Освоение Марса

[Константин ВАРБ]

Каких технических возможностей нет?
10ти Протонов?
Автономной АЭС в массе 10 тонн?
Технологий металлургии, электрохимии, фарфора да эмали?

Хорошо подумать в 40-50 тонн можно уложится для строительства станции автоматами при управляемыми с Земли!

Разумеется солнечные батареи - это для Марса лишь вспомогательная энергоподпитка для аппаратов.

Один гектар марсианской приэкваториальной поверхности при использовании разницы дневных и ночных температур на экваторе при 100% кпд может давать 1МВатт круглосуточно!!!

А вот для простого флаговтыка это точно:  технологий нет.

[atn]

Если есть возможность строительства катапульты - то не вижу смысла в ракетоносителях никакого. Конечно энергии на запуск много. Но это единственный минус.

Сравнительно с ракетами:
 1 Возможность использовать много раз. Ракету нет
 2 Не требует дополнительных ресурсов. (Нет необходимости в топливе - которое есть вещество, др материальные затраты).
 3 Дешевизну поставил на третье место так как это условно.
 4 Самое главное - простота конструкции. Построить такое сооружение конечно трудоёмкий процесс, но его возможно осуществить минимум напрягая инфраструктуру. Модули которые она будет запускать будут в разы проще конструктивно. Опять же минимум высокотехнологичной аппаратуры. Фактически производство которое обеспечивает колонию справится и с изготовлением необходимого для катапульты и с производством модулей, используя высокотехнологичные технологии в самом необходимом в модуле оборудовании. Для строительства ракет необходимо будет построить дополнительные шахты, добывающие и обоготительные комплексы. Также высокотехнологичные заводы для производства ракет и деталей к ним. Также не в пример больше лабораторий и персонала высококвалифицированого при том. Такое недавно созданной колонии не потянуть. К тому же скорее всего высокотехнологичную продукцию будут доставлять с Земли.
  5 В перспективе такая штука значительно удешевит орбитальное строительство, и возможно что к следующей цели освоения космоса полетит уже полноценный космический корабль, правда без возможности посадки на планету.

[Александр Русский]

Хорошо подумать в 40-50 тонн можно уложится для строительства станции автоматами при управляемыми с Земли!

Маловато. Основной конструкционный материал станции металл и стекло, или из кирпича делать будем? Да и размер меньше частного дома будет.

[Arton]

Если есть возможность строительства катапульты - то не вижу смысла в ракетоносителях никакого. Конечно энергии на запуск много. Но это единственный минус.

И еще один крохотный минус – перегрузка та же что и при полете на пушечном ядре.

[Константин ВАРБ]

Хорошо подумать в 40-50 тонн можно уложится для строительства станции автоматами при управляемыми с Земли!

Маловато. Основной конструкционный материал станции металл и стекло, или из кирпича делать будем? Да и размер меньше частного дома будет.

Вы неправильно представляете предлагаемую мной концепцию освоения СС с опорой на Марс.
Что он из себя представляет:
Это планета способная удерживать газы молярной массой выше 20.
На заре своей истории на нём была относительно массивная атмосфера и океаны воды, но поскольку  атмосфера была некислородная, то при расщеплении воды водород улетучивался в космос, появлявшийся свободный кислород окислял и осаживал азот и окислял поверхность Марса. Кроме того планеты земной группы после формирования несколько расширяются, поэтому вода, селитры, карбонаты в настоящее время должны находиться в нижних слоях марсианского грунта, который по своей структуре является аналогом земных лёссовых почв. Как глубоко? Учитывая рельеф Марса то в некоторых местах возможно до сотни метров и глубже. В настоящее время Марс заморожен и циркуляция газов из литосферы в атмосферу близка к нулю. Экваториальная зона иссушена полностью. Однако в тоже самое время наличие туманов в долинах маринеров свидетельствует о том, что какая-то циркуляция  или плавление мерзлоты под воздействием ареологических процессов происходит. Если там удастся найти стабильные источники воды хотя бы объёмом грамм в секунду или подземное озеро, то там можно строить базу. Разумеется этого может хватить лишь на ограниченное время, поэтому пока не будет построена постоянно действующая Ж\Д до полярной шапки (это более 4000 км) ! Однако без этого биоколония существовать не сможет.

Современная концепция марсоходов превратила их из исследовательских аппаратов в фотокруизные ареороверы неспособные решать научные задачи. (ЕС-российский того же типа).

