RU2014107659A - Способ получения материалов, применимых для жизнеобеспечения пилотируемых космических полетов на марс, посредством использования местных ресурсов - Google Patents
Способ получения материалов, применимых для жизнеобеспечения пилотируемых космических полетов на марс, посредством использования местных ресурсов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2014107659A RU2014107659A RU2014107659/13A RU2014107659A RU2014107659A RU 2014107659 A RU2014107659 A RU 2014107659A RU 2014107659/13 A RU2014107659/13 A RU 2014107659/13A RU 2014107659 A RU2014107659 A RU 2014107659A RU 2014107659 A RU2014107659 A RU 2014107659A
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- regolith
- dome
- martian
- stream
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract 15
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 29
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract 27
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract 15
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 13
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract 13
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 10
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract 9
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract 8
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 claims abstract 7
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract 7
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract 2
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 10
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 9
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 6
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 5
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims 5
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 claims 4
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 claims 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims 2
- 239000002509 fulvic acid Substances 0.000 claims 2
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 claims 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims 2
- 239000011785 micronutrient Substances 0.000 claims 2
- 235000013369 micronutrients Nutrition 0.000 claims 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims 2
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical compound C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 claims 2
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 claims 2
- 235000013550 pizza Nutrition 0.000 claims 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 2
- 239000002760 rocket fuel Substances 0.000 claims 2
- 238000009331 sowing Methods 0.000 claims 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims 2
- 241000192542 Anabaena Species 0.000 claims 1
- 235000016425 Arthrospira platensis Nutrition 0.000 claims 1
- 240000002900 Arthrospira platensis Species 0.000 claims 1
- 240000009108 Chlorella vulgaris Species 0.000 claims 1
- 235000007089 Chlorella vulgaris Nutrition 0.000 claims 1
- 241000531074 Chroococcidiopsis Species 0.000 claims 1
- 241001464427 Gloeocapsa Species 0.000 claims 1
- 241000215457 Leptolyngbya Species 0.000 claims 1
- 241000192608 Phormidium Species 0.000 claims 1
- 241000196304 Picochlorum eukaryotum sensu Mainz 1 Species 0.000 claims 1
- 241001453296 Synechococcus elongatus Species 0.000 claims 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims 1
- 229940011019 arthrospira platensis Drugs 0.000 claims 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims 1
- 235000018927 edible plant Nutrition 0.000 claims 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims 1
- 239000002778 food additive Substances 0.000 claims 1
- 235000013373 food additive Nutrition 0.000 claims 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims 1
- 239000003501 hydroponics Substances 0.000 claims 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 claims 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 claims 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 claims 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 claims 1
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims 1
- 241000894007 species Species 0.000 claims 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G15/00—Devices or methods for influencing weather conditions
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/18—Greenhouses for treating plants with carbon dioxide or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C51/00—Apparatus for, or methods of, winning materials from extraterrestrial sources
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fertilizers (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
- Tents Or Canopies (AREA)
- Greenhouses (AREA)
Abstract
