Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете - Ричард Вагнер, Роберт Зубрин (2001)

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.

Добывать воду из марсианской атмосферы следует совершенно иным способом. Проблема здесь заключается в том, что «воздух» на Красной планете очень сухой – в среднем необходимо обработать один миллион кубометров, чтобы добыть килограмм воды. Инженер Том Мейер и исследователь Марса Крис Маккей в своей уже ставшей классической статье предложили систему механического компрессора, способную делать именно это [33]. Авторы выяснили, что для производства каждого килограмма воды потребуется около 103 кВт. ч электроэнергии. Если сравнивать их результат с показателем эффективности описанной выше системы для добычи воды из почвы (около 3 кВт. ч тепловой энергии на килограмм), «воздушный» метод, конечно, покажется малоэффективным, хотя следует отметить, что компрессор также будет добывать из атмосферы много аргона и азота, необходимых для жизнеобеспечения базы.

Впрочем, совсем недавно Адам Брукнер, Стивен Кунс и Джон Уильямс из Университета штата Вашингтон провели исследование, в котором, вместо того чтобы сжимать воздух, просто прогнали его через поглощающий слой цеолита с помощью вентилятора [34]. Цеолит очень хорошо поглощает влагу, его можно использовать для уменьшения концентрации паров воды в атмосфере до нескольких частей на миллиард, а такая влажность намного ниже, чем даже марсианская. При температурах, царящих на Красной планете, цеолит способен адсорбировать воду в количестве до 20 % от своего веса. После насыщения его можно поместить в печь, чтобы выпарить воду – на это уйдет около 2 кВт тепловой энергии на килограмм, – а затем использовать повторно. Поскольку при таком подходе достаточно гнать поток воздуха, не сжимая его, мощность механического вентилятора будет значительно меньше мощности насоса, который используется в системе Мейера и Маккея, но, вероятно, потребуется еще 2 кВт. ч электрической энергии на килограмм обработанной воды. То есть энергетические затраты здесь будут сравнимы с таковыми при добыче воды из почвы.