Освоение Марса

[Skipper]

Но, что-то говорит мне, что практичнее направить "журавлиный клин" ядерных снарядов меньшей мощности куда-нибудь в пояс Койпера, и путём взрывов у поверхности подходящего ядра кометы направить его курсом на столкновение с Марсом.

Гм... 3*10^18 кг (будущая марсианская атмосфера) * (1000 м/с)^2 / 2 (чтоб комете долететь из Койпера до Нептуна/Юпитера и сделать маневр) = 1,5*10^24 Дж.
Кузькина мать = 50 Мт * 4*10^15 Дж/Мт = 2*10^17 Дж.
Кратер все-таки подешевле выходит.

[AlexAV]

Нам и миллиона лет за глаза! То есть проблема утечки в космос марсианской атмосферы (если она как-то появится) снимается?

Да, Марс вполне может удерживать атмосферу геологически долго. Вопрос только где её взять?

[Skipper]

Да, Марс вполне может удерживать атмосферу геологически долго. Вопрос только где её взять?

Я тут в теме про межзвездную войну делал прикидочный расчет "пращи" на Хаумеа: https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,63729.1680.html, ответ №1690.

Вопрос, где взять кевларовые тросы на Хаумеа, оставляю за кадром.

[EvilShurik]

Но, что-то говорит мне, что практичнее направить "журавлиный клин" ядерных снарядов меньшей мощности куда-нибудь в пояс Койпера, и путём взрывов у поверхности подходящего ядра кометы направить его курсом на столкновение с Марсом.

Гм... 3*10^18 кг (будущая марсианская атмосфера) * (1000 м/с)^2 / 2 (чтоб комете долететь из Койпера до Нептуна/Юпитера и сделать маневр) = 1,5*10^24 Дж.
Кузькина мать = 50 Мт * 4*10^15 Дж/Мт = 2*10^17 Дж.
Кратер все-таки подешевле выходит.

На самом деле одного порядка. "Кузькиных Матерей", причём мощностью раз в десять минимум мощнее оригинала потребуется не одна штука.
А кометы можно выбрать те, которые уже пересекают орбиту Нептуна. Так что три-четыре порядка можно скинуть от потребной мощности.

[LonelyWanderer]

Не получится: СО2 опять смерзнется на полюсах. См http://tung-sten.no-ip.com/Texts/Popsci/Mars.Climate/Mars.Climate.htm. Нужно либо поднимать давление в 60 раз, либо делать азотную атмосферу.
Кроме того, насколько я понял, Вы собираетесь делать атмосферу под куполом чисто кислородную? Чревато пожаром: ЕМНИП, у НАСА так экипаж погиб на тренировке.
По грубым прикидкам, глубина кратера потребуется не 2, а 20-30 км или даже больше.

Не смерзнется, с увеличением мощности марсианской атмосферы увеличится перенос тепла с экватора на полюса, во-вторых увеличится парниковый эффект, в итоге на полюсах станет теплее, чем сейчас, и СО2 с марсианских полярных шапок полностью исчезнут и они станут из чистого водяного льда.
Десятки километров кратер - вы имеете ввиду без преобразования атмосферы Марса? Я предлагаю меньшего размера кратер во впадине Эллада и увеличение марсианского давления до достижения 100 мм в этом кратере, это примерно в 6 раз нужно увеличить массу марсианской атмосферы. При общей их глубине относительно среднего уровня Марса порядка 10 км - вполне достижимо.
Можно под куполом кратера и чисто-кислородную атмосферу создать для комфортной жизни с практически земным комфортом, только всё должо быть максимально негорючим - из металов, керамики, стекла... а горючие вещества должны применяться разрозненно, чтобы не могли создать глобальный пожар... Парковая растительность должна быть из тех видов, которые плохо горят, садовники должны тщательно всё сухое срезать... много неудобств, связанным с этим, но удобство жить как на Земле, с прогулками по городу, фонтанами и т.д. - стоит того. Такая жизнь - куда лучше жизни в консервной банке, мы же не подопытные кролики.
Повсюду должны быть точки доступа кислорода и убежища - на случай повреждения и разгерметизации купола.

