Освоение Марса

[Геральдинка]

Ссылка:

http://4-4-2.su/14483-na-mars-otpravitsya-novyy-fobos-grunt.html

[Technecy]

Наоборот пинг в 1000 секунд даёт защиту от соблазна поуправлять в ручном режиме.

Не представляю, какая должна быть точность мат модели процесса и чистота протекания, что бы обеспечить работоспособность автоматики при 1000 секундной задумчивости обратной связи. Прямо Ванга-Автомат какой то.

[Константин ВАРБ]

Наоборот пинг в 1000 секунд даёт защиту от соблазна поуправлять в ручном режиме.

Не представляю, какая должна быть точность мат модели процесса и чистота протекания, что бы обеспечить работоспособность автоматики при 1000 секундной задумчивости обратной связи. Прямо Ванга-Автомат какой то.

Ветреные и водяные мельницы вполне без человека в полуавтоматическом режиме с куда большей задержкой уже в средние века справлялись.

Вы путаете две вещи научно-производственные исследования и простой технологический процесс.
В простом технологическом процессе и на Земле, если происходит сбой автоматика должна его останавливать, а персонал разбираться в неполадке.

Пока на базе не будет человека интенсивные научно-производственные исследования не будут возможны даже на Луне.

Не нужно поставлять на Марс крученные-накрученные технологии - всё должно работать просто и надёжно, пусть и  недостаточно эффективно. Места и ресурсов там для начального этапа практически не ограничено.

[noxx77]

Ветреные и водяные мельницы вполне без человека в полуавтоматическом режиме с куда большей задержкой уже в средние века справлялись.

Вы путаете две вещи научно-производственные исследования и простой технологический процесс.
В простом технологическом процессе и на Земле, если происходит сбой автоматика должна его останавливать, а персонал разбираться в неполадке.

Пока на базе не будет человека интенсивные научно-производственные исследования не будут возможны даже на Луне.

Не нужно поставлять на Марс крученные-накрученные технологии - всё должно работать просто и надёжно, пусть и  недостаточно эффективно. Места и ресурсов там для начального этапа практически не ограничено.

И как Вы себе представляете освоение Марса ветряными мельницами? Нет, понятно, что технологии придётся использовать с многократным запасом надежности и с опорой на местный ресурс, но определенный уровень высоких технологий всё равно понадобится. Не Земля.
Ограничены не внешние ресурсы, а средства самой экспедиции, с помощью которых внешние предподагается добывать и перерабатывать. И эти мощности придётся изначально везти с Земли. И они должны "отбиться" до того как истечет их ресурс, обеспечив технологическую независимость колонии. Мы пока к такой задаче не близко, не говоря уже о ее решении.

[Константин ВАРБ]

Вы путаете две вещи научно-производственные исследования и простой технологический процесс.
В простом технологическом процессе и на Земле, если происходит сбой автоматика должна его останавливать, а персонал разбираться в неполадке.

Пока на базе не будет человека интенсивные научно-производственные исследования не будут возможны даже на Луне.

Не нужно поставлять на Марс крученные-накрученные технологии - всё должно работать просто и надёжно, пусть и  недостаточно эффективно. Места и ресурсов там для начального этапа практически не ограничено.

И как Вы себе представляете освоение Марса ветряными мельницами? Нет, понятно, что технологии придётся использовать с многократным запасом надежности и с опорой на местный ресурс, но определенный уровень высоких технологий всё равно понадобится. Не Земля.
Ограничены не внешние ресурсы, а средства самой экспедиции, с помощью которых внешние предполагается добывать и перерабатывать. И эти мощности придётся изначально везти с Земли. И они должны "отбиться" до того как истечет их ресурс, обеспечив технологическую независимость колонии. Мы пока к такой задаче не близко, не говоря уже о ее решении.

Правильно.
И именно поэтому первоначальная задача должна состоять в накоплении и создании на Марсе саморазвивающейся инфраструктуры. А это наиболее рационально делать дистанционными методами.

