ПРОМЫШЛЕННАЯ ЗАГОТОВКА ВОДЯНОГО ЛЬДА В КОСМОСЕ

ПРОМЫШЛЕННАЯ ЗАГОТОВКА ВОДЯНОГО ЛЬДА В КОСМОСЕ

© А.В.Багров, В.А.Леонов, М.И.Кислицкий
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космического производства"
2018 г.

Одним из самых востребованных ресурсов космоса является вода. На её добычу в вечно затененных областях лунных кратеров возлагают большие надежды, так как будущие обитаемые станции на Луне будут нуждаться в стабильном снабжении водой. Вода может стать сырьем для получения водорода и кислорода для перспективных реактивных двигателей.

В космосе вода в виде льда находится в большом количестве в кометных ядрах, в телах пояса Койпера и в ледяных спутниках планет-гигантов. Однако доставка льда в окрестности Земли из внешних областей Солнечной системы представляется сложной задачей, которую в ближайшие десятилетия будет трудно осуществить.

Известно, что через околоземное космическое пространство в пределах сферы Хилла (до 1,5 млн. км) ежегодно проходит несколько тысяч небольших тел декаметрового размера, большая часть которых является миникометами [1]. С целью добычи водяного льда из такой миникометы ее можно перехватить в околоземном пространстве. Вне зависимости от химического состава кометного ядра его вещество может быть полностью переработано во время движения миникометы по гелиоцентрической орбите до момента следующей её встречи с Землей. С помощью солнечного зеркала-концентратора вещество кометы следует испарить, а пары конденсировать на холодильной панели.

В условиях вакуума парциальное давление паров ничтожно и селекция вещества по температурному параметру конденсации малоэффективна. Для этого необходимо использовать герметичные камеры, загружаемые кометным веществом, в которых конденсация паров будет идти под давлением и при контролируемой температуре, что позволит гарантировать химическую чистоту разделяемых компонентов. Собранный водяной/сухой/метановый и т.д. лед можно формовать в виде ледяных блоков и складировать раздельно в тени от солнечных лучей. Равновесная температура в солнечной тени близка к абсолютному нулю, и складированный лед не будет сублимировать без притока тепла. Возгонка и перегонка летучих компонентов не требует механической переработки и может быть осуществлена тепловой машиной с транспортировкой продуктов по трубам.

Отходы переработки вещества могут быть использованы для двигателей на миникомете. Эти двигатели обеспечат перевод миникометы с существующей гелиоцентрической орбиты на околоземную орбиту консервации.

Наличие в околоземном пространстве запасов химически чистого водяного льда может изменить технику космических полетов в околоземном пространстве: она может перейти на позиции «зелёной космонавтики».

Большинство миникомет в окрестностях Земли имеет гелиоцентрическую скорость 10-30 км/с, то есть периоды их обращения вокруг Солнца составляют несколько лет. За время возвращения к земной орбите полная переработка вещества миникометы может быть обеспечена минимальными средствами, то есть производительность солнечно-перегонной техники может быть подобрана в зависимости от периода обращения миникометы, её массы и затрат вещества миникометы на проведение орбитального маневрирования. Возможно, из соображений экономии «рабочего тела» будет целесообразно в качестве маршевого двигателя использовать не паровой реактивный двигатель [3], а более эффективный ионный. В этом случае время переработки исходного материала и доставки чистых компонентов в окрестности Земли может быть увеличено и занять несколько оборотов миникометы вокруг Солнца.

Литература

1. Багров А.В. Потоки тел декаметровых размеров через околоземное пространство // Материалы Всероссийской научной конф. «Метеорит Челябинск — год на Земле». Челябинск, 2014. C. 82-89.

2. Багров А.В., Кислицкий М.И. Патент на изобретение RU 2012108021 «Способ ударного воздействия на опасные космические объекты и устройство для его осуществления» // Опубликовано 10.09.2013. Бюлл. № 25.

3. Багров А.В., Кислицкий М.И. Обеспечение космических поселений водой путем перехвата в космосе микрокомет // Материалы III Межд. конф. «Метеориты, астероиды, кометы». Челябинск, 2015. C. 39-42.