Марсианские технологии.

[Nil admirari]

Исследователи подали заявку на патент на лёгкий плазменный реактор размером с кружку, который может работать в атмосфере низкого давления на Марсе, возможно, в качестве оксигенатора для астронавтов. 

 

https://zen.yandex.ru/media/id/5ca1eb35d677b400b3b88551/issledovateli-razrabotali-reaktor-dlia-prevrasceniia-uglekislogo-gaza-v-kislorod-5d09deb431070c00af48b20b

[Максим0]

11 минуту назад, Nil admirari сказал:

Исследователи подали заявку на патент на лёгкий плазменный реактор размером с кружку, который может работать в атмосфере низкого давления на Марсе, возможно, в качестве оксигенатора для астронавтов.

https://zen.yandex.ru/media/id/5ca1eb35d677b400b3b88551/issledovateli-razrabotali-reaktor-dlia-prevrasceniia-uglekislogo-gaza-v-kislorod-5d09deb431070c00af48b20b

В скафандре ему не место - аккумуляторы для его работы будут тяжелей баллона для его продукции. Попробую ответить на вопрос - нужен ли он на Базе?

Уже для работы на Начальной Базе придётся добывать не только кислород, а в обязательном порядке (даже если жить на консервах) ещё и водород с азотом - чтобы купатся и дышать нормальным воздухом. Если ставится задача возвращения, то потребуется ещё и углерод для метана в ЖРД. Если решатся строить, то понадобится много железа.

Так что уже на Начальной Базе потребуется из внешней среды H, C, N, O, Fe - и этот набор сильней не сократить. Значит как минимум нужно дистиллировать атмосферу, извлекать из грунта магнитный концентрат и получать воду обжигом немагнитного отсева. Чтоб получить железо, его нужно восстановить водородом. Чтоб получить водород, нужен электролиз воды... и при этом кислорода будет полученно гораздо больше чем требуется для дыхания!

Выходит для лёгкого плазменного реактора как средства разложения углекислоты на Марсе нет естественной ниши. Даже для производства азотных удобрений в нём нет нужды - поскольку самый энергетически эффективный способ связать азот - через цианамид кальция, а не сжигание в разряде азотно-кислородной смеси.

[Velund]

В 14.07.2019 в 20:38, Максим0 сказал:

Каким должен быть легко регенерируемый серебряно-цинковый аккумулятор?

 

СЦ долгоживущими не получаются, в крайностях либо совсем дохленькие но циклов 200, либо 20 циклов и конские разрядные токи...

 

По мне худосочный топливный элемент плюс литий-ионники в буферном режиме будет надежнее. Вода в дело, кислород из общего баллона, водород из отдельного хранилища (палладий? гидриды?).

[Максим0]

23 минуты назад, Velund сказал:

СЦ долгоживущими не получаются, в крайностях либо совсем дохленькие но циклов 200, либо 20 циклов и конские разрядные токи...

По мне худосочный топливный элемент плюс литий-ионники в буферном режиме будет надежнее. Вода в дело, кислород из общего баллона, водород из отдельного хранилища (палладий? гидриды?).

Конские токи там ненужны, нужно много Дж/кг с простой технологией изготовления и эксплуатации... так что 200 циклов, а не 20.

Рецепты типа "подмотать уплотнение фумкой" только выглядят просто... на Земле не просто так считанные производители тефлона, а в соответствии с концепцией материалы для марсианских  скафандров с Земли завозится не будут - иначе это будут земные скафандры - на вес дороже золота и с непреодолимой зависимостью от говн выбившихся в политики.

[Velund]

21 минуту назад, Максим0 сказал:

нужно много Дж/кг с простой технологией изготовления и эксплуатации... так что 200 циклов, а не 20.

 

200 циклов это позорно мало для жизненно важного узла. По мне 1000 и то мало будет. И спасение здесь по мне в том, чтобы слаботочную нагрузку брал на себя топливник, а литий-ионники в буферном режиме с малой глубиной разряда и малым износом только подбирали оставшееся на заряд и отдавали в импульсе большой ток если надо.

