Освоение Марса

[SY]

да и при полное его отсутствии "как дышать" человек "не забудет" ))) хотя конечно ничего хорошего не будет

Углекислота является "мотиватором" дыхательного центра.

[SY]

На самом деле первая стадия - создать условия, когда там смогут выжить высшие растения. Для дыхания им достаточно 100 Па кислорода. Более сложные требования - снижение интенсивности жёсткого УФ и возникновение климатических условий при котором хотя бы в отдельных районах было хоть какое-то количество жидкой воды (хотя бы эпизодически). Что касается первого, то нижняя граница озонового слоя на земле - около 12 км. Это соответствует столбу кислорода 400 кг/м2. Для Марса это соответствовало давлению кислородной атмосферы в 1480 Па. С уже имеющемся углекислым газом это дало бы около 2100 Па. Данная величина заметно выше тройной точки воды (хотя это только необходимое условие для выполнения третьего пункта, но не достаточное).
Т.е. абсолютный минимум для высших растений как раз и получается добавление около 1,5 кПа кислорода к существующей атмосфере.

Из вики:
Область Эллада (Марс) настолько глубока, что атмосферное давление достигает примерно 12,4 миллибара(1240Па-SY), что выше тройной точки воды (~6,1 мб) и ниже точки кипения. При достаточно высокой температуре вода могла бы существовать там в жидком состоянии; при таком давлении, однако, вода закипает и превращается в пар уже при +10 °C

На дне этой области уже сейчас практически можно заниматься земледелием. Как начальный вариант - подколпаком.

[Ssid]

да и при полное его отсутствии "как дышать" человек "не забудет" ))) хотя конечно ничего хорошего не будет

Углекислота является "мотиватором" дыхательного центра.

и что??
существуют же безуглекислотные смеси для дыхания

[Константин ВАРБ]

В выдыхаемом человеке воздухе 3 кПа углекислого газа. При 1,5 кПа во внешнем воздухе уже сильно повышенная утомляемость.
Комет из воздуха не бывает. Они в лучшем случаи в основном из грязного льда.
Масса атмосферыы Земли 5 10¹⁵ тонн. Для озвученных вами 15 кПа О₂ на Марсе надо 5,8 10¹⁴ тонн кислорода.

Возможно, ошибся, пересчитаю. Но если ошибся тем лучше, значит Марса на устойчивое развитие металлургии не только на 22й и 23й века хватит, но на всё третье тысячелетие и часть четвёртого.
Это радует!
Значит можно будет строить космический лифт, палетить мелкие плутоноиды плёнкой, швартовать к лифту  и восстанавливать металлы более дешёвым способом. Тем более что сточная канава объёмом на ДВА ледовитых океана на северном полюсе Марса имеется. Следовательно 5-7 таких океанов промышленных стоков марсианская биосфера с радостью освоит. 

 

А что требуется минимально?

На самом деле первая стадия - создать условия, когда там смогут выжить высшие растения. Для дыхания им достаточно 100 Па кислорода
Т.е. абсолютный минимум для высших растений как раз и получается добавление около 1,5 кПа кислорода к существующей атмосфере.   

Согласен, но я стараюсь мыслить в гуманистических традициях, ибо сильно сомневаюсь, что человек в ближайшую тысячу лет сильно изменится.
Марс рассматриваю как приемлемую металлургическую и промышленную базу. Меркурий  уйдёт на металлы и энергетику. Если экзопланетологи не ошибаются, и в других системах на расстоянии от 0,05 до 0,3 а.е. крутятся планеты радиусом с Уран и плотностью легче земного воздуха, то что нам помешает, сделать аналогичные энергетические станции?
Тем более что Венеру всё равно через пару тысяч лет придётся сдвигать куда-нибудь в пояс астероидов, пока Марс ещё не будет оттерраформирован по самое не могу.   
А тогда уже придётся всерьёз подумывать об освоении Нептуна, Урана, да и гуманизации ближайших звёзд.

Но вначале, конечно, Луна и Марс.
Без них никакого устойчивого уверенного развития не получится.

[SY]

существуют же безуглекислотные смеси для дыхания

Углекислота присутствует в выдыхаемом воздухе, но при концентрации кислорода - как в атмосфере и совсем без углекислоты центр дыхания дезоориентируется и не обеспечивает необходимую частоту и глубину дыхания, в результате одышка при практически любой физической работе. Все нормальные дыхательные смеси содержат углекислоту.

[Ssid]

Все нормальные дыхательные смеси содержат углекислоту.

хорошо...
давайте ссылку с указанием содержания углекислоты в дыхательных смесях, например для водолазов...
в том же нитроксе или гелиоксе

и совсем без углекислоты

ещё раз - даже если снаружи углекислого газа - 0%, в легких (и соответственно в крови) он все равно будет

и не обеспечивает необходимую частоту и глубину дыхания, в результате одышка при практически любой физической работе

по вашей же логике наоборот при "подавлении" дыхательного центра стали бы дышать реже, а не чаще

одышка при нехватки кислорода возникает (и избытке углекислоты)...

