Колонизация завтра: ученые сделали сенсационное заявление о кислороде на Марсе

Планы по освоению Марса есть и у Европейского космического агентства (программа ExoMars), и у NASA и SpaxeX (Red Dragon): первую пилотируемую миссию планируют уже на 2022 год; с нее должна начаться колонизация Красной планеты. Атмосфера Марса непригодна для дыхания, поэтому одной из первых проблем, которую предстоит решить организаторам марсианских экспедиций, станет проблема источника кислорода.

[news_post id='3702606' name='' img='' align='left']

Группа физиков из университетов Порту и Лозанны предложила элегантное решение: получать кислород из углекислого газа Марса с помощью низкотемпературной плазмы.

При взаимодействии с низкотемпературной плазмой химические связи между атомами в молекуле углекислого газа рвутся с образованием ионов, которые затем рекомбинируют с образованием других соединений. При определенных условиях продуктами становятся кислород (O2) и угарный газ (монооксид углерода, CO).

Этот процесс авторы работы, опубликованной в Plasma Sources Science and Technology, предлагают использовать для получения кислорода непосредственно из атмосферы Красной планеты. Сырья на Марсе достаточно: углекислый газ (CO2) составляет 96% марсианской атмосферы.

[news_post id='3593856' name='' img='' align='right']

На Земле для проведения этой реакции нужны низкие температура и давление. Авторы статьи отмечают, что марсианские условия отличаются от земных: давление у поверхности планеты составляет 1/110 земного, а средняя температура — –60°С, поэтому ни холодильники, ни камеры низкого давления для получения кислорода из углекислого газа не потребуются. Это важно: чем меньше энергоемких приборов, тем легче придется будущим колонистам.

Генератор, получающий разряды постоянного тока, создает ионизированный газ, заряженные частицы которого разрушают двойную связь C=O в молекуле углекислого газа двумя способами: (1) полностью разрывая ее за счет кулоновского притяжения зарядов, либо (2) повышая кинетическую энергию отдельных атомов, тем самым стимулируя антисимметричное колебание атомов кислорода относительно центрального атома углерода и разрыв одной из двойных связей с последующим образованием молекул кислорода и угарного газа.

[news_post id='3699254' name='' img='' align='left']

В низкотемпературной плазме при пониженном давлении энергия заряженных частиц, как правило, недостаточно велика для первого процесса, поэтому плазмохимический процесс направляется по второму пути. Холод и низкое давление Марса также должны направить процесс в сторону образования кислорода и угарного газа; это подтвердили эксперименты в установках с условиями, приближенными к марсианским.

Авторы исследования отмечают, что побочный продукт реакции, монооксид углерода, можно использовать как ракетное топливо. Кроме того, холод и низкое давление на Марсе замедлят процесс обратного окисления угарного газа до углекислого, который представляет некоторую проблему в земных условиях.