Марсианский аппарат по производству кислорода

[vitus_wagner]

NASA испытала на Марсе устройство по производству кислорода из местной углекислоты.

Девайс весит 17.7 килограмм и потребляет 300Вт энергии (т.е. к нему нужно еще минимум полквадратных метра солнечных батарей, это если сто 100% КПД и оптимальной ориентацией на Солнце. А реально понадобится пара квадратов, не меньше).

Производительность его при этом составляет 10 грамм кислорода в час. Что такое 10 грамм кислорода? Это примерно 1/3 моля, т.е. 7 литров в час при нормальных условиях. Человек в состоянии покоя потребляет 0.3 литра кислорода в минут, т.е 18 литров в час, а при активной физической работе и на порядок больше.

Т.е. для обеспечения кислородом одного человека требуется три таких электролизера, т.е. 50 килограмм веса и 900Вт электроэнергии, и это фактически по минимуму.

Подозреваю, что фотосинтез таки дешевле будет.

Интересно сравнить, сколько времени может обеспечить кислородом человека 17.7 килограмм пероксида натрия.

Там реакция 2CO₂+2Na₂O₂ = 2Na₂CO₃ + O₂ т.е. из 156 г пероксида натрия мы получаем 22.4 литров кислорода. А из 15 килограмм, соответственно 2541 литр, которых человеку в покое хватит на 6 марсианских суток, а при условии интенсивной работы - примерно на 14 часов. И энергия будет только выделяться.

При этом испольовать MOXIE для очистки выдыхаемого воздуха от углексилоты нельзя, так как побочным продуктом там яввляется куда более вредный CO.

А надпероксид калия из 220 грамм даст 65.2 литров кислода. То есть 4581 литр из 15 килограмм (и реагировать он умеет не только с CO₂, но ис CO.

Comments

[kouzdra]

Они там в основном как я понял с прицелом на окислитель для ракет для долгосрочных миссий нацеливаются

[vitus_wagner]

Ну для ракет тоже надо бы посчитать. Сколько солнечных батарей понадобится чтобы за один синодический период марса наработать кислорода и метана на одну заправку "Старшипа".

[kouzdra]

Думаю они под реактор расчитывают - на Марсе это как ни смешно просто.

[legolegs]

И как же просто сделать на Марсе холодильник для ядерного реактора? Сделать радиатор размером с футбольное поле?

[kouzdra]

Там в отличие от всякой луны-космосов атмосфера есть

[gul_kiev]

Думаю, что отводить тепло в грунт всяко эффективнее, чем в марсианскую атмосферу.
Даже на земле у тепловых насосов теплоотвод закапывают (есть и воздушные, но менее мощные).

Только мне кажется, что расчёт скорее не на атомный реактор, а на атомную батарейку.

[allter]

На Земле глубинные теплоотводы работают за счёт того, что в глубине течёт вода, омывающая теплоотвод.

А с поверхностными теплоотводами часто случается то, что грунт около теплоотвода прогревается, и эффективность насоса падает, т.к. в обратку приходит не 5 градусов, а больше....

[golosptic]

Для фотосинтезу надоть туда заслать синезелёных водорослей, например.
Да кто ж даст?

[kouzdra]

Их и жрать еще можно.

[rusec.livejournal.com]

Его в принципе использовать нельзя, потому как он кислород не отделяет от исходной смеси.
Для использования надо научиться выделять кислород, а умея это его и просто из атмосферу скорее всего можно качать, сколько-тот его там есть.
Ну и очевидно, любой салат проще, дешевле и эффективнее.

[vitus_wagner]

ТАм эликтролизер, так что отделяет. Ну и разделение смеси, содержащей 10% требуемого вещества, обычно сущесвтенно легче чем выделение смеси, где этого вещества менее тысячной доли процента.

[rusec.livejournal.com]

Разве?
Я понял что они греют до 800 градусов на катализаторе. Не собирая продукт.

Никак не менее тысячной процента, в сотни раз больше.

Конкретно, полтора промилле, одна седьмая процента.

При этом отделить CO² элементарно, лёгким охлаждением, а в остатке кислорода единицы процентов.

[kouzdra]

Я не уверен что так уж легко - может и "прилипнуть" к льду. Не говоря уж о том что, что с этими несколькими % делать все равно непонятно

[rusec.livejournal.com]

Если мы хотим заправлять ракету, то нам всё равно нужен жидкий кислород. То есть надо охлаждать до -185C. Азот и CO² отделятся автоматически.

