首先，从月球的资源、近期地质活动、碳热反应、极地冰以及氧化铁还原等方面对月球的ISPP进行探讨。月球上大致有四种潜在资源：(1) 表土中的硅酸盐，其含氧量通常超过40%。(2) 含FeO的风化层可用于氢还原，FeO的含量可能在5%到14%之间波动，导致可回收氧的含量在1%到3%之间。(3) 太阳风作用下形成的风化层中嵌入的原子（通常为百万分之一）。(4) 在极地附近的永久阴影陨石坑中，风化孔内可能存在水冰（具体百分比未知，但在某些区域可能达到几个百分点）。NASA近期的月球ISPP计划似乎是基于H2和O2作为推进剂。碳热过程（见图1）能够从月球风化层中提取氧气。该计划设有两个ISPP模块，每个模块在7.4个月的连续日照期间独立批量运行。最初的设想是每个模块每年生产8吨氧气，但后来调整为每年生产3.5吨的缩小版。关于极地冰，作者设想了一个系统：挖掘机/搬运车进行1200次运输，每次运送416公斤的含水风化层，而风化层处理站的油轮则进行37次运输，每次运送275公斤水。然而，值得注意的是，目前尚无可靠的实地观察数据来支持这些估算。氢还原系统通过还原月球风化层中的金属氧化物，主要是氧化铁来运作。最初的建模预测了整个系统的质量及不同氧气生产速率所需的功率，使用美国宇航局开发的氢还原技术，得出了令人瞩目的数据。
图1所示。碳热过程流程图。
接下来，从火星的资源、大气中的CO2电解、反水气合成（RWGS）以及水基火星ISPP等方面对火星的ISPP进行分析。火星的ISPP资源包括(a) 含有约95%二氧化碳的大气，作为氧气的来源，(b) 含水矿物质的风化层，提供H2O来源，以及(c) 高纬度地区近地表风化层中嵌入的水冰。ISPP最简单直接的方法是电解火星大气中的二氧化碳，将其分解为CO和O2。系统如图5所示。NASA似乎可以通过相对较小的投资，利用固体氧化物电解电池（SOEC）技术领域的进展，将地面SOEC技术应用于太空。RWGS的效率受反应温度的影响较大，系统在进一步发展后的效率和实用性仍需观察。最后，认为基于水的火星ISPP比同时生成CH4和O2的过程更为可取，因为在短期内，将CH4运输到火星比携带水更为简单。
图5所示。端到端二氧化碳电解系统。
最后，讨论了月球和火星ISPP的电力需求。每种形式的互联网服务提供商都对电力有着极大的需求。为月球或火星上的ISPP提供电力是一项重大挑战。火星ISPP的电力需求与宇航员抵达火星后维持生命所需的电力需求大致相当。因此，电力系统的质量、成本和物流并不属于ISPP的范畴。相比之下，月球ISPP的电力需求远超生命保障所需的电力，且月球ISPP所消耗的电力是生命保障电力的累加，因此月球ISPP的全部电力、成本和物流都归结于月球ISPP，降低了投资回报率。对于火星ISPP，最近的研究表明，使用太阳能可能比之前想象的更为可行。与核能相比，太阳能可能具有显著优势。然而，使用多千瓦反应堆的计划似乎风险较小。此外，最近对锂-二氧化碳电池的研究显示出希望，且二氧化碳在火星上易于获取，但这似乎不是短期内的解决方案。月球的电力可以来自核反应堆或太阳能。目前对月球ISPP的设想是，在陨石坑的山脊上建造太阳能聚光器，并将其发射到陨石坑永久阴影区域的接收器上，在那里，集中的太阳辐射将部分转化为电能。一个更简单的方案可能是使用千瓦级的裂变反应堆，并通过带铜线的系绳连接到水处理单元。另一种方案是从卫星阵列发射能量。总之，作者得出的结论是，尽管重返月球的任务正在进行，但NASA最好从地球向月球运输推进剂，同时在适度的水平上追求更可行的火星ISPP。
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我是的签约作者“svs”！
希望本篇文章《NASA权衡火星和月球燃料的复杂性与简单性》能对你有所帮助！
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