[EvilShurik]

Под куполом-то как раз можно создать атмосферу любого состава. А на один купол азота в атмосфере Марса хватит.

[ВадимZero]

Я тут в теме про межзвездную войну делал прикидочный расчет "пращи" на Хаумеа

Да можно прямо с  Титана, главное пращу сделать.

[LonelyWanderer]

Но, что-то говорит мне, что практичнее направить "журавлиный клин" ядерных снарядов меньшей мощности куда-нибудь в пояс Койпера, и путём взрывов у поверхности подходящего ядра кометы направить его курсом на столкновение с Марсом.

Гм... 3*10^18 кг (будущая марсианская атмосфера) * (1000 м/с)^2 / 2 (чтоб комете долететь из Койпера до Нептуна/Юпитера и сделать маневр) = 1,5*10^24 Дж.
Кузькина мать = 50 Мт * 4*10^15 Дж/Мт = 2*10^17 Дж.
Кратер все-таки подешевле выходит.

Кузькиной матерью можно создать кратер максимум 150-200м глубиной (Аризонский кратер глубиной 180 метров образован взрывом мощностью 150 мегатонн - 3 кузькины). Чтобы вырыть 2-3 км глубины, получив существенный прирост давления и достаточную площадь для поселения тысяч людей, бомба должна быть в десятки раз мощнее (скорее даже в сотни, т.к. объем выброшенного грунта примерно равен кубу линейных размеров кратера). Создать водородную бомбу, равную сотням кузькиных технически реально, т.к. сложность её мало увеличится, увеличится в основном количество необходимого дорогого ядерного топлива для такой бомбы.. вот это большая проблема такого проекта.  Но с другой стороны, каждые 100 метров глубины кратера экономят 100 метров глобальной атмосферы Марса,  а это на порядки большая величина как по массе, так и по сложности создания (кратер - просто установить бомбу и взорвать, а создание глобальной атмосферы - много сложных процессов). Тем более, что на начальной стадии освоения Марса и нет необходимости именно в глобальной атмосфере - там же не расселятся сразу миллиарды людей, поэтому можно ограничиться для начала вот такими кратерами в глубочайших местах Марса.

[Skipper]

Не смерзнется, с увеличением мощности марсианской атмосферы увеличится перенос тепла с экватора на полюса, во-вторых увеличится парниковый эффект, в итоге на полюсах станет теплее, чем сейчас, и СО2 с марсианских полярных шапок полностью исчезнут и они станут из чистого водяного льда.

На полюсах станет теплее, но температура испарения углекислого газа при выросшем давлении вырастет еще сильнее. В ссылке, которую я привел, это численно оценивается.

[Skipper]

Да можно прямо с  Титана, главное пращу сделать.

Вряд ли. Там дело в скорости вращения. У Хаумеа сутки = 4 часа, а на Титане ЕМНИП 16 земных суток. И гравитация повыше. В этом и уникальность Хаумеа заключается.

[LonelyWanderer]

Под куполом-то как раз можно создать атмосферу любого состава. А на один купол азота в атмосфере Марса хватит.

Да это всё понятно про азот, но если делать полностью безопасную азотную атмосферу как на Земле, то давление в кратере надо повышать хотя бы до 400 мм, как в земных горах, а не до 100, т.к. парциальное давление кислорода уменьшится. Значит и обще-марсианскую. Тогда уже повсюду на Марсе на среднем уровне будет давление выше 200 мм, такую атмосферу гораздо сложнее создать и поддерживать (такое можно попробовать устроить на последующих этапах освоения Марса - тогда станет доступной для освоения вся Эллада и Долина Маринеров, но не на первом).

[LonelyWanderer]

Нам и миллиона лет за глаза! То есть проблема утечки в космос марсианской атмосферы (если она как-то появится) снимается?

Да, Марс вполне может удерживать атмосферу геологически долго. Вопрос только где её взять?