1. Способ получения кислорода, воды, оксида углерода, аммиака, азотных удобрений и съедобной биомассы на марсианском грунте посредством использования доступных местных ресурсов, при этом упомянутый способ включает в себя наличие двух секций, а именно, физико-химической секции для получения кислорода, воды, оксида углерода, аммиака и удобрений на основе азота, а также биологической секции для получения съедобной биомассы, причем упомянутая физико-химическая секция заключает в себе осуществление следующих стадий:a) компоновку на марсианской поверхности по меньшей мере одного геодезического купола для размещения блоков установки, работающих внутри помещения;b) компоновку вне помещения фотоэлектрических панелей для выработки энергии, необходимой для нагрева пространства внутри указанного по меньшей мере одного купола и для установки по снабжению энергией упомянутых блоков установки;c) компоновку вне помещения адсорбционного блока с переменным температурным режимом (адсорбера с циклически изменяющейся температурой или TSA) и твердотельного осушителя (реактора адсорбции водяного пара или WAVAR);d) вдувание находящегося под избыточным давлением марсианского COв указанный по меньшей мере один купол через TSA до достижения величины внутреннего давления не менее 0,8 бар;e) нагревание внутреннего пространства указанного по меньшей мере одного купола до достижения температуры не менее 10°C при помощи систем нагрева, снабжаемых энергией упомянутыми фотоэлектрическими панелями;f) компоновку структуры для механической защиты блоков установки, работающих вне помещения;g) размещение внутри указанного по меньшей мере одно�
Claims (8)
1. Способ получения кислорода, воды, оксида углерода, аммиака, азотных удобрений и съедобной биомассы на марсианском грунте посредством использования доступных местных ресурсов, при этом упомянутый способ включает в себя наличие двух секций, а именно, физико-химической секции для получения кислорода, воды, оксида углерода, аммиака и удобрений на основе азота, а также биологической секции для получения съедобной биомассы, причем упомянутая физико-химическая секция заключает в себе осуществление следующих стадий:
a) компоновку на марсианской поверхности по меньшей мере одного геодезического купола для размещения блоков установки, работающих внутри помещения;
b) компоновку вне помещения фотоэлектрических панелей для выработки энергии, необходимой для нагрева пространства внутри указанного по меньшей мере одного купола и для установки по снабжению энергией упомянутых блоков установки;
c) компоновку вне помещения адсорбционного блока с переменным температурным режимом (адсорбера с циклически изменяющейся температурой или TSA) и твердотельного осушителя (реактора адсорбции водяного пара или WAVAR);
d) вдувание находящегося под избыточным давлением марсианского CO2 в указанный по меньшей мере один купол через TSA до достижения величины внутреннего давления не менее 0,8 бар;
e) нагревание внутреннего пространства указанного по меньшей мере одного купола до достижения температуры не менее 10°C при помощи систем нагрева, снабжаемых энергией упомянутыми фотоэлектрическими панелями;
f) компоновку структуры для механической защиты блоков установки, работающих вне помещения;
g) размещение внутри указанного по меньшей мере одного купола указанных блоков установки для получения удобрений;
h) подачу газа, состоящего из марсианской атмосферы, в блок WAVAR, который работает вне помещения, для извлечения атмосферной воды;
i) выемку и транспортировку марсианского реголита в систему, находящуюся внутри помещения и называемую МРО (микроволновая печь Pizza), для извлечения адсорбированной воды и гидратной воды минералов под действием микроволн;
j) подачу воды, извлеченной из марсианской атмосферы, в резервуар для хранения;
k) разделение воды, извлеченной из реголита, на три потока, называемых π1, π2 и π3;
1) подачу потока π1 воды в электролизер, работающий внутри помещения, для получения двух отдельных потоков H2 и O2;
m) подачу дегидратированной атмосферы, выходящей из блока WAVAR, в систему TSA отделения и создания избыточного давления CO2 на основе циклов адсорбции-десорбции при переменных температурах на цеолитных материалах с одновременным формированием второго газового потока, который, по существу, состоит из N2 и Ar;
n) подачу отделенного и находящегося под избыточным давлением CO2 в электролизер для получения O2 и газового потока, состоящего из смеси СО и CO2, подлежащей хранению и используемой в качестве ракетного топлива для работы за бортом;
o) подачу второго потока, выделенного из TSA, который, по существу, состоит из N2 и Ar, вместе с H2, полученным электролизом воды, в реактор, который обеспечивает возможность получения электросинтезом газообразного аммиака (NH3) с одновременным формированием потока Ar, который является инертным в процессе реакции, приводящей к образованию NH3;
p) разделение потока полученного NH3 на два потока, называемых θ1 и θ2;
q) подачу потока Ar, поступающего со стадии (o) электросинтеза, вместе с потоком θ1 продукта NH3 (p), с кислородом, полученным на стадии (1), с потоком π2 воды, полученным на стадии (k), в блок получения азотной кислоты (HNO3), который действует на основе способа Оствальда, и при этом отходящий газ состоит главным образом из Ar;
r) разделение потока полученной HNO3 на два потока, называемых ρ1 и ρ2;
