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′), 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; иs′8) подачу светового потока, необходимого для фотосинтеза.
6. Комплект материалов и устройств 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; аупомянутая «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.
