Углеводородное царство Титана

В различных идеях и проектах освоения космоса обычно внимание обращается на самые ближние небесные тела, главным образом на Луну и на Марс. Иногда некоторое внимание уделяется астероидам, но тоже недалеким. Однако, почему бы не обратить внимание на более далекие планеты Солнечной системы и их спутники, которых намного больше, которые весьма разнообразны и многие из них обладают ценными ресурсами.
Вот меня в этом смысле очень привлекает спутник Сатурна Титан, который представляет собой очень холодное (температура — 170—180 градусов) углеводородное царство. При такой температуре многие газы сжижаются, и потому, по современным данным, на поверхности Титана углеводородные газы: метан, этан, пропан и другие существуют в жидком виде. Там текут этан-метановые реки, впадающие в озера сжиженного газа. Например, море Кракена — озеро площадью около 400 тысяч  км² (то есть, примерно как Каспийское море), а глубины простираются до 160 метров. Основные компоненты жидкости в этих озерах — этан и метан, но сказать более точно трудно, поскольку данные разнятся.
Море Кракена… Если принять среднюю глубину в 80 метров, то его объем должен составлять примерно 32 тысячи кубических километров сжиженного газа или 32 трлн кубометров. Кубометр сжиженного метана весит 420 кг, так что это примерно 13,4 трлн тонн сжиженного газа. Одна тонна сжиженного газа соответствует примерно 13,8 тысячам кубометров природного газа. В общем, в одном только море Кракена (а на Титане есть другие моря, озера, реки, даже сжиженно-газовые «болота») содержится углеводородов гораздо больше, чем вообще есть углеводородных ресурсов на Земле. Так что есть веская причина прилететь на Титан.
Без углеводородных ресурсов человеку в космосе не жить, почти в буквальном смысле слова. Дело в том, что за пределами магнитного поля крупных планет (Земли и Сатурна), есть такое жесткое излучение, что от него требуется защита. Наилучший материал, защищающий от жесткого космического излучения — это высокомолекулярный полиэтилен, сам по себе или с добавлением бора, который как раз производится из продуктов пиролиза углеводородных газов, таких как метан и этан. Корабли и орбитальные базы с очень высокими орбитами, находящимися за пределами магнитных полей планет, придется обшивать толстым слоем высокомолекулярного полиэтилена, поглощающего жесткое радиационное излучение.
Кстати, корпус корабля может был сделан из такого материала, поскольку высокомолекулярный полиэтилен весьма прочен и устойчив к растяжению. Собственно, в глубоком космосе единственный вид механической нагрузки, которую постоянно несет корпус корабля, — это давление внутренней атмосферы. Корабль или орбитальная станция в виде огромного воздушного баллона — почему нет?
Потому, от освоения производства этого вида полимера из сырья, взятого из сжиженно-газовых морей Титана, вообще зависит то, насколько хорошо человечеству получится обжить Солнечную систему. Конструирование самых разных жилых локаций, в которых люди могут находиться в течение длительного времени, таких как корабли, орбитальные станции, атмосферные станции (то есть плавающие в верхних слоях атмосферы планет и спутников, имеющих ее), поверхностные станции и так далее, в решающей степени зависит от радиационной защиты и, соответственно, количества потраченного на эти нужды полиэтилена.
Титан смотрится как один из наилучших вариантов добычи сырья для производства полиэтилена в значительных масштабах. Сжиженный газ там не надо добывать, а его достаточно черпать или выкачивать прямо из озер или потоков, в емкости.
Далее, его нужно будет доставить на орбиту Титана. Этот спутник Сатурна по своим характеристикам весьма схож с Луной и имеет низкую гравитацию (первая космическая скорость 1,86 км/с против 1,69 км/с на Луне). Это облегчает подъем на орбиту даже значительных масс. В качестве рабочего тела для вывода на орбиту можно использовать те же сжиженные газы, которые при нагревании и испарении расширяются в 250 раз. Сжиженный метан пропускается через нагревательную камеру, обогреваемую, скажем, ядерным реактором, и получившихся газов будет вполне достаточно для создания необходимой реактивной тяги.
На орбите Титана находится перерабатывающий комплекс, который превращает сжиженные углеводородные газы в конечные продукты — разного рода полимеры. Приоритетным продуктом, видимо, будет высокомолекулярный полиэтилен, но также вполне возможно производство пластмасс и других марок.
Вполне возможно, что на орбите Титана было бы целесообразно разместить изготовление корпусов или крупных частей корпусов кораблей и орбитальных баз. Принцип космического хозяйства тут достаточно прост. Поскольку перемещение любого объекта в космосе требует затрат энергии и весьма значительных, а также времени на выполнение маневров и прохождение витков орбит, то надо перемещать по возможности изделия либо уже готовые, либо в высокой стадии готовности. Соответственно, изготовление их нужно размещать у тех планет или спутников, где это сделать легче и проще всего. Если изготовляются корпуса с использованием большого количества полиэтилена, то их нужно делать там, где сырье ближе всего, то есть на орбите Титана.
Ладно, строить большие корабли и орбитальные станции — это весьма заманчиво. Но можно ли использовать Титан для нужд земной экономики? Думается, что вполне можно. Как следует из опыта запусков АМС, проходивших вблизи Сатурна, полеты кораблей, развивающих достаточную скорость (АМС «Новые горизонты» — 16,26 км/сек при выходе из поля тяготения Земли), занимают около трех лет. Дополнительного времени на маневры потребует торможение, чтобы аппарат мог войти на орбиту Сатурна и потом подойти к Титану. Однако, даже при гравитационных маневрах для разгона и торможения, как делала АМС «Кассини», на полет к Сатурну потребуется 6 лет и 9 месяцев.
Если не пользоваться гравитационными маневрами и сделать ставку на двигатели в разгоне и торможении, то три года на полет в одну сторону — это вполне приемлемо. Цикл по доставке продукции с Титана к Земле составит, таким образом, около семи лет. Вполне, надо сказать, приемлемые сроки даже для нынешней экономики. За 30-40 лет, то есть за то же время, за которое и сейчас создаются развитые индустриальные комплексы, вполне можно создать космическую систему, добывающую сырье на Титане, перерабатывающую его в полимеры или другую продукцию, и доставляющую его на околоземную орбиту для последующего спуска вниз.
Я сейчас не стану углубляться в разного рода технические тонкости, которые сами по себе весьма интересны. В данном случае важна и интересна попытка примериться хозяйственно к ресурсам спутника планеты, отстоящей от Земли на 1,28 млрд км. В принципе, все это выглядит вполне достижимым и вполне приемлемым.

Материал недели
Главные темы
Рейтинги
АПН в соцсетях
  • Вконтакте
  • Facebook
  • Twitter