Que la NASA va extraire les minéraux sur Mars?

L'Année 2038. Après 18 mois de durée de vie et de travail sur la surface de Mars, une équipe de six chercheurs s'assoit de retour dans le vaisseau spatial et revient sur la Terre. Sur la planète il n'y avait pas une âme vivante, mais le travail ne s'arrête pas une minute. Les robots autonomes continuent de l'exploitation minière et le livrent pour le traitement à l'usine chimique de synthèse, qui a été construit quelques années plus tôt, comme sur Mars, pour la première fois, a fait le pied de l'homme. La fabrique produit des ressources locales de l'eau, de l'oxygène, ainsi que du carburant de fusée, régulièrement préparant des réserves pour la prochaine expédition, qui arrivera d'ici deux ans.

Cette usine robotisée n'est pas de la science-fiction. C'est un projet sur lequel actuellement travaillent plusieurs équipes scientifiques de l'aérospatiale de l'agence de la NASA. L'un d'eux, Swamp Works, travaille au centre Spatial Kennedy en Floride. Officiellement développé leur installation s'appelle «le système de recyclage des ressources in situ» (ISRU), cependant les personnes qui, au-dessus de celle de l'un de l'habitude de l'appeler пылеулавливающей usine, parce qu'elle recycle ordinaire de la poussière dans le combustible. Ce système permettra un jour aux gens de vivre et de travailler sur Mars, et de revenir le cas échéant sur le Sol.

Pourquoi faire quelque chose de synthétiser sur Mars? Pourquoi ne pas simplement apporter tout le nécessaire est là avec de la Terre? Le problème est le coût de ce plaisir. Selon certaines estimations, la livraison d'un kilogramme de charge utile (par exemple, la consommation de carburant) avec de la Terre sur Mars — c'est-à-dire, la conclusion de cette kilogrammes sur la basse orbite, de l'envoyer à Mars, le ralentissement de l'engin spatial lors d'une sortie sur l'orbite de la planète et enfin atterrir en toute sécurité sur une surface, il faut brûler 225 kilogrammes de carburant de fusée. Le ratio 225:1 – celle-là encore l'efficacité. Ces chiffres sont caractérisés lors de l'utilisation d'un vaisseau spatial. C'est, pour la livraison de la même tonnes de l'eau, de l'oxygène ou de l'équipement technique sur la planète Rouge il faudra brûler de 225 tonnes de propergol. Le seul moyen de se débarrasser de cette coûteuse de l'arithmétique – la propre production de l'eau, de l'oxygène ou de carburant sur le site.

Plusieurs instituts de recherche et les équipes d'ingénieurs de la NASA travaillent sur les différents aspects de ce problème. Par exemple, l'équipe de Swamp Works à partir du centre Spatial Kennedy a récemment commencé l'assemblage des modules du système de l'exploitation minière. L'installation représente un prototype, mais combine tous les éléments qui seront nécessaires pour les travaux de пылеулавливающей de l'usine.

Un plan à Long terme de la NASA vise à la colonisation de Mars, mais maintenant, l'agence s'est concentré tous leurs efforts et d'attention sur la Lune. Par conséquent, la vérification de la plus grande partie élaboré du matériel sera effectuée d'abord sur la surface de la lune, à son tour, permettra de résoudre tous les problèmes possibles, pour éviter à l'avenir lors de l'utilisation de l'installation sur Mars.

La Poussière et la saleté sur внеземном corps spatial convenu d'appeler le реголитом. Dans un sens général, il s'agit de la roche volcanique qui, en quelques millions d'années sous l'influence de différentes conditions météorologiques s'est transformée en une fine poudre. Sur Mars, sous la couche corrosifs du minerai de fer, qui donnent à la planète son célèbre teinte rougeâtre, se trouve une épaisse couche de silicium et d'oxygène, des structures, des états-fer, l'aluminium et le magnésium. L'extraction de ces matériaux est une tâche délicate, car les stocks et les concentrations de ces substances peuvent varier d'une région de la planète à l'autre. Malheureusement, ce problème est aggravé par la faible gravité de Mars à creuser dans ces conditions, en utilisant l'avantage de la masse est beaucoup plus difficile. Sur la Terre pour l'exploitation minière, nous utilisons généralement les grandes machines. Leurs dimensions et le poids permettent de faire assez d'efforts pour «mordre» dans le sol. Transporter sur Mars, un tel luxe sera tout à fait condamnable. Rappelez-vous le problème de la valeur? Chaque граммом, qui sera envoyée sur Mars, le prix de lancement sera de croître. C'est pourquoi la NASA travaillent sur la manière de produire la proie des minéraux sur la planète Rouge à l'aide de l'équipement léger.

