2038 година. След 18 месеца живот и работа на повърхността на Марс, екип от шест изследователи влиза отново в космическия кораб и се завръща на Земята. На Червената планета няма жива душа, но работата не спира за минута. Автономните роботи продължават да действат и в резултат на минни операции се доставят продукти за преработка до фабриката за химически синтез, която е построена няколко години преди човешки крак да е стъпил на Марс. Фабриката произвежда вода, кислород и ракетно гориво от местни ресурси, като рутинно подготвя резерви за следващата експедиция, която ще дойде тук след две години.
Тази роботизирана фабрика не е научна фантастика. Това е проект, по който в момента работят няколко научни екипа на космическата агенция НАСА. Един от тях, „Swamp Works“ е в Космическия център „Кенеди“ във Флорида. Инсталацията, която разработват официално, се нарича „Система за утилизация на ресурсите in situ“ , но хората, които влагат труда си в нея, са свикнали да я наричат „фабрика за събиране на прах”, защото превръща обикновения прах в ракетно гориво. Тази система ще позволи на хората да живеят и работят на Марс, а също и да се върнат на Земята, ако е необходимо.
Защо трябва да се синтезира нещо на Марс? Защо просто не се донесе всичко необходимо от Земята? Проблемът е в цената. Според някои оценки доставката на един килограм полезен товар (например гориво) от Земята до Марс, т.е. изтеглянето на този килограм до ниска орбита близо до Земята, изпращането му на Марс, забавяйки космическия апарат при влизане в орбитата на планетата и накрая кацането безопасно на повърхността, изгарят 225 килограма ракетно гориво.
В този случай същите цифри ще бъдат характерни при използване на който и да е космически кораб. Това означава, че за да се достави тон вода, кислород или техническо оборудване на Червената планета, ще бъде необходимо да се изгарят 225 тона ракетно гориво. Единственият начин да се избегне тази скъпа аритметика е да се произвежда вода, кислород или гориво на място.
Няколко научноизследователски и инженерни екипи в НАСА работят по решаването на различни аспекти на този проблем. Например екипът на „Swamp Works” от Космическия център „Кенеди” започна да сглобява всички отделни модули на минната система. Инсталацията е ранен прототип, но съчетава детайлите, които ще са необходими за дейността на прахосъбиращата фабрика.
Дългосрочният план на НАСА е насочен към колонизацията на Марс, но сега агенцията е концентрирала цялата си сила и внимание върху Луната. По този начин по-голямата част от разработеното оборудване ще бъде тествано първо на лунната повърхност, което на свой ред ще позволи да се решат всички възможни проблеми, за да се избегнат вбъдеще, когато се използват инсталации на Марс.
Реголитът е вулканична скала, която в продължение на няколко милиона години под влиянието на различни метеорологични условия се е превърнала във фин прах. На Марс, под слой корозивни железни минерали, които дават на планетата известния червеникав оттенък, се крие дебел слой от силициеви и кислородни структури, свързани с желязо, алуминий и магнезий. Извличането на тези материали е много трудна задача, тъй като резервите и концентрациите на тези вещества могат да варират от една област на планетата до друга. За съжаление, задачата е усложнена и от слабата гравитация на Марс – да се копае в такива условия, като се използва предимството на масата, е много по-трудно. На Земята, за минни работи, обикновено се използват големи машини. Размерът и теглото им позволяват да се полагат достатъчно усилия, за да се „ухапе“ Земята. Да се направи това на Марс е абсолютно невъзможно. Спомнете си въпроса за разходите. Ето защо НАСА работи върху това как да се произвеждат минерали на Червената планета, използвайки леко оборудване.
Запознайте се с RASSOR (Regolith Advanced Surface Systems Operations Robot), който е самостоятелна машина, предназначена единствено за изкопаване на реголит при условия на слаба гравитация. При разработването на RASSOR инженерите на НАСА обръщат специално внимание на задвижващата система. Последната се състои от двигатели, зъбни колела и други механизми, които съставляват по-голямата част от цялата инсталация. Използват се безклетъчни двигатели, електромагнитни спирачки и наред с други неща и 3D титаниеви калъфи – всичко това с цел да се сведе до минимум общото тегло и обем на конструкцията.
Може би се чудите: „Не е ли марсианският реголит първоначално сух?“ Сух е, но не и навсякъде. Всичко зависи от това къде и колко дълбоко се копае. В някои райони на планетата само на няколко сантиметра под повърхността има цели пластове воден лед. Още по-надълбоко вероятно има гипс и пясъчници, които могат да съдържат до около 8% вода от общата маса на масива. След кондензацията обработеният реголит се връща обратно на повърхността, където RASSOR ще го вдигне и ще го отведе до място, което е по-отдалечено от фабриката. Тези „отпадъци“ всъщност са много ценен материал, тъй като от него, използвайки технологиите за 3D печата, които в момента се разработват в НАСА, ще бъде възможно да се създадат защитени съоръжения за зеселване, както и пътища и площадки за кацане.
Всички води, които ще бъдат извлечени от реголита, ще бъдат напълно пречистени. Модулът, който ще направи това, ще се състои от система за многофазна филтрация, както и няколко дейонизиращи субстрати. Течността ще се използва не само за пиене. Тя ще се превърне в основен компонент за производството на ракетно гориво. Чрез разделяне на молекулите на водата чрез електролиза на водородни и кислородни молекули, а след това пресоване и превръщане в течност, ще бъде възможно синтезирането на гориво и окислител, които най-често се използват в ракетните двигатели с течност. Трудността е, че течният водород трябва да се съхранява при изключително ниски температури. За тази цел НАСА иска да превърне водорода в такъв тип гориво, който ще бъде най-лесно да се съхранява, а именно в метан. Това вещество може да се получи чрез комбиниране на водород и въглерод. За щастие, от него на Червената планета има много. Марсианската атмосферата се състои 96% от молекули на въглеродния диоксид. Улавянето на този въглерод е задачата на специален фризер. Той ще създаде сух лед от въздуха.
Като цяло през следващите години учените от НАСА ще се справят с множество проблеми. Инженерите от „Swamp Works” от своя страна ще продължат да подобряват ефективността и наличието на всички разработени компоненти на своята система. Планира се багерите да станат още по-силни и по-леки. След това се предвижда да започне тестването им в изкуствено създадена и възможно най-близо до условията на Марс среда. Учените също така искат да подобрят качеството и ефективността на пещта, системата за електролиза и да разработят мащабируем модел на реактора „Сабатие“, както и хладилен агрегат за производство на въглерод. Разработчиците са уверени, че решаването на тези и много други задачи ще доведе до това, че прототипът за събиране на прах ще престане да бъде прототип и в крайна сметка ще се занимава с реална работа на повърхността на Марс, осигурявайки на бъдещите колонизатори всички необходими ресурси за живот.
