Перегляд вихідного коду сторінки Використання ресурсів in situ

[[Файл:In-Situ Resource Utilization Testbed.gif|міні|праворуч||Установка НАСА для отримання води із CO<sub>2</sub> і H<sub>2</sub>]]
'''Використання ресурсів ''in situ''''' (''[[In situ]]''&nbsp;— з ''[[Латинська мова|лат.]]''&nbsp;— на місці)&nbsp;— у [[Дослідження космосу|дослідженні космосу]] визначається як збирання, обробка, зберігання та використання матеріалів, що зустрічаються протягом космічних досліджень. Внаслідок цього зникає необхідність доставляти їх із Землі. Такі ресурси можуть застосовуватися для системи підтримки життєдіяльності, виготовлення [[ракетне паливо|ракетного палива]], матеріалів будівництва, енергії для [[космічний апарат|космічних апаратів]].

Наразі єдиним методом BPIS є використання [[сонячна енергія|сонячної енергії]] шляхом застосування [[Фотовольтаїка|фотовольтаїки]]. Інші під час [[космічний політ|космічних місій]] не застосовували, хоча було проведено кілька випробувань.<ref>{{Cite journal|title = Інтеграція In-Situ використання ресурсів у дослідженнях Місяця/Марса шляхом застосування аналогів|url = http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273117710005788|journal = Advances in Space Research|date = 4 січня 2011|pages = 20–29|issue = 1|first = Gerald B.|last = Sanders|first2 = William E.|last2 = Larson|accessdate = 6 травня 2018|archive-date = 18 лютого 2019|archive-url = https://web.archive.org/web/20190218012103/https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273117710005788}}{{ref-en}}</ref>

== Марс ==
{{external media
 |topic     = 
 |video1    = {{YouTube|-giGvOKzI1Q|Установка для видобування кисню із ґрунту|logo=1}}
}}
Дослідження використання ресурсів in situ на [[Марс (планета)|Марсі]] пов'язані насамперед із можливістю виробництва там елементів '''[[паливо|палива]]''', а саме: [[метан]]у ([[пальне]]) та [[оксиген|кисню]] ([[окисник]]). Вони необхідні для роботи безпосередньо на місці, але в основному&nbsp;— для повернення на Землю [[космічний апарат|космічних апаратів]]. Останні можуть бути безпілотними і містити зібрані на Марсі зразки, дослідити які можна лише на Землі, або [[пілотований космічний апарат|пілотованими]].

Основним способом є використання реакції Сабатьє за підвищених температурі (300—400&nbsp;°C) та тиску із [[нікель]]-[[каталізатор]]ом:
: <chem>CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O</chem>
: ∆''H'' = −165,0 к[[Джоуль|Дж]]/[[Моль (одиниця)|моль]].

[[Діоксид вуглецю]], отриманий із [[атмосфера Марса|атмосфери Марса]], реагує із невеликою кількістю [[водень|водню]], привезеного із Землі. В результаті отримується метан (пальне) та вода. Проведення [[електроліз]]у води дає змогу отримати кисень (окисник) та [[водень]], який можна використовувати як пальне, а також&nbsp;— для реакції Сабатьє:
: <chem>2H2O -> 2H2 + O2</chem>

Кисень також можна отримати із наступної реакції:
: <chem>2CO2 -> 2CO + O2</chem>.<ref>{{cite web|url=http://www.space.com/26705-nasa-2020-rover-mars-colony-tech.html|title=Марсіанський ровер, що генерує кисень, наближає колонізацію Марса|publisher=space.com|author=Mike Wall|date=1 серпня 2014|accessdate=26 квітня 2018|archive-date=23 квітня 2021|archive-url=https://web.archive.org/web/20210423074206/https://www.space.com/26705-nasa-2020-rover-mars-colony-tech.html}}{{ref-en}}</ref>

Отримані гази для палива перед використанням або зберіганням необхідно [[Зріджений природний газ|зріджувати]].