СО2 может и удержит, О2 будет быстрее улетучиваться, N2 еще быстрее, т.к. легче, и газ этот труднее достать. Вода (водород) совсем быстро, полноценную гидросферу вряд ли удастся создать. Думаю, поэтому, имеет смысл несколько увеличить только количество СО2 (для создания приемлимого давления), как наиболее тяжелого доступного газа, а жить под куполами с лучшими условиями.  По-крайней мере в обозримом будущем. Может когда-нибудь человеческая цивилизация и достигнет сверхмогущества, освоит термоядерную энергию, тогда может и сможет сделать атмосферу Марса целиком пригодной для дыхания, но не сейчас, лучше думать о её частичном упрощенном преобразовании

[AlexAV]

СО2 может и удержит, О2 будет быстрее улетучиваться, т.к. легче.

Из атмосферы в любом случае уходят не молекулы, а атомы.

Что касается быстро… Для азота и кислорода (с учётом как тепловых так нетепловых потерь) она не превышают десятков миллибар за миллиард лет.

Вода (водород) совсем быстро, полноценную гидросферу вряд ли удастся создать.

Вода выше тропопаузы вообще не поднимется, соответственно её диссипация будет незначительна.

[LonelyWanderer]

Не смерзнется, с увеличением мощности марсианской атмосферы увеличится перенос тепла с экватора на полюса, во-вторых увеличится парниковый эффект, в итоге на полюсах станет теплее, чем сейчас, и СО2 с марсианских полярных шапок полностью исчезнут и они станут из чистого водяного льда.

На полюсах станет теплее, но температура испарения углекислого газа при выросшем давлении вырастет еще сильнее. В ссылке, которую я привел, это численно оценивается.

Ссылка у меня не открывается... Про увеличение давления я понял... Но не ужели его не пересилит увеличившийся парниковый эффект? Вон, на Венере что твориться... Будь на Марсе такая же атмосфера, как на Венере, там было бы градусов, наверное, за 150 тепла, и ничего бы не смерзлось... Думается, что и во всех промежуточных положениях не должно так получится

[Skipper]

На самом деле одного порядка. "Кузькиных Матерей", причём мощностью раз в десять минимум мощнее оригинала потребуется не одна штука.

Поднимаем кубокилометр марсианского грунта на высоту 1км:
(1000м)^3 * 3*10^3 кг/м3 * 4 м/с2 * 1000м ~ 10^16 Дж.
Одна Кузькина мать (при КПД 100%) вынимает двадцать кубокилометров. Так что сильно я не ошибся.

Комету возле Нептуна ловить можно, но тогда, боюсь, сроки сильно увеличатся. Если и у кометы, и у планеты орбитальный период в десятки лет, удачного момента придется ждать столетиями... 

[LonelyWanderer]

СО2 может и удержит, О2 будет быстрее улетучиваться, т.к. легче.

Из атмосферы в любом случае уходят не молекулы, а атомы.

Что касается быстро… Для азота и кислорода (с учётом как тепловых так нетепловых потерь) она не превышают десятков миллибар за миллиард лет.

Вода (водород) совсем быстро, полноценную гидросферу вряд ли удастся создать.

Вода выше тропопаузы вообще не поднимется, соответственно её диссипация будет незначительна.

Тем не менее, как на Венере с хорошей гравитацией, так и на Марсе с относительной дальностью от Солнца всё к сегодняшнему дню куда -то улеточилось. Десятски миллибар в  миллиард лет не сходятся с сегодняшним положением дел на Марсе и Венере. Было бы так - конечно, имело смысл создавать полноценную атмосферу и гидросферу на Марсе, кидаться кометами и т.п.
Полностью идентичная земной по давлению марсианская атмосфера была бы километров 200 высотой (из-за меньшей гравитации), экзосфера - еще выше, а там скорости убегания меньше, думаю, всё выглядит значительно печальнее.

[LonelyWanderer]

На самом деле одного порядка. "Кузькиных Матерей", причём мощностью раз в десять минимум мощнее оригинала потребуется не одна штука.

Поднимаем кубокилометр марсианского грунта на высоту 1км:
(1000м)^3 * 3*10^3 кг/м3 * 4 м/с2 * 1000м ~ 10^16 Дж.
Одна Кузькина мать (при КПД 100%) вынимает двадцать кубокилометров. Так что сильно я не ошибся.

