Бывший технолог NASA объяснил, почему добывать топливо нужно не на Луне, а на Марсе
Инженеры и ученые давно строят планы по освоению Солнечной системы. Главным пунктом в этих планах стоит производство топлива прямо в космосе. Специалисты называют это использованием ресурсов на месте. Идея опирается на простую логику: преодоление земной гравитации требует огромных затрат. Если корабль заправляется уже на орбите или на другой планете, ему нужно брать с Земли меньше груза, а это сделает полеты дешевле и проще. Однако бывший главный технолог одного из подразделений Лаборатории реактивного движения NASA Дональд Рэпп поставил эту идею под сомнение. Он опубликовал статью, в которой утверждает: создавать системы добычи топлива на Луне слишком сложно и невыгодно. По его расчетам, Марс для этих целей подходит гораздо лучше.
Космические агентства сейчас действительно испытывают трудности с лунными программами. В прошлом году NASA отменило миссию лунохода VIPER. Аппарат должен был искать водяной лед на южном полюсе спутника. Отмена проекта подтверждает важный факт: человечество никогда не производило топливо из лунных ресурсов и даже не знает точно, как это сделать. Дональд Рэпп разбирает два основных способа такой добычи и находит в обоих критические недостатки.
Первый способ называется карботермическим восстановлением. Инженеры предлагают нагревать лунный грунт, или реголит, чтобы извлечь из него кислород. Проблема заключается в технологии. Для реакции необходим метан. На Луне метана нет, поэтому его придется везти с Земли. Процесс требует нагрева грунта до температуры выше 1650 градусов Цельсия. При такой температуре порода плавится, метан взаимодействует с оксидами в грунте, и выделяется кислород.
Дональд Рэпп указывает на невероятную сложность этого метода. Для разогрева реактора до таких температур нужно огромное количество энергии. Кроме того, производство представляет собой цикл из 14 этапов. Туда входит работа автономных экскаваторов, виброконвейеров и систем удаления отходов. Все эти машины должны работать слаженно в тяжелых условиях. Инженеры испытывали некоторые элементы в вакуумных камерах, но полноценные тесты в лунной среде никто не проводил.
Второй способ предполагает добычу льда на полюсах Луны. Здесь ученые сталкиваются с нехваткой информации. Мы знаем примерный химический состав лунного грунта, но о полярном льде известно очень мало. Никто не может точно сказать, в каком виде там находится вода. Это может быть рыхлый снег, который легко черпать, или твердая как камень вечная мерзлота. От физических свойств льда зависят инструменты для его добычи. Луноход VIPER должен был дать ответы на эти вопросы, но его миссию отменили.
У добычи льда есть и логистические проблемы. Лед сохраняется только в тех кратерах, куда никогда не попадает солнечный свет. Это так называемые постоянно затененные регионы. Но для работы горнодобывающего оборудования нужна энергия, а получить ее от солнечных панелей в полной темноте невозможно.
На фоне лунных проблем Марс выглядит более привлекательным местом для производства топлива. Там уже успешно испытали установку MOXIE. Дональд Рэпп участвовал в этом проекте. Прибор смог выделить кислород непосредственно из атмосферы Марса. Наличие атмосферы — это главное преимущество Красной планеты. Там не нужно строить шахты, копать грунт или сортировать породу. Технология работает по принципу насоса: устройство втягивает разреженный марсианский воздух и отделяет кислород от углекислого газа. Масштабировать такую систему намного проще, чем создавать горнодобывающий комплекс на Луне.
Неслыханная дерзость: кислород из марсианского воздуха
Дональд Рэпп приводит и экономические аргументы. Он сравнил затраты на доставку топлива к этим небесным телам. Чтобы доставить один килограмм топлива на Луну, ракета-носитель сжигает два с половиной килограмма собственного горючего. Путь до Марса сложнее: доставка одного килограмма груза требует сжигания от восьми до десяти килограммов топлива. Следовательно, каждый килограмм кислорода, который производят на Марсе, экономит в четыре раза больше ресурсов, чем производство того же килограмма на Луне.
Несмотря на технические и экономические доводы, реальность вносит свои коррективы. Сейчас бюджетные ограничения ставят под угрозу марсианские миссии, в том числе проект по возврату образцов грунта. Лунная гонка, наоборот, переживает новый подъем, и люди планируют вернуться на спутник Земли в ближайшие десятилетия. Поэтому космические агентства могут продолжить разработку сложных лунных технологий просто потому, что Луна является текущей целью. Иногда выбор стратегии зависит не от того, какая технология работает лучше, а от того, куда направлены взоры общественности.
Ранее глава ИКИ РАН рассказал, кто лидирует в лунной гонке и каковы перспективы российской программы.
А о том, есть ли жизнь на Марсе, сколько до него лететь и почему называют Красной планетой, рассказывали здесь.
Визуализация Casey Handmer
Самое популярное
