Освоение Марса

[stuuvi]

А если люди так будут поступать (и уже сейчас поступают) на Земле, то почему бы им (нам - людям) отказываться от этого инструмента на Марсе, климат которого, несмотря на все усилия по терраформированию, будет значительно более суровым, чем на Земле?

Здесь всё просто. Если предположения что наша цивилизация находится на пике развития верны, то если не долетят до Марса в течении 30 лет, то не долетят вообще никогда. На 15000 лет конечно план составлять не стоит, вряд ли будет осуществимо. А вот с пробиркой и микроорганизмами, способными осуществить терраформинг - дело неплохое и возможное, как мне кажется. Просто из всех проектов что человечество до этого делало, создание биосферы на Марсе будет самым грандиозным по результату.

[shuricos]

По этому вопросу очень рекомендую ознакомиться с этой статьёй:  Yutaka Abe, Ayako Abe-Ouchi, Norman H. Sleep, and Kevin J. Zahnle Habitable Zone Limits for Dry Planets

Позвольте мне сразу же высказать Вам большую благодарность за предоставляемую информацию, интересные статьи и вообще за отзывчивость.

Что же касается приведённой статьи, то по ней выходит, что Марс замёрзнет, даже если будет сухим.
Лимит - 78% от светового потока Земли. Т.е. в самом худшем случае планета должна находиться на орбите с радиусом 1,13 а.е. Марс с его 1,6 а.е. в обитаемую зону не входит.
Но и на планете с орбитой 1,13 а.е. средняя температура на экваторе составит всего -20*С.

[shuricos]

А вот интересно, если заполнить Марс водой, а сверху разлить плёнку жидких углеводородов, то эти углеводороды будут препятствовать испарению воды.
Тогда вода не будет образовывать облаков и полярных льдов, т.е. не увеличит альбедо Марса. Напротив, океаны будут иметь альбедо в пределах 5...15%, накапливая большую часть солнечного света в виде тепла.
Излучение тепла таким океаном будет меньше, чем у обычного, т.е. он будет лучше "работать" в качестве аккумулятора тепла.

Северное полушарие Марса при этом может получить довольно умеренный климат, т.к. тут сплошной океан:

А кроме того, в северном полушарии зима менее холодная, а лето менее тёплое, чем в южном полушарии, т.е. сезонные колебания меньше.

Но при этом кислорода в атмосфере быть не должно, а то первая же молния, ударившая в океан, подожжёт его.
Другим вариантом могу предложить вывести некий организм, который будет жить на поверхности воды и заниматься фотосинтезом.
Если такие организмы заполнят всю поверхность воды, образуя непроницаемую для паров воды плёнку, то мы получим тот же результат - океан не будет испаряться.

[AlexAV]

то же касается приведённой статьи, то по ней выходит, что Марс замёрзнет, даже если будет сухим.

Здесь не всё так однозначно. Средняя температура будет в глубоком минусе. Но есть детали климата, которые планету даже в таком состояние делают относительно жизнепрегодной. Дело в том, что средняя не вполне равносильно постоянной.

Детальное моделирование для Марса (ссылку давал здесь https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,130487.msg3249513.html#msg3249513) даёт, что несмотря на глубоко отрицательные среднегодовые температуры дневные максимумы будут регулярно пресекать ноль. В результате на поверхности регулярно будет вода в жидком состоянии. Наличие следов водной эрозии, относящихся к Гесперийской эре, этот вывод подтверждают. Гидрологический режим при этом получается очень своеобразным (http://people.bu.edu/marchant/Dave_FullText_Papers/Head_AntarcticScience_2014.pdf). Но полностью замёрзшей планета всё же не будет.

Другой момент - атмосферное давление. Рост давления ведёт к росту парникового эффекта. Правда для атмосферы из чистого углекислого газа возникает ограничение из-за возможности его конденсации в форме сухого льда в следствие чего может происходить резкий рост альбедо, что перевешивает парниковый эффект и начинает наоборот охлаждает климат, если давление превысит 2 атм (речь естественно о Марсе). Для азота таких резких ограничений нет. В условиях Марса конденсироваться он естественно принципиально не может. Очень плотная азотная атмосфера (скажем 5 атм) может также заметно улучшить климат.

А вот интересно, если заполнить Марс водой, а сверху разлить плёнку жидких углеводородов, то эти углеводороды будут препятствовать испарению воды.

Где же их взять в таких количествах. Вообще будь волшебный кран способный выдавать их -  то специально подобранным коктейлем, перекрывающим за счёт Доплера всё полосу теплового излучения, там можно хоть тропические джунгли устроить. Вот только нет этого крана.

[AlexAV]

Интересная статья о влиянии атмосферного давления на ширину обитаемой зоны: http://arxiv.org/pdf/1302.4566v1.pdf

[shuricos]

режим при этом получается очень своеобразным (http://people.bu.edu/marchant/Dave_FullText_Papers/Head_AntarcticScience_2014.pdf). Но полностью замёрзшей планета всё же не будет.

Ну, то есть ценой колоссальных усилий мы получим Антарктику планетарных масштабов.
Жить на такой планете можно, как я и сказал, только при использовании теплиц.

[Ксавье]

Я как-то уже предлагал колонизировать Марс, создав на этой планете целую сеть подземных городов. Но видимо у человечества (особенно у его демократической и просвещенной части) совсем другие планы. Внимание! Хочу задать вопрос  - а возможно ли терраформировать, подчеркну терраформировать Марс не путем набора веса, а путем вывода на орбиту Марса спутника, который будет подобен Луне в системе Земля-Луна? Для этого нам понадбится небесное тело с массой 1/8 массы Луны

[AlexAV]

не путем набора веса

А зачем Марсу набирать массу? Имеющийся более чем достаточно. Нужно только атмосферу где-то взять.

