U narednim decenijama, više svemirskih agencija i privatnih kompanija planiraju da uspostave ispostave na Mesecu i Marsu. Ove ispostave će omogućiti dugotrajne boravke, astrobiološka istraživanja i olakšati buduća istraživanja Sunčevog sistema. Međutim, imati posade koje rade daleko od Zemlje tokom dužeg perioda takođe će predstavljati ozbiljne logističke izazove.
S obzirom na udaljenosti i troškove koji su uključeni, slanje misija za snabdevanje biće i nepraktično i skupo. Iz tog razloga, oslanjanje na lokalne resurse da bi se zadovoljile potrebe misije—tzv. Korišćenje resursa na licu mesta (ISRU)—je naziv igre.
Potreba za ISRU-om je posebno važna na Marsu jer bi misijama snabdevanja moglo biti potrebno šest do devet meseci da stignu tamo. Srećom, Mars ima obilne resurse koji se mogu sakupiti i koristiti za obezbeđivanje svega, od kiseonika, pogonskog goriva, vode, zemlje za uzgoj hrane i građevinskog materijala.
U nedavnoj studiji, tim koji je predvodio Freie Universitat Berlin procenio je potencijal sakupljanja resursa iz nekoliko prethodno identifikovanih depozita hidratisanih minerala na površini Marsa. Takođe su predstavili procene o tome koliko vode i minerala može da se povrati i kako se mogu koristiti.
Tim je predvodio Christoph Gross, postdoktorski istraživač Grupe za planetarne nauke i daljinsko ispitivanje na Institutu za geološke nauke, Freie Universitat Berlin. Njima su se pridružili istraživači sa SETI instituta, NASA-inog istraživačkog centra Ames, Instituta d’Astrophisikue Spatiale i Instituta za svemirske sisteme u Nemačkom vazduhoplovnom centru (DLR).
Njihov istraživački rad, „Istraživanje resursa na licu mesta za buduće misije posade na Mars“, objavljen je u časopisu Acta Astronautica.
Kako napominju autori, NASA i druge svemirske agencije ulažu u ISRU tehnologije kako bi značajno smanjile ukupnu masu koja se mora poslati na Mesec ili Mars kako bi podržala napore u istraživanju ljudi.
Poslednjih godina, ovo je dovelo do eksperimenata kao što je eksperiment korišćenja resursa kiseonika na licu mesta (MOKSIE) na NASA-inom roveru Perseverance, koji je proizvodio gas kiseonika iz atmosferskog ugljen-dioksida na Marsu. ESA takođe priprema ISRU demonstracionu misiju da pokaže da se voda i kiseonik mogu proizvesti iz vodenog leda sakupljenog na Mesecu.
Ovi resursi bi imali aplikacije za sisteme za održavanje života, osiguravajući da posade misije imaju vazduh i vodu za piće i navodnjavanje. Međutim, oni takođe imaju aplikacije za snagu i pogon, obezbeđujući gas vodonika za gorivne ćelije ili reaktore i koriste se u kombinaciji za stvaranje tečnog vodonika (LH2) i tečnog kiseonika (LOKS). Na Marsu je većina vode danas koncentrisana u polarnim ledenim kapama i permafrostu ili u džepovima hidratisanih minerala gde je voda nekada tekla na površini.
Zarad svoje studije, Gross i njegove kolege fokusirali su se na hidratizovana mineralna mesta jer nude potencijal za ekstrakciju vode direktno na površini i na nižim geografskim širinama. Ali kao što je Gros rekao Universe Todai putem e-pošte, ovi depoziti takođe imaju potencijalne primene resursa koje prevazilaze samo vodu:
„Hidrirani minerali na Marsu su najveći rezervoar vode na Marsu koji je do sada poznat (uglavnom sulfati i filosilikati). Voda se relativno lako može ekstrahovati iz sulfata, a kao što je opisano u radu, minerali se mogu koristiti i kao đubrivo za proizvodnju hrane. filosilikati bi se mogli koristiti kao građevinski materijal ili, na primer, za keramiku, a posebno za proizvodnju pogonskog goriva.
Zatim su Gros i njegove kolege procenili različite geografske lokacije na kojima su hidratisani minerali identifikovani na osnovu podataka dobijenih pomoću instrumenta Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) na NASA-inom Mars Reconnaissance Orbiter (MRO).
Ovo uključuje Mavrth Vallis, drevni kanal za poplave koji se otvara u ravnice Chrise Planitia na severnoj hemisferi Marsa, i Juventae Chasma, 5 km (~3 mi) duboki basen koji se nalazi severno od Valles Marineris.
„Regije u kojima se nalazi niz različitih materijala mogu biti interesantne“, rekao je Gross.
„Onda, lokacija mora biti lako dostupna (ne u kanjonu itd.), i treba da bude blizu zanimljivih naučnih lokaliteta. Takođe bih podržao ideju da imamo bazu u ekvatorijalnim regionima gde temperature nisu previše niske. I trebalo bi da ima dovoljno prostora oko baze da bi se proširilo sa pratećim misijama.
Gross i njegove kolege su takođe preporučili kako se ovi resursi izvlače. Prema autorima, dehidratacija mono- i poli-hidratisanih sulfata je teoretski najbolji pristup, jer postoji nekoliko metoda koje su relativno jednostavni, brzi i energetski efikasni načini za to.
Oni takođe preporučuju da se robotske misije pošalju pre astronauta da izviđaju, procene i počnu da sakupljaju i obrađuju ove resurse u očekivanju njihovog dolaska.
„Misije robotskih prekursora mogle bi da počnu da iskopavaju i rafinišu resurse, posebno za proizvodnju pogonskog goriva“, rekao je Gros. „NASA i privatne kompanije sprovode mnoga istraživanja u vezi sa ovom tačkom. Takođe, na primer, robotska izgradnja staništa ili pretproizvodnja kiseonika su zamislivi projekti.“
Ova analiza predstavlja nove mogućnosti za istraživanje i dugoročna staništa na Marsu. Iako se polarni regioni vide kao dobro mesto za izgradnju budućih staništa, uglavnom zbog obilnih zamrznutih voda kojima imaju pristup, vađenje ovog leda (posebno iz dubokih podzemnih izvora) biće skupo i restriktivno.
Moguća upotreba hidratisanih minerala ne samo da nudi alternativu za operacije ISRU na Marsu, već otvara lokacije u ekvatorijalnom regionu za istraživanje i stvaranje staništa.
