Hidrasyon Hasadı: Mars'ta Suyu Nasıl Toplayacağız?

On yıllardır insanları başka bir gezegene göndermeyi hayal ettik ve son zamanlarda Mars'ın keşfine olan ilginin artmasıyla, bu bir gün gerçek olabilir gibi görünüyor.

Ancak bir kişinin kızıl gezegene ayak basmasına hazır olmadan önce yapılacak çok iş var.

Mars'a gelen ziyaretçilerin ihtiyaç duyacağı tüm kaynaklar arasında en önemlilerinden biri sudur - sadece içmek için değil, aynı zamanda roket yakıtı ve oksijen gibi diğer maddeleri yapmak için de. Ve eğer biz orada tarım kurmak umuduyla, ekinlerin büyümesini sürdürmek için çok fazla suya ihtiyacımız olacak.

Ancak Mars'ın yüzeyi kuru, yaşanmaz bir çöl gibi görünüyor. Bugün Mars'ta göl, nehir ve yağış yok.

Peki suyumuzu nereden alacağız? Öğrenmek için üç uzmanla görüştük.

Bu makalenin bir parçası Marsta yaşam - insanların Mars'ı işgal etmesine izin verecek en son bilim ve teknolojiyi araştıran 10 bölümlük bir dizi

Mars'ta su bulmak

Mars'ta tam anlamıyla operasyonel bir üs kurmamıza daha uzun yıllar olsa da, NASA gibi uzay ajansları şimdiden su konusunu düşünüyor. Dünya'dan su getirmek pratik değildir - bir rokette bir görev için gereken tüm suyu taşımak çok ağırdır. Yani plan, Mars ortamından su toplamak ve bunu yapmak için suyun nerede olduğunu bilmemiz gerekiyor.

İyi haber şu ki, Mars'ın yüzeyinde, kutupları kaplayan buz da dahil olmak üzere, buz şeklinde bol miktarda su var. büyük kraterler. Kötü haber şu ki, bu dondurucu soğuk bölgelere yapılan bir görev, -240°F kadar düşük sıcaklıklarda hem insanları hem de makineleri sıcak tutmak için gereken enerji miktarı gibi kendi sorunlarını da beraberinde getiriyor. Bu nedenle, çoğu Mars görevinin odak noktası, sıcaklıkların daha ılıman olduğu orta enlem bölgeleridir.

Bu bölgelerde yerin altında buz olmasına rağmen yüzeyde buz yoktur. Ancak gezegendeki her toprak parçasını örneklemesi için kürekle bir astronot göndermek istemiyorsanız, o yeraltı buzu hızlı ve verimli bir şekilde haritalandırmanız gerekir.

X noktayı işaretler

Gezegen Bilimi Enstitüsü'nden Gareth Morgan ve Than Putzig'in Yeraltı Su Buz Haritalama (SWIM) projesinin bir parçası olarak üzerinde çalıştıkları şey bu. Onlar ve meslektaşları, yüzeyin altında buzun büyük olasılıkla nerede bulunduğunu haritalamak için beş farklı yörüngesel Mars enstrümanından 20 yıllık verileri birleştirdiler. Radar okumaları veya hidrojen göstergeleri gibi her bir veri kümesi, kendi başına, size yalnızca şu kadarını söyleyebilir: buz belirli bir konumdadır, ancak kombinasyon halinde, buz bulmak için birincil konumların ne olacağını gösterebilirler. olmak.

Çalışmalarının amacı, astronotların erişebilmesi için NASA'nın mürettebatlı görevler için gelecekteki iniş yerlerini seçmesine yardımcı olmaktır. bilimsel olarak ilginç bir keşif seçmek için mümkün olduğunca fazla özgürlük sağlarken, yer altı buzu alan.

Morgan, "Teknoloji ve mühendislik, insanları Mars'a nasıl yerleştireceklerini belirleyecek ve bunun nerede olabileceği konusunda kendi kısıtlamaları olacak" dedi. Ayrıca bilim camiasının bilimsel olarak en uygun, ilginç, büyüleyici iniş yerlerini bulmasını istiyorlar. Dolayısıyla bizim işimiz, her iki ekibe de kaynakların nerede olduğuna dair geniş bir anlayış vererek bu iki dünya arasında köprü kurmak."

