Вода на Марсе - способы ее получения в условиях планеты
Планета Марс

Источники питьевой воды на Марсе

Рубрика:Колонизация Марса Автор: |

НАСА недавно объявило о наличии жидкой воды на Марсе. Звучит здорово! Но она насыщена солью, называемой перхлоратами, которые являются, токсичны для людей и растений. Так что это значит для тех, кто хочет заселить Марс? Как мы можем жить на Марсе, если не можем пить местную воду?

вода на марсе

Сколько воды нам нужно в день?

На Земле человеку обычно нужно выпивать около половины галлона (2 литра) в день, что эквивалентно 8 стаканам. Активным людям нужно еще больше. Возможно целый галлон в день. Это только то, что нам нужно пить. Кроме того, нам также нужна вода для других вещей, таких как мытье и сельское хозяйство.
На международной космической станции ограничивают потребление воды всего 3 галлонами или 11 литрами в день. Посредством утилизации (да — они пьют свою мочу) МКС может поддерживать достаточное количество воды на некоторое время, но все же ее необходимо периодически пополнять.

Поселенцам на Марсе потребуется более 11 литров в день. Физическая активность, стирка, сельское хозяйство — потребности в чистой воде на Марсе много. Даже если принимать во внимание рециркуляцию воды, то мы будем терять 20% и их нужно как то пополнять.

Таким образом, для населенного пункта, в 1000 человек, 20 литров в день, означает, что колония будет нуждаться в 20 000 литров новой воды каждый день.

Поэтому возникает вопрос: как мы можем получить воду, чтобы выжить?

Привести с собой

Доставить достаточно воды с Земли на Марс для 1000 поселенцев не представляется возможным, что, если бы мы принесли только один из элементов — водород? Объединив его с СО 2 будет достаточно легко превратить водород в воду, верно?

В основном это выглядит так: возьмите углекислый газ из атмосферы Марса, соедините его с водородом, и получите метан (СН 4) и воду, согласно реакции:

CO2 + 4 H 2 → CH 4 + 2 H 2 O

По сути, с помощью небольшого количества дополнительного водорода, привезенного с Земли, можно производить много метана и воды. По крайней мере, достаточного количества топлива, чтобы вернуться на Землю, но будет ли достаточно производство воды для поддержания колонии?

Вес воды, составляет около 11% водорода и 89% кислорода. Это означает, что в 1 литре, будет около 111 граммов водорода. Если мы оценим потребность в 11 литров, необходимых на человека в день, это равносильно 11 кг воды или 1,221 кг водорода — без какой-либо переработки.

Предположим мы привезли дополнительно 8 метрических тонн водорода (8000 кг) с Земли, это даст только около 72 000 литров воды.

При повторном использовании вода может растянуться на некоторое время, но для поселения из 1000 человек это будет всего несколько дней.

Таким образом, получение воды с использованием водорода может работать недолго — для нескольких человек. Для длительного проживания — как, скажем, постоянного — нам нужно что-то другое.

Нам нужно использовать ту воду, которая уже есть на Марсе.

Извлечение из почвы

Вода на Марсе содержится в марсианской почве в виде льдинок. Мы знали это со времен викингов.

как добыть воду на марсе
След марсохода обнажил льдинки в почве Марса

Лендеры Викингов проверили образцы поверхности почвы, нагревая их до 500 o C, и обнаружили, что они выбрасывают в воду около 1% своего веса. Многие полагают, что эти тесты были неточными, и что количество воды, в среднем, в почве составляет около 4%.

В некоторых районах оно может достигать 20% и более.

Тогда возникает вопрос — как можно ее получить?

Метод состоит в том, чтобы просто собрать насыщенные почвы и затем нагреть их до 500 o C, после чего вода отделится от почвы и выйдет в виде пара. Пар может быть собран и сконденсирован в чистую опресненную воду. После конденсации пар не содержит соли (перхлораты).

