Освоение Марса

[Кремальера]

но пока не было таких прецедентов на уровне сравнимым с государственным - максимум, что было - исход социальных групп

Чтобы  целиком взять и собрать манатки до последнего гвоздя-ну в Новом времени наверное такого и не было.. :-[Но что приходит на память:бегство от Бони всего португальского эстеблишмента-эт раз.Бегство в Батавию от усатого живописца любитетелей тюльпанов и нестандартных развлечений вместе со своей королевой-эт два.Т.е. в теории можно начать гос.проект с чистого листа.Другое дело,конечно вы правы в том что "малая группа" эффективнее и быстрее решит поставленную задачу.В том что в 30-х флаговтык(абсолютно бессмысленный) будет,и кто его произведет -у меня сомнений нет.Интересно как поучаствует в этом празднике ракетного моделизма частный капитал..

[Anatoly]

Однако, если посчитать стоимость вложений на электромагнитную катапульту - и сравнить это со стоимостью завода по производству топлива (метан+кислород) - то получится, что ракетами будет в разы дешевле - не надо забывать, что большой стартовый вес земных ракет обусловлен необходимостью пробивать плотные слои атмосферы а только потом уже разгоняться до орбитальной скорости - а на Марсе, где атмосфера много-много менее плотная - разгон  можно начинать практически сразу под острым углом к поверхности...

а стоимость самих ракет?

с учетом марсианской гравитации и практически отсутствующей атмосферы - вполне получаются не классические одноразовые многоступенчатые ракеты, а многоразовые одноступенчатые ракетные шаттлы - их стоимость и потребное количество несравнимо меньшие, чем мегасооружение с одной стороны и шаттловая транспортная система масштабируема (сколько надо для грузопотока - столько и построят) в отличие от мегаструктуры и главное - ракетная схема не имеет жесткой привязки к одной лишь орбите и только одному региону посадки (как уже упоминалось ранее - "дальний" напланетный транспорт тоже может быть реализован по схеме баллистического запуска) - т.е. ракетная схема с учетом многих параметров получается и удобнее и практичнее...

...на Марсе, где атмосфера много-много менее плотная - разгон  можно начинать практически сразу под острым углом к поверхности...

И ракеты очень проблематично запускать  горазонтально с поверхности... Они станут еще дороже.
...горизонтально с поверхности нельзя! Там хоть и в 100 раз  давление меньше земного, но реальная толщина лишь в 30 раз меньше. Это уже серьезное препятствие, особенно для горизонтального запуска, где реально преодолеваемая толща атмосферы вырастет до земных величин. Гораздо проще просто использлвать склон вулкана, нет тут ничего сложного

см. выделенное - и почитайте что-либо про баллистику выхода на орбиту, а то, очень похоже, что эту тему вы плохо представляете - любая ракета стартует вертикально (если это не ракетоплан, конечно), а вот поворот к горизонту в отличие 20-30км высоты на Земле (до которой надо добираться только вертикальным подъемом для быстрейшего преодоления плотных слоев атмосферы - т.е. на участке подъема в нижних слоях атмосферы топливо тратится на преодоление сопротивления атмосферы и фактически на простое "висение" ракеты, а не на орбитальный разгон) на Марсе можно выполнить практически сразу после отрыва - и угол к горизонту выбирается исходя из тяговооруженности так, чтобы и разгон и подъем из атмосферы шли параллельно (а не последовательно, как на Земле)...

Смысл в космических запусках такой же, как и на Земле. Кроме того, после колонизации соседнего пояса астероидов между ними может осуществится, немалый грузоооборот, по-крайней мере загружающий хотя бы одну такую катапульту.

понятно, опять нереальный сценарий из фантастики
На всякий случай повторю давно-давно и многократно уже высказанное: "по соображениям энергоэффективности сколько-нибудь значимый грузооборот поверхность-орбита - в принципе нецелесообразен"

[Anatoly]

но пока не было таких прецедентов на уровне сравнимым с государственным - максимум, что было - исход социальных групп

Чтобы  целиком взять и собрать манатки до последнего гвоздя-ну в Новом времени наверное такого и не было.. Но что приходит на память:бегство от Бони всего португальского эстеблишмента-эт раз.Бегство в Батавию от усатого живописца любитетелей тюльпанов и нестандартных развлечений вместе со своей королевой-эт два.

вообще то исход - это бегство, а не запланированное переселение - в Новом времени так было при бегстве кержаков в Сибирь, переселении мормонов в Новый свет и тп - т.е. обычно берется не все имущество, а лишь самый минимум, необходимый для выживания...