[Константин ВАРБ]

одышка при нехватки кислорода возникает (и избытке углекислоты)...

Одышка возникает при нарушении  как дыхания так и кровообращения.

Если это принципиально  интересно, то отреферирую на днях.

[AlexAV]

Согласен, но я стараюсь мыслить в гуманистических традициях

Полностью разделяя гуманистическую позицию мне кажется, что терраформирование марса может стать не столько созданием второго дома, сколько монументом человечеству, подобием великих египетских пирамид. Тем который может простоять миллиарды лет...

Из полустёртых черт сквозит надменный пламень,
Желанье заставлять весь мир себе служить;
Ваятель опытный вложил в бездушный камень
Те страсти, что могли столетья пережить.

И сохранил слова обломок изваянья: —
«Я — Озимандия, я — мощный царь царей!
Взгляните на мои великие деянья,
Владыки всех времён, всех стран и всех морей!»

Кругом нет ничего… Глубокое молчанье…
Пустыня мёртвая… И небеса над ней…

                                                  П. Б. Шелли

 

[SY]

по вашей же логике наоборот при "подавлении" дыхательного центра стали бы дышать реже, а не чаще

Здесь палка с двумя концами. Углекислота сильнее связывается с гемоглобином, чем кислород, поэтому есть предел выше которого дышать не возможно, но при уменьшении содержания углекислоты уменьшается активность дыхательного центра, независимо от содержания кислорода.
В большинстве дыхательных устройств используется оборотная углекислота(устройства сердечно-легочной реанимации). Дыхательные смеси, хранящиеся при высоком давлении, не содержат углекислоты из-за ее способности сжижаться(есть риск при переворачивании балона вдохнуть чистую углекислоту). Поэтому есть ограничение на давление воздуха, закачиваемого в балоны.

Результаты экспериментов дали убедительное доказательство того, что состояние дыхательного центра зависит от содержания углекислого газа в альвеолярном воздухе. Выявлено, что увеличение содержания СО2 в альвеолах на 0,2% вызывает увеличение вентиляции легких на 100%.
Уменьшение содержания углекислого газа в альвеолярном воздухе (и, следовательно, уменьшение напряжения его в крови) понижает деятельность дыхательного центра. Это происходит, например, в результате искусственной гипервентиляции, т. е. усиленного глубокого и частого дыхания, которое приводит к снижению парциального давления СО2 в альвеолярном воздухе и напряжения СО2 в крови. В результате наступает остановка дыхания.

PS.Был на газовой станции ДКБ-20 там балоны с кислородом, закисью азота и углекислоты.

[L_Pt]

Здесь палка с двумя концами. Углекислота сильнее связывается с гемоглобином, чем кислород, поэтому есть предел выше которого дышать не возможно, но при уменьшении содержания углекислоты уменьшается активность дыхательного центра, независимо от содержания кислорода.

Углекислый газ гораздо слабее связывается гемоглобином, зато относительно неплохо сам растворяется в воде, а значит и в плазме крови. Образуя угольную кислоту, т.е. изменяя ее кислотность.
Недостаток углекислоты в крови, гипокапия, при которой можно и сознание потерять, приводит к подщелачиванию крови и отключения из-за этого ряда рецепторов.

[AlexAV]

Моделирование климата раннего марса (с учётом слабого солнца) при различных предположениях о давлении углекислой атмосферы.

http://arxiv.org/pdf/1210.4216.pdf

Интересные результаты приведены по области устойчивости углекислой атмосферы (по отношению к вымораживанию) при различных значениях наклона оси планеты.



Т.е. получается, что давление больше ~3 атм (для углекислой атмосферы) там быть не могло, причём даже в том случае если количество углекислоты на планете соответствовало бы большему давлению. Просто шло бы её вымораживание.

С другой стороны при современном наклоне оси вращения в 25 градусов при снижении давления ниже ~300 мбар начинается процесс необратимого сваливания климата планеты к современному состоянию (из-за прогрессирующего вымерзания атмосферы на полюсах).

Т.е. давление на "тёплом" марсе (с углекислой атмосферой) оказывается зажато между 0,3 и 3 атм.

Правда что касается степени тепла такого климата, то выводы получаются довольно пессимистическими. Т.е. среднегодовая температура на всей поверхности оказывается отрицательной, а появление жидкой воды возможно только эпизодически. В целом климат гесперийской эры должен напоминать климат сухих антарктических долин на земле сегодня.

Справедливости ради с тех пор солнце существенно добавило в яркости...

[Геральдинка]

Вот и вся правда..   

[Константин ВАРБ]

Моделирование климата раннего марса (с учётом слабого солнца) при различных предположениях о давлении углекислой атмосферы.

http://arxiv.org/pdf/1210.4216.pdf

Правда что касается степени тепла такого климата, то выводы получаются довольно пессимистическими. Т.е. среднегодовая температура на всей поверхности оказывается отрицательной, а появление жидкой воды возможно только эпизодически. В целом климат гесперийской эры должен напоминать климат сухих антарктических долин на земле сегодня.

Справедливости ради с тех пор солнце существенно добавило в яркости...