s) дополнительное разделение потока θ2 продукта NH3, полученного на стадии (p), на два потока, называемых θ2′ и θ2″;
t) подачу потока θ2′ в резервуар для хранения, из которого отбирают NH3, подлежащий использованию в качестве ракетного топлива для работы за бортом или в качестве удобрения для гидропоники;
u) подачу потока ρ1 продукта HNO3 вместе с потоком θ2″ продукта NH3, полученным на стадии (s), в реактор для абсорбции и нейтрализации, что обеспечивает возможность получения нитрата аммония (NH4NO3), подлежащего использованию в качестве удобрения; и при этом
упомянутая биологическая секция заключает в себе осуществление следующих стадий:
а′) компоновку на марсианской поверхности по меньшей мере одного геодезического купола для размещения блоков установки, работающих внутри помещения;
b′) компоновку вне помещения фотоэлектрических панелей для выработки энергии, необходимой для нагрева пространства внутри указанного по меньшей мере одного купола и для узла снабжения энергией упомянутых блоков установки;
с′) установку вне помещения адсорбционного блока с переменным температурным режимом (адсорбера с циклически изменяющейся температурой или TSA) и твердотельного осушителя (реактора адсорбции водяного пара или WAVAR);
d′) вдувание находящегося под избыточным давлением марсианского CO2 в указанный по меньшей мере один купол через TSA до достижения величины внутреннего давления не менее 0,8 бар;
е′) нагревание внутреннего пространства упомянутого по меньшей мере одного купола до достижения температуры не менее 10°C при помощи систем нагрева, снабжаемых энергией упомянутыми фотоэлектрическими панелями;
f′) выемку и транспортировку марсианского реголита в систему, находящуюся внутри помещения и называемую МРО (микроволновая печь Pizza), для извлечении адсорбированной воды и гидратной воды минералов под действием микроволн;
g′) смешивание полученной воды с соответствующими количествами азотной кислоты, полученной в упомянутой физико-химической секции;
h′) разделение дегидратированного реголита, полученного на стадии (f′), на два отдельных потока твердых частиц, называемых 
и 
;
I′) подачу воды, смешанной с азотной кислотой, полученной на стадии (g′), вместе с потоком 
твердых частиц реголита в реактор выщелачивания для переноса питательных микро- и макроэлементов из твердой фазы в жидкую;
j′) подачу смеси твердых частиц и жидкости (взвеси), поступающей из реактора выщелачивания, в систему фильтрации для отделения твердых частиц, называемых «выщелоченным реголитом», от жидкости, обогащенной питательными микро- и макроэлементами, называемой «культуральным бульоном»;
k′) подачу марсианской атмосферы в блок TSA отделения и создания избыточного давления CO2 на основе циклов адсорбции-десорбции при переменных температурах на цеолитных материалах с одновременным формированием второго газового потока, который, по существу, состоит из N2 и Ar;
l′) хранение содержимого упомянутого второго газового потока N2 и Ar, полученного на стадии (k′), в подходящих контейнерах, из которых его можно отбирать для применения в качестве буферного газа в аналитическом устройстве, используемом на стадиях отбора образцов, выполняемых с научными целями в продолжение полета;
m′) приготовление инокулята подходящих разновидностей водорослей, привезенных с Земли;
n′) подачу «культурального бульона», полученного на стадии (j′), вместе с находящимся под избыточным давлением потоком CO2, полученным на стадии (k′), вместе с HNO3, полученной в упомянутой физико-химической секции, и инокулятом, полученным на стадии (m′), по меньшей мере в по меньшей мере один фотобиореактор, который используют для стимулирования роста водорослей;
о′) осуществление абсорбции CO2 в жидкой фазе при помощи систем на основе гидропневматических насосов («эрлифт»), которые обеспечивают возможность надлежащего смешивания компонентов, подаваемых в фотобиореактор, и адекватной циркуляции смеси водорослей и культуральной среды, называемой «биологической взвесью»;
p′) воздействие на указанный по меньшей мере один фотобиореактор источника света, способного активировать фотосинтез, что в результате приводит тем самым к образованию новой фотосинтетической биомассы водорослей и кислорода;
q′) отделение биомассы водорослей от культурального бульона центрифугированием и от кислорода дегазацией;
r′) хранение кислорода, который подают в секции ECLSS (Система контроля за состоянием окружающей среды и жизнеобеспечения), в герметически закрытом и находящемся под избыточным давлением резервуаре, и дополнительное обезвоживание биомассы водорослей с целью использования ее в качестве пищи или пищевой добавки;
s′) перенесение культурального бульона, отработанного на стадии q′), вместе с нитратом аммония (NH4NO3), полученным в физико-химической секции, выщелоченным реголитом, полученным на стадии (j′), с соответственными количествами гуминовой и фульвовой кислот, привезенных с Земли, и человеческими метаболическими отходами в указанные купола, где выращивают плантации для производства пищевых продуктов.