Исход на Марс (если он таки произойдет) - из-за стоимости транспортировки фактически будет таким же - минимум отработанных жизненно-необходимых технологий для автономной СЖО (воспроизводства пищи) и обустройства и первичный набор оборудования для их воспроизводства "на месте" - ну и плюс библиотека типа свода знаний (в надежде на будущее), актуальность и воспринимаемость информации из которой с течением времени будет падать из-за нарастания различия менталитета и культуры "марсиан" относительно "землян"...

[Ксавье]

В мантии Земли найдены гигантские запасы воды

Огромные запасы воды, в три раза превышающие объем мирового океана, обнаружены в недрах Земли. Это открытие может бросить свет на происхождение воды на нашей планете. Вода эта содержится в горной породе рингвудит, которая залегает на глубине 700 км в земной мантии. Это форма уже давно известного минерала оливина, из которого в основном состоит земная мантия. Огромные размеры этого водного резервуара подтверждают гипотезу о том, что вода на нашей планете возникла в процессе ее формирования еще на самых ранних этапах эволюции Солнечной системы.

http://www.bbc.co.uk/russian/science/2014/06/140613_massive_water_reservoire.shtml

Значит ли это, что вода есть и на Марсе, и на Венере, и на Меркурии?

[Александр Русский]

В мантии Земли найдены гигантские запасы воды

Огромные запасы воды, в три раза превышающие объем мирового океана, обнаружены в недрах Земли. Это открытие может бросить свет на происхождение воды на нашей планете. Вода эта содержится в горной породе рингвудит, которая залегает на глубине 700 км в земной мантии. Это форма уже давно известного минерала оливина, из которого в основном состоит земная мантия. Огромные размеры этого водного резервуара подтверждают гипотезу о том, что вода на нашей планете возникла в процессе ее формирования еще на самых ранних этапах эволюции Солнечной системы.

http://www.bbc.co.uk/russian/science/2014/06/140613_massive_water_reservoire.shtml

Значит ли это, что вода есть и на Марсе, и на Венере, и на Меркурии?

Разумеется есть, но в других пропорциях.

[Ксавье]

В каких?

[LonelyWanderer]

Опять... При горизонтальном ракетном старте с поверхности нужно преодолевать значительную толщу атмосферы. 1/100 давления земной атмосферы и 1/33 массы ее - это при вертикальном запуске. Как только начинаем делать наклон - преодолеваемая масса увеличивается, например при 45 градусах это будет 1/23, а при 10 градусах наклона при старте будет уже около 1/11 преодолеваемой массы земной атмосферы. Но еще важный момент.. Как вы себе представляете горизонтальный запуск? Ракету наклонить, минометным запуском подбросить - и она завалится и упадет прямо на сартовый стол, т.к. и скорости нет, и атмосфера слишком слаба, чтобы с помощью крыльев подобно крылатым ракетам держать ракету в горизонтально положении. Т.е. ее придется вертикально разгонять до сотен метров в секунду, а потом уж начать баллистически поворачивать, используя ее заваливание. Что означает уменьшение КПД.
Далее, какие многоразовые ракетопланы в условиях Марса? Сажать как будете эти махины? Такие большие конструкции на парашютах не  посадишь, это проблема даже для маленьких исследовательских кораблей, а ведь нужна мягкая посадка, раз вы хотите их использовать много раз. Т.е. новые затраты на посадку. Или вы будете километровыми парашютными куполами оснащать эти ракетопланы?
Далее, катапульта, она только кажется грандиозной из-своей длины, но так, как мы будем выводить на орбиту не ракетоплан, а лишь орбитальный модуль, то разгонять надо будет лишь несколько тонн веса, а не несколько десятков тонн. Если взять ускорение 3g и примерную длину 250-300 км, то, во-первых, затраты на разгон будут во столько раз меньше, во сколько раз масса орбитального модуля меньше  массы ракетоплана, а это минимум разы. Плюс умножаем на коэффициент затрат на вертикальный запуск (как я говорил, многотонную махину не получится сразу запустить горизонтально - завалится), потом умножим на коэффициет сопротивления атмосферы (на поверхности 1/33 земной массы атмосферы, на Олимпе - 1/150). Умножим также на более низкий КПД ракетного двигателя по сравнению с электрмагнитным движителем...
Удельная же мощность этой длинной катапульты будет невысока. Если мне не изменяет знание физики, 1 Вт - это 1 Н/с. Т.е. 102 грамма мы можем ускорять величиной 1g, тратя 1 Вт энергии. Зачит корабль 10 тонн с ускорением 3g потребует 300 кВт энергии. Это мощность средненького грузовика. Мегасооружение, говорите? По разгонной мощности он даже будет сильно уступать поезду на электромагнитной подушке. Я посчитал тут на пальцах, если я ошибся, прошу поправить. Только на верхних участках катапульты добавятся еще значительные затраты на удержание (из-за высокой скорости) от касания с направляющими.
В итоге это „мегасооружение” может оказаться не дороже электромагнитной железной дороги такой же длины.