Комету возле Нептуна ловить можно, но тогда, боюсь, сроки сильно увеличатся. Если и у кометы, и у планеты орбитальный период в десятки лет, удачного момента придется ждать столетиями... 

Чтобы грунт не упал опять в кратер, нужно поднимать на бОльшую высоту, потом далеко не вся энергия уйдет на выброс вещества, думаю КПД тут будет невелик. И 20 куб.км. недостаточно, этим создаш кратер клубиной несколько сотен метров, а чтобы имело смысл этим заниматься, надо хотя бы пару километров. Поэтому мощность должна быть хотя бы в сотню кузькиных...

[AlexAV]

Тем не менее, как на Венере с хорошей гравитацией, так и на Марсе с относительной дальностью от Солнца всё к сегодняшнему дню куда -то улеточилось.

Венера случай совершенно другой. Азот кстати там никуда не делся и его количество в атмосфере соизмеримо с земным. Вода попросту вся испарилась и за счёт фотолиза распалась на водород и кислород, водород ушёл в космос (ни Земля, ни Венера его не удерживают) кислород в литосферу. Опять же на Венере температура тропопаузы выше нуля соответственно водяной пар не запирается в нижних слоях атмосферы.

Десятски миллибар в  миллиард лет не сходятся с сегодняшним положением дел на Марсе.

Почему не сходятся? Углекислый газ и кислород поглощаются литосферой. А для азота эти темпы вполне адекватны текущему состоянию.

Вода там и так есть в составе криосферы.

Полностью идентичная земной по давлению марсианская атмосфера была бы километров 200 высотой (из-за меньшей гравитации), экзосфера - еще выше, а там скорости убегания меньше, думаю, всё выглядит значительно печальнее.

Сейчас высота экзобазы на марсе 210 км. При давлении близком к земному было бы километров 350. Невелика разница?

[LonelyWanderer]

Венера случай совершенно другой. Азот кстати там никуда не делся и его количество в атмосфере соизмеримо с земным. Вода попросту вся испарилась и за счёт фотолиза распалась на водород и кислород, водород ушёл в космос (ни Земля, ни Венера его не удерживают) кислород в литосферу. Опять же на Венере температура тропопаузы выше нуля соответственно водяной пар не запирается в нижних слоях атмосферы.

Почему не сходятся? Углекислый газ и кислород поглощаются литосферой. А для азота эти темпы вполне адекватны текущему состоянию.

Вода там и так есть в составе криосферы.

Венера случай совершенно другой. Азот кстати там никуда не делся и его количество в атмосфере соизмеримо с земным. Вода попросту вся испарилась и за счёт фотолиза распалась на водород и кислород, водород ушёл в космос (ни Земля, ни Венера его не удерживают) кислород в литосферу. Опять же на Венере температура тропопаузы выше нуля соответственно водяной пар не запирается в нижних слоях атмосферы.
Почему не сходятся? Углекислый газ и кислород поглощаются литосферой. А для азота эти темпы вполне адекватны текущему состоянию.

Вода там и так есть в составе криосферы.


Сейчас высота экзобазы на марсе 210 км. При давлении близком к земному было бы километров 350. Невелика разница?

Вопрос тогда неясен, атмосфера Марса ушла в грунт таки или улетучилось? Обычно ведь считается, что улетучилась... Если проблема в грунте, значит нужно столько накидать комет, чтобы они со всем с чем возможно вступили в связь, полностью нейтрализовали химически Марс, а все остальное ушло на гидросферу и атмосферу... и вторая Земля почти готова..
В конце концов, скинуть одну единственную Цереру

[AlexAV]

Вопрос тогда неясен, атмосфера Марса ушла в грунт таки или улетучилось?

Углекислый газ при наличие жидкой воды очень быстро связывается грунтом. Азот тоже частично будет связываться в нитраты, частично диссипировать в космос. Если учесть, что марс меньше земли, сложно ожидать, что количество первоначального азота, выделявшегося с единицы поверхности, было больше чем на земле (скорее в разы меньше). Т.е. исходное давление азота было явно меньше 300 мбар, вероятно меньше сотни. Т.е. темпы потери азота похоже вполне укладываются в отмеченные десятки мбар/млрд. лет.