«Каждый фокус состоит из трёх частей или действий. Первая часть называется «наживка». Фокусник показывает вам самый обычный предмет — колоду карт, птицу, или человека. Он демонстрирует предмет, возможно даже просит проверить, убедиться, что он реальный, не эфемерный, самый обычный, но, разумеется, это скорее всего не так. Второе действие называется «превращение». Фокусник берёт этот самый обычный предмет и делает с ним что-то необычное. В этот момент вы начинаете искать разгадку, но не находите, потому что не особенно стараетесь. Вы не хотите её знать. Вы хотите быть обманутым…

...
В цену хорошего трюка обязательно входит жертва.»

Престиж К. Нолан

Две тысячи пятидесятый год от Р.Х. Планета Марс

Старший администратор марсианской колонии землян Максимилиан Ирвинг, залез в ровер и указав автопилоту точку назначения, откинулся в кресло. Основная масса колонистов, а также помещений находилась под поверхностью, т.к. наверху условия существования были достаточно сложными: разряженный воздух, отсутствие кислорода, радиационный фон, однако приходилось выходить на поверхность по разным нуждам. Основную массу работ выполняли беспилотные дроны и наземный транспорт. Связь и координацию, навигацию и управление сетью наземных и воздушных роботов осуществляли с помощью развёрнутой на низкой орбите сети коммуникационных спутников.

Ровер неспешно колесил по поверхности объезжая препятствия. Поднявшись на одну из дюн, пассажиру открылся вид на строительную площадку, нового процессингового центра ресурсов и энергоблоков его обеспечения.

Численность марсианской колонии человеков непрерывно росла, как за счёт потока новых колонистов, так и естественным путём. В ближайшие месяцы наступал период сближения с Землёй, что означало переброску очередной большой партии колонистов. Больше людей, требовало больше воды, кислорода,предметов быта и инструментов, больше стройматериалов и энергии. Работа по расширению колонии и её ресурсной базы кипела круглосуточно и без выходных.

Первый интерес к Марсу люди проявляли ещё с момента изобретения телескопа. С тех пор утекло много воды. Первые автоматические станции приземлились на Марс ещё в 70-х, однако определив, что планета не совсем пригодна для жизни, интерес угас. Однако уже  в 90-х он возродился вновь с утроенной энергией. (Программы НАСА) Первые миссии были неудачными. Так, в 92-м году наспех переделанный из обычного спутника связи аппарат Обсервер был утерян где-то в бескрайних просторах космоса на пути к красной планете.

Учтя негативный опыт и подготовившись лучше, далее отправили более успешную миссию - Глобал Сервейер. Этот спутник оснащённый камерами и лазерным высотомером создал первую подробную трехмерную карту местности. Опираясь на его данные состоялась успешная высадка научной станции Пэтфайндер и заготовки марсохода Соджонер. Больших научных данных эти аппараты не передали, зато с их помощью отработали механизм мягкой посадки хрупкой техники на поверхность.

Вдохновившись успехом, в конце 98-го начале 99-го были отправлены станции Клаймит Орбитер и Полар Лендер, но  по причине спешки миссии не успели подготовить должным образом и они  так же были утрачены.

Далее пошла череда очень успешных миссий. Запущенный в 2001 году Одиссей имел на борту уже более совершенное оборудование для фото-видеоразведки, с помощью которых начали составляться геологические карты поверхностей, включающие данные о минералах и запасах воды. После получения первых данных были определены районы высадки двух роботов-разведчиков: «Спирит» и «Оппортьюнити». Которые высадившись в 2004 году на поверхность приступили к геологической разведке уже на поверхности. Откалибровав методику мониторинга, в 2005 году НАСА отправляет аппарат Марс Реконассенс Орбитер (МРО), в составе аппаратуры которого камера высокого разрешения (пиксель 30 см при высоте разведки 300 км), несколько спектрометров и камер в инфракрасном и ультрафиолетовом спектре наблюдения. Стоимость аппарата полмиллиарда долларов США в ценах 2005 года. Аппарат прибыл на работу в марте 2006 года и дополнил группировку, занимаясь детальной разведкой поверхности в поисках воды и минералов.

По итогам работы двух орбитальных разведчиков было принято решение отправить дополнительный разведчик в высокие широты Марса – аппарат Феникс. Он был запущен в августе 2007. Аппарат  успешно прибыл на место  в мае 2008 года и проработал до ноября 2008 года успешно работал, снимая пробы грунта, горных пород и делая замеры параметров атмосферы.