1. Надо отправлять на Марс не фотокруизные ареороверы, а нормальные карткарриеры с хорошей энерговооружённостью и ремонтной базой для исследовательских картов на борту.
2. Найдя место пригодное для разработки отправлять туда тяжёлый трактор для строительства посадочной полосы.
3. Забрасывать после это АЭС желательно со сменными элементами и строить первичные производства. Тем более что сырье для производства фарфоров, эмалей и железа там на каждом шагу достаточно высокого качества.
4. Нужны самые дешёвые, самые неприхотливые энергоустановки.
За сол на экватор падает энергия сгорания 800 грамм углеводов. Это значит что при самых пессимистичных оценках общей эффективности, площади из каких нибудь эмалированных зеркал и простейших энергопреобразователей мы можем раз в 50-100 дней удваивать! За 3-4 года в тысячу раз! Менее чем за 10 лет в миллион!

А вот тогда уже человек для оптимизации и дизайна там и потребуется.
Но прилетит он в уже готовую базу с достаточным жилым объёмом и значительным запасом ресурсов.

[noxx77]

1. Надо отправлять на Марс не фотокруизные ареороверы, а нормальные карткарриеры с хорошей энерговооружённостью и ремонтной базой для исследовательских картов на борту.

Пока довольно сложно сажать такие схемы на Марс. Это явно на тонны 2-3 тянет, даже если карты с характеристиками Соджонеров. Хотя сама мысль более чем интересная даже для просто исследовательской миссии и даже без ремонта. На карьере ставить зарядку и автопилот для картов и лаборатории. Гонять по сканированной с орбиты площадке, а за видеоэкскурсионными картами, плотно "вылизывающими" поверхность на предмет интересного, уже собирать интересные образцы.

2. Найдя место пригодное для разработки отправлять туда тяжёлый трактор для строительства посадочной полосы.

Зачем полоса? Площадки хватит: один фигура с "вертолетов" придётся десантировать, как "Любопытство".

Я бы добавил ещё один этап перед прилетом человека: база с экосистемой, но без людей.

Но вот тут возникает один вопрос: а почему не миниатюризировать всю производственную  схему с возможностью запихать в размеры того же "Любопытства"? Какая разница, какого размера будет начальное ядро, если на нем можно достичь воспроизводства из местных ресурсов.

[Константин ВАРБ]

1. Надо отправлять на Марс не фотокруизные ареороверы, а нормальные карткарриеры с хорошей энерговооружённостью и ремонтной базой для исследовательских картов на борту.

Пока довольно сложно сажать такие схемы на Марс. Это явно на тонны 2-3 тянет, даже если карты с характеристиками Соджонеров. Хотя сама мысль более чем интересная даже для просто исследовательской миссии и даже без ремонта. На карьере ставить зарядку и автопилот для картов и лаборатории. Гонять по сканированной с орбиты площадке, а за видеоэкскурсионными картами, плотно "вылизывающими" поверхность на предмет интересного, уже собирать интересные образцы.

Идея-то не нова, по такой схеме всякая УСПЕШНАЯ исследовательская миссия от финикийских плавателей вокруг Африки до наших дней строится.
Первая миссия с марсоходом была у американцев принципиально правильная.
Только надо было делать основную платформу двигающейся, и комплектовать её несколькими разведочными станциями.

2. Найдя место пригодное для разработки отправлять туда тяжёлый трактор для строительства посадочной полосы.

Зачем полоса? Площадки хватит: один фигура с "вертолетов" придётся десантировать, как "Любопытство".

Ну Вы же сами пишите выше :"Пока довольно сложно сажать такие схемы на Марс. Это явно на тонны 2-3 тянет, даже если карты с характеристиками Соджонеров. "

Ну если без АЭС в 10-20 тонн никак то надо наверное спускать её на каком нибудь "челноке", тем более если мы собираемся пилотируемо летать туда.
То хотя бы трёхместный аппарат типа спирали/гермеса/ и д.т. необходим.

Но я НЕ ПОНИМАЮ проблемы посадки.
Зачем сажать ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ аппарат на плюсовую высотную отметку?
Может быть ещё и на вершине Олимпика марсианскую жизнь следует поискать.

