За громкими фразами вроде «построим город на Марсе» часто забывается один критически важный вопрос: а из чего всё это будет построено? Доставка с Земли — дело сложное, дорогое и небезопасное. Поэтому на передний план выходит идея локального производства: использовать то, что есть на Марсе, и делать из этого что-то полезное. Но возможно ли это?
Что есть на Марсе?
Чтобы что-то производить, нужно знать, из чего. Марс не так уж беден:
Реголит — марсианский пыльно-каменный слой, покрывающий всю поверхность. Он содержит оксиды кремния, железа, алюминия, магния и кальция.
Лёд — вода в виде льда обнаружена в полярных шапках и под поверхностью в других регионах.
Углекислый газ — атмосфера Марса на 95% состоит из CO₂.
Солнечная энергия — солнца там меньше, чем на Земле, но вполне достаточно для солнечных панелей.
Строительство
Первое, что понадобится — укрытие от радиации и температур. Здесь в дело вступает 3D-печать из реголита. Учёные уже экспериментируют с этим методом на Земле, используя имитаторы марсианского грунта. Такие "реголитовые кирпичи" можно плавить, спекать лазером или склеивать с помощью серы, которую также можно добыть на Марсе (Марсоход Curiosity в мае 2024 года обнаружил кристаллы чистой серы).
Производство кислорода
Из углекислого газа можно получить кислород с помощью электролиза или высокотемпературного разложения. Аппарат MOXIE (на марсоходе Perseverance) уже доказал, что это работает. Он производит около 10 граммов кислорода в час — мало, но как демонстрация технологии вполне убедительно.
Вода и топливо
Лёд — не просто источник воды, но и сырьё для ракетного топлива. Вода разлагается на водород и кислород, которые можно использовать в двигателях. Таким образом, можно заправлять корабли прямо на Марсе, без обратной доставки топлива с Земли.
Помимо не очень удобного как топлива водорода, нельзя не упомянуть метан. Например, Илоном Маском и SpaceX именно он рассматривается для возвращения кораблей Starship с Марса. Его можно синтезировать на месте, используя реакцию Сабатье (требует катализатора и температуры около 300–400 °C):
CO₂ (из атмосферы) + H₂ (из воды) → CH₄ (метан) + H₂O
Производя метан на месте, можно запускать возвращаемые миссии без необходимости доставлять топливо с Земли, что радикально снижает затраты.
Энергия
Солнечные панели — надёжны, но пыльные бури сильно снижают эффективность.
Малые ядерные реакторы — NASA разрабатывает Kilopower — компактный реактор мощностью до 10 кВт, который можно использовать на Марсе.
Термальные генераторы — работают от перепада температур, что на Марсе вполне возможно, особенно ночью.
Нефть и органический синтез
Одна из ключевых проблем марсианского производства — отсутствие нефти и других органических углеводородов, которые на Земле лежат в основе огромного количества отраслей. Это не только топливо, но и сырьё для органического синтеза — то есть химического производства сложных веществ.
Только посмотрите, сколько разных сфер (помимо бензобака вашего авто) зависимы от нефти:
Пластмассовая промышленность — большинство пластиков производится из нефти или природного газа (полиэтилен, полипропилен, ПВХ и т.д.).
Производство резины, синтетических тканей, лаков, красок, клеев — всё это базируется на органических полимерах.
Химическая промышленность — синтез растворителей, моющих средств, удобрений, промышленных масел требует углеродных цепочек.
Фармацевтика — почти все современные лекарства создаются через многоступенчатый органический синтез.
Косметика и бытовая химия — от банального мыла до сложных биологически активных добавок.
На Земле углеродная химия обеспечивается природным углеводородным циклом (живые организмы + нефть и газ). На Марсе нет биосферы и нет нефти. Углерод есть (в CO₂), но он сильно окислен и требует больших затрат энергии для превращения в нужные строительные блоки.
Можно теоретически воспроизвести нужные вещества из CO₂ и H₂ через синтетическую органику. Есть, к примеру, такая штука, как синтез Фишера–Тропша (СФТ). Каталитический процесс, в котором синтез-газ (смесь CO и H2) преобразуется в углеводороды, включая жидкие топлива и воски. Но это требует сложных установок, большого количества энергии, катализаторов и неэффективно в масштабах колонии.
В общем, пока не появится развитая углеродо-химическая промышленность, целые классы товаров и технологий будут невозможны на Марсе без поставок с Земли.
Продовольствие
Это пока самое сложное. Грунт содержит токсичные соли — перхлораты. Однако есть исследования по их нейтрализации и созданию замкнутых теплиц. Потенциально, с помощью гидропоники и переработанных отходов вполне реально выращивать еду прямо на Марсе, не завозя каждую картофелину с Земли.
Производственные линии будущего
Что можно реально производить:
Строительные материалы — из реголита, с применением 3D-печати.
Запасные части и инструменты — с помощью промышленных 3D-принтеров и местного металла.
Кислород и вода — для жизнеобеспечения.
Топливо — для обратного пути или местных аппаратов.
Что пока нельзя производить на Марсе
Несмотря на многообещающие технологии, есть вещи, которые остаются вне досягаемости марсианской промышленности на ближайшие десятилетия:
Микроэлектроника — производство процессоров, памяти и чипов требует стерильных условий, наномасштабной точности, фотолитографии и химикатов, которые невозможно получить или синтезировать на месте.
Композитные материалы — углеволокно, кевлар, продвинутые полимеры требуют сложного химпроизводства и исходного сырья, отсутствующего на Марсе.
Фармацевтика — для синтеза большинства лекарств нужен широкий спектр органических соединений, многоступенчатые процессы и строгий контроль качества.
Прецизионная механика — высокоточные подшипники, оптика, сложные движущиеся части требуют специализированных станков, навыков и материалов.
Часть пищевой продукции — например, витамин B12 производится только бактериями, поэтому без биореакторов или внешней поставки его дефицит возможен.
Прочные стекла и оптика — без сложной переработки и контроля качества невозможно делать стекло для камер, шлемов и научных приборов высокого класса.
Продвинутые катализаторы и реагенты — нужные для химического синтеза (в том числе топлива), но их не всегда можно получить из местных ресурсов.
Заключение
Чем меньше зависимость от Земли — тем устойчивее колония. Производство на Марсе — не просто мечта, а необходимость. И первые шаги в этом направлении уже сделаны. Не всё можно добыть и произвести на месте, но базовые потребности — укрытие, воздух, вода, энергия — вполне реально обеспечить с помощью локальных ресурсов.
Кто хочет поддержать тестами нашу игру Mars Frontier, по тематике Марса и сбора на нем ресурсов - с удовольствием приглашаю.
В комментариях прошу быть вежливыми и уважать мнение оппонентов. За полезные дополнения и мысли всегда плюсую.