2. Способ по п. 1, в котором на стадии (g′) вода и азотная кислота находятся в соотношении 1:5.
3. Способ по п. 1, в котором на стадии (i′) время контакта между жидкой фазой и твердой фазой составляет приблизительно 24 часа.
4. Способ по п. 1, в котором на стадии (p′) упомянутый источник света представляет собой солнечное излучение, падающее на марсианскую поверхность, или систему световых концентраторов и оптических волокон.
5. Способ по п. 1, в котором стадия (s′) заключает в себе следующие подстадии:
s′1) воссоздание внутри купола, подлежащего использованию в качестве теплицы на Марсе, условий по температуре и давлению, совместимых с ростом желаемых видов растений;
s′2) подачу выщелоченного реголита, полученного на стадии (j′), в указанный купол, который функционирует как теплица;
s′3) смешивание реголита подстадии (s′2) с нитратом аммония (NH4NO3), полученным на стадии (u) физико-химической секции, для обеспечения надлежащего поступления в реголит питательных веществ на основе азота;
s′4) смешивание реголита и нитрата аммония с подходящими количествами гуминовой и фульвовой кислот;
s′5) смешивание с реголитом подходящих количеств органических отходов, поступающих из домов астронавтов, для повышения содержания в грунте органического вещества;
s′6) выполнение посева разновидностей растений;
s′7) орошение посева с использованием отработанного раствора, поступающего из центрифуг; и
s′8) подачу светового потока, необходимого для фотосинтеза.
6. Комплект материалов и устройство для воплощения способа по п. 1, включающий в себя «физико-химическую» группу частей и «биологическую» группу частей, при этом упомянутая «физико-химическая» группа содержит:
- по меньшей мере один геодезический купол для размещения различных блоков, используемых в физико-химической секции способа;
- по меньшей мере одну фотоэлектрическую панель для выработки энергии с целью нагрева атмосферы внутри по меньшей мере одного купола и для функционирования блоков установки, описанных ниже;
- по меньшей мере один блок TSA, состоящий по меньшей мере из одного слоя цеолитного адсорбента и по меньшей мере одного радиатора с функцией обеспечения теплообмена с естественной окружающей средой Марса с целью обеспечения возможности осуществления адсорбционно-десорбционных циклов при переменной температуре, для отделения CO2 от других компонентов газов марсианской атмосферы (главным образом, N2 и Ar), и создания избыточного давления отделенного CO2, а также вдувания и установления такого же давления CO2 в указанном по меньшей мере одном куполе;
- по меньшей мере один блок WAVAR на основе использования цеолитов и процесса адсорбции с последующей десорбцией под действием микроволн для извлечения воды, присутствующей в марсианской атмосфере;
- по меньшей мере один резервуар для хранения воды, извлеченной из атмосферы Марса;
- по меньшей мере один экскаватор и по меньшей мере одну конвейерную ленту для выемки и транспортировки марсианского реголита в блок его переработки;
- по меньшей мере один блок МРО, включающий в себя по меньшей мере один магнетрон для извлечения адсорбированной и гидратной воды из марсианского реголита с использованием нагревания под действием микроволн;
- по меньшей мере один трубчатый соединитель с тремя выходными каналами для разделения воды, извлеченной из реголита, на три потока, называемых π1, π2 и π3;
- по меньшей мере один электролизер для электролиза воды потока π1 и получения водорода и кислорода;
- по меньшей мере один электролизер для электролиза CO2 и получения отделенного кислорода, а также смеси СО и CO2;
- по меньшей мере один блок, состоящий по меньшей мере из одного реактора электросинтеза с твердым электролитом (твердооксидный топливный элемент) для получения аммиака из газа с высоким содержанием N2 и Ar, полученного в блоке TSA, и водорода, полученного электролизом воды;
- по меньшей мере один блок, состоящий из соединителя Т-образной формы для разделения потока полученного аммиака на два потока, называемых θ1 и θ2;