Bu harita, buzun nerede bulunabileceğini gösterebilir, ancak bu yalnızca buzun yerin beş metre altında olması durumunda. Herhangi bir alanda buzun tam olarak ne kadar derinde bulunduğu konusunda kesin bilgi vermek de zordur, çünkü kullanılan algılama yöntemleri oradaki buz içeriğinin yalnızca kabaca tahminlerini sağlayabilir.

Ve yüzeyin birkaç inç altındaki buza erişmenin ne kadar zor olduğu ile metrelerce yoğun kayanın altındaki buza erişmenin ne kadar zor olduğu konusunda büyük bir pratik fark var.

Buz tespiti için yeni bir araç

Mars'ta buzun ne kadar derin olduğunu anlamak için, şuna benzer yeni çabalara ihtiyacımız olacak: Mars Buz Haritalayıcı görevi: NASA ve diğer uluslararası uzay ajanslarının birlikte üzerinde çalıştıkları uzay aracı Mars'ın yörüngesinde dolaşın ve yer altında ne kadar derin buz bulunduğunu tespit etmek için iki tür radar metodolojisi kullanın. yüzey.

Putzig, "Temel fikir, daha yüksek frekanslı, daha yüksek çözünürlüklü bir radara sahip olmaktır" dedi. Ice Mapper görevi hâlâ konsept aşamasında ve o ve Morgan buna doğrudan dahil değiller. Ancak diğer bilim adamlarından görevin konseptlerini duydular ve nasıl çalışacağına dair bazı detayları paylaştılar.

Haritacının kullanacağı ilk radar yöntemi, sentetik açıklıklı radar görüntüleme olarak adlandırılır. Putzig, "Size sığ buzun geniş dağılımı hakkında bir fikir veren" yüzeye belirli bir açıyla işaret edilen bir radar içerir. "Bu yöntemle nispeten hızlı bir şekilde geniş bir bölgenin haritasını çıkarabilirsiniz."

İkinci yöntem, radarın buz tabakasının tepesinden sekmesi için düz bir şekilde aşağıya doğrultulduğu radar sondajıdır. Bu size buz tabakasının ne kadar derin olduğunu söyler. İkisini birleştirdiğinizde, “bir harita görünümü ve bir kesit görünümü elde edersiniz” dedi.

Ve sonra nereye kazacağınızı bilirsiniz.

Bulduğumuzda suya erişmek

Buzun yerini belirlemek, su toplamanın sadece ilk adımıdır. İçme ve diğer amaçlar için yerin altındaki katı buz bloklarından temiz, güvenli su elde etmek için buzu çıkarmanın ve işlemenin bir yolunu bulmamız gerekecek.

Buzun ne kadar derinde olduğunu biliyorsanız ve erişilmesi gereken önemli miktarda buz olduğunu düşünüyorsanız, ona ulaşmak için sondaj yapabilirsiniz. Sorun, NASA'nın Jet Tahrik Laboratuvarı'nda Mars Su Haritalama Projesi lideri Sydney Do'nun açıkladığı gibi, Ne tür bir kayayı deleceğinizi bilmeniz gerekir, böylece doğru aleti getirebilirsiniz. iş.

Şu anda, Mars yüzeyinin ve yüzeyinin altının bileşimine ilişkin anlayışımız sınırlıdır ve bu durum, iniş aracının ısı sondasının bulunduğu InSight gibi Mars görevlerinde sorunlara neden olmuştur. yüzeyin altına giremedi çünkü zemin beklenenden biraz farklı sürtünme seviyelerine sahipti. Bu nedenle, belirli bir alandaki kayaların bileşimi hakkında daha fazla bilgiye ihtiyacımız olacak, o bölgeye tünel açacak bir sondaj tasarlamadan önce.

Buza bir delik açtıktan sonra, Rodriguez kuyusu adı verilen ve şu anda Dünya'da aşağıdaki gibi yerlerde kullanılan bir sistemi kullanabilirsiniz: Antarktika, suya erişmek için. Temel olarak, ısıtılmış bir çubuğu delinmiş deliğe batırırsınız, bu da buzu eritir ve daha sonra yüzeye pompalayabileceğiniz bir sıvı su kuyusu oluşturur. Bu, ısı şeklinde enerji sağlamayı gerektirir, ancak potansiyel olarak büyük miktarlarda suya erişmenin etkili bir yoludur.

