Топливо

Помимо кислорода, который система жизнеобеспечения вашего дома сама будет производить из атмосферы с помощью системы вода-газ, самым важным потребительским ресурсом для каждого пионера Марса служит топливо. Существуют несколько способов его изготовления.

Самое дешевое топливо на Красной планете — окись углерода, или угарный газ. Как мы уже знаем, CO — это побочный продукт реакции конверсии между водой и газом, с помощью которой все получают кислород для дыхания из атмосферного углекислого газа. Таким образом, окись углерода широко доступна и часто рассматривается как отход, но ее можно использовать и как топливо (в сочетании с кислородом) в двигателях внутреннего сгорания, турбогенераторах, ракетных двигателях или даже в топливных элементах, специально созданных для этой цели. Нужно сказать, тем не менее, что это топливо низкого качества, дающее гораздо меньше энергии на единицу своей массы, чем альтернативные варианты. Кроме того, его сложно хранить и оно ядовито. По этой причине никто из значительных фигур на Марсе не использует угарный газ — по крайней мере, не публично (кроме каких-то экстренных случаев), поскольку это может стать свидетельством финансовой несостоятельности или обычной жадности.

Гораздо более эффективным и все равно легким в производстве топливом является метан. Его можно создать с помощью углекислого газа и водорода в реакторе Сабатье. Последний похож на реактор для конверсии воды и газа — оба работают при температуре 400 °C и давлении в несколько бар. Разве что вместо медно-алюминиевого катализатора здесь нужен никель (дешево) или рутений с алюминием (надежно). При смене катализатора реактор вместо окиси углерода станет производить метан. (Если вы мне не верите, посмотрите уравнения реакций в конце главы.)

Теперь реакция метанации будет отдавать тепловую энергию, а вы при использовании реактора Сабатье можете отводить ее для своих нужд — включая вытягивание воды из реголита, приготовление еды и работу реакции конверсии воды и газа. В любом случае вы получаете метан (CH₄), который представляет собой отличное топливо — в 5,5 раза больше энергии на единицу массы, чем в угарном газе. И его вполне можно использовать без риска финансового позора. Кроме того, вы получаете воду. Ее можно обработать с помощью электролиза и выработать кислород и водород, которые отправляются обратно в реактор для поддержания процесса.

Единственное топливо, перебивающее метан по количеству энергии на единицу массы, — водород. Но чтобы сделать его жидким, нужно понизить его температуру до 20 кельвинов (20 градусов выше абсолютного нуля). Это гораздо сложнее, чем образование жидкого метана (115 К), кислорода (90 К) или даже угарного газа (80 К). Наконец, для этого процесса нужно много электричества и очень дорогое холодильное оборудование. Более того, если у вас получится — на свою голову, — это топливо будет иметь всего 1/14 плотности воды, и его нужно будет поместить в гигантский дорогущий контейнер. Только в нем огромные поверхности обеспечивают достаточную площадь для поддержания низкой температуры, чтобы ваш драгоценный водород никуда не испарился до того момента, когда он понадобится. Поэтому ни один человек с мозгами не использует водородное топливо — и даже НАСА от него отворачивается (кроме случаев самых дорогих и далеких космических экспедиций).

Метан очень хорош как ракетное топливо, поэтому именно его используют все корабли, покидающие космопорт Нью-Плимута и отправляющиеся с Марса на орбиту и с орбиты к Земле. Если вы когда-нибудь займетесь работой вдали от дома, то с его помощью сможете перепрыгнуть туда на своей межконтинентальной баллистической ракете. И даже будучи обычным исследователем, вам придется чем-то заправлять свои разведывательные беспилотники. Еще метан можно использовать в двигателях внутреннего сгорания или газотурбинных двигателях планетохода. Последний вариант особенно привлекателен, если для вашего бизнеса нужно средство передвижения более быстрое, чем машины представителей Правления.

Тем не менее для обычных наземных вездеходов предпочтительнее метанол-кислородные баки. Этому есть ряд причин, включая долгое время работы двигателя при использовании низкотемпературной системы питания, легкость работы с метанолом и переработку полученной в результате воды. Но самая главная состоит в огромных преимуществах, взаимодействии и дополнительной страховке, которую дает одинаковая для скафандра и планетохода система питания. Поэтому вы также должны знать, как синтезировать метанол (CH₃OH). Это можно сделать, наполнив реактор медно-цинковыми окисленными шариками, нагрев его до 250 °C и добавив угарный газ CO и водород при давлении 20 бар.

Соедините две молекулы водорода с одной молекулой угарного газа и получите метанол. В общем, идея такова. К несчастью, вся реакция на этом не заканчивается. Чтобы отправлять оставшиеся газы обратно в реактор снова и снова, пока все они не будут использованы, вам нужен насос рециркуляции. Но если вы озаботитесь обеспечением этого процесса, то без проблем получите весь метанол, необходимый для приведения в движение вашей машинки когда угодно.