Нужно вернуться к первоначальным концепциям: Активная подвижная автоматическая станция с прямой связью с Землёй и комплект малых исследовательских и ремонтно-спасательных  аппаратов способных производить разведку, поиск и обслуживание.
При утере, которых или появлении новых узких задач их можно дослать с Земли.

При нахождении полезных ископаемых можно начинать строить базу.
1.   Бульдозер-грузовик для подготовки места, прокладки дорог, разработки месторождений и сбора присланных с Земли следующих компонентов.
2.   Автономная АЭС: японцы декларируют одноразового типа:  масса 10 тонн, работа 10 лет, выход электричества 10 Мватт. Наши проектируют и имеют аналогичное и даже лучше, ибо предусматривают перезагрузку реактора, но без открытых деклараций.
3.   Компрессорная электрохимическая установка. Марсианская производство надо строить не на кислороде и углеводородах, а на  монооксиде углерода. Самый простой способ это прямой электролиз СО2 в средах, самый примитивный электролиз карбоната лития      http://globalscience.ru/article/read/18124/   

 «В процессе электролиза, углекислый газ расщепляется на твердый углерод (если реакция проходит при температуре между 750-850°C) или на окись углерода (если реакция проходит при температуре больше 950°C). Хотя эта температура намного превышает ту, при которой обычно проходит электролиз углекислого газа (25°C), в конечном счёте, электролиз при такой температуре требует меньше энергии для электролиза и является более экономичным.»
Он очень не эффективный: реальный КПД, не выше 25 %, требует лития, но относительно компактный и позволяет производить и С и СО на выбор одной установкой!
Судя по всему на этот метод ориентируется Роберт Зубрин. Он верно мыслит, что самое дешёвое на Марсе с Земли это топливные элементы АЭС, водород и литий. Но он зациклен на флаговтык, поэтому для него СО – это отходы при производстве О2. Я же думаю, прежде всего о строительстве на Луне лунодрома: рабочего инструмента для преобразования СС и дешёвой дороги к звёздам, и СО это не отход, а основной продукт для марсианской промышленности.
Есть более хитроумные электрохимические способы, но они требуют достаточно сложной сеточной дециметровой структуры промышленной решетки. Они сложнее КПД выше с дорогущими катализаторами но их тоже можно для первоначального преобразования использовать. Но литиевый цикл надёжней. Позднее я предлагаю использовать промышленный плазмохимический метод из марсианских материалов.
Суть его проста СО2 быстрым сжатием нагревается до 1000К подаётся в плазмохимическую камеру КПД преобразования более 70% и идёт в камеру расширения где в диапазоне 900-700 К разделяется в диффузных камерах. Позднее СО2 вымораживается. Особая чистота СО и О2 не нужна, хотя из спускаемого в атмосферу кислорода СО желательно отжать, хотя бы дросселированием.   
В результате у нас есть СО с помощью которого можно промышленно получать металлопорошок из марсианской пыли и разлагать марсианские ископаемые до нужных составляющих, ангидрит хоть до карбида кальция и сероуглерода. И О2 для сжигания которого в ДВС СО тоже самое идеальное топливо!

4.   Установка для первичной выплавки железа и проката.
5.   Первичное производство стекла и фарфора.
      6. Различные управляемые с Земли роботы
Всё это может уложиться  в 40 тонн.

И этим за десяток лет построить первичную инфраструктуру с автономной марсианской энергетикой.
Для создания базы на которую может прилететь экспедиция посещения нужно подготовить биообитаемые объёмы как станция метро хотя бы. Аэродромы, дороги, запасы топлива и.т.д и т.п.
Следовательно, ещё несколько десятков тонн малых роботов и оборудования и с десяток лет дистанционной работы на Марсе нескольких тысяч человек непосредственно.

[LonelyWanderer]

Если есть возможность строительства катапульты - то не вижу смысла в ракетоносителях никакого. Конечно энергии на запуск много. Но это единственный минус.

И еще один крохотный минус – перегрузка та же что и при полете на пушечном ядре.

Ну эро напрямую зависит от длины катапульты. Для 2g - около 400 км, ну и соответственно, чем  короче, чем больше ускорение необходимо.

[atn]

Ну во первых что колония будет запускать в космос - вряд ли колонистов. Поэтому перегрузки не так страшны. В случае орб. строя вообще не существенны. Пассажирские же перевозки думаю можно организовать по более безопасной схеме. Да и как то сомнительно что есть смысл их организации без создания орбитальных баз с челноками. Т.е. с планеты на базу одно дело а между базами Марса и Земли специальный челнок. Экономия как не посмотри. Опять же базу нужно ещё построить.
И прошу не путать доставку колонистов с Земли в момент образования колонии и регулярные перевозки людей в обе стороны.

