Konstgjord atmosfär – sci-fi eller sanning?

Solvinden nöter bort atmosfären

Eftersom Mars saknar magnetfält finns ingenting som kan skapa en magnetosfär som håller solvinden borta, och därför kan denna långsamt och målmedvetet nöta bort marsatmosfären.

Mars från rymden. Bild: NASA

Forskarna på IRF i Uppsala uppskattar att solvinden nöter bort flera kilo gas per sekund. Mars atmosfär har en halveringstid på cirka 100 miljoner år på grund av detta, medan halveringstiden i Jordens fall ligger på flera miljarder år.

Omvänt betyder det att om man skulle göra som i filmen ”Total Recall” och skapa ny atmosfär på Mars, skulle den bli kvar där i miljontals år – alltså tillräckligt länge för människans framfart på den röda planeten.

Vad tillverkar man en atmosfär av?

En andningsbar atmosfär består av en viss del syre och en större del inertgas, som till exempel kväve. Människan behöver inte kvävet för att kunna leva, vilket NASA bevisade när de använde 1/3 atm syrgas i apollokapslarna. Atm är tryckenheten atmosfär alltså, 1 atm är 101,325 kilopascal .

Marskolonisterna får nöja sig med en nästan ren syreatmosfär, med inblandning av den koldioxid som redan finns. Låt oss säga vi kör med 0,2 atm. Vid 0,2 atm kokar vatten vid 60 grader Celsius, så det är ingen risk att blodet kokar i kolonisatörerna. Man skulle till och med kunna gå ned till 0,1 atm, då kokpunkten ligger strax över 45 grader Celsius. Folket får vänja sig! Kanske är sherpas lämpligaste att bli först på Mars?

Främmande syremaskin i ”Total Recall”. Bild: Carolco Pictures.

Syret tillverkas lämpligen genom elektrolys av det vatten som man nyligen konstaterat finns i upp till 3 procent inblandning i Mars regolit. Men hur mycket behövs det för att få en vettig atmosfär?

7 kilowattimmar per kilo

Det krävs cirka 56 kilowattimmar att få fram 1 kilo väte genom elektrolys. Då har man samtidigt fått fram 8 kilo syre. Sålunda kräver syret 7 kilowattimmar per kilo.

Då gravitationen är 3,711 meter per kvadratsekund behöver man 9,81 / 3,711 * 0,2 kilo syre per kvadratcentimeter marsyta, vilket är lika med 0,53 kilo, vilket i sin tur ger ett energibehov av 3,7 kilowattimmar per kvadratcentimeter.

Låt oss anta att vi bygger ett antal fjärde generationens kärnkraftverk på Mars, som inte behöver laddas om på 30 år. Låt oss också anta att det utsatta atmosfärstrycket ska vara uppnått på tio år. Det är rimligt att anta att varje kraftverk kan leverera 2 gigawatt elektrisk energi kontinuerligt.
Ett kärnkraftverk kan alltså på tio år leverera: 2 gigawatt elektrisk effekt * 10 år = 2*10^6 (kilowatt) * 10 * 365 * 24 = 1,75^11 kilowattimmar. Med det kan man åstadkomma utsatt atmosfärstryck för en yta på 4,7^10 kvadratcentimeter eller 4,7 kvadratkilometer.