Понятно что Обитаемую Базу придётся строить отрицательных на отметках.
В принципе для начала освоения Марса ничего кроме района Часмы около отметки -5907м исследовать и не надо.
Неужели  мы не можем посадить в этот котлован с небольшими отклонениями несколько посадочных миссий? Собрать и сгруппировать их в одном месте передовым трактором-грузовиком?
Ну не можем есть отметка -5038 десятью градусами (600 км) восточнее. Там уж никак промахнуться нельзя, только вот на родники там уже рассчитывать не приходится. 

Я бы добавил ещё один этап перед прилетом человека: база с экосистемой, но без людей.

Биоорганику там надо начинать производить до прилёта человека.
Однако обитаемые помещения до прибытия экспедиция я бы предпочёл иметь стерильными.   

Но вот тут возникает один вопрос: а почему не миниатюризировать всю производственную  схему с возможностью запихать в размеры того же "Любопытства"? Какая разница, какого размера будет начальное ядро, если на нем можно достичь воспроизводства из местных ресурсов.

Без АЭС обойтись можно. А вот без тяжёлой многотонной техники никак. Придётся её изготавливать на месте с крайне примитивными свойствами.

С АЭС и тяжёлыми машинами в 100 тонн для постройки первичной структуры можно уложиться.
Но если уж совсем экономить то может быть и 10-ти тонн оборудования хватит.

Но в любом случае необходимы:
- электролиз СО2 до СО О2 и С. 
- выплавка железа, прокат
- керамика

[L_Pt]

Но в любом случае необходимы:
- электролиз СО2 до СО О2 и С. 
- выплавка железа, прокат
- керамика

Выделеное вам зачем? Электролиза воды и непосредственно солей железа недостаточно?

[Константин ВАРБ]

Воду на Марсе пока ещё вроде бы не нашли.
Ну, а электролиз непосредственно солей (в промышленном масштабе, на начальных этапах) это что-то из разряда технологической фантастики.

[noxx77]

Без АЭС обойтись можно. А вот без тяжёлой многотонной техники никак. Придётся её изготавливать на месте с крайне примитивными свойствами.

А чем это примитивное двигать? Электродвигатели + аккумуляторы или топливные ячейки? Не примитив. ДВС на СО + О2? Там трансмиссия потребуется сложная + система управления...

[L_Pt]

Воду на Марсе пока ещё вроде бы не нашли.
Ну, а электролиз непосредственно солей (в промышленном масштабе, на начальных этапах) это что-то из разряда технологической фантастики.

Должна быть там вода в глубинах. А если нет, то ни о какой «колонизации» без массового космического бильярда и говорить нечего.

И что в электроосаждении металлического железа и водных растворов фантастического? В особенности по сравнению с получением углерода из углекислого газа. По массе завозимого оборудования явно самая простая технология получения металла.

[Константин ВАРБ]

Воду на Марсе пока ещё вроде бы не нашли.
Ну, а электролиз непосредственно солей (в промышленном масштабе, на начальных этапах) это что-то из разряда технологической фантастики.

Должна быть там вода в глубинах.

Конечно есть, но в глубинах и в замёрзшем виде. Сейчас же мы рассуждаем о самых первых шагах с минимальным набором оборудования в 100 тонн для создании хоть одной опорной базы.
Разумеется когда по БАМу (Большой Ареополярной Магистрали) их Долин Маринеров  пойдут в четыре, или пусть даже как в Детройте в 16 полос поезда, за сухим и водным льдом, когда будет проложен вдоль неё Центральный Марсианский Канал по которому вода потечёт самотёком в долины покрытые стеклом и пластиком  питать марсианские яблони, манго и сакуры то с жидкой водой в долинах проблем не будет.
Но пока ни один родник ещё не найден, хотя в долинах существование их возможно.

А если нет, то ни о какой «колонизации» без массового космического бильярда и говорить нечего.

Без космического бильярда о "тёплом Марсе" это говорить действительно ни о чём.
Когда лет через пятьсот на Марсе будет первичная кислородная атмосфера, на Луне скоростной магнитодром, лазерные площадки на спутниках и астероидах, то тогда можно и о бильярде подумать. И то не для Марса, а для Венеры.
Марсу же и небольших но регулярных посылок в несколько тысяч тонн хватит.
А вот ПРОМЫШЛЕННОЙ колонизации именно такой Марс как он сейчас есть это именно то что мы можем успешно освоить.

