Как выжить на Марсе - Роберт Зубрин

Есть еще один важный момент при постройке зданий из кирпича, даже из наиболее обожженного. Кирпич крепок только при сжатии, но у него практически нет прочности на растяжение. Другими словами, в отличие от стали, которая в состоянии выдерживать нагрузку тяжелыми предметами и сопротивляться сильному растяжению, кирпич может только первое, но не второе. Новички обычно упускают эту тонкость из виду и думают о кирпичах, как о «крепком» строительном материале. Он крепок на Земле, потому что там домам не приходится сопротивляться силе, пытающейся растянуть их изнутри. Но на Марсе из-за внутреннего воздушного давления со зданиями, стоящими вне купола, такое происходит. И если вы попытаетесь создать атмосферу в доме из неармированного кирпича, он просто взорвется. Вам как владельцу помещения это может быть неприятно. Поэтому усвойте урок: кирпичные конструкции нужно держать под давлением. Самый дешевый способ это реализовать — завалить их сверху грязью, используя почву в качестве наружного пресса для кирпичных стен. Так вы нейтрализуете воздушное давление на них изнутри. Чтобы противостоять стандартной домашней атмосфере на Марсе (340 миллибар), нужен слой грязи толщиной 2,473 метра. Конечно, плотность почвы не везде одинакова, поэтому насыпьте побольше — для уверенности.

Глинистые породы на Марсе есть везде, поэтому производство керамики доступно с помощью непосредственно той же техники, что известна на Земле со времен неолита. Поскольку ее создание настолько просто, именно глиняные сосуды широко использовались первыми поселенцами в Нью-Плимуте. Позже в качестве ежедневной посуды их заменили более прочными пластиковыми, металлическими или стеклянными изделиями. Тем не менее многие находят навыки гончарного мастерства крайне полезными, поскольку предметы своего собственного производства всегда можно выдать бюрократам Правления или официальным лицам НАСА за настоящий антиквариат — и получить с этого свою выгоду. (Для протокола: я против продажи дешевых подделок туристам, поскольку это подрывает рынок. Ради благополучия всего сообщества необходимо, чтобы все участники этого бизнеса скрупулезно поддерживали высокие стандарты правдоподобности и оценивали свой товар соответственно.)

Стекло

Самый распространенный материал на Марсе — диоксид кремния, SiO2. Составляя почти 40 % обычной марсианской почвы по весу, он является основным компонентом стекла, которое можно, таким образом, изготовить с помощью технологии плавления песка, уже много лет эксплуатируемой на Земле. К несчастью для стеклодувов, вторая наиболее часто встречающаяся составляющая нашей почвы (около 17 %) — окись железа, Fe2O3, также присутствует и в пыли. Этот факт создает проблему, потому что вам нужно чистое стекло. Значит, песок для сырья должен быть хотя бы относительно очищен от железа. Найти такой песок на Марсе сложно. (Но не огорчайтесь: на Луне вообще нет песка. Те идиоты, которые там поселились, имеют дело только с раздробленным камнем.)

Если вы хотите производить оптическое стекло на Марсе, есть два варианта: провести серьезные исследовательские работы на предмет поиска залежей кварца для получения чистого сырья или же удалить окись железа из обычной почвы. Последнее можно сделать довольно дешево — обработав окись железа горячим угарным газом, отходом реактора конверсии. Два вещества в результате этой реакции произведут на свет железо и двуокись углерода, после чего можно удалить первое с помощью магнита. Это трудоемкий процесс, но железо можно сберечь для других целей — например, для создания стали, о чем я поведаю вам уже скоро. (Если производство стали вас не интересует, подумайте о простом заимствовании некоторого количества лишнего освобожденного от железа материала в литейной Правления Марса в Нью-Плимуте. Тамошние бюрократы до сих пор не поняли, что эти отходы могут быть хорошим сырьем для производства стекла в городских масштабах и оставляют их без присмотра.)

Конечно, не всякое полезное стекло должно быть чистым. Например, красный оттенок готового продукта не повредит, если вам нужно стекловолокно или другой стекловидный строительный материал. Поэтому, если замахнетесь на оптическое стекло, убедитесь, что оно вам действительно нужно или вы продадите его по хорошей цене — чтобы не тратить впустую силы и ресурсы там, где можно обойтись продуктом низкого качества.

Металлы

Способность производить металлы — основополагающая для любой технологической цивилизации, поэтому вы обязательно должны уметь это делать. К счастью, в этом плане Марс гораздо богаче Земли, поэтому проблем с обеспечением своего хозяйства любым металлом не будет.

Сталь

Как я уже говорил, самый распространенный промышленный металл на Марсе — железо. Первостепенно используемая коммерческая железная руда на Земле — это гематит (Fe2O3). Этот материал так часто встречается на Марсе, что дал Красной планете свой цвет и, соответственно, имя. Земляне знают, как превратить гематит в чистое железо, еще со времен Троянской войны. Есть, по крайней мере, два отличных способа сделать то же самое на Марсе. В первом, о котором я упоминал ранее, отработанный реактором оксид углерода вырывает кислород из гематита, благодаря чему получаются металлическое железо и углекислый газ. Во втором подходе для реакции с гематитом используется водород, в результате чего получается железо и вода.

Обе эти реакции энергетически почти нейтральны, то есть после начального нагрева реактора для поддержания процесса электричество не требуется. Если вы выберете способ с водородом, то в слив нужно добавить конденсатор, чтобы собрать воду. Таким образом, для создания необходимого для реакции водорода можно проводить электролиз одной и той же воды снова и снова, а единственным расходуемым материалом будет гематит. На Марсе широко встречаются уголь, марганец, фосфор и кремний — четыре основных легирующих компонента стали. Так же, как и специальные компоненты — хром, никель и ванадий. Поэтому после получения железа можно легко сплавить его с соответствующим количеством этих элементов и получить практически любой вид углеродистой или нержавеющей стали.

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.

Алюминий

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.