Совокупность группировки из 2 спутников и 3 наземных разведчиков позволило обнаружить и картографировать на поверхности планеты наличие водяного льда и минералов различного происхождения. Было установлено, что водяной лёд располагается на глубине от полуметра, практически на всей поверхности планеты и содержит до 70% воды. Кроме того, были обнаружены кварц, кремнезём, известняк, гипс, перхлораты магния, натрия, калия, кальция, а также фосфор, в виде хлорапатита. Красноватая марсианская пыль являла собой гематит – трёхвалентный оксид железа. Наиболее распространённый тип железной руды на Земле, только на Марсе его доступность в виде пыли значительно выше (нагребай экскаватором и в домну на чугун). Одной из выявленных особенностей химического состава мира стало наличие большого количества хлора в соединениях.

Чего не было обнаружено, так это углерода, ни в виде угля, ни в форме углеводородов…

 

Таким образом, в период с октября 2001 по ноябрь 2008 года, комплексные исследования Марса позволили установить наличие следующих ресурсов: углекислый газ, вода, калий, натрий, кальций, магний и их соли, (преимущественно хлориды, сульфаты и карбонаты: гипс, известняк, магнезит, кварцит и кремнезем), огромный объём железа, хлора, фосфора и кремния. Требовалось лишь понять:  как это всё использовать, учитывая отсутствие традиционного для человека источника энергии – угля и его производных?..

Размышления Макса прервались, когда он заметил группу строительных 3Д принтеров, которые формировали основания будущих ветрогенераторов.

Если для наземного и летающего транспорта солнечные батареи оказались оптимальнее, то для стационарных объектов было подобрано другое решение.

На Марсе суточный перепад температуры достигает 70 градусов Цельсия. Также имеется существенный широтный температурный градиент, когда поверхность в районе экватора прогревается сильнее чем на полюсах. Это создаёт условия для стабильного ветра с полюсов к экватору и по меридианам вслед за линией полдня, со средней скоростью 50 м/сек. На Земле предельная скорость ветра для работы ветроустановок составляет 20-25 м/сек, однако на Марсе атмосфера существенно более разрежённая, чем на Земле, что позволяет эксплуатировать ветрогенераторы с большей скоростью ветра. При этом эффективность получается даже выше, т.к. во-первых мощность пропорциональна кубу скорости ветра, и прямо пропорциональна плотности среды,  (средняя скорость потока в 10 раз выше, плотность примерно в 160 раз меньше => 10`3 / 160), во-вторых имеется постоянный ветер, в отличии от Земли, где такие условия большая редкость.

Развитие в последние годы перед колонизацией технологии изготовления ветрогенераторов и солнечных панелей для транспорта удешевили их производство и эксплуатацию. Колонистам повезло получить дешёвую быстроразвёртываемую энергетику. Особенно что касается деталей генераторов из пластмасс и возможностей их печати на 3Д принтерах.

По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии IRENA, за десять лет (с 2010 года) средняя стоимость производства энергии ветряными электростанциями снизилась на 25%. Технология производства солнечной энергии дешевела еще быстрее: за тот же период расходы снизились на 73%.

Добыв энергию и местный природный ресурс дальше встал вопрос в его обработке. Поскольку водород сильный химический восстановитель металлов из оксидов, даже более сильный чем углерод, то в металлургической индустрии марсианской колонии использовать водород более целесообразно, чем например метан или уголь (которого перед колонизацией так и не нашли).

В 2007 году появилась относительно простая технология получения водорода из подсоленной воды, содержащей от 1 до 30% соли в растворе.

Из раствора солёной воды, помещённого между излучателем и приёмником, при облучении частотой 13,56 МГц (длина волны примерно 22 метра, т.е. это ВЧ диапазон, декаметровые волны) начинается эмиссия водорода.

Используя доступную энергию колонисты начали топить льды и растворять в них соли металлов и перхлораты. Тем самым из перхлоратов они смогли получить кислород. Растворённый в воде хлориды металлов позволили извлечь водород, а также на следующих этапах поваренную и калиевую соль. Поваренная соль требуется живым организмам, калиевая соль удобрение.

Используя водород и углекислый газ из атмосферы и техпроцессов, колонисты смогли получить жидкие углеводороды для топлива в ракеты и сырьё для химического синтеза полимеров. Также с помощью водорода были получено железо, цемент, стекло, керамика, кварц и прочие мелочи.

Соответствующие технологии как раз подоспели на Земле:

Шведские компании SSAB, LKAB и Vattenfall, участвующие в проекте HYBRIT по производству восстановленного железа с использованием водорода вместо природного газа, сообщили, что будут строить завод в г. Елливаре на севере Швеции.