 

Топливник может из себя представлять регенерируемый стационарно картридж с встроенным источником водорода. Если он будет гидридным (гидрид лития например или гидрид кальция с "замедлителем") то вода с топливника в реакцию для получения водорода из гидрида а тепло реакции на обогрев скафандра в параллель с электрообогревалкой если таковая будет. Кислород из дыхательной системы.

 

https://ceramics.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/ijac.12508

Изменено 15 Июля, 2019 в 21:36 пользователем Velund

[Максим0]

1 минуту назад, Velund сказал:

200 циклов это позорно мало для жизненно важного узла. По мне 1000 и то мало будет. И спасение здесь по мне в том, чтобы слаботочную нагрузку брал на себя топливник, а литий-ионники в буферном режиме с малой глубиной разряда и малым износом только подбирали оставшееся на заряд и отдавали в импульсе большой ток если надо.

Топливник может из себя представлять регенерируемый стационарно картридж с встроенным источником водорода. Если он будет гидридным (гидрид лития например или гидрид кальция с "замедлителем") то вода с топливника в реакцию для получения водорода из гидрида а тепло реакции на обогрев скафандра в параллель с электрообогревалкой если таковая будет. Кислород из дыхательной системы.

0) Вы в курсе что в Орлане гораздо чаще меняют поглотительный патрон? Позор разработчикам Орлана?

По мне плановая замена компонентов раз в 200 циклов (а они будут длинными - на полный рабочий день + аварийный резерв - оттого и важно их энергомассовое совершенство, ведь это всё придётся таскать на спине) - это нереализованная мечта в скафандростроении даже на Земле с её хайтеками и развитой промышленностью, а уж если это всё до последнего винтика будет делатся на Марсе - то цены ему не будет!

1) Топливник - это прекрасно! ... Вот только каким топливом предложите его кормить? Давайте обсудим конкретный вариант! Возможно я что-то упустил...

2) Литий-ионник - совсем чудесно! ... Вот только где на Марсе добыть литий для него?

[Velund]

22 минуты назад, Максим0 сказал:

Вот только каким топливом предложите его кормить?

 

В данном случае только водород. Идея была такая - кислород берется из системы дыхания. Водород - с картриджа с гидридом кальция

 

CaH₂ + H₂O → Ca(OH)₂ + H₂ ↑

 

Водород поступает в малую буферную емкость, из которой отбирается на топливный элемент. Вода образующаяся на топливном элементе идет на разложение гидрида. Прекратилось поступление воды - прекратилась реакция.

Будет выделяться изрядное количество тепла. Его также можно будет утилизировать - да хоть термопарами если найдется хороший вариант. Или просто подогревать циркулирующую в системе обогрева жижу.

 

По окончании смены картридж с топливником вместе с емкостью с "недобитым" гидридом и образовавшимся гидроксидом идет на обслуживание. Проверяется состояние топливного элемента, резервуар с гидридом заменяется на свежий и полный, пополняется "стартовый" резервуар с водой (он же потом буферный при работе, пополняется водой образовавшейся при работе топливного элемента). Не до конца израсходованные емкости с гидридом "добиваются" на стационарном топливнике для выработки энергии и тепла. Потом идут на регенерацию (было для земных условий разработано уже несколько методов получения гидрида из гидроксида, на ночной дешевой энергии АЭС).

 

Можно использовать любые аккумуляторы, которые допуслают буферный режим (очевидно, что никель-кадмиевые тут мимо).

 

Для "затравки" литий можно с Земли перебросить, в сплавах конструктивных деталей кораблей снабжения. Потом найдется на месте сколько то. И все будет рециклироваться, потери его будут невелики.

 

Изменено 15 Июля, 2019 в 22:15 пользователем Velund

[Максим0]

18 часов назад, Velund сказал:

В данном случае только водород. Идея была такая - кислород берется из системы дыхания. Водород - с картриджа с гидридом кальция

CaH₂ + H₂O → Ca(OH)₂ + H₂ ↑

Водород поступает в малую буферную емкость, из которой отбирается на топливный элемент. Вода образующаяся на топливном элементе идет на разложение гидрида. Прекратилось поступление воды - прекратилась реакция.