[LonelyWanderer]

по другому посчитаю мощность катапульты. Кинетическая энергия 10-тонного корабля движущегося со скорость 4 км/с по формуле E=  mc2/ 2 равняется 80 ГДж, или 80 ГВт*с. При 3g  ускорение будет продолжаться 133 секунды, тогда мощность составит 601 МВт. В предыдущем расчете похоже ошибка. Хотя что-то не состыковывается, сейчас  получается слишком много, тут тоже где-то ошибка
Но это не отменяет гораздо более высокий КПД за счет  вышеуказанных факторов.

[Константин ВАРБ]

Не совсем по поводу ракет согласен, как и по поводу посадки и взлёта марсианско-лунных кораблей, садиться можно на захватывающий магнитодром.
Но то что это сооружение будет не дороже большого "каменного моста" главной марсианской ж/д трансканьонполярной четырёх полосной магистрали  - факт!
Само плато Фарсида лежит достаточно высоко, смысла подставлять магнитостартовое полотно под космическую радиацию и в гольный вакуум я не вижу. Не Луна же.
Да и скорости большие для Марса не нужны максимум 15 км\с реально же ровно до Луны, Земли, астероидов и до спутников Юпитера, следовательно 7-8 должно хватать. 
Я всё же полагаю что лет через сто, ну двести, будут двигатели хотя бы с холодноплазменным топливом, однако по простоте и надёжности магнитные установки лучше, да и по общему КПД преобразования энергии, не говоря уж о её качестве.

По поводу же грузопотока, то он однозначно будет расти. Иначе нет никакого смысла осваивать иные тела СС. Даже на Земле на разных континентах разные ископаемые и возможны разные технологии. Что уж тут говорить о Космосе.

И на мой взгляд промышленно осваивать Луну с Марса проще чем с ЛСО.
Луна - это дорога к звёздам, но на реальной, не реалистической физике, с Земли её не поднять.

На "реалистической" проще:
Если верить википедии
Притяжение Луны на Земле более чем в два раза сильнее притяжения Солнца, а Солнце притягивает Луну в два с лишним раза сильнее   
Следовательно просто тянем шлаг до Луны и в новолуние солнышко всё само до неё поднимет.

 

[LonelyWanderer]

кажется понял, в чем ошибка моих расчетов, 600 МВт  мощности - это я усреднил, разделив энергию на 133 секунды, но мощность катапульты  будет быстро расти от очень малого значения в начальном отрезке катапульты до очень большого на выходе из-за пресловутого С в квадрате в формуле кинетической энергии. Чуть позже посчитаю мощность начального и конечного участка катапульты  с параметрами 3g ускорения и 10 тонн выводимого груза. Быть может на конечном участке пути окажется очень большая потребная мощность.

[Константин ВАРБ]

Быть может на конечном участке пути окажется очень большая потребная мощность.

Зачем? Околосветовые скорости нам не нужны!!!
Обычная механика!
Да что-то на удержание - но на таких скоростях это немного.

[Константин ВАРБ]

по другому посчитаю мощность катапульты. Кинетическая энергия 10-тонного корабля движущегося со скорость 4 км/с по формуле E=  mc2/ 2 равняется 80 ГДж, или 80 ГВт*с. При 3g  ускорение будет продолжаться 133 секунды, тогда мощность составит 601 МВт. В предыдущем расчете похоже ошибка. Хотя что-то не состыковывается, сейчас  получается слишком много, тут тоже где-то ошибка
Но это не отменяет гораздо более высокий КПД за счет  вышеуказанных факторов.

Если требуемая энергия верна то всё правильно и помножить на КПД. не более 1.5 Г Дж\с

[LonelyWanderer]

Кинетическая энергия корабля весом 10 тонн, двигающегося со скоростью 4000 м/с равна 80 000 МДж, двигающегося со скоростью 3970 м/с - 78 804 МДж. Разница в кинетической энергии последней секунды разгона при 3g составляет 1195 МДж. Получается, если я не ошибаюсь, в последнюю секунду работы мощность катапульты будет 1195 МВт, или примерно 1.2 ГВт. Эта мощность будет приходится на 4 километровый отрезок, т.е. на, скажем, участок 4 метра будет приходится мощность 1.2 МВт (т.е. в рамках физических возможностей современных материалов). В общем цифры большие, но технически реализуемые.
На начальном же участке с разницей скорости 0 м/с и 30 м/с разница кинетической энергии составит 9 МДж, на 30-метровый участок. Т.е. на 4-х метровый начальнй участок придется та же удельная мощность, что и на конечный, или около 300 кВт на 1 метр участка, но общая мощность катапульты в первую секунду работы будет 9 МВт, в последнюю - 1.2 ГВт.