...

Сейчас участники проекта строят опытную установку по получению восстановленного железа из водорода. Ее предполагается запустить в текущем году.

SSAB также сообщает, что в скором будущем начнет перевод своих заводов в Швеции на производство «безуглеродной» стали, в процессе производства которой не происходит выбросов углекислого газа, и намерена завершить его к 2026 г.

Международный консорциум из 40 организаций из Испании, Германии, Швейцарии, Италии и Греции, включая ETRA, Smartenergy, Sunfire and Enel Green Power, запустил инициативу ORANGE.BAT по внедрению зеленого водорода в керамическую промышленность Европы, сообщается в пресс-релизе.

Водород заменит природный газ в керамическом производстве и будет использоваться 26-ю предприятиями из Регионального кластера керамики в провинции Валенсия, Испания.

Консорциум проекта подал заявку на финансирование в рамках программы «Зеленый курс» ЕС, чтобы помочь преодолеть финансовые вызовы, с которыми сталкиваются новаторские проекты промышленного масштаба на нынешнем начальном этапе строительства водородной экономики. При наличии достаточного финансирования запуск электролизёра в эксплуатацию планируется к началу 2024 года.

Основной для строительства вид цемента — портландцемент — производят путем обжига песка и глины с измельченным известняком. У этого метода целых два пути образования CO2. Первый — при горении угля, второй — при горении газов, выделяющихся при высокой температуре из известняка. Вклад этих химических процессов в итоговый выброс углекислого газа практически равный.

Новый метод предложенный исследователями из Массачусетского технологического Института (MIT) позволяет избавится от выброса углекислого газа. Кроме того, в ходе производства можно повторно использовать все побочные продукты.

Суть нового метода в переходе на возобновляемые источники энергии и отказе от нагревания известняка. Таким образом убираются оба источника CO2. Вместо нагревания ученые предлагают использовать электролиз. На одном из электродов порошок известняка растворяется с помощью кислоты, а на втором осаждается гидроксид кальция, или известь, которую можно использовать для получения силиката кальция.

Такая система позволяет улавливать весь углекислый газ и использовать его, например, для производства жидкого топлива, газированных напитков и сухого льда или для регенерации нефтяных масел.

Образующиеся в ходе реакции водород и кислород также можно использовать для получения энергии. Таким образом, новый цикл производства имеет только один побочный продукт — водяной пар.

Но самая интересная технология, учитывая, что основной ракетный транспорт в колонии использовал метан в качестве горючего была, технология производства жидких углеводородов из углекислого газа, водорода и карбоната кальция:

В апреле 2019 года компания Карбон Инжиниринг из Канады презентовала технологию производства жидких углеводородов: бензин, дизель, метанол. Для этого требовался углекислый газ из атмосферы, водород и известняк (карбонат кальция).

Компания Карбон Инжиниринг была основана в 2009 году, в Канаде, профессором прикладной физики, на гранты фонда Б. Гейтса.

Таким образом, развитие в последние годы перед колонизацией экологичных технологий  улавливания углекислого газа из атмосферы, а также развитие технологий производства и переработки водорода на Земле удешевили их производство и эксплуатацию. Колонистам повезло получить до отправки технологию производства жидкого топлива для ракет и химического синтеза, а также технологии производства прочих материалов.

Учитывая сравнительно небольшой численный состав колонии, до 1 млн человек на момент события, массовое традиционное производство любого продукта на Марсе менее целесообразно, чем индивидуальное изготовление методом 3Д печати или на роботизированном обрабатывающем центре.

Развитие технологий 3Д печати и ЧПУ центров, удешевили их производство и эксплуатацию. Колонистам повезло получить до отправки нужные технологии и удешевить колонизацию. Оставалось только добыть на месте первичное сырьё, например пластик и любой предмет можно было изготовить для личных, бытовых или производственных нужд в кратчайшие сроки, по штучной потребности.

«Со временем металлический натрий накопится, мы найдём уран и начнём строить ядерные реакторы. Уран тут должен быть! В крайнем случае найдём в астероидах».

Компании "TerraPower" и "Centrus" собираются сотрудничать в деле создания на территории США коммерческого производства урана, обогащённого до 20% (HALEU).

Уран повышенного обогащения требуется для топливообеспечения ряда проектов перспективных малых и микрореакторов, разрабатываемых в США.

Уровень обогащения ниже 20%

Компания TerraPower была основана в 2008 году Б. Гейтсом и Н. Мирволдом (в 2008 ещё не разосрались значит...).