Второй очень распространенный метод опреснения воды на Земле. Это проталкивание ее через тонкую мембрану для получения пресной воды. В мембране есть отверстия — достаточно маленькие, чтобы не пропустить соль или грязь, но достаточно большие, чтобы пропустить воду. Вредные вещества накапливаются на одной стороне мембраны, а чистая вода проходит насквозь.

Однако есть несколько проблем с этим процессом.

  • Во-первых, хотя он очень хорош для фильтрации соли, он дает лишь небольшую струйку пресной воды, что может быть хорошо для небольшого поселения на Марсе, но было бы лучше иметь способ, позволяющий производить больше чистой воды.
  • Во-вторых, этот процесс использует тонкую мембрану. Эту мембрану нужно будет периодически заменять. И получение запасных частей на Марсе будет проблемой. Мы не можем просто позвонить ремонтникам или отправить новую деталь.

Таким образом, самый простой способ получения чистой воды на Марсе может состоять в том, чтобы просто собрать насыщенную почву и нагреть ее, чтобы удалить соли.

Извлечь из марсианских ледяных шапок

На Марсе тонны водяного льда в полярных шапках. Одна северная ледяная шапка имеет протяженность 1000 км (621 миль) и содержит около 1,6 млн куб. Км льда. Сравните это с ледяным щитом Гренландии, который имеет около 2,85 миллиона кубических километров льда.

полярные шапки марса

По оценкам, южная ледяная шапка имеет примерно такой же объем воды, но ледяная шапка здесь покрыта сухим льдом (замороженным углекислым газом) в 3-4 раза больше, чем северная ледяная шапка, и добраться до нее гораздо труднее.

Кроме того, сухой лед на севере полностью исчезает (сублимируется) летом, оставляя чистый пресноводный лед — готовый к уборке. Эта часть шапки называется северной остаточной шапкой и считается, что ее толщина достигает трех километров.

Одним из решений было бы просто построить поселения достаточно близко, чтобы лед мог быть добыт и отправлен в колонию для обработки например рядом с кратером Королев.

И хотя анализ шапок показывает большое количество воды, ее все же необходимо опреснить, как при процессах извлечения почвы.

Так что — получение жизненно необходимой жидкости не должно быть слишком большой проблемой. Это значит, что первые люди на Марсе будут иметь одну основную задачу найти источник, достаточный для поселения. А это значит, что сначала им не нужно будет делать свою воду на Марсе. Им придется принести ее с собой и максимально расширить ее использование.

Переработка с замкнутым циклом

Более двадцати лет НАСА занимается исследованиями технологий жизнеобеспечения в космосе. Конечная цель — создать полностью «замкнутую» систему. Это означает создание системы, которая может полностью перерабатывать воздух, воду и человеческие отходы в закрытой среде.

Поселение Марса определенно будет закрытой средой.

Не было разработано ни одной системы, которая была бы эффективна на 100%.

В настоящее время система развернута на МКС которая имеет эффективность на 80%, что означает, что такие элементы, как кислород, продукты питания и вода должны периодически заменяться. Это все еще довольно хорошо!

Мы сейчас не смотрим на всю систему. Для наших целей давайте просто посмотрим на часть, которая перерабатывает воду.

Система регенерации — 80% воды, используемой в МКС, перерабатывается, включает в себя собственную мочу космонавтов. Это может показаться не очень привлекательным, но оно сводит к минимуму потребность в пополнении запасов – имеющие решающее значение для заселения Марса.

Что все это будет означать для жизни на Марсе? Недавнее обнаружение водяного льда является захватывающим и перспективным способом снабжения марсианских поселений водой, в которой они будут нуждаться. Но марсианская вода очень токсична для человека и потребует небольшой обработки, прежде чем ее можно будет безопасно пить. И хотя полярные ледяные шапки содержат много водяного льда, нам необходимо разработать и протестировать способы сбора и ее очистки. Ну, а до тех пор искусственных систем жизнеобеспечения должно хватить на поддержание жизни.

Пригодилась информация? Плюсани в социалки!

Что еще можно добавить к вышесказанному?