Будет выделяться изрядное количество тепла. Его также можно будет утилизировать - да хоть термопарами если найдется хороший вариант. Или просто подогревать циркулирующую в системе обогрева жижу.

По окончании смены картридж с топливником вместе с емкостью с "недобитым" гидридом и образовавшимся гидроксидом идет на обслуживание. Проверяется состояние топливного элемента, резервуар с гидридом заменяется на свежий и полный, пополняется "стартовый" резервуар с водой (он же потом буферный при работе, пополняется водой образовавшейся при работе топливного элемента). Не до конца израсходованные емкости с гидридом "добиваются" на стационарном топливнике для выработки энергии и тепла. Потом идут на регенерацию (было для земных условий разработано уже несколько методов получения гидрида из гидроксида, на ночной дешевой энергии АЭС).

Можно использовать любые аккумуляторы, которые допуслают буферный режим (очевидно, что никель-кадмиевые тут мимо).

Для "затравки" литий можно с Земли перебросить, в сплавах конструктивных деталей кораблей снабжения. Потом найдется на месте сколько то. И все будет рециклироваться, потери его будут невелики.

 

Минусы идеи:

0) Нужно производство металлического кальция... это не будет минусом если кальций пригодится ещё в нескольких ключевых вопросах - тогда нужно будет думать как его получить - может сработает какая-нибудь технология типа бромидной получения алюминия.

1) Потребуется часто загружать картриджи с твёрдыми материалами - регулярное обслуживание усложнится.

2) Плохо регулируемое выделение водорода - потребуется расширительный бак.

3) Водородный топливный элемент требует платины - у серебра с доставабельностью гораздо легче.

Но если найдётся топливный элемент на кислороде и жидком /легкосжижаемом топливе без труднодобываемых компонентов с простой технологией - это будет победа! Что известно о таковых?

[Velund]

15 часов назад, Максим0 сказал:

если найдётся топливный элемент на кислороде и жидком /легкосжижаемом топливе

 

Как пример... 12-летней давности...

 

https://habr.com/ru/post/14460/

 

И вот еще выдержка из статьи...

 

Цитата

Пару интересных прототипов продемонстрировала в октябре 2008 года компания Panasonic. Один из них представляет собой автономный источник питания для подзарядки портативных ПК. Это устройство, работающее на метаноле, может питать нагрузку мощностью до 10 Вт. При подключении литий-ионного аккумулятора предельная нагрузка увеличивается до 20 Вт. Емкость топливного картриджа составляет 200 мл, вес зарядного устройства без картриджа — 320 г. Как утверждают создатели прототипа, он обеспечивает питание портативного ПК в течение 20 ч.

Второй прототип Panasonic — это зарядное устройство для портативных медиаплееров, мобильных телефонов и т.д. Объем данного аппарата составляет 360 см3, вес — 350 г. Для подключения заряжаемых устройств предусмотрены две стандартные розетки USB.

 

https://compress.ru/article.aspx?id=20193

 

Думаю что потребные миллиграммы платины и/или родия не составят проблем.

Изменено 17 Июля, 2019 в 08:20 пользователем Velund

[Максим0]

12 минуты назад, Velund сказал:

Как пример... 12-летней давности...

https://habr.com/ru/post/14460/

И вот еще выдержка из статьи...

https://compress.ru/article.aspx?id=20193

Думаю что потребные миллиграммы платины и/или родия не составят проблем.

По ТТХ он превосходен... но нужны ответы на вопросы:

0) Как его изготовить в условиях Марса? Вдруг там "просто подмотали фумкой"...

1) Сколько там платины или родия? На Земле не просто так родия добывается в 1000 раз меньше чем серебра, если там миллиграммы - беды не будет, а если окажутся граммы родия? Потом в любом случае придётся добывать медь для электротехники в больших количествах, а где медь - там и попутное серебро - добыл несколько тонн меди практически из любого месторождения - выделил при аффинаже килограмм серебра для скафандрового аккумулятора. Чего не кажешь о родии и платине...