- по меньшей мере один блок для получения азотной кислоты (HNO3) по способу Оствальда из Ar, NH3, H2O, O2, при этом упомянутый блок заключает в себе по меньшей мере один каталитический реактор, по меньшей мере одну абсорбционную башню и по меньшей мере одну систему для отгонки NOx;
- по меньшей мере один блок, состоящий из соединителя Т-образной формы для разделения потока полученной азотной кислоты (HNO3) на два потока, называемых ρ1 и ρ2;
- по меньшей мере один блок, состоящий из соединителя Т-образной формы для разделения потока θ2 на два дополнительных потока, называемых θ2′ и θ2″;
- по меньшей мере один резервуар для хранения полученного NH3; и
- по меньшей мере один газо-жидкостной реактор, работающий в непрерывном режиме, для получения NH3 и NH4NO3 из HNO3, а
упомянутая «биологическая» группа содержит:
- по меньшей мере один геодезический купол для размещения различных блоков, используемых в биологической секции способа;
- по меньшей мере одну фотоэлектрическую панель для выработки энергии с целью нагревания атмосферы внутри указанного по меньшей мере одного купола и функционирования блоков установки, описанных ниже;
- по меньшей мере один блок TSA, состоящий по меньшей мере из одного слоя адсорбента цеолита и по меньшей мере одного радиатора с функцией обеспечения теплообмена с естественной окружающей средой Марса с целью создания возможности осуществления адсорбционно-десорбционных циклов при переменной температуре для отделения CO2 от других газовых компонентов марсианской атмосферы (главным образом, N2 и Ar) и создания избыточного давления отделенного CO2, а также вдувания и установления того же давления CO2 в указанном по меньшей мере одном куполе;
- по меньшей мере один экскаватор и по меньшей мере одну конвейерную ленту для выемки грунта и транспортировки марсианского реголита в блок его переработки;
- по меньшей мере один блок МРО, заключающий в себе по меньшей мере один магнетрон для извлечения адсорбированной и гидратной воды из марсианского реголита с использованием микроволнового нагрева;
- по меньшей мере один блок смешивания воды, экстрагированной из реголита, с подходящими количествами азотной кислоты, полученной в физико-химической секции;
- по меньшей мере один блок, состоящий из двухполосной конвейерной ленты для разделения дегидратированного реголита на два потока твердых частиц, называемых 
и 
;
- по меньшей мере один реактор, работающий в непрерывном режиме, для выщелачивания потока 
твердых частиц реголита смесью воды и азотной кислоты;
- по меньшей мере один блок, состоящий из «пластинчатого фильтра», для разделения твердое тело/жидкость, которое выполняют во взвеси, выходящей из реактора выщелачивания, а также непрерывного получения «культурального бульона» и потока «выщелоченного реголита»;
- по меньшей мере один резервуар для хранения газа на основе N2 и Ar, полученного в предыдущем блоке в результате отделения от CO2;
- по меньшей мере один из следующих видов водорослей: Gloeocapsa strain OU_20, Leptolyngbya OU_13 strain, Phormidium strain OU_10, Chroococcidiopsis 029; Arthrospira platensis, Synechococcus elongatus, Anabaena cylindrical; Chlorella vulgaris; Nannochloris Eucaryotum или генетически модифицированные разновидности;
- по меньшей мере один блок приготовления инокулята разновидностей водорослей;
- по меньшей мере один фотобиореактор для получения биомассы водорослей, в котором культуральный бульон осуществляет контактирование инокулята водорослей с азотной кислотой и газовым потоком, имеющим высокое содержание CO2, называемым θ2;
- по меньшей мере один гидропневматический насос типа «эрлифт» для абсорбции CO2 в жидкой фазе, достижения надлежащей степени смешивания между компонентами, направляемыми в фотобиореактор, и циркуляции «биологической взвеси»;
- по меньшей мере один блок отделения биомассы водорослей и кислорода, полученных в фотобиореакторе, от отработанного культурального бульона;
- по меньшей мере один резервуар для хранения кислорода, полученного с помощью фотобиореактора;
- по меньшей мере один блок обезвоживания биомассы водорослей, и
- по меньшей мере один геодезический купол, подлежащий использованию в качестве теплицы для выращивания съедобных растений.