Pişmiş kayalar

Su toplamak için başka bir seçenek daha var: Onu, Mars'ın birçok bölgesinde bol miktarda bulunan hidratlı minerallerden elde edebiliriz. Orada alçıtaşı gibi su içeren kayalar var ve o kayaları ezip sonra pişirirseniz suyu yoğunlaştırıp toplayabilirsiniz.

Ancak bu mineralleri tespit etmek kolay değil. Bu hidratlı mineralleri yörüngeden tanımlamak için araştırmacılar, yansıma spektroskopisi adı verilen bir teknik kullanırlar. Mars çevresindeki uzay gemilerindeki aletler, yüzeyden yansıyan güneş ışığını algılayarak tayf denilen şeyi oluşturabilir. Yansıtılan ışığın bazı dalga boyları, bazı kimyasallar tarafından emilerek bilim insanlarının aşağıdaki kayaların neyden yapıldığını anlamalarına olanak tanır. Ancak bu sinyal, yalnızca gözlemlenen alanın ortalamasıdır ve aynı dalga boylarını emen birden fazla kimyasal olabilir. Bu nedenle, farklı sinyalleri deşifre etmek zor olabilir.

"Bunu şu şekilde açıklamayı seviyorum: Aldığınız bir pastanız var," dedi Do. “Denemek zorundasın ve hangi malzemelerden yapıldığını ve her bir bileşenin ne kadarının bunu yapmaya katkıda bulunduğunu anlayın kek. Esasen bu yansıtıcı sinyallerle yaptığımız şey bu - orada ne olduğunu anlamak için onları bileşenlerine ayırmaya çalışıyoruz."

Suyu güvenli hale getirmek

Her iki durumda da, buzu eriterek veya kayaları pişirerek su topladığınızda, onu işlemeniz gerekir. Su, ağır metaller veya perkloratlar gibi tuzlar gibi zararlı safsızlıklarla dolu olabilir, bu nedenle kullanılmadan önce temizlenmesi ve tuzdan arındırılması gerekir. Teorik olarak, Dünya'daki suya benzer işlemler yaparak bunu nasıl yapacağımızı biliyoruz, ancak Mars'taki bir zorluk, şu anda hangi kirleticilerin bekleneceğini bilmememizdir.

Mars'taki su yönetiminin birçok yönü gibi, konu konseptte değil uygulamadadır. Dünya'daki suyu yönetme teknolojisi iyi anlaşılmıştır, ancak başka bir gezegende çalışacak bir sistem kurmadan önce yapmamız gereken çok şey var.

Do, "Bunu yapmanın temel ilkelerini biliyoruz" dedi. "Ancak bu makineyi çalıştırmak zorunda kalacağımız çevresel koşulları tam olarak anlamıyoruz." Mars'ın ince atmosferinden düşük yerçekimine kadar her şey bol toz makinelerin çalışma şeklini değiştirebilir. Bir su sisteminin bir rokete konulacak kadar küçük ve hafif olmasının yanı sıra son derece güvenilir olması gerektiğinden bahsetmiyorum bile - Mars'ta tamir atölyesi yok.

Teknolojik yeniliğin bir sonraki sınırının ortaya çıkacağı yer burasıdır. Şu anda suyun çıkarılması ve işlenmesi için bir sistemin nasıl inşa edileceğine dair bilgiye sahibiz, dedi Do, "ama Bu ilkeleri, olmasını beklediğimiz ortamda güvenilir bir şekilde çalışan teknolojiye dönüştürün - bu hala açık."

Bu makalenin bir parçası Marsta yaşam - insanların Mars'ı işgal etmesine izin verecek en son bilim ve teknolojiyi araştıran 10 bölümlük bir dizi

Editörlerin Önerileri

• Kozmolojik bir işe gidip gelme: İnsanları Mars'a göndermenin zorlu lojistiği
• Mükemmel itme gücü: İnsanları Mars'a nasıl ulaştıracağız?
• Kumdan kaleler: Mars toprağı ile nasıl yaşam alanları yapacağız?
• Yapay atmosferler: Mars'ta solunabilir hava ile nasıl bir üs inşa edeceğiz?
• Astro-tarım: Mars'ta nasıl ekin yetiştireceğiz?