Как получить металл из марсианского грунта: новая идея ученых
Идея строительства поселений на Марсе популярна среди миллиардеров, космических агентств и энтузиастов межпланетных исследований. Но для работ нужны материалы, а мы не можем доставить все с Земли. Только отправка однотонного марсохода NASA Perseverance на Красную планету обошлась в 243 миллиона долларов США. Если люди не собираются строить марсианские поселения для муравьев, им понадобится гораздо больше вещей. Так как же все это туда доставить?
Выпускник университета Суинберна доктор Дедди Набабан, ныне сотрудник Управления по научным и промышленным исследованиям Британского содружества (англ. Commonwealth Scientific and Industrial Research, сокращенно CSIRO, основной политехнический институт Австралии), годами размышлял над этим вопросом. Ответ он нашел в… марсианской грязи, известной также как реголит.
По мнению ученого, доставка металлов на Марс с Земли теоретически возможна, но крайне неэкономична. Вместо этого можно использовать то, что доступно на планете. Доктор Набабан изучает астрометаллургию — производство металлов в космосе.
Внеземная домна
Оказывается, на Марсе есть все необходимые условия для добычи и переработки руды и самородных металлов. Реголит богат оксидом железа (именно он придает поверхности планете красный оттенок), в атмосфере, пусть и разреженной, полно углекислого газа, который можно разложить на углерод и кислород.
Астрометаллург из Технологического университета Суинберна, профессор Акбар Рамдхани, работает с доктором Набабаном над тестированием этого процесса с использованием имитатора реголита — искусственного аналога поверхностного вещества, обнаруженного на Марсе. Результаты работы опубликованы в двух статьях в журнале Acta Astronautica.
Имитатор помещается в камеру, находящуюся под давлением, аналогичным давлению на поверхности Марса, и нагревается до высоких температур. Эксперименты подтвердили возможность образования чистого металлического железа при температуре около 1000°C, а сплавов железа и кремния — при температуре около 1400°C. При достаточно высоких температурах все металлы объединяются в одну большую каплю. Затем ее можно было отделить от жидкого шлака тем же способом, что и на Земле.
Ученые сотрудничают с доктором Марком Паунсби из CSIRO для дальнейшего совершенствования процесса. Они уделяют особое внимание безотходному производству металлов, где побочные продукты процесса используются для производства полезных в марсианском быту предметов и кислорода для дыхания.
Изготовление на месте — развивающаяся область космической науки, поскольку при запуске ракет каждый лишний килограмм стоит огромных денег. Конечно, выплавка металла на Марсе тоже очень затратна, но себестоимость изделий, изготовленных на Красной планете все же ниже, чем цена их доставки с Земли.
Мы наблюдаем производство за пределами планеты уже сейчас. Эксперимент MOXIE на борту марсохода Perseverance позволил получить пригодный для дыхания кислород, используя только углекислый газ из атмосферы Марса.
Производство металлов — это следующий гигантский скачок. Профессор Рамдхани надеется, что сплавы, полученные на Марсе, можно будет использовать в качестве оболочек для жилых домов и исследовательских центров, а также в технике для земляных работ.
По мнению доктора Набабана, выгоды выходят за рамки исследований. Он надеется, что эксперименты также будут способствовать повышению эффективности металлургии на Земле.
Об уникальном порошковом сплаве для печати деталей ракетных двигателей на 3D-принтере читайте в материале Hi-Tech Mail.