По мне так проще тупо охлаждать забортный воздух, чем сначала греть его до 800С, а потом один хрен охлаждать до -185С.

[kouzdra]

Само конечно не отделится - ректификационая колонна все равно нужна. Хорошо хоть компоненты воздуха нераздельнокипящих смесей не образуют (как спирт с водой например)

[legolegs]

>Подозреваю, что фотосинтез таки дешевле будет.

Как бы это посчитать. На земле есть такие штуки (в продакшене) https://en.wikipedia.org/wiki/Photobioreactor но получают там, ясное дело, не кислород.


Сколько они весят, надо ли везти воду, сколько кислорода дают.

UPD:

Нашёл свои старые заметки, которые делал, когда придумывал мод на теплицу для Kerbal Space Program.
Получается, что для выработки кислорода для одного человека нужно 20..30кг живых одноклеточных водорослей (при непрерывном достаточном освещении). Скорее всего, тут не учтена вода, в которой они плавают и точно не учтено оборудование. Источником у меня указана БСЭ без подробностей.

Можно грубо прикинуть, что на Марсе понадобится 100..200 кг живых водорослей (или чистой воды, в которой они размножатся из маленького пакетика) и машина, которая это будет содержать, отделять кислород, добавлять CO₂, термостатировать, освещать.

[vitus_wagner]

не-кислород на Марсе тоже нужен. И научиться добывать воду из местных ресурсов все равно придется. даже если цель нашего проекта - жидкий метан + жидкий кислород для заправки старшипа.

Вообще вот такие штуки плохи тем, что слишком много мертвой материи на килограмм живой фотосинтезирующей.

Мне кажется, что тонкопленочный купол под которым создается давление порядка половины атмосферы и под ним выращивать наземные растения - это эффективнее получится.

[vitus_wagner]

Прикол в том, что нам не надо везти на Марс всю биомассу растительности, необходимую для обеспечеиня экспедиции кислородом. Привезли немножко, посадили, и через некоторое время она разрослась до необхдимых размеров.

[toshische.livejournal.com]

Почвы на Марсе с точки зрения земных растений довольно бедные, так что ждать необходимых размеров, возможно, придётся довольно долго.
В общем, те же вопросы, что и к Розову с его трифидами: где эти растения будут брать столько фосфора и других необходимых элементов, да ещё в пригодном для усвоения виде? Вы ж, вроде геохимией занимались когда-то...

[vitus_wagner]

На Земле на свежем вулканическом пепле растения растут со страшной силой. На Марсе регионы, где вулканическая активность происходила после того, как там фактически прекратились процессы выветривания, связанные с водой - вполне имеются.

[toshische.livejournal.com]

Сложно сказать. Боюсь, этот пепел может оказаться недостаточно свежим даже без участия воды. Но достоверных сведений о пригодности марсианских грунтов для выращивания земных растенй, насколько я понимаю, пока нет.

[alll]

Там как бы концентрация углекислого газа несколько ниже, чем в земной атмосфере, "земной" фотосинтез не потянет. Это даже не считая того смешного обстоятельства, что в фотосинтезе расходуется вода, так что проще электролизом воды обойтись.

[rusec.livejournal.com]

Воду по любому надо добывать в промышленных масштабах, потому что без воды и не туды и не сюды, это не обсуждается.
Для электролиза нужно много электричества, а водорослям достаточно света.

[alll]

Для фотосинтеза нужно много света, а электричество по любому надо добывать в промышленных масштабах.

[vitus_wagner]

Электричество в основном из того же света добывать и придется.

[vitus_wagner]

Если взять банальный компрессор и сжать марсианскую атмосферу до привычного земным растениям давления, концентрация углекислого газа будет намного выше.

[alll]

С учётом плотности марсианской атмосферы "банальный компрессор" звучит как весьма драматическое преувеличение. ;)

[vitus_wagner]

НУ банальный форвакуумный насос.

[vlad_suh]

Что-то я сходу не соображу, в чём проблема качать марсианскую атмосферу обычным компрессором, кроме малой производительности?

Там даже дрон-вертолёт летать может, хотя мне казалось, там атмосфера слишком разреженная для этого.