На Земле в ледниковый период в подобном климате вполне нормально жили и мамонты и люди.
Кроме того вода будет давать сильный добавочный парниковый эффект.
Но в любом случае до 0,3 атм поднимать давление на Марсе всё-равно придётся.

[AlexAV]

Кроме того вода будет давать сильный добавочный парниковый эффект.

В приведённой модели влияние паров воды учитывалось.

[Константин ВАРБ]

RE>  L_Pt

Не надо забывать, что при использовании для профессиональных целей идёт фармацевтическая подпитка и до и во время и после.

Наверняка многое открыто в сети лежит.

[Константин ВАРБ]

Кроме того вода будет давать сильный добавочный парниковый эффект.

В приведённой модели влияние паров воды учитывалось.

Если модель верна, то в реальности, какие-то иные газы должны были давать дополнительный тепловой эффект.

А по поводу сухого холодного климата, то он вполне приемлем. Ночью минуса - утром иней - днём прогрев до 10-15 градусов вполне приемлемые условия для наземной живности. И не будет сильного вымывания солей, что тоже хорошо. Большого смысла покрывать Марс океанами - нет.

[AlexAV]

Если модель верна, то в реальности, какие-то иные газы должны были давать дополнительный тепловой эффект.

В обсуждении они говорят, что полученные результаты не противоречат наличию водных потоков на Марсе в тот период, но гидрология Марса гесперийской эры должна быть похожа на гидрологию сухих долин Антарктиды. Кстати вот река Оникс, протекающая в Антарктиде при весьма похожих условиях:



P.S. Кстати северо-восточная Сибирь тоже имеет отрицательную среднегодовую температуры (Верхоянск  -15С, Анадырь -7С, о. Врангеля  -10С ). Так что возможно это не так уж и страшно.

[Константин ВАРБ]

В обсуждении они говорят, что полученные результаты не противоречат наличию водных потоков на Марсе в тот период, но гидрология Марса гесперийской эры должна быть похожа на гидрологию сухих долин Антарктиды. Кстати вот река Оникс, протекающая в Антарктиде при весьма похожих условиях:

P.S. Кстати северо-восточная Сибирь тоже имеет отрицательную среднегодовую температуры (Верхоянск  -15С, Анадырь -7С, о. Врангеля  -10С ). Так что возможно это не так уж и страшно.

Хорошо сделанная работа, жаль времени читать нет, тем более что я давно уже английские тексты читаю очень редко, а следовательно медленно и с ошибками :')

Кроме того реальное освоение Марса начнётся с промышленными целями, а следовательно и с неизбежным тепловым загрязнением.
А среднегодовые минуса на большей части Марса при естественном обогреве, они в любом случае будут.  Поэтому и важно не заливать его океанами, чтобы уменьшить инерционность климата.
Грунт там вероятно аналог лёсса, следовательно биосфера будет накапливаться и развиваться.
Ну и что, что ночью минус? Злаки вполне выдерживают, насекомые тоже приспособятся, зарываться по вечерам станут, лемминги и песцы норы нароют. Так что вполне-вполне.
Степная тундра без гнуса с умными полуручными животными - ЛЕПОТА

[Константин ВАРБ]

"Kerem и соавт. (1980) сообщили о результатах широкого обследования работающих водолазов, бывших водолазов и лиц других профессий, дышащих кислородом в состоянии покоя или при выполнении физической работы интенсивностью 137 Вт. При устойчивых функциях организма в состоянии покоя величины Ретсо2 были необычайно низкими у всех обследуемых лиц. Во время физической нагрузки средняя величина PetСО2 У 21 водолаза составила 48,5±5,6 мм рт. ст. по сравнению с 48,0 + 5,2 мм рт. ст. у 54 бывших водолазов и 40,7 + 3,8 у лиц других профессий."

Вот результат адаптации на повышенное давление кислорода.
И ещё:
" Учитывая отрицательное физиологическое воздействие азота на организм человека при повышенных парциальных давлениях, логично было бы предложить дышать под водой чистым кислородом. Однако кислород также имеет существенные ограничения в применении, связанные с его токсическим воздействием на человека, которое зависит от величины его парциального давления в составе газовой смеси и времени пребывания человека в этой среде. В зависимости от величин этих параметров, кислородное отравление может иметь легочную форму, сопровождающуюся воспалительными явлениями с отеком легких, и судорожную форму, которая приводит к конвульсиям и опасна летальным исходом. Интересно отметить, что нормы безопасности при дыхании кислородом, используемые за рубежом, значительно более жесткие, чем соответствующие нормы в отечественном ВМФ.

В частности, предельным значением парциального давления кислорода в американских ВМС является значение 1,6 бар. Соответствующий показатель, принятый в отечественном ВМФ, составляет 3,0 бар."

[Ssid]

Результаты экспериментов дали убедительное доказательство того, что состояние дыхательного центра зависит от содержания углекислого газа в альвеолярном воздухе.

но вот только содержание СО2 в альвеолярном воздухе и в окружающей среде связаны слабо
а вы упорно основной момент игнорируете