Холодная плазма поможет производить топливо на Марсе

Как оказалось, с ее помощью можно легко получить горючее и окислитель из атмосферы Красной планеты.

Ученые из Португалии и Франции изучили эффективность разложения углекислого газа на угарный газ и кислород в марсианских условиях, и обнаружили, что она будет значительно выше, чем на Земле. Даже довольно маломощное устройство на холодной плазме (примерно комнатной температуры) сможет получить большое количество кислорода прямо из атмосферы четвертой планеты. Соответствующая статья опубликована в Plasma Sources Science and Technology.

Холодная плазма, также как и обычная, - это ионизированный газ, насыщенный ионами и электронами. Температура электронов в «холодной» плазме значительно выше температуры ионов, поскольку обмен энергией между этими двумя типами частиц часто затруднителен. В данном случае под холодной плазмой имеется в виду частично ионизированный газ с долей заряженных частиц около процента от их общего числа. Температура такой плазмы, как правило, близка к комнатной, из-за чего она безопасна в обращении, а ее создание требует лишь небольшого количества энергии.

Авторы новой работы отмечают, что холодную плазму уже пробовали применить для ускорения химических реакций в земных условиях. Среди прочего ее использовали и для разложения углекислого газа на угарный газ и кислород. Однако на Земле она не слишком эффективна. Угарный газ, появлявшийся при таком методе разложения CО2, из-за сравнительно высокой температуры земных лабораторий, тут же снова окислялся до углекислого, что делало подход непрактичным. Однако исследователи провели расчеты, показывающие, что при куда меньшей марсианской температуре и давлении этот фактор будет пренебрежимо слаб.

Давление атмосферы на Марса в 160 раз меньше земного, а средняя температура ниже -50 по Цельсию. Это значит, что повторное окисление наработанного угарного газа выделенным свободным кислородом займет в таких условиях много времени. Это даст возможность разделить оба газа и закачать их в отдельные емкости для хранения.

Авторы подчеркивают, что их метод намного экономичнее, чем предлагавшийся ранее, при котором автоматы на Марсе должны были получать угарный газ и кислород из углекислого методом нагрева выше тысячи градусов. Нагрев на холодной планете неизбежно будет энергозатратным, в отличие от холодной плазмы.

Исследователи предлагают использовать расщепление СО2, чтобы получать ракетное топливо из смеси угарного газа и кислорода. С его помощью удельный импульс реактивного двигателя составит, примерно, 270 секунд. Это хотя и немного, зато не потребует доставки на Марс ракетного топлива и окислителя для обратного рейса. Для работы нового метода в условиях Красной планеты достаточно компактной энергетической установки мощностью от 100 ватт и выше. Это значит, что даже небольшой аппарат типа «Кьюриосити» может вырабатывать там довольно много кислорода.

Альтернативным методом получения кислорода и ракетного топлива на Красной планете может быть электролиз воды. Однако для этого ее требуется найти — вода там (в виде льда) сосредоточена лишь в полярных шапках и замерзших водоемах, присыпанных метрами марсианского реголита. Поэтому новый плазменный метод наработки кислорода интересен как минимум в качестве страховки или для работы в регионах планеты, удаленных от водного льда.

Читайте также:

Илон Маск раскрыл параметры самой тяжелой ракеты в истории

Илон Маск ответил на серию вопросов пользователей ресурса Reddit по поводу космической транспортный системы Big Falcon Rocket (BFR), разрабатываемой его компанией SpaceX. Также он затронул использование этой системы для полета на Марс. Бизнесмен раскрыл целый ряд технических подробностей, представляющих его проект в ином свете. В частности, стало ясно, что конструкция BFR должна быть безопаснее большинства космических ракет, но при этом лишена радиационной защиты.

Марс наш? Как «жители СССР» первыми высадились на Красную планету

Как советские микробы могли колонизировать Марс раньше американских, и почему ученые хотят запретить людям полеты к этой планете?