7. Комплект по п. 6, в котором указанный по меньшей мере один фотобиореактор представляет собой реактор периодического действия с подпиткой.
8. Комплект по п. 6, в котором в упомянутом по меньшей мере одном фотобиореакторе содержание кислорода составляет ниже 400% от соответствующих величин насыщения водой.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT001420A ITMI20111420A1 (it) | 2011-07-28 | 2011-07-28 | Procedimento per l'ottenimento di prodotti utili al sostentamento di missioni spaziali sul suolo marziano mediante l'utilizzo di risorse reperibili in situ |
| ITMI2011A001420 | 2011-07-28 | ||
| PCT/IB2012/053754 WO2013014606A1 (en) | 2011-07-28 | 2012-07-24 | A process for the production of useful materials for sustaining manned space missions on mars through in-situ resources utilization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014107659A true RU2014107659A (ru) | 2015-09-10 |
| RU2600183C2 RU2600183C2 (ru) | 2016-10-20 |
Family
ID=44720964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014107659/13A RU2600183C2 (ru) | 2011-07-28 | 2012-07-24 | Способ получения материалов, применимых для жизнеобеспечения пилотируемых космических полетов на марс, посредством использования местных ресурсов |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8978293B2 (ru) |
| EP (1) | EP2736320B1 (ru) |
| JP (1) | JP5662619B2 (ru) |
| CN (1) | CN103826438B (ru) |
| IT (1) | ITMI20111420A1 (ru) |
| RU (1) | RU2600183C2 (ru) |
| WO (1) | WO2013014606A1 (ru) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1401483B1 (it) * | 2010-07-29 | 2013-07-26 | I Agenzia Spaziale Italiana As | Procedimento di fabbricazione di elementi per strutture abitative e/o industriali sul suolo lunare e/o marziano |
| WO2014074770A2 (en) | 2012-11-09 | 2014-05-15 | Heliae Development, Llc | Balanced mixotrophy methods |
| WO2014074772A1 (en) | 2012-11-09 | 2014-05-15 | Heliae Development, Llc | Mixotrophic, phototrophic, and heterotrophic combination methods and systems |
| RU2547207C1 (ru) * | 2013-12-10 | 2015-04-10 | Александр Федорович Попов | Способ наращивания и прогрева атмосферы марса |
| RU2573699C1 (ru) * | 2014-10-23 | 2016-01-27 | Александр Федорович Попов | Способ поддержания жизнеобеспечивающей газовой среды марсианской станции |
| RU2617591C2 (ru) * | 2015-05-05 | 2017-04-25 | Александр Федорович Попов | Способ прогрева атмосферы марса |
| RU2617596C1 (ru) * | 2016-04-22 | 2017-04-25 | Александр Федорович Попов | Способ формирования озоновой защиты в атмосфере марса |
| WO2018029833A1 (ja) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | 株式会社ｉｓｐａｃｅ | 探査方法、探査システム及び探査機 |
| EP3502841B1 (en) * | 2016-08-18 | 2023-07-26 | Sony Group Corporation | Information processing device, information processing system and information processing method |
| US20180368343A1 (en) * | 2017-06-22 | 2018-12-27 | Greg O'Rourke | Sustainable Growing System and Method |
| CN108061790A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-22 | 兰州空间技术物理研究所 | 火星土壤光热取水的地面模拟试验系统及试验方法 |
| RU2685122C1 (ru) * | 2018-08-07 | 2019-04-16 | Александр Федорович Попов | Способ извлечения воды из марсианского водяного льда |
| CN109354257A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-02-19 | 中国科学院水生生物研究所 | 一种水体中微藻的原位收集装置及方法 |