[Геральдинка]

Современная концепция марсоходов превратила их из исследовательских аппаратов в фотокруизные ареороверы неспособные решать научные задачи. (ЕС-российский того же типа).

Нужно вернуться к первоначальным концепциям: Активная подвижная автоматическая станция с прямой связью с Землёй и комплект малых исследовательских и ремонтно-спасательных  аппаратов способных производить разведку, поиск и обслуживание.
При утере, которых или появлении новых узких задач их можно дослать с Земли.

Вот! Наконец то.)

[Александр Русский]

Вариант: "планета в оболочке". Создать единый планетарный купол, получится что-то вроде планеты под плёнкой или планеты в сфере. Дело в том что если накачать атмосферу под оболочкой до земного давления, этой плёнке особо много опор не понадобится, т.к. её снизу будет поддерживать давление воздуха.

Плюсы:
1. При достаточной высоте оболочки (напр. 5-15 км) на планете будут формироваться погода и климат самостоятельно.
2. Дополнительный парниковый эффект и, немного, защита от радиации.
3. Позволит удержать атмосферу на планетах со слабой гравитацией.

Минусы:
1. Очень сложно строить даже на высоком техническом уровне.
2. Большие расходы. Гигантские масштабы конструкции требуют много дополнительных стоек для удержания всей оболочки до накачивания атмосферы, многие из которых будут убраны по окончании строительства.
3. Уязвимость к метеоритам (нужно будет постоянно регистрировать пробоины и залатывать их).
4. Преграда для полётов в космос.
5. Дорого в содержании.

Громадные размеры конструкции требуют строительства огромного количества вспомогательных опор в процессе постройки, до тех пор пока сфера-оболочка планеты не будет завершена и под неё не будет накачан воздух, который будет подпирать её снизу. Причиной этого является пластичность материалов, которая для твёрдых веществ хоть и мала, но при больших масштабах становится существенной. А также разрыв оболочки от собственного веса.

Метеориты, хотя и представляют проблему для оболочки, всё же не так опасны, если их не слишком много падает за короткий промежуток времени. Наиболее часто падают мелкие частицы не более 10 метров. Если образовавшуюся дыру "заштопывать" достаточно быстро, то утечка воздуха (по отношению к имеющемуся объёму) будет незначительной и угрозы жителям представлять не будет. Однако придётся постоянно компенсировать неизбежные потери газа вследствие этих пробоин, что делает содержание планетарной "оболочки" весьма большим.

Последняя проблема - это помеха на пути в космос и обратно, однако, если строить космопорты над куполом, скажем на огромных сооружениях вершины которых находятся выше купола, то проблем не будет.

[LonelyWanderer]

Я предлагал  это )) чуть  позже скину ссылку)  На   самом деле решение  в принципе реализуемое

[atn]

Вариант: "планета в оболочке". Создать единый планетарный купол, получится что-то вроде планеты под плёнкой или планеты в сфере. Дело в том что если накачать атмосферу под оболочкой до земного давления, этой плёнке особо много опор не понадобится, т.к. её снизу будет поддерживать давление воздуха.

Ну зачем такие сложности. Вы хотите полного воспроизведения биосферы, чтобы в итоге её загаживать. Промышленные и добывающие комплексы - это основа инфраструктуры. А у Марса основа всего. Я согласен с куполами над отдельными поселениями, исследовательскими лабораториями, резервными убежищами. Всё остальное лишние траты.

[LonelyWanderer]