И что в электроосаждении металлического железа и водных растворов фантастического? В особенности по сравнению с получением углерода из углекислого газа. По массе завозимого оборудования явно самая простая технология получения металла.

Нет ничего фантастического, однако восстановление марсианской пыли СО до порошка в какой нибудь трубе много дешевле и надёжней. И прессуй что хошь.
Да и получение СО из СО2 вовсе не проблема. Хоть в миниатюре, на доставленном с земли литии как предлагает Зубрин, хоть на примитивных механических плазмохимических установках, хоть в химических циклах и т.д. и т.п.
Как раз хорошо что экваториальная часть Марса сухая, это удешевляет производство почти всего.

[L_Pt]

Нет ничего фантастического, однако восстановление марсианской пыли СО до порошка в какой нибудь трубе много дешевле и надёжней. И прессуй что хошь.
Да и получение СО из СО2 вовсе не проблема. Хоть в миниатюре, на доставленном с земли литии как предлагает Зубрин, хоть на примитивных механических плазмохимических установках, хоть в химических циклах и т.д. и т.п.
Как раз хорошо что экваториальная часть Марса сухая, это удешевляет производство почти всего.

Про привозной литий для марсианской металлургии – это даже не смешно.
«Примитивные плазмохимические установки» весьма сложные и капризные штуки. Да и потом надо будет разделять угарный газ от кислорода. Наверняка сжижением, что тоже потребует массивного оборудования с низким ресурсом работы.
О каких именно химических циклах вы говорите?

[Константин ВАРБ]

Без АЭС обойтись можно. А вот без тяжёлой многотонной техники никак. Придётся её изготавливать на месте с крайне примитивными свойствами.

А чем это примитивное двигать? Электродвигатели + аккумуляторы или топливные ячейки? Не примитив. ДВС на СО + О2? Там трансмиссия потребуется сложная + система управления...

Как чем паровым двигателем на СО2 ;(((
Простейшая механика, рельсы, колёса и т.д.
Ведь крепость пород что на Земле, что на Марсе, что на Луне примерно одинаковая.
Поэтому тяжёлые машины необходимо. Понятно что утяжелить их балластом и на месте можно.

В конце концов из листовой стали можно достаточно много чего сварить и построить.
Разумеется что электронику, многие мелкие детали ещё очень долго придётся на Марс с Земли завозить.

Но в 100 тонн вероятно можно уложить и АЭС и все минимально необходимые производства и машины.

Можно же и в 500 килограмм уложиться : 100 кг основной блок управления, 50 кг транспортёр, 4 шт. по 50 кг роботов манипуляторов  + 150 кг сменных насадок и т.д.
И командой операторов-оч.умелых ручек рыть ими котлованы, строить дороги и печи.
Вполне хорошая новостная лента прогресса земной науки на Марсе:
Построен кирпичный завод мощностью один кирпич в сол.
Выплавлена первая чушка чугуна.
Добыто 50 марсианского алюминия.
И т.д. и т.п.

[Константин ВАРБ]

Про привозной литий для марсианской металлургии – это даже не смешно.

Это Зубринская идея. Литий лёгкий. Для начала и литий пойдёт. Полагаю что и карбонат натрия тоже вполне сгодится.

«Примитивные плазмохимические установки» весьма сложные и капризные штуки. Да и потом надо будет разделять угарный газ от кислорода.

Не вижу сложности: резким сжатием нагрел СО2 отправил в камеру, дал электропробой 70% КПД, вывел в сепаратор, не нужно же 100% разделения СО и О2, как топливо для двигателей можно и не разделять вовсе. СО2 выморозить и всё. Как восстановитель то тут конечно же нужно разделять.

О каких именно химических циклах вы говорите?

При использовании СО многие соли разлагаются вплоть до карбидов. Окислять их потом можно СО2 до СО. И при использовании водорода тоже во многих реакциях может получаться. Пока реальный состав марсианских ископаемых перед нами не лежит а производственная задача по получению необходимых веществ не поставлена это пока гадание на пальцах.
Получать СО как побочный и достаточно чистый продукт во многих процессах на Марсе возможно.

