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MARS_SYSTEM_CONTRACT.yaml · missing_build_specs_critical.gap_7
Composição: sulfatos (MgSO4/CaSO4 — fonte S), óxidos de Fe (hematita/magnetita —
abrasivos), argilas filossilicatos (água antiga, retém nutrientes), pH 4.5-8.5.
Processo: moagem -> separação magnética -> lixiviação ácida H2SO4 0.1M ->
neutralização -> troca iônica (ajuste NPK). Referência APXS/ChemCam/PIXL.
"""
from __future__ import annotations
from dataclasses import dataclass
from typing import Dict
EXTRACTION_EFFICIENCY = {"Mg": 0.85, "Ca": 0.75, "K": 0.70, "P": 0.60, "Fe": 0.90}
@dataclass
class MagneticSeparator:
"""Remove hematita/magnetita abrasivas."""
fe_removal_rate: float = 0.7
def separate(self, powdered_kg: float, fe2o3_frac: float) -> Dict[str, float]:
removed = powdered_kg * fe2o3_frac * self.fe_removal_rate
return {"fe_removed_kg": removed, "remainder_kg": powdered_kg - removed}
@dataclass
class AcidLeaching:
"""Lixiviação com H2SO4 diluído para extrair nutrientes."""
h2so4_concentration: float = 0.1
efficiency: Dict[str, float] = None # type: ignore[assignment]
def __post_init__(self) -> None:
self.efficiency = dict(EXTRACTION_EFFICIENCY)
def extract(self, regolith_kg: float, composition: Dict[str, float]) -> Dict[str, float]:
"""Extrai nutrientes solúveis: Mg/Ca/K/P/Fe conforme eficiência."""
out: Dict[str, float] = {}
for elem, frac in composition.items():
eff = self.efficiency.get(elem, 0.5)
out[elem] = regolith_kg * frac * eff
return out
@dataclass
class IonExchange:
"""Ajusta o balanço NPK do fertilizante."""
def balance(self, nutrients: Dict[str, float], target: Dict[str, float]) -> Dict[str, float]:
out = dict(nutrients)
for k, tgt in target.items():
out[f"{k}_ratio"] = out.get(k, 0.0) / tgt if tgt else 0.0
return out
@dataclass
class OrganicAmendment:
"""Mistura regolito + emenda orgânica — Caporale et al. 2023 (ReBUS/ASI).
Verificação 2026-09-28: em simulante MMS-1 (marciano), a razão
**70:30 regolito:esterco** é a melhor em fertilidade e sustentabilidade
(esterco = análogo do adubo produzido a bordo via resíduos/feces
compostados). Acima de 30% esterco sobe demais salinidade (EC 6.7),
sodicidade (Na 5.3 g/kg), Al solúvel e metais pesados (Pb/Ni/Cr/V).
MMS-1 > LHS-1 lunar em desempenho agronômico (pH menor, mais nutrientes).
"""
optimal_regolith_frac: float = 0.70 # 70:30 regolito:adubo
optimal_amendment_frac: float = 0.30
max_amendment_frac: float = 0.50 # acima: salinidade/metais sobem
ec_toxicity_ds_m: float = 6.7 # condutividade do esterco puro
def mix(self, amendment_frac: float) -> Dict[str, float]:
"""Score de qualidade do substrato vs fração de emenda orgânica."""
# melhora nutrientes e retenção hídrica ~linear até ~30%; acima, a
# penalidade de salinidade/metais domina (Caporale et al.)
nutrient_gain = min(1.0, amendment_frac / self.optimal_amendment_frac)
salinity_penalty = max(0.0, amendment_frac - self.optimal_amendment_frac) * 2.0
quality = max(0.0, nutrient_gain - salinity_penalty)
return {"regolith_frac": 1.0 - amendment_frac,
"amendment_frac": amendment_frac,
"quality_score": round(quality, 3),
"optimal": abs(amendment_frac - self.optimal_amendment_frac) < 0.05,
"salinity_risk": amendment_frac > self.optimal_amendment_frac}
class RegolithProcessor:
"""Processa regolito marciano: nutrientes + remoção de tóxicos/abrasivos."""
def __init__(self) -> None:
self.magnetic_separator = MagneticSeparator()
self.acid_leaching = AcidLeaching()
self.ion_exchange = IonExchange()
def process(self, raw_regolith_kg: float, composition: Dict[str, float],
fe2o3_frac: float = 0.05) -> Dict[str, object]:
"""Ciclo completo: moagem -> magnética -> lixiviação -> NPK."""
# 1. moagem (proxy: 100% do material segue)
powdered = raw_regolith_kg
# 2. separação magnética
mag = self.magnetic_separator.separate(powdered, fe2o3_frac)
# 3. lixiviação ácida
nutrients = self.acid_leaching.extract(mag["remainder_kg"], composition)
# 4. troca iônica
balanced = self.ion_exchange.balance(nutrients, {"N": 1.0, "P": 1.0, "K": 1.0})
return {
"fertilizer": balanced,
"fe_removed_kg": mag["fe_removed_kg"],
"processed_kg": mag["remainder_kg"],
"notes": "regolito processado — aguarda gate is_safe (percloratos)",
}
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