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,1277.msg2799932.html#msg2799932
вот, я тоже предлагал такое
А зачем его крепить изначально? Он будет постепенно подниматься по мере повышения давления, и держаться только за счёт этого. Где то будет ещё лежать, где то уже приподнятым будет.
Купол не должен быть нигде закреплен, т.к. движения воздуха в масштабах всей планеты не выдержит никакая стойка, и сам материал купола. Он должен свободно плавать в атмосфере. Купол также не должен быть надут шариком, т.к. это дополнительная нагрузка на материал. Он должен иметь избыточную площадь, т.е. иметь складки - во-первых для возможности изменения его высоты, во-вторых - для быстрого ремонта больших повреждений.
Местами на куполе будут расположены солнечные батареи, питающие насосы, закачивающие воздух извне купола вовнутрь. Давление при этом обеспечивать нужно мизерное - только для поддержания веса этого купола. Например, на Марсе для поддержания  пленки в воздухе толщиной 1 мм и плотностью воды нужно избыточное давление под куполом всего 1 / 30000 атмосферы - это мизер. При таком давлении через образующиеся дыры воздух будет проходить медленно и не будет способствовать дальнейшему разрыву купола.
Дыры можно ремонтировать с помощью дирижаблей. На верхней поверхности дирижабля будет сверху закреплена заплатка, и когда дирижабль верхней своей поверхностью упрётся в купол, даже несколько его приподняв, тот частично будет облегать верх дирижабля и заплатку, расположенную там, и тогда можно её приклеить или приварить, после чего дирижабль может спускаться вниз. Такие дирижабли могут быть даже автоматизированными беспилотными.
А если ещё на планете понаставить черных щитов, то ещё и под парниковым куполом можно создать условия не холоднее, чем на Земле даже при слабой атмосфере Я уже не говорю, про терраформированную..

[Александр Русский]

А зачем его крепить изначально? Он будет постепенно подниматься по мере повышения давления, и держаться только за счёт этого. Где то будет ещё лежать, где то уже приподнятым будет.
Купол не должен быть нигде закреплен, т.к. движения воздуха в масштабах всей планеты не выдержит никакая стойка, и сам материал купола. Он должен свободно плавать в атмосфере. Купол также не должен быть надут шариком, т.к. это дополнительная нагрузка на материал. Он должен иметь избыточную площадь, т.е. иметь складки - во-первых для возможности изменения его высоты, во-вторых - для быстрого ремонта больших повреждений.
Местами на куполе будут расположены солнечные батареи, питающие насосы, закачивающие воздух извне купола вовнутрь. Давление при этом обеспечивать нужно мизерное - только для поддержания веса этого купола. Например, на Марсе для поддержания  пленки в воздухе толщиной 1 мм и плотностью воды нужно избыточное давление под куполом всего 1 / 30000 атмосферы - это мизер. При таком давлении через образующиеся дыры воздух будет проходить медленно и не будет способствовать дальнейшему разрыву купола.

Всё зависит от материала, у вас плёнка, у меня твёрдый, но пластичный материал и каркасная структура, поэтому его надо строить на высоте. Плёнка, конечно хорошая идея, но нужно учесть, что трудно будет представить себе не тускнеющую плёнку. Я тоже думал о плёнке, но отказался: штопать труднее, да и давление снизу высокое, ведь если обеспечить высоту 15 км и приземное давление в 1 Бар, то давление на плёнку снизу будет около 0,12 Бар, или 1240 кг/м² (если я правильно рассчитал давление на единицу площади, при условии что выше плёнки вакуум). Стекло, хороший материал, но не обладает должной упругостью, поэтому нужен каркас. Небо будет ячеистым. Однако конструкция будет тяжелой: 70-350 кг на м² в зависимости от толщины, но высокое давление снизу его уравновесит с лихвой.

Кстати у этого проекта есть ещё один плюс: можно подобрать материал с нужной степенью теплоизоляции (отражение тепла обратно на поверхность), что позволит накапливать больше тепла под куполом и соответственно увеличить в разы его парниковые свойства.

[LonelyWanderer]