Можно и как в
Химия и Химики No 3  (2010) http://chemistry-chemists.com/N3_2010/72-74.pdf

[L_Pt]

Не вижу сложности: резким сжатием нагрел СО2 отправил в камеру, дал электропробой 70% КПД, вывел в сепаратор, не нужно же 100% разделения СО и О2, как топливо для двигателей можно и не разделять вовсе

Смесь взрываться будет.

При использовании СО многие соли разлагаются вплоть до карбидов.

Подробнее? Какие конкретно соли?

[Константин ВАРБ]

Смесь взрываться будет.

У СО очень высокая энергия активации для возгорания 700 С требуется.

Подробнее? Какие конкретно соли?

Да хоть тот же самый ангидрит.
Получение карбида кальция для Марса.

Я читаю идеи по химическим циклам какие обычно предлагают энтузиасты любители, ну прям как "Справочник фермера" конца 19 века читаю

Но вообще чтоб были ясны преимущество СО над Н2 циклами цитирую вот отсюда:
http://booksonchemistry.com/index.php?author=nikolskiy-ab&book=2001&category=other&id1=3&page=115

реакции с ним имеют высокие энергии активации и почти все заторможены при комнатной температуре.
При стандартных условиях СО можно окислить кислородом на гетерогенных катализаторах (MnO2 с добавками), а из индивидуальных окислителей он количественно окисляется оксидом иода(У). На свету монооксид углерода реагирует с хлором, образуя фосген:
СО + Cl2 = COCl2
При нагревании реакционная способность СО заметно возрастает. При 400-500 °С он восстанавливает многие оксиды металлов:
CuO + СО = Cu + CO2 АН = -121 кДж
PbO + СО = Pb + CO2 АН = -65 кДж
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 АН = -27 кДж
Монооксид горит на воздухе и образует взрывчатые смеси с кислородом, но их воспламенение происходит при = 700 °С:
СО + V2 O2 = CO2 АН = -283 кДж
Теплота сгорания СО велика и даже несколько превышает теплоту сгорания водорода (-242 кДж/моль). Именно поэтому монооксид углерода широко используется в промышленности как газообразное топливо.
Близость энтальпий сгорания СО и H2 свидетельствует об их конкурентоспособности как восстановителей. Эта конкуренция отражается в характеристиках равновесия в системе СО, H2, CO2, H2O.
Возьмем разность двух реакций окисления
СО + V2 O2 = CO2 ДЯ° = -283 кДж
H2 + V2 O2 - H2O (г)_АЯ° = -242 кДж
СО + H2O (г) = CO2 + H2 ДЯ° = -41 кДж
Результирующая реакция, называемая конверсией СО, идет без изменения числа газовых молей, а значит, AS° ее невелико. По таблицам находим AS° = -42 Дж/К. Из этих данных видно, что AG° = О при = 1000 К или 830 °С. Выше этой температуры равновесие сдвинуто влево, при низких температурах - вправо. Пропуская смесь СО + H2O над железохромовым катализатором при 450-500 °С, получают водород.
Из анализа этого равновесия следует также, что при низких температурах CO2 является очень слабым окислителем. Действительно, при стандартных условиях CO2 практически не проявляет окислительных свойств. Только при высоких температурах такие сильные восстановители, как, например, магний, способны восстанавливать диоксид углерода:
CO2 + Mg = СО + MgO АН" = -318 кДж
308
При избытке кислорода основное равновесие, определяющее поведение системы углерод - кислород при высоких температурах, - это равновесие диссоциации CO2:
CO2 = СО+V2 O2 ДН° = +283кДж, Д5° = +86Дж/К
для которого AG° = О при T = 3300 К.
Отсюда следует, что хотя молекула CO2 с двумя двойными связями устойчива до очень высоких температур, молекула СО с тройной связью еще более устойчива по отношению к диссоциации, так как существует выше 3300 К. Если же в системе углерод - кислород присутствует избыток углерода, то конкуренция "за кислород" будет определяться равновесием
С(кр)+ CO2 (г) = 2CO (г) ДЯ° = +173кДж, Д?:о = +176Дж/К
для которого AG0= 0 при = 1000 К.
Это равновесие очень хорошо отражает возникающую в природе дилемму: что выгоднее - сохранить очень прочную систему с-связей в твердом углероде, но проиграть в энтропии или проиграть в суммарной энергии связи при переходе к кратным связям в СО, но зато сильно увеличить энтропию системы. Разумеется, подобного рода конкуренция возможна только для соединений легких элементов, когда энергии с- и тс-связей соизмеримы. Из этого примера видно, что при низких температурах энергетически более выгодны системы с меньшей кратностью связи, тогда как при высоких температурах более стабильны молекулы с высокой кратностью. Этим определятся существование при высоких температурах таких молекул, как NO, PO, S2, P2, и их термодинамическая неустойчивость при стандартных условиях.