Espace pelle. La NASA développe un robot pelle avec deux opposés de tambour de godets, la rotation dans le sens opposé de l'autre direction. Cette approche permet à la machine de fonctionner dans un environnement à faible gravité et éliminera la nécessité à l'annexe de gros efforts

à la Rencontre du RASSOR (Regolith Advanced Surface Systems Operations Robot) – autonome salarié, conçu avec un seul objectif: creuser régolithe dans des conditions de faible gravité. Lors de l'élaboration de RASSOR (lire «рейзор» — de l'anglais «lame»), les ingénieurs de la NASA ont souligné l'importance de son système des transmissions. Ces dernières sont composées de moteurs, réducteurs et d'autres mécanismes qui composent la base de masse de l'ensemble de l'installation. Ici sont utilisés sans cadre sont les moteurs, les freins électromagnétiques, ainsi que, entre autres choses, 3D imprimés boîtier en titane de tous, afin de minimiser le poids et le volume de la construction. En conséquence, le système a environ la moitié moins de poids par rapport à d'autres variateurs ayant similaires caractéristiques techniques.

Pour creuser RASSOR utilise deux de l'opposition dans le tambour d'une louche, chacun équipé de plusieurs dents pour la capture de la matière. Lors de la conduite de l'appareil de tambour louches tournent. Commandes qui leurmaintiennent, se déposent et des tambours, creux à l'intérieur, littéralement couper la couche supérieure de la surface реголита. En d'autres termes, la moissonneuse produit de la clôture seulement la couche supérieure de matériau, et ne creuse à l'intérieur. Une autre caractéristique clé RASSOR est оппозитная conception – les rouleaux tournent dans des directions différentes. Cela permet de ne pas appliquer de grands efforts pour la clôture du sol dans des conditions de faible gravité.

Dès Que les tambours RASSOR sont remplis, le robot arrête de collecte et se déplace vers l'aval de l'usine. Pour le déchargement реголита la machine est tout simplement fait tourner les rouleaux dans la direction opposée – le matériel tombe à travers les trous dans les rouleaux, qui seraient la collecte. Ayant de l'usine sa main robotique-élévateur recueille livré régolithe et l'envoie sur une bande de démarrage de l'usine, qui à son tour remet le matériel dans le vide d'ondes. Là régolithe va chauffer à haute température. Contenues dans le matériau de la molécule d'eau seront выдуваться sec газодувкой, puis de se réunir avec l'aide de refroidissement de l'appareil.

Peut-être Vous demandez: «mais n'est-ce régolithe martien pas à l'origine de sec?». Sec, mais pas partout. Tout dépend de l'endroit où et combien vous aurez à creuser. Dans certaines zones de la planète, à quelques centimètres sous la surface dispose d'ensemble des couches d'eau de la glace. Encore ci-dessous peuvent être сернокислая la chaux et sables bitumeux, qui peuvent contenir jusqu'à environ 8 pour cent de l'eau de la masse totale du tableau.

Après la condensation d'évacuer le régolithe est éjecté vers la surface, où RASSOR peut le ramasser et de le transporter en plus à distance de l'usine de la place. Ces déchets représentent en fait une très précieux matériel, car hors de lui à l'aide de la technologie de l'impression 3D, qui est actuellement également en cours d'élaboration à la NASA, il sera possible de créer des défenses de la colonie, ainsi que des routes et des zones d'atterrissage.

