливом для термоядерных реакторов и термоядерных двигателей. При наличии такого количества воды, углеводородов и ценных газов Сатурн вполне может стать "Персидским заливом" Солнечной системы.
|
|
|
|
Но, как указал Никсон, преимущества выходят далеко за рамки заправки топливом и включают в себя средства для создания производственной базы, способной удовлетворить все потребности населения. Благодаря изобилию пластмасс, сырья для 3D-принтеров, топлива и продуктов питания, которые можно было бы производить на месте, человеческое поселение на Титане могло бы существовать в течение нескольких поколений. Возможно, это маловероятная возможность, но приятно осознавать, что она существует и может быть реализована когда-нибудь, когда человечество станет межпланетной цивилизацией.
|
|
|
|
Источник
|
