Книга Как выжить на Марсе - Роберт Зубрин
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Угарный газ, как я его люблю! Земные бюрократы в Правлении Марса возражают против него из-за его ядовитости, но, согласно их утверждению, ядовито все. А суть дела в том, что отходы работы реактора конверсии в виде угарного газа позволяют вам выполнять различные виды металлического литья при низкой температуре, что на Земле в принципе невозможно. Например, можно взять угарный газ и соединить его с железом при температуре 110 °C и получить текучий при комнатной температуре карбонил железа Fe(CO)5. Далее берем его, заливаем в форму и нагреваем до 200 °C, что приведет к его разложению. После этого в форме останется очень крепкое чистое железо, а угарный газ снова высвободится для дальнейшего использования. Еще железо можно сложить слоями, разлагая карбониловый пар. Это позволит создавать полые фигуры любой сложной формы.
Можно синтезировать похожие карбонилы, соединяя угарный газ с никелем, хромом, осмием, иридием, рутением, рением, кобальтом или вольфрамом. Поскольку каждый из них разлагается при несильно различающихся условиях, можно взять смесь металкарбонилов и легко разделить ее на составные части последовательным разложением — по одному металлу за раз.
На Земле есть законы, делающие такой вид продвинутой металлургии почти невозможным на практике, ибо угарный газ и металлические карбонилы вроде бы ядовиты. Но кому какое дело? Просто не вдыхайте эти вещества.
На Земле вторым по популярности металлом после стали является алюминий. На Марсе он встречается довольно часто, составляя примерно 4 % поверхности планеты по весу. К сожалению, как и на Земле, алюминий обычно встречается в виде жесткой окиси или, как его еще называют, глинозема (Al2O3). Чтобы вычленить алюминий из оксида на Земле его растворяют в жидком криолите (фтористый алюминий) при температуре 1000 °C и затем электролизируют с помощью угольных электродов: по ходу процесса они истрачиваются и оставляют криолит неповрежденным. То же самое можно провернуть и здесь, сделав угольные электроды с помощью пиролизации метана из реактора Сабатье.
Тем не менее, помимо сложности такого процесса, главная его проблема состоит в том, что это черная дыра для энергии (метод эндотермичен, говоря научным языком). Чтобы получить всего один килограмм алюминия, требуется порядка 20 киловаттчасов электричества. Поэтому на Земле алюминиевые заводы располагаются там, где энергия дешевая — например, на Тихоокеанском северо-западе. На Марсе нет дешевой энергии. При затратах 20 кВт‑час на 1 кг 100‑киловаттный ядерный реактор может произвести всего 123 кг алюминия в сутки.
Эффективный метод добычи алюминия. Рисунок Майкла Кэрролла
Вот я и говорю: зачем мучиться? Сталь — прекрасный материал для постройки крепких сооружений и, благодаря низкой марсианской гравитации, весит почти столько же, сколько алюминий на Земле. Да, в особых случаях желательно использовать алюминий — например, в электропроводке или как компонент системы корабля, когда необходимы, в первую очередь, его электрическая проводимость или легкий вес. Но для таких ситуаций я рекомендую покупать его в портовых синдикатах, предлагающих широкий ассортимент прекрасных сложных алюминиевых сплавов, использующихся в лишних запчастях покинутых на ночь правительственных средств передвижения.
В современном мире кремний, использующийся при производстве любой электроники, является, пожалуй, третьим по важности после стали и алюминия. На Марсе он имеет даже бо́льшую ценность, поскольку с его помощью можно сделать фотоэлектрические панели и тем самым постоянно увеличивать энергетический запас своего поселка (при условии, что у вас есть простак, готовый регулярно протирать их от пыли). Сырье для производства кремния — диоксид кремния, SiO2 — составляет примерно 40 % поверхности Марса по весу. Чтобы получить кремний, нужно смешать его диоксид с углем и нагреть в электрической печи. В результате реакции «карботермического восстановления», получим чистый кремний и угарный газ.
Опять же, уголь можно получить с помощью пиролизации метана, который вы синтезируете с помощью топливного реактора. Реакция получения кремния поглощает много тепла — хотя и не так много, как реакция синтеза алюминия. Да и общее количество поглощенной в этих процессах энергии невозможно сравнить, ибо в алюминии вы нуждаетесь гораздо меньше.
Для некоторых целей кремниевый продукт реакции карботермического восстановления недостаточно хорош. Например, его можно использовать для создания карбида кремния — крепкого жаропрочного материала (используется в экранах для защиты посадочных аппаратов при их входе в атмосферу). Тем не менее любые остатки гематита в реакторе также будут восстановлены и придадут продукту легкий железный привкус. Чтобы получить очень чистый кремний, пригодный для производства компьютерных чипов и солнечных панелей, нужен еще один шаг: купание грязного кремния в горячем водородном газе, в результате чего кремний превратится в кремневодород (SiH4). При комнатной температуре и выше он имеет форму газа, поэтому его можно легко отделить от гидридов твердых металлов. Затем, если вам нужен самый чистый кремний, нужно отвести газообразный кремневодород с помощью трубы в другой реактор, где и расщепить его при высокой температуре на чистый кремний и водород. Затем можно к кремнию прибавить фосфор или другую примесь и получить полупроводник именно того качества, которое вам нужно.
Интересный исторический факт: столетие тому назад несколько шарлатанов, нанятых НАСА для продажи его лунной программы Конгрессу США, выполнили это задание. Они утверждали, что на Луне можно производить огромное количество кремния и фотоэлектрических панелей, а затем отправлять энергию на Землю для потребителей. В этой идее было много существенных изъянов. Не последний из них заключается в том, что солнечную энергию с тем же успехом, но с гораздо меньшими затратами, можно аккумулировать в пустынях Земли. Да и помимо этого всем должно было быть ясно: хотя диоксид кремния на Луне и широко распространен, там нет угля и водорода, столь необходимых для превращения сырья в кремниевый полупроводник. Да, можно (и нужно) построить систему повторного использования этих реагентов, но на самом деле такие устройства всегда неидеальны, требуют больших вливаний водорода и угля. Если сложить эти факты с тем, что на Луне нет песочного кремния для использования в качестве сырья, становится очевидно: спутник Земли — худшее место для постройки солнечных панелей.
Но НАСА все еще не оставляет надежды.
На Марсе медь есть. Она присутствует в почве почти в той же концентрации, что и на Земле. Это не слишком много — примерно 50 частей на миллион. Поэтому, если вам нужно достаточное количество меди, не добывайте ее из почвы. Вместо этого поищите места, где природа сконцентрировала ее в виде медной руды. Коммерчески наиболее важные запасы ее на Земле — это сульфиды меди. То же верно и для Марса. Но здесь сера распространена в большей степени, нежели на Земле, поэтому залежи медной руды принимают форму сульфида меди на основании лавового покрова. Если вы их обнаружите, то сможете легко выделить медную руду с помощью выплавки или выщелачивания, известных на Земле с давних времен.