Le Schéma de l'extraction minière sur Mars en images:

Développement: Roue robot clôture реголита rotation de godets avec забороными trous

Transport: Rotation dans le sens inverse, les godets tambours déchargent régolithe dans la robotique de la main d'usine

Recyclage: Pour extraire l'eau de реголита son chaud dans le four, où se produit l'électrolyse de l'hydrogène et de l'oxygène

Transfert: Après l'obtention d'un certain volume de la substance, de l'autre bras, équipée d'une protection spéciale un système fermé, le charge sur le mobile du robot pétrolier

Livraison: Citerne fournit de l'eau, de l'oxygène et de méthane au logement de personnes et de décharge dans des réservoirs de stockage à long terme

l'Utilisation et la conservation: les Astronautes devront utiliser de l'eau et de l'oxygène pour la respiration, ainsi que la culture de plantes; le carburant sera stocké sous forme de liquides cryogéniques pour une utilisation future

Toute l'eau qui sera extrait de реголита, aura lieu un nettoyage complet. Le module de nettoyage sera composé de polyphasé de systèmes de filtration, ainsi que quelques деионизирующих substrats.

Le Liquide sera utilisé non seulement pour la boisson. Elle deviendra une composante essentielle pour la production de carburant de fusée. Le fractionnement des molécules de H2O avec l'aide de l'électrolyse sur la molécule d'hydrogène (H2) et l'oxygène (O2), puis la compression et la transformer en un liquide, il sera possible de synthétiser de carburant et de comburant, qui sont le plus souvent utilisés dans les moteurs-fusées à propergol.

La Difficulté réside dans le fait que l'hydrogène liquide doit être stocké à des températures extrêmement basses. Pour cela, la NASA veut transformer l'hydrogène dans le type de carburant, qui sera plus facile à conserver: le méthane (CH4). Cette substance vous pouvez obtenir lors de la connexion de l'hydrogène et du carbone. Où obtenir le carbone sur Mars?

Heureusement, sur la planète Rouge beaucoup. Mars atmosphère de 96% est composé de molécules de dioxyde de carbone. La capture de ce carbone – une tâche spéciale du congélateur de l'installation. Si parler en termes simples, il va créer de l'air de la glace sèche.

Après avoir par électrolyse de l'hydrogène et de carbone avec le gaz de l'atmosphère, à l'aide d'un procédé chimique — la réaction de Sabatier — vous pouvez les joindre en méthane. Pour ce faire, la NASA développe spécial réacteur. Il sera créé nécessaires à la pression et de la température pour maintenir la réaction de transformation de l'hydrogène et de dioxyde de carbone en méthane et de l'eau comme sous-produit.

Un détail intéressant de la transformation de l'usine est омбилическая bras pour le transfert de liquides à la citerne mobile d'un camion-citerne. Inhabituel dans ce système alors qu'elle spécialement protégée de l'environnement extérieur et en particulier de la poussière. Реголитная la poussière très fine et est capable de se faufiler un peu partout. Car le régolithe se compose de раскрошившейся roche volcanique, il est très abrasif (s'accroche littéralement tout), ce qui peut créer de graves problèmes pour le fonctionnement de l'équipement. Lunaires de la mission de la NASA dans le passé ont montré la dangerosité de cette substance. Il respecte les indications de l'électronique, a conduit à un blocage des mécanismes, ainsi que devenait la cause de défaillances dans термоконтроллерах. Protection électrique et liquides canaux de transmission de la robotique de la main, comme toute très sensible de l'électronique, est pour les scientifiques de l'une des plus grandes priorités.

la Programmation омбилической robot mains pour se connecter à votre téléphone mobileтанкеру. Le manipulateur sera utilisé pour le remplissage des citernes à combustible liquide, de l'eau et de l'oxygène

Sur chaque côté de la омбилической un appareil photo monté sur un robot manipulateur, se trouvent les portes, agissant comme des passerelles, à l'épreuve de toutes les chaînes de la poussière. Pour la connexion d'appareil-photo avec le mécanisme pétrolier vous souhaitez effectuer en trois étapes: tout d'abord, après le remplissage de la caméra vous souhaitez fermer la porte avec les deux parties afin de créer protecteur антипылевой la barrière. Deuxièmement, dans chacune des portes омбилической de la caméra, vous devez ouvrir de petites étanchéité des trous qui permettra d'avoir accès aux canaux de ressources, monté sur un extraordinaire mouvement de la plaque. Troisièmement, vous souhaitez ajuster la position des canaux de transmission омбилической de la caméra et le canal de réception de la marchandise mécanisme pétrolier, exactement en les reliant entre eux électriques et les connecteurs.