[LonelyWanderer]

А теперь обещаные расчеты ночной аккумуляции солнечной энергии за счет использования перепада высоты вершины Олимпа и основания в виде резервуаров с водой и использования гидроинженерных сооружений. Нас интересует 12-часовой срок работы и выработка энергии.
Итак, формула потенциальной энергии E=mgh, т.е. масса на ускорение на высоту.
1 кг воды * 3.711 м/с2 * 21000 = 77931 Дж, или 77931 Вт*с. Или 1.8 Вт  электроэнергии может вырабатывать 1 литр воды в течении 12-часовой ночи при 100% КПД. Если мы хотим иметь мощность 1.8 ГВт, нам нужен резервуар с водой емкостью 1 млрд.литров, или 1/1000 кубического километра воды.
С одной стороны это много, но с другой, гигаватт энергии будет приходится  уже на довольно многочисленную колонию.
Далее, где-то выше я прикидывал, что на вершине Олимпа можно добывать не менее 100 ГВт энергии, если использовать всю площадь верхней его части. Тогда, чтобы сакумулировать всю эту энергию нужно порядка 0.1 куб.километра воды. Это количество запросто вмещается в кальдеру вулкана (резервуар, скажем, 1*1 км, глубиной 100 м), или множество небольших резервуаров.
Я не утверждаю, что именно эта технология должна быть, я лишь предложил возможный способ.
1 тонна воды будет обеспечивать примерно 1 кВт энергии в течении всей ночи - вполне разумные цифры.
В самих резервуарах нужно обеспечить лишь небольшое давление, порядка 1/100 земного (и следить, чтобы температура воды была 0-6 градусов), причем часть этого даления можно реализовать водяным паром, так что технически резервуары будут несложны.
Таким образом нет никакой проблемы ни в добыче энергии и пыльных бурь, которые на вершине вулкана будут куда слабее, ни в обеспечении энергией в ночное время суток.

[Кремальера]

(резервуар, скажем, 1*1 км, глубиной 100 м), или множество небольших резервуаров

"Море в пустыне?Немыслимо!.."(с)
Зачем все это городить?Что там нанюхали мерикане по поводу наличия/отсутствия на четвертой планете настурана или еще какой-нить фонящей гадости..Если какая инфа по сей теме?
А может вдруг им(первопоселенцам) "внезапно" повезет и они наколупают стабильные сверхтяжелые трансураны?С периодом полураспада за 100 мультов годков-слепят себе вечную батарейку.Ведь по результатам исследования  метеоритного вещества их существование обосновано.

[LonelyWanderer]

я предложил и приблизительно рассчитал вполне реальные способы  энергообеспечения многочисленной колонии с точки зрения сегодняшних технологий. Предложите и расчитайте другие? Или как всегда скажите, что это придумают наши прапрапрапапрапраправнуки...

[Константин ВАРБ]

А теперь обещаные расчеты ночной аккумуляции солнечной энергии за счет использования перепада высоты вершины Олимпа и основания в виде резервуаров с водой и использования гидроинженерных сооружений. Нас интересует 12-часовой срок работы и выработка энергии.

(резервуар, скажем, 1*1 км, глубиной 100 м), или множество небольших резервуаров

"Море в пустыне?Немыслимо!.."(с)

СО2!!!

Марсоэнергетика будет работать на СО2!
Да и химия тоже.
Это очень хорошее рабочее тело.
А потом избытки кислорода направим с Марса и Луны на Венеру. То при температуре 30С там заплещутся моря СО2!

[Константин ВАРБ]

я предложил и приблизительно рассчитал вполне реальные способы  энергообеспечения многочисленной колонии с точки зрения сегодняшних технологий.

Ну вот простейшая энергоустановка на Марсе с корпусом из железа на Луне из плавленного морского базальта. Можно сделать трёх фазную с подогревом дневного объёма зеркалами. Но и так подойдёт и срок работы солнечных батарей увеличит:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,119283.0.html

А малые тела в 10-100 метров диаметра можно доставлять на Марс и т.д. из пояса Койпера многоразовым парусником с помощью лунных лазеров.


Да 4 км\с маловато конечно ,  5 км\с это 125 ГДж  но пусть и 7 км\с - 245 ГДж, пусть даже при 30 % КПД - это вполне реальные величины.
Кстати удельная теплота сгорания 10 тонн бензина/керосина 460 ГДж !!!
Следовательно можно экспортировать многие материалы и изделия.
А по поводу химических ракет, то даже зелёные "зелёные человечки" ими не пользуются, лишь мы    - разумные преразумные

[Проходящий Кот]

А конкретно какие технические возможности для этого? Научно обоснованные....

[Arton]

Если бы технические возможности были, то вопросов бы уже не было.