Use of Extraterrestrial Resources for Human Space Missions to Moon or Mars

این کتاب برآوردهای تقریبی از هزینه های اجرای ISRU در ماه و مریخ را انجام می دهد. مشخص شده است که هیچ فرآیند ISRU در ماه شایستگی زیادی ندارد. ISRU در مریخ می تواند مقدار زیادی جرم را ذخیره کند، اما هزینه قابل توجهی در جستجوی منابع و اعتبار سنجی مفاهیم ISRU وجود دارد. Mars ISRU ممکن است شایستگی داشته باشد، اما داده های کافی برای اطمینان در دسترس نیست.
علاوه بر این، این کتاب بررسی دقیقی از فناوری های مختلف ISRU ارائه می دهد. این شامل سه رویکرد برای مریخ ISRU بر اساس پردازش فقط جو است: الکترولیز اکسید جامد، واکنش تغییر معکوس گاز آب (RWGS)، و جذب بخار آب به طور مستقیم از جو. مشخص نیست که هیچ یک از این فناوری‌ها قابل دوام هستند، اگرچه به نظر می‌رسد RWGS بهترین شانس را دارد. روشی برای ترکیب هیدروژن با منبع جوی از نظر شیمیایی بسیار مناسب است، اما هیدروژن در مریخ مورد نیاز است. این را می توان با آوردن هیدروژن از زمین یا به دست آوردن آب از رسوبات آب نزدیک به سطح در خاک نزدیک کرد. آوردن هیدروژن از زمین مشکل ساز است، بنابراین استخراج سنگ سنگ برای به دست آوردن آب تنها راه به نظر می رسد. این به یک کمپین قابل توجه برای مکان یابی و اعتبارسنجی منابع آب قابل استفاده نیاز دارد. فن‌آوری‌های مربوط به ISRU قمری نیز مورد بررسی قرار می‌گیرند، حتی اگر هیچ یک از آنها مزایای قابل‌توجهی را برای مأموریت‌های کوتاه‌مدت ماه ارائه نمی‌کنند. اینها شامل اکسیژن از سنگ سنگی قمری، بادهای فرار خورشیدی از سنگ سنگی، و استخراج یخ قطبی از دهانه‌های سایه‌دار دائمی است.

This book carries out approximate estimates of the costs of implementing ISRU on the Moon and Mars. It is found that no ISRU process on the Moon has much merit. ISRU on Mars can save a great deal of mass, but there is a significant cost in prospecting for resources and validating ISRU concepts. Mars ISRU might have merit, but not enough data are available to be certain.
In addition, this book provides a detailed review of various ISRU technologies. This includes three approaches for Mars ISRU based on processing only the atmosphere: solid oxide electrolysis, reverse water gas shift reaction (RWGS), and absorbing water vapor directly from the atmosphere. It is not clear that any of these technologies are viable although the RWGS seems to have the best chance. An approach for combining hydrogen with the atmospheric resource is chemically very viable, but hydrogen is needed on Mars. This can be approached by bringing hydrogen from Earth or obtaining water from near-surface water deposits in the soil. Bringing hydrogen from Earth is problematic, so mining the regolith to obtain water seems to be the only way to go. This will require a sizable campaign to locate and validate useable water resources. Technologies for lunar ISRU are also reviewed, even though none of them provide significant benefits to near-term lunar missions. These include oxygen from lunar regolith, solar wind volatiles from regolith, and extraction of polar ice from permanently shaded craters.