Robot manipulateur топливоперерабатывающей de l'usine sera de placer омбилическую la caméra sur un robot mobile citerne, puis de décharger les articles fabriqués. Système de remplissage dans ce cas, il sera très ressembler à des stations-service sur la Terre, mais de l'essence, elle va pomper de l'eau. Ou de l'oxygène liquide. Ou de méthane liquide. Ou les deux à la fois.

Récemment, les ingénieurs responsables de la conception de ce projet, a mené un test de démonstration de l'installation en Floride. À ce stade, les scientifiques ont dû recourir à la modélisation des processus de l'électrolyse et de la fournaise pour réduire les coûts et la complexité de l'installation. En outre, on a effectué une simulation de réception à l'aide de l'eau de trois produits de traitement. Mais dans ce cas, les prototypes ont déjà été utilisés comme matériel et de logiciels pour toutes les parties de l'installation.

En Combinant toutes les pièces ensemble, les ingénieurs Swamp Works ont pu découvrir qu'il existe des problèmes dans la conception, ainsi que de déterminer certains des détails importants qui n'auraient pas été de déterminer si ces tests ont été effectués sur les derniers stades de la conception et de l'intégration. Selon les développeurs, la création rapide d'un prototype et d'intégration sont distinctif de l'approche au sein de leur équipe. Grâce à cela, vous pouvez rapidement comprendre le fonctionnement d'une idée, et aussi d'identifier les défauts à un stade précoce.

L'Essence de la martienne rocket fuel de l'usine réside dans le fait que tout ce matériel est emballé dans une petite commode en boîte, envoyé sur la planète Rouge, puis l'auto-распакуется et prendra ses fonctions bien avant, comme sur Mars, arrivent les premiers hommes. Le développement de la habités expéditions sur Mars dépendra de l'efficacité de cette autonome de l'usine. En effet, sans elle, les gens ne peuvent pas revenir sur la Terre à l'issue de son de la montre. En outre, la NASA travaillent également les équipes qui s'occupent de la culture de toutes sortes de produits alimentaires (y compris les pommes de terre). La nouvelle récolte est prévue à cultiver encore une fois de façon autonome lors de l'envoi de personnes de Mars et les vols de retour sur Terre pour les gens attendait toujours le frais de la récolte.

En général, le projet est vraiment géant et nécessite une préparation minutieuse.

La NASA dispose d'une grande marge d'expérience de travail autonome роверов et modules d'atterrissage sur Mars. Par exemple, les dernières rovers – «Кьюриосити» débarqué sur la planète Rouge en 2012 et Mars 2020», qui se rendra à l'endroit d'ici à 2020, ont et auront un haut niveau d'autonomie. Toutefois, la création, la livraison et l'utilisation de martien de rocket fuel de l'usine, à long terme, et avec le plus haut niveau de l'autonomie, il faudra l'utilisation de ces technologies, qui les mènera dans l'espace d'ingénierie à un tout nouveau niveau.

Pour le test, le robot-pelle la NASA utilise fermé pad, засыпанную plus d'une centaine de tonnes d'éclats de roches volcaniques. Les minéraux servent comme un analogue mn et abrasif de poussière martienne

Pour le début de la colonisation spatiale des scientifiques et des ingénieurs à résoudre de nombreux problèmes techniques. Par exemple, il est très important de déterminer si chaque inscrivant dans le sous-système de l'installation d'extraction naturelle versant de ressources pour la mise à l'échelle. Serait-elle capable de répondre à tous les besoins et sortir à ce niveau de la bande passante, qui est nécessaire dans le cadre d'un équipage de missions sur la planète Rouge.