[noxx77]

Как чем паровым двигателем на СО2 ;(((
Простейшая механика, рельсы, колёса и т.д.

  вариант.

В конце концов из листовой стали можно достаточно много чего сварить и построить.
Разумеется что электронику, многие мелкие детали ещё очень долго придётся на Марс с Земли завозить

Листовая - да. Лучше лентой, а уже из неё варить конструкции. Всякие сотовые структуры, листы, трубы и прочее. Электронику ясен пень по-первой таскать с Земли придется, если не научимся печатать на портативном и производить расходники из навоза банты.

Вполне хорошая новостная лента прогресса земной науки на Марсе:
Построен кирпичный завод мощностью один кирпич в сол.
Выплавлена первая чушка чугуна.
Добыто 50 марсианского алюминия.
И т.д. и т.п.

Вполне хорошая новостная лента прогресса земной науки на Марсе:
Построен кирпичный завод мощностью один кирпич в сол.
Выплавлена первая чушка чугуна.
Добыто 50 марсианского алюминия.
И т.д. и т.п.

Фольга - концентраторы - керамика и металлическое литьё. И т.д. Общее направление, что микромашины строят машины побольше, те - ещё больше... Можно даже электронику с малых на большие перетаскивать.

[noxx77]

Не вижу сложности: резким сжатием нагрел СО2 отправил в камеру, дал электропробой 70% КПД, вывел в сепаратор, не нужно же 100% разделения СО и О2, как топливо для двигателей можно и не разделять вовсе. СО2 выморозить и всё. Как восстановитель то тут конечно же нужно разделять.

Можно даже не вымораживать - в смеси на катализатор подавать.

А может процесс сжатие - плазма - расширение/охлаждение быть непрерывным газодинамическим? Типа прогонки через сопло, например. Заодно и сразу СО2 вымораживаться будет. А потом домораживаем - вот и разделение.

[Константин ВАРБ]

Добыто 50 грамм марсианского алюминия.
И т.д. и т.п.

Фольга - концентраторы - керамика и металлическое литьё. И т.д. Общее направление, что микромашины строят машины побольше, те - ещё больше... Можно даже электронику с малых на большие перетаскивать.

Микромашинами операторы с Земли собирают технологические линии из марсианских ресурсов и земных комплектующих.
Первые же собственно марсианские машины вполне могут работать даже на баллонах сжатого газа до 1-2 Бар.
Поэтому то минизаводы должны быть поставлены на Марс сразу же вместе с энергетикой.

Не вижу сложности: резким сжатием нагрел СО2 отправил в камеру, дал электропробой 70% КПД,

Можно даже не вымораживать - в смеси на катализатор подавать.

КПД тут в смысле преобразования энергии импульса разряда, в смеси однозначно СО2 должен доминировать. На Земле смесь подаётся в диффузные решётки.
Надеюсь что на Марсе их с определённого этапа  можно будет изготавливать массово.

 

А может процесс сжатие - плазма - расширение/охлаждение быть непрерывным газодинамическим? Типа прогонки через сопло, например. Заодно и сразу СО2 вымораживаться будет. А потом домораживаем - вот и разделение.

Правильно мыслите, (+) но там до плазмы очень далеко реакция  - ниже 1000К.
Вообще реакции на СО лежат в районе 500-1100К. И даже ниже 300К.
А ночные температуры на Марсе падают до 150К.
И после вымораживания СО2 дросселированием можно добиться разделением СО и О2.
Правда это уже тут пару раз описывалось.