В настоящее время компания разрабатывает два проекта мини реакторов, до 400-500 мВт:

реактор с натриевым теплоносителем и реактор с теплоносителем из расплавленного хлорида

«Ещё совсем немного времени и мы станем полностью самостоятельны. Вот только время это то, чего у нас нет…», размышлял Макс.

Автопилот ровера потянул машину в горку. Многие строения, которые требовали в том или ином виде доступа к поверхности, были всё же соединены между собой подземными тоннелями, для доступа персонала и коммуникаций, однако Обсерватория была построена на возвышенности и тоннелей туда ещё не проложили.

Электромотор ровера работал ровно и тихо. Ввиду отсутствия кислорода на Марсе, использовать классическую схему двигателя внутреннего сгорания было невозможно. Возить с собой запас кислорода было очень непрактично и требовало лишнего веса, места да и самого кислорода. Электрическая схема на батарейках оказалась более предпочтительной. Кроме того, не требующий мощной системы охлаждения электродвигатель также более подходящий к условиям, т.к. теплоёмкость марсианской атмосферы существенно ниже земной. По этой же причине использование тормозных колодок менее эффективно чем рекуперативное торможение двигателем (оно не требуют охлаждения).

Развитие в последние годы перед колонизацией технологии изготовления электроавтомобилей на Земле удешевили их производство и эксплуатацию. Колонистам повезло, получить доступный и практичный для местных условий транспорт и удешевить колонизацию. К тому же в марсианских тоннелях под поверхностью жечь дефицитный кислород ДВСом последнее дело, а перемещаться на большие расстояния как-то надо и желательно быстро.

Вырулив на стоянку у Обсерватории, ровер затих. Автопилот сообщил о прибытии на место. Полчаса назад Главный Астроном, попросил Макса срочно придти, т.к. по его мнению происходила «Kakaya to who it are». От волнения Астроном всегда переходил на родной русский и понять его становилось решительно невозможно. Тем не менее Старший Администратор понимал о чём пойдёт речь, т.к. ещё вчера поздно вечером из Дома поступил кодовый сигнал: «Зима Пришла!», содержащий кодовый ключ от закрытого сейфа, который передал Максу Великий Магистр перед отправлением. Сейф открылся и внутри содержались пояснения что происходит и инструкции, что делать…

Макс достал пистолет из кобуры, проверил его, взвёл и убрал обратно в кобуру не застёгивая её. «Астрономы славные ребята, но если потребуется пустить кому-нибудь кровь, чтобы прекратить панику и привести их в чувство, то я это сделаю без сожалений и раздумий». С этими мыслями Макс вошёл в здание Обсерватории.

В Обсерватории Астрономы взволновано обсуждали что-то, глядя на монитор, на который шла трансляция со спутника-телескопа на орбите. Увидев Старшего Администратора, Главный Астроном сообщил, что со вчерашнего дня сильные помехи мешают установить устойчивую радиосвязь с Домом. Они предполагали, что это последствия мощной солнечной бури, но когда из-за горизонта вышел орбитальный телескоп и они смогли направить его в строну Земли, то увиденное повергло всех в шок. В том месте где должна была быть Земля, висело сплошное зодиакальное облако, состоящее из сильно ионизированной пыли и разного размера каменных обломков. Оно зашло с севера эклиптики и потому его не заметили раньше.

В этот момент пробивается слабый сигнал и они получают видео.

Практически готовая сцена где получают сообщение. С 0:38 по 1:50 и далее с 2:40 до конца. только чутка про "план А" переозвучить

Дождавшись пока до всех дойдёт смысл происходящего, Макс произнёс: «Нам предстоит много работы, чтобы помочь всем выжившим когда всё закончится и мы вернёмся Домой. Кто то всё же должен будет уцелеть, так что Трабахос Мучачос, за работу, Марсиане!»

«Если будет кому помогать», добавляет он про себя.

Убедившись, что истерика закончилась и все успокоились, он выходит из здания. На улице присев на камень, он размышляет о том, что они остались одни и теперь с этим надо как то жить. Вспоминает вскрытый вчера сейф и материалы в нём. Камера показывает Макса сидящего за столом и разбирающего документы, носители, прочие материалы. В кадр попадает один древний манускрипт. Камера наезжает и показыват его покрупнее:

Эпилог (или сказ про яйца и корзины):

35:50

29:30

ну и прочее подземное строительство тоже интересно....

Mars Exploration - NASA Science

Mars is the only planet we know of inhabited entirely by robots. Learn more about the Mars Missions.