Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете

Один из таких способов – использование микроволнового устройства для нагревания грунта. Вода в таком случае будет испаряться и подниматься в виде пара. Целиком конструкция может представлять собой что-то вроде поставленного на шасси тента с подвижной полой внизу, как щеткой захватывающей грунт вокруг; последняя должна быть достаточно плотной и герметичной, чтобы удерживать водяной пар, пока он не осядет на стенках тента. Преимущество этой схемы заключается в том, что здесь не нужно копать грунт, и более того, микроволновые печи расходуют большую часть своей энергии на нагрев одной лишь воды, а не грунта. К сожалению, поднимающийся пар будет передавать тепло почве, так что оно окажется израсходовано впустую (впрочем, не в такой степени, как в системе одного только теплового нагрева). Однако проблема состоит в том, что питать микроволновую печь следует от источника электрической, а не, например, тепловой энергии. 6000 Вт отработанного тепла, произведенного РТГ, не получится использовать для приведения системы в действие, придется довольствоваться 300 Вт электрической мощности аппарата. Таким образом, даже если 1 Вт мощности микроволнового устройства окажется вдвое эффективнее тепловой энергии при добывании воды из грунта, вы все равно получите только одну десятую часть запланированного количества воды, потому что тепловая энергия в двадцать раз доступнее. Впрочем, если концентрация воды высока, а грунт слишком тверд, чтобы его раздробить и загрузить в печь (как в случае с вечной мерзлотой), микроволновая система будет работать лучше, чем мобильный экскаватор, хотя выход по-прежнему останется довольно низким. Предположим, мы используем такую систему для обработки запаса вечной мерзлоты, содержащей по весу 30 % воды. На извлечение каждого ее килограмма понадобится около 1 кВт. ч электрической мощности. Так, в течение марсианского сола (24,6 земного часа) передвижной микроволновый аппарат с 300-ваттным РТГ сможет добыть около 7,4 килограмма воды. Единственный способ улучшить производительность – применить намного больше энергии, например подключив устройство с помощью длинного кабеля к ядерному реактору базы и добавив 100 кВт. В этом случае удастся произвести 2,2 тонны воды в день, но аппарат потеряет мобильность.

Рис. 7.4. Мобильные методы извлечения воды из марсианского грунта: колесный комбайн, поглощающий почву (слева вверху); мобильная микроволновая система с полой (по центру); переносной купол с конденсатором (внизу) (иллюстрация Майкла Кэрролла)

Я думаю, что лучшее решение – растянуть прозрачный тент над выбранной областью, после чего пространство внутри естественным образом прогреется, как в парнике. Эффект можно усилить, если установить вокруг большие, легкие отражатели и перемещать их по мере движения Солнца, чтобы с максимальной пользой улавливать его лучи. Грунт внутри палатки будет нагреваться, конечно, не до 500 °C, но все равно существенно. Благодаря этому часть адсорбированной в нем воды испарится, и, чтобы собрать ее, достаточно будет установить в одном из углов тента постоянно охлаждаемую пластину (вода станет оседать на ней в виде инея – так же, как это происходит у вас в морозильнике). Чтобы понять, насколько эффективна такая система, учтем, что в среднем на Марсе с помощью солнечного света можно получить 500 Вт энергии с квадратного метра поверхности. Если тент представляет собой полусферу 25 метров в диаметре, а парниковый эффект и отражатель позволяют получить дополнительные 200 Вт с квадратного метра тепла, общая эффективная мощность системы будет 98 кВт. Этого достаточно, чтобы за восьмичасовой рабочий день добыть 300 килограммов воды из грунта с 4 %-ной влажностью. Тент, сделанный из полиэтиленовой пленки толщиной 0,1 миллиметра, будет иметь массу всего 100 килограммов (и, следовательно, весить на Марсе 38 килограммов), так что экипаж ровера вполне сможет переносить его на новое место каждый день. Со временем грунт, из которого извлекли воду, естественным образом увлажнится, и эту область поверхности можно будет снова использовать.