У 2011 році [[НАСА]] здійснювало переробку штучної марсіанської атмосфери на експериментальній установці, масою 50&nbsp;кг та потужністю 700&nbsp;[[Ват|Вт]]. Установка працювала протягом п'яти днів, виробляючи 1&nbsp;кг/день CH<sub>4</sub>/O<sub>2</sub> із чистотою метану 98+%. Планувалося, що для отримання 1&nbsp;т палива необхідно використати 17&nbsp;МВт·год енергії.<ref name=zubrin20121215>
{{cite journal |url=https://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)AS.1943-5525.0000201 |last=Zubrin|first=Robert M.|author2=Muscatello, Berggren  |title= Інтегрована система виробництва палива in situ на Марсі |journal=Journal of Aerospace Engineering |date= 15 грудня 2012|volume=26 |pages=43–56 |ISSN =1943-5525}}{{ref-en}}</ref>

Програма НАСА [[Mars Surveyor 2001]] повинна була продемонструвати виробництво кисню із атмосфери Марса та методи зменшення впливу атмосферного [[Марсіанські породи|марсіанського пилу]], який перешкоджає «збирати» [[Сонячна енергія|сонячну енергію]] спеціальними панелями. Але вона була відмінена.<ref>Landis, G. A.; Jenkins, P.; Scheiman, D. and Baraona, C. «[http://www.lpi.usra.edu/meetings/robomars/pdf/6136.pdf MATE and DART: набір інструментів для сонячної енергетики та мінімізації впливу марсіанського пилу (pdf)] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20210830233219/https://www.lpi.usra.edu/meetings/robomars/pdf/6136.pdf |date=30 серпня 2021 }}», ''Концепція дослідження Марса''. 18-20 липня, 2000. Houston, Texas.</ref> Наступна місія [[Mars 2020]] споряджена пристроєм [[MOXIE]] для видобутку кисню.

Компанія [[SpaceX]], яка прагне [[колонізація Марса|колонізації Марса]], має намір у 2022 році відправити туди свій [[BFR|Космічний корабель BFR]] з метою підтвердження наявності достатньої кількості водних ресурсів.<ref name=yt1>{{cite news |url= https://m.youtube.com/watch?v=tdUX3ypDVwI |title= Промова Ілона Маска про мультипланетне життя (68-й З'їзд Міжнародного конгресу астронавтики в Аделаїді, Австралія) |last=  |first=  |work= SpaceX |date= 29 вересня 2017 |accessdate= 26 квітня 2018 |archive-date= 23 червня 2020 |archive-url= https://web.archive.org/web/20200623081340/https://m.youtube.com/watch?v=tdUX3ypDVwI }}{{ref-en}}</ref> Вода їм необхідна для отримання водню ''in situ'' для початкової реакції Сабатьє. SpaceX планує видобувати її із водяного льоду, що знаходиться на деякій глибині під поверхнею ґрунту.

Для [[Колонізація космосу|колонізації]] планет чи їх природних супутників будуть потрібні місцеві '''будівельні матеріали''', наприклад, такі, як [[реголіт]]. Дослідження, що проводилися над сумішшю штучного марсіанського ґрунту, [[Епоксидні смоли|епоксидної смоли]] та [[Тетраетил ортосилікат|тетраетил ортосилікату]], показали досить високі параметри [[міцність|міцності]], [[Стійкість (опір матеріалів)|стійкості]] та [[Поздовжній згин|гнучкості]] матеріалу, що був отриманий.<ref>{{cite journal |title=Полімерні композити на основі марсіанського ґрунту для будівництва майбутніх космічних станцій |journal=International Journal of Astrobiology |date=квітень 2016 |last=Mukbaniani |first=O. V. |last2=Aneli |first2=J. N. |last3=Markarashvili |first3=E. G. |last4=Tarasashvili |first4=M. V. |last5=Aleksidze |first5=D. |volume=15 |issue=02 |pages=155–160 |url=http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=online&aid=10214888&fulltextType=RA&fileId=S1473550415000270 |accessdate=1 квітня 2018 |archive-date=19 квітня 2016 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160419133905/http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=online&aid=10214888&fulltextType=RA&fileId=S1473550415000270 }}{{ref-en}}</ref>

Будівництво підземних споруд можливо здійснювати із [[базальт]]а, оскільки він має гарні термоізоляційні властивості. На певній глибині під поверхнею живі організми будуть захищені від радіації.

Завдяки вищезазначеним реакціям на Марсі можна виробляти '''[[пластмаси]]'''. Наприклад, спочатку отримати [[етилен]] C<sub>2</sub>H<sub>4</sub> (каталізатор&nbsp;— [[залізо]]):
: <chem>2CO + 4H2 -> C2H4 + 2H2O</chem>,

а з нього&nbsp;— [[поліетилен]] та [[поліпропілен]].<ref>{{cite web|url=http://chapters.marssociety.org/winnipeg/plastics.html|title=Пластмаси|publisher=marssociety.org|accessdate=3 травня 2018|archive-date=14 травня 2016|archive-url=https://web.archive.org/web/20160514061421/http://chapters.marssociety.org/winnipeg/plastics.html}}{{ref-en}}</ref>

