Что человечество может "вытолкнуть" в космос?

[AlexAV]

FeS2 + 14 Fe3++ 8 H2O → 15 Fe2+ + 2 SO2−4 + 16 H+

Так, если не путаю, процесс идёт только микробиологически (при обычных реакциях сульфиды железом(III) окисляются только до серы). Кроме того, слишком медленно и не позволяет получить концентрированную кислоту и олеум. Для промышленного использования не годится.

Серную кислоты получают совсем не так. Требуется окислительный обжиг сульфидного сырья:

4FeS + 5O2 = 2Fe2O3 + 4SO2
А далее окисление SO2 до SO3 и получение кислоты.

И особых альтернатив здесь нет.

[AlexAV]

Вообще, однородность состава астероидного материала (и отсутствие месторождений) я бы снова поставил под сомнение.

Веста - очень большое тело, ближе к карликовой планете. Причём прошедшее дифференциацию. Странно было бы если бы оно было совсем однородным. А вот степень неоднородности на приведённых картах скорее даёт основания для пессимизма, чем оптимизма.

Воды можно считать, что почти нет. 400 ppm в самом богатом регионе - это ничто. Ничего сопоставимого с С1 хондритами нет. Породы всего четырёх типов, что как-то совсем не густо (сравните с многообразием горных пород Земли ) Кстати надо отметить только ахондриты. Хондриты не отмечены на карте вообще.

[AlexAV]

То есть либо витаминный ванадий, либо температура 900К.

В рассматриваемых условиях (т.е. астероиды) я бы предпочёл температуру витаминам. Плохо только, что при повышении температуры полезный выход реакции сильно уменьшается. Т.е. реакция 2SO2 + O2 = 2SO3 обратима и равновесие с ростом температуры смещается влево.

[AlexAV]

Так как можно оценить затраты хотя бы по порядку? (в Дж на кг кислоты)

Надо считать. Понятно, что нужно учитывать не только стадию окисления сернистого газа. А так-же:

1) Добыча и помол породы (самое затратное помол, но не столько из-за энергии, хотя её тоже надо много, сколько из-за износа оборудования)
2) Обогащение (здесь прямые затраты энергии невелики, в первом приближении можно пренебречь, вот вопрос оборудования - серьёзнее)
3) Производство кислорода (астероид - не земля, бесплатного воздуха нет).
4) Обжиг (как нагрев, так и расход кислорода, вообще поскольку вещество астероидов богато железом и оксидами железа (II) эта величина будет сильно зависеть от степени обогащения)
5) Окисление сернистого газа (главным образом нагрев, при расчёте надо учитывать значение константы равновесия)
6) Работа поглотительной колонны (очень немного, в первом приближении можно пренебречь).

[AlexAV]

Первая попавшаяся в гугле камнедробилка жрет ~10кДж/кг породы. Ресурс сходу не нашел.

Больше (скажем  здесь некоторый ассортимент).

Где-то 20-30 кВтч/т, т.е. ~100 кДж/кг.  Расход шариков около 1-3 кг/т (для твёрдых пород). Материал - высокохромистая сталь (~20% хрома).

[AlexAV]

Тем более что на поверхности разнообразие состава будет больше из-за импактов со всех углов СС.

Для добычи нужен не просто разнородный состав, от простого вкрапления кусков породы другого состава пользы немного. А геологические структуры, содержащие от десятков миллионов тонн "руды" приблизительно одинакового состава. Такая, что условно можно копать роторным экскаватором на протяжении десятилетий. Если рудное тело слишком маленькое, то его разработка просто не окупит необходимую инфраструктуру.

 

тобы избежать значительной доли этих затрат, нужно собирать уже взрыхлённый до микронных размеров реголит с поверхности.

Тоже вариант. Однако это сильно сокращает объём доступного ресурса (Какая толщина слоя реголита, пару метров в лучшем? ).

Термолиз. Уже есть на Земле станция по добыче водорода из воды под действием сконцентрированных солнечных лучей - называется эта штука HYDROSOL-2. Что интересно, рабочая температура составляет всего 1000..1500oК. Так что, похоже, с разложением воды проблемы нет.

Не термолиз, а термохимический цикл. Это несколько разные вещи. Простой термолиз воды требует температуры больше 2000 градусов (а материалов способных работать при температуре в 2000 градусов в среде кислорода - по пальцам одной руки), закалки образующихся газов (на стадии которой будет теряться под 80% продукта из-за обратных реакций) и крайне низкой энергетической эффективностью процесса. Технический абсурд в целом.

Термохимические циклы - это другое. Действительно довольно эффективный способ разложения воды. И не требуют экстремальных температур.Вот только большинство из них требуют очень дефицитных для нас веществ (селен, иод, бром и т.д.). Если их исключить из всего богатства выбора остаётся только один термохимический и два комбинированных (электролиз+термолиз).

Т.е. железо-хлорный цикл:

2FeCl2 + 4H2O = Fe3O4 + 6HCl +H2 (T = 1200К)
Fe3O4 + 8HCl = FeCl2 +2FeCl3 +4H2O (T = 400-750К)
Cl2+H2O = 2HCl + 0.5O2 (T = 1100 - 1300)
2FeCl3 = 2FeCl2 + Cl2 (T = 600 - 1100)

Сернокислый:

SO2 + 2H2O = H2SO4 + H2(электролиз)
H2SO4 = H2O + SO2 +0.5O2 (T = 1100)

Метан-метанольный:
CH4 + H2O = CO + 3H2 (T = 1100)
CO + 2H2 = CH3OH (T = 520)
CH3OH = CH4 +0.5O2 (электролиз)

При всём богатстве выбора в действительности выбор получается не так велик.

[AlexAV]

Я уже нашёл кое-что ещё - поправил своё сообщение. Станция HYDROSOL-2 имеет рабочую температуру всего + 800-1200 Ц. Видимо, в условиях повышенной температуры фотодиссоциация идёт во много раз эффективней.

Да нет никакой фотодиссоциации там. Не разлагается вода при 1100 ни при каких условиях. Какой-то термохимический цикл используют (их много, выше я перечислил только те, которые особых "дефицитов" не используют).

[AlexAV]

Печально, что на входе 2 моля кислоты, а на выходе один...

Нет. Цикл есть цикл. Т.е. сколько кислоты на входе, столько и на выходе (не учитывая неизбежный паразитных потерь). В этом плане здесь всё нормально.

[AlexAV]

В вики видел упоминание, что некоторые породы гранита рассматривают как уран содержащее сырье.

Из бедных пород уран (и некоторые другие металлы) извлекают подземным выщелачиванием (т.е. закачивают в пласт реактивы, которые по возможности селективно растворяют интересующий компонент). Т.е. саму породу на поверхность не извлекают. Это сильно смещает границу рентабельности в область бедных руд (но конечно не до бесконечности).

Понятно, что метод подземного выщелачивания пригоден только для земли. На астероидах его применение совершенно невозможно.