я что-то не понял, вы хотите, чтобы над куполом не было атмосферы, а только под ним? Но это тогда метеорные повреждения... И взрывная декомпрессия с большими трудностями по устранению из-за мощного потока воздуха. Сверху тоже должна быть атмосфера, и разность давления должна быть минимальна.
Глобальный стеклянный ячеистый купол, в принципе, конечно возможен. И там нужна не такая уж и большая гибкость. Достаточно, чтобы в масштабах планеты был ход верх-вниз на несколько километров, чтобы он мог уравновесится и просто плавать в воздухе, как   предложенная мною плёнка без дополнительного крепления к поверхности. И опять же, не нужно делать сверху вакуум, а снизу высокое давление. Можно обеспечить лишь то давление, которое необходимо для поддержки собственного веса купола. Например, если создать купол со стеклянными ячейками (допустим, в металлических рамах-сотах) толщиной в 2 см, то при плотности стекла 2.2 и гравитации 1/3 земной нам потребуется избыточное подкупольное  давление равное примерно 1 /685 Бар. Стеклянный купол мог бы плавать даже над нынешней слабой марсианской атмосферой. Как видно, мои цифры гораздо меньше ваших.
Но, во-первых, глобальный стеклянный купол - это немыслимая астроинженерия (тут отвергали идеи толстого местного купола, накрывающего только город или сельскохозяйственные угодия из-за большого количества необходимого стекла). Во-вторых, соты, т.е. множество сочленений, обязательно будут пропускать воздух со временем, а в масштабах планеты это много. В-третьих, серьезные катастрофы приведут к полному разрушению стеклянного купола, т.к. он не может менять высоту, его диаметр фиксирован. Потому я и предлагал плёнку с избыточной площадью (со складками), чтобы купол мог занимать любую высоту - от поверхности до мезосферы. В случае катастрофического повреждения купола - он целиком опускается на поверхность, где его проще отремонтировать и снова начать надувать. При этом, в случае повреждения купола в верхней точке расположения, чтобы он опустился до самого низа - через дыру должна пройти ВСЯ асмосфера планеты, т.е. это очень и очень долго. Даже с дырой с футбольное поле такой купол будет опускаться, наверное, не меньше  сотни лет...

[Александр Русский]

Сверху тоже должна быть атмосфера, и разность давления должна быть минимальна.

На планетах с малой гравитацией воздух выше купола быстро улетучится. Придётся учитывать это. А на тех что гравитация достаточна, строить купол бессмысленно: 80% атмосферы лежит ниже 15 км, что стоит накачать ещё 20%?

[LonelyWanderer]

Сверху тоже должна быть атмосфера, и разность давления должна быть минимальна.

На планетах с малой гравитацией воздух выше купола быстро улетучится. Придётся учитывать это. А на тех что гравитация достаточна, строить купол бессмысленно: 80% атмосферы лежит ниже 15 км, что стоит накачать ещё 20%?

Марсианская атмосфера быстро не улетучится, по  самым пессимистичным оценкам это десятки миллионов лет,  по оптимистичным -     миллиарды.  И  вообще   у нас разный взгляд на проблему, я говорил лишь о глобальной парниковой  пленке, вы -  о  камере,  удерживающую  атмосферу от  улетучивания. Это  совсем разные затеи. По  вашему предложению можно и Луне   атмосферу организовать. Но затея, на  мой взгляд , пустая. Утечки будут  в   космос неизбежны  и велики, это  нерешаемая задача разумными способами.

[atn]

Ну и каким таким образом будет организована космическая транспортировка? Насколько я знаю антигравитационной подушки пока не сделали, посему приземления будут не сильно точные. У Марса есть горы выше 15км. Пленка, стекло не важно что ещё, всё это лишние траты ресурсов которые колония не будет расходовать. К тому же Марс должен быть довольно плотно заселён чтоб имелась возможность каждодневного ремонта в любой точке. Без изначальной плотной атмосферы подняться к повреждённому участку невозможно, как и строительство на высоте. Я конечно понимаю что будут разработаны необходимые технологии. Но основная проблема опять в том что промышленные комплексы быстро заполнят купол ядовитыми газами. А без этих комплексов только курганчики из камней себе выложить получится.

[Technecy]

Со строительством на высоте, не так уж оно и не возможно. Строим купол на орбите и всего делоф. Он сам висеть будет. Ему тока надобно скорость придать. Только вот в космос уже не полетать. Только если космодром расположен на куполе. И метеориты всякие мелкие да покастные, пакостить будут ежедневно.

И О2 для сжигания которого в ДВС СО тоже самое идеальное топливо!

А можно по подробнее про сжигание СО в ДВС?

[Ssid]

У Марса есть горы выше 15км

и много? 
крутые и острые, наверно... что бы посадке мешать?

[atn]

У Марса есть горы выше 15км

и много? 
крутые и острые, наверно... что бы посадке мешать?

Это я к тому что купол должен быть выше, иначе он будет повреждаться.

Со строительством на высоте, не так уж оно и не возможно. Строим купол на орбите и всего делоф. Он сам висеть будет. Ему тока надобно скорость придать. Только вот в космос уже не полетать. Только если космодром расположен на куполе. И метеориты всякие мелкие да покастные, пакостить будут ежедневно.

И О2 для сжигания которого в ДВС СО тоже самое идеальное топливо!

А можно по подробнее про сжигание СО в ДВС?

Строить на орбите не получится пока инфраструктура Марса не будет развита более чем нынешняя Земная. Возить с Земли ещё бесперспективнее.