== Місяць ==
Уже давно існує припущення, що [[Фотоелектрична комірка|фотоелектричні комірки]], а з них і [[сонячна панель|сонячні панелі]], можна виготовляти безпосередньо на Місяці, позаяк у його ґрунті у достатній кількості наявні [[кремній]] та [[алюміній]]. Природний [[вакуум]] на поверхні Місяця забезпечить відмінні умови для виробництва. Створені таким чином панелі можуть використовуватися не лише на місячній поверхні, а й на його орбіті.<ref>{{Cite journal|url = https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20070018263.pdf|title = Демонстрація процесів використання місячних ресурсів in situ: електроліз оксиду (pdf)|last = Curreri|first = Peter|date = серпень 2006|journal = MSFC Independent Research and Development Project (No. 5–81), 2.|doi = |pmid = |accessdate = 1 травня 2018|last2 = Ethridge|first2 = E.C.|last3 = Hudson|first3 = S.B.|last4 = Miller|first4 = T.Y.|last5 = Grugel|first5 = R.N.|last6 = Sen|first6 = S.|last7 = Sadoway|first7 = Donald R.|archive-date = 7 травня 2017|archive-url = https://web.archive.org/web/20170507143218/https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20070018263.pdf}}{{ref-en}}</ref> Також можливе відправлення таких панелей на навколоземну орбіту та застосування їх у складі [[Орбітальна енергетична система|Орбітальної енергетичної системи]]. Вона може слугувати альтернативним джерелом сонячної енергії, накопичуючи та відправляючи її на Землю у вигляді [[Мікрохвильове випромінювання|мікрохвильового]] променю.

Однією із методик обробки місячної сировини є використання [[фтор]]у, що доставляється із Землі у вигляді [[Флуорид калію|флуориду калію]].<ref name="mining">
{{cite web
 |title= Видобуток корисних копалин та виробництво на Місяці 
 |publisher=NASA 
 |url=http://aerospacescholars.jsc.nasa.gov/HAS/cirr/em/6/6.cfm 
 |accessdate= 3 травня 2018 
 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20061206083416/http://aerospacescholars.jsc.nasa.gov/HAS/cirr/em/6/6.cfm 
 |archivedate= 6 грудня 2006 
 |deadurl=yes}}</ref> Із місячного [[анортит]]у можна виплавляти [[алюміній]], [[кальцій]], кисень. Також анортит підходить для виробництва скла ([[кварцове скло|кварцове]] і [[скловолокно]]) та [[кераміка|кераміки]]. У лабораторіях вже пройшли успішні тести з використанням симуляторів місячного ґрунту.<ref>{{Cite conference |title= Виробництво скловолокна із місячних/марсіанських ресурсів|first1=Dennis S. |last1=Tucker |first2=Edwin C. |last2=Ethridge |url=https://science.nasa.gov/media/medialibrary/1998/05/11/msad28apr98_1a_resources/fiber.pdf |date= 11 травня 1998|conference= Конференція щодо інженерії та будівництва, 26–30 квітня 1998 |location= [[Альбукерке]]| deadurl = yes  |archiveurl=https://web.archive.org/web/20000918225927/https://science.nasa.gov/newhome/headlines/space98pdf/fiber.pdf |archivedate= 18 вересня 2000}}{{ref-en}}</ref> Скло, зроблене на Місяці чи Марсі буде мати кращі оптичні характеристики, ніж отримане на Землі, оскільки виробництво було безводним.

Для видобутку кисню на Місяці було запропоновано понад двадцять різних методів. Він часто зустрічається у багатих залізом місячних мінералах, наприклад, у вигляді [[оксид заліза(II)|оксиду заліза]]. O<sub>2</sub> може бути екстрагований шляхом нагрівання матеріалу до температури вище 900°С із додаванням водню:
: <chem>FeO + H2 -> Fe + H2O</chem>

Цей метод тим паче став актуальним після відкриття космічним апаратом [[Клементина (космічний апарат)|Клементина]] на полюсах Місяця [[реголіт]]у, що містить достатньо водню. Реголіт, після деякої обробки, також може бути використаний як будівельний матеріал.

== Примітки ==
{{Reflist}}

[[Категорія:Дослідження Місяця]]
[[Категорія:Космічні місії на Марс]]
[[Категорія:Колонізація космосу]]

== Див. також ==
* [[Колонізація космосу]]
* [[Гірничопромислове освоєння астероїдів]]
* [[Космічна заправка]]
* [[Джерард О'Нілл]]
* [[Космічне поселення]]