| US11719100B2 (en) | 2020-03-13 | 2023-08-08 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | System for extracting water from lunar regolith and associated method |
| DE102021108550A1 (de) | 2021-04-06 | 2022-10-06 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen | Zero-Waste Rohstoff- und Sauerstoffversorgung für zukünftige extraterrestrische Aktivitäten der Menschheit |
| WO2023061587A1 (en) | 2021-10-13 | 2023-04-20 | Universita' Degli Studi Di Cagliari | Process and kit to investigate microgravity effect on animal/vegetable cells under extraterrestrial cultivation conditions and cultivation process thereof to sustain manned space missions |
| CN115364615B (zh) * | 2022-08-25 | 2024-02-09 | 北京航天试验技术研究所 | 一种采用变温吸附法的火星表面二氧化碳捕集系统及方法 |
| CN115364622B (zh) * | 2022-08-25 | 2024-02-09 | 北京航天试验技术研究所 | 一种火星表面二氧化碳捕集与转化系统及其方法 |
| CN116813357B (zh) * | 2023-06-28 | 2024-04-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种模拟火星壤的二氧化碳气氛烧结成型方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US858904A (en) | 1902-06-26 | 1907-07-02 | Wilhelm Ostwald | Process of manufacturing nitric acid. |
| US4583321A (en) * | 1984-04-12 | 1986-04-22 | Stanhope Lawrence E | Space garden |
| US5005787A (en) * | 1989-07-11 | 1991-04-09 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method and apparatus for bio-regenerative life support system |
| GB2234147A (en) * | 1989-07-29 | 1991-01-30 | David Martin Rogers | Process and means for geodesic dome crop production |
| US5227032A (en) * | 1991-09-24 | 1993-07-13 | The United State Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method for producing oxygen from lunar materials |
| RU94034385A (ru) * | 1994-09-19 | 1996-08-27 | Н.П. Казаков | Способ получения и подача энергокомпонентов к ракетному двигателю |
| US5956897A (en) * | 1997-07-11 | 1999-09-28 | Takashima; Yasukazu | Automatic plant growing and harvesting system |
| JP4598994B2 (ja) * | 2000-06-30 | 2010-12-15 | 三菱重工業株式会社 | 二酸化炭素還元装置 |
| RU2215891C2 (ru) * | 2001-02-13 | 2003-11-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Солнечная энергетическая ракетная двигательная установка импульсного действия |
| RU2009145609A (ru) * | 2009-12-08 | 2011-06-20 | Александр Михайлович Силантьев (RU) | Способ получения o2 космическим, подводным аппаратам из тоэ ориентацией целостатом электретно-спиновой плотности в солнечной энергетической установке |
| IT1401483B1 (it) | 2010-07-29 | 2013-07-26 | I Agenzia Spaziale Italiana As | Procedimento di fabbricazione di elementi per strutture abitative e/o industriali sul suolo lunare e/o marziano |
| CN201888138U (zh) * | 2010-09-27 | 2011-07-06 | 上海市枫泾中学 | 太阳能月球农作物栽培器 |
-
2011
- 2011-07-28 IT IT001420A patent/ITMI20111420A1/it unknown
-
2012
- 2012-07-24 CN CN201280043264.4A patent/CN103826438B/zh active Active
- 2012-07-24 RU RU2014107659/13A patent/RU2600183C2/ru active
- 2012-07-24 WO PCT/IB2012/053754 patent/WO2013014606A1/en active Application Filing
- 2012-07-24 EP EP12759226.9A patent/EP2736320B1/en active Active
- 2012-07-24 US US14/235,549 patent/US8978293B2/en active Active
- 2012-07-24 JP JP2014522187A patent/JP5662619B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103826438A (zh) | 2014-05-28 |