D'après de récentes estimations des experts de la NASA, ce système est à environ 16 mois devra produire environ 7 tonnes de liquide de méthane et d'environ 22 tonnes d'hydrogène liquide. Sur cette base, le rendement maximum, il faut déterminer précisément les endroits les plus adaptés pour le déploiement d'une usine de collecte et de recyclage des ressources. En outre, il est nécessaire de calculer combien de pelles RASSOR vous devez emporter sur Mars, et combien d'heures il leur sera nécessaire de travailler, de sortir sur le plan de la production. En fin de compte, il faut comprendre quelle doit être la réfrigération pour le carbone, le réacteur Sabatier, et combien tout ça va consommer de l'énergie.

Aussi, les scientifiques doivent d'anticiper de possibles cas de force majeure problèmes qui peuvent empêcher l'extraction et la transformation des ressources, potentiellement retenu l'envoi de la prochaine expédition sur la planète Rouge. Vous devez évaluer tous les risques possibles associés à ces problèmes et de mettre au point les bonnes et rapides de solutions, peut-être la dotant d'un système de doublons élémentspour le remplacement temporaire d'un équipement défectueux.

Vous Devez vous assurer que la robotique de la technologie en mesure de maintenir l'exploitation d'une entreprise sans arrêt et sans entretien pendant plusieurs années, de sorte que leur développement sera en stricte conformité avec les normes établies. Par exemple, vous devez réduire la quantité de stérilité de pièces mobiles. Par conséquent, il sera possible de minimiser l'impact de la реголитной de la poussière sur l'efficacité de l'ensemble du système. Si aborder le sujet avec l'autre partie et de commencer à développer des parties mobiles avec une résistance plus élevée à la poussière, ce n'est pas seulement compliquer l'ensemble du système dans son ensemble, mais encore et ajoute à elle de l'excès de poids, qui, comme déjà mentionné, l'équivalent de l'or.

Les Savants il reste à déterminer de quelle manière et dans quelles proportions les petits et solide régolithe mélangé avec de la glace sous la surface de Mars. Ces données vous aideront à mieux préparer les excavateurs pour l'extraction des ressources. Par exemple, la version actuelle du godet RASSOR la plus adaptée pour la collecte des реголита mélangé avec кусковым de la glace. Cependant, cette conception sera moins efficace lorsque la nécessité de «mordre» dans les grandes veines de la glace solide. Pour le développement de plus d'un matériel adéquat, vous devez avoir une idée précise sur la répartition de la glace sur la Mare. Une autre option est d'élaborer, de plus durable, de plus complexe, de plus en plus lourd et universelle de l'équipement, qui est capable de travailler avec tout type de sol et la densité des couches de glace. Mais, encore une fois, c'est le gaspillage.

Encore besoin de résoudre les problèmes liés à un long stockage сверхохлажденных liquides. La technologie de stockage de substances et de matériaux sous haute pression sans cesse amélioré, mais la technologie moderne de travailler sur la surface de Mars longue quantité de temps?

En général, dans les prochaines années, les scientifiques de la NASA vont s'occuper de tous ces problèmes. Les ingénieurs de Swamp Works à son tour continueront à améliorer l'efficacité et la volonté de tous les cours d'élaboration composants de leur système. Les excavateurs l'intention de faire encore plus robustes et légères. Après cela, on prévoit de procéder à des tests en artificiellement et le plus proche possible de l'марсианским conditions. Les scientifiques veulent aussi améliorer la qualité et l'efficacité d'un four, d'un système d'électrolyse, ainsi que de développer évolutive modèle de réacteur Sabatier et de l'unité de réfrigération pour la production de carbone. Les développeurs sont sûrs que la décision de la ces et de nombreux autres tâches, conduire à ce que пылесборочный prototype cesse d'être un prototype et en fin de compte s'occupera de ce travail sur la surface de Mars, fournissant des futurs colons de toutes les commodités nécessaires pour une vie en ressources.

Discuter de l'élaboration d'un versant de pelles et de ресурсоперерабатывающей de l'usine, vous pouvez .