| JP5662619B2 (ja) | 2015-02-04 |
| US8978293B2 (en) | 2015-03-17 |
| JP2014530595A (ja) | 2014-11-20 |
| EP2736320B1 (en) | 2016-06-08 |
| EP2736320A1 (en) | 2014-06-04 |
| ITMI20111420A1 (it) | 2013-01-29 |
| CN103826438B (zh) | 2015-09-02 |
| WO2013014606A1 (en) | 2013-01-31 |
| US20140165461A1 (en) | 2014-06-19 |
| RU2600183C2 (ru) | 2016-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2014107659A (ru) | Способ получения материалов, применимых для жизнеобеспечения пилотируемых космических полетов на марс, посредством использования местных ресурсов | |
| Hulatt et al. | Productivity, carbon dioxide uptake and net energy return of microalgal bubble column photobioreactors | |
| US20240109028A1 (en) | Device and Method for the Sequestration of Atmospheric Carbon Dioxide | |
| US3224143A (en) | Apparatus and method for growing algae to recover oxygen | |
| US20130319059A1 (en) | Integrated carbon capture and algae culture | |
| CA2999928C (en) | System for the treatment of organic waste | |
| Martin et al. | Noninvasive process control of a microalgae-based system for automated treatment of polluted agricultural ground water transferred from the development of a biological Life Support Systems | |
| CN113813774A (zh) | 碳捕集-藻类/植物培养固碳系统 | |
| WO2015004300A1 (es) | Instalación para la obtención de biomasa mediante el cultivo de algas y la obtención de biorefino para la producción de bioaceite y bioproductos y procedimiento para su obtención | |
| Brughitta et al. | Cultivation of Cyanobacteria and Microalgae using Simulated in-situ Available Resources for the Production of useful Bio-compounds on Mars: Modelling of Experiments | |
| Persson | Closed ecological life support systems | |
| RU2770009C1 (ru) | Способ и система для улавливания и использования СО2 при выращивании одноклеточных водорослей на рисовых чеках | |
| WO2023061587A1 (en) | Process and kit to investigate microgravity effect on animal/vegetable cells under extraterrestrial cultivation conditions and cultivation process thereof to sustain manned space missions | |
| Vandermies et al. | Sustainable Life Support enabled by microalgae: focus on biomass harvesting and culture medium recycling | |
| Talebi et al. | A sustainable approach for carbon dioxide fixation | |
| Class et al. | Patent application title: INTEGRATED CARBON CAPTURE AND ALGAE CULTURE Inventors: Shufflin Chen (Pullman, WA, US) Shufflin Chen (Pullman, WA, US) Zhanyou Chi (Pullman, WA, US) Yuxiao Xie (Pullman, WA, US) Baisuo Zhao (Pullman, WA, US) Assignees: WASHINGTON STATE UNIVERSITY | |
| RU99483U1 (ru) | Система ресурсного обеспечения тепличного комплекса | |
| Easterwood et al. | Lunar base CELSS: A bioregenerative approach | |
| Wolf | Bioregeneration in space | |
| CN118267844A (zh) | 基于碳池的微藻固碳系统及方法 | |
| McElroy | CELSS and regenerative life support for manned missions to MARS | |
| KR20230148369A (ko) | 바이오공정에 피드 배지를 첨가하는 방법 및 시스템 | |
| Sager et al. | Concepts, Components, and Controls for a CELSS | |
| IT202100009695A1 (it) | "rimozione di anidride carbonica attraverso l’integrazione di un processo biologico di depurazione delle acque ed un processo di coltura vegetale in idroponia" | |
| CN114190206A (zh) | 分布式co2气体肥料发生装置及co2捕获方法 |