а путем вывода на орбиту Марса спутника, который будет подобен Луне в системе Земля-Луна?

И зачем это надо?

P.S. Сравнительно малая масса Марса наоборот облегчает терраформирование, т.к. атмосфера при меньшей давление будет иметь большую оптическую толщину. А это делает климат теплее, чем если бы на его месте была бы планета с земной массой и гравитацией.

[shuricos]

Я вот подумал - если создать на Марсе атмосферу из аммиака, а потом поджечь его вблизи поверхности, то получится ли цепная реакция?
Ведь в марсианском грунте много оксидов железа, которые при нагревании выделяют кислород, который вступит в реакцию окисления (горения) с аммиаком (образуется азот и вода), в результате которой увеличится температура и цикл начнётся заново.

Чтобы произвести такие расчёты, не смог найти количество теплоты, выделяющейся при горении аммиака, и теплоёмкость Fe3O4.
Тут ещё надо учитывать, что в результате горения аммиака нагреваться будет не только Fe3O4, но и продукты горения аммиака - азот и вода. А ещё будут греться и другие породы, которых в разы больше, чем Fe3O4.

Правда, если этот процесс контролируемый, то отводимые продукты горения аммиака могли бы использоваться для предварительного нагрева сырья (оксида железа), т.е. переданное им тепло не всё пропало бы зря.

Интуитивно представляю, что навряд ли теплоты горения аммиака хватит для нагрева оксида железа до нужных 1538*С.

[AlexAV]

Я вот подумал - если создать на Марсе атмосферу из аммиака, а потом поджечь его вблизи поверхности, то получится ли цепная реакция?

Не получится. Эта реакция очень медленная. Вы такого воспламенения даже в лабораторных условиях никогда не получите.

[Константин ВАРБ]

Для этого нам понадбится небесное тело с массой 1/8 массы Луны

В смысле прогревом недр? Вполне но очень дорого.
Марсиансая индустрия вполне способна менее чем за тысячу лет создать промышленными отходами предпосылки для формирования первичной биосферы.

Я вот подумал - если создать на Марсе атмосферу из аммиака, а потом поджечь его вблизи поверхности, то получится ли цепная реакция?

А управляемо на катализаторах разве не разумней?

[shuricos]

А если Фобос или Деймос обрушить на Марс, то хватит ли выделившейся теплоты, чтобы растопить и испарить замёрзшую углекислоту полярных шапок?
Насколько повысится давление на Марсе? Насколько это его "согреет"? Насколько хватит полученной теплоты до нового вымерзания? Как часто придётся сбрасывать на Марс астероиды, чтобы поддерживать его достаточно тёплым для жидкой воды?

[shuricos]

Прошу извинить, если это уже обсуждалось, но найти что-то на 162 страницах - довольно проблематично. 

Марсианские сутки равны 24 часа 37 минут 22 сек.
Деймос обращается вокруг Марса с периодом 30 ч 17 мин 55 с.
Т.е. Деймос находится чуть ниже марсостационарной орбиты. Т.е. если бы удалось его поднять чуть повыше, то он бы находился всегда над одним и тем же местом поверхности Марса.
Если разместить Деймос так над базой землян, то это дало бы сразу несколько преимуществ:
1. Деймос можно было бы использовать для размещения ретрансляторов. Тогда база имела бы связь с Землёй даже ночью.
2. Зеркала, установленные на Деймосе, могли бы концентрировать солнечный свет на место нахождения земной базы на Марсе, обеспечивая ей не только подогрев, но и непрерывную работу солнечных панелей.

Интересно, что некоторые зеркала смогут "работать" не только ночью, но и в начале или в конце дня, когда часть обращённой к Марсу поверхности Деймоса ещё будет освещаться Солнцем.

[AlexAV]

А если Фобос или Деймос обрушить на Марс, то хватит ли выделившейся теплоты, чтобы растопить и испарить замёрзшую углекислоту полярных шапок?

Масса Фобоса 1 10¹⁶ кг, его скорость при столкновении с Марсом будет 4,3 км/с. При столкновении выделится энергия 9,2 *10²² Дж. А мощность получаемая Марсом от солнца равна 2,2 10¹⁶Вт. Т.е. энергию равную этому взрыву Марс получает от Солнца за 48 суток. Это копейки. Чтобы он там не испарил - оно осядет обратно буквально за несколько месяцев.

Единственный способ добиться максимально комфортного климата планеты - это обеспечить оптимальное давление и состав атмосферы. В случае Марса - максимальное возможное давление и концентрации малых компонентов максимально  перекрывающих спектр собственного теплового излучения (в этом смысле интересны метан и закись азоте как естественные продукты биосферы, причём в условиях Марса довольно долгоживущих из-за более низкого уровня потока УФ излучения по сравнению с землёй).

[shuricos]

Чтобы иметь давление 1 бар, нужна атмосфера массой 3.9×10^18 кг, в т.ч 3×10^18 кг азота.
Азот содержится в аммиаке (14 частей азота в 18 частях аммиака), а аммиак содержится в водно-аммиачных астероидах в количестве менее 1%.
Т.е. мы должны сбросить на Марс примерно 2×10^20 кг водно-аммиачных астероидов, т.е. в 20000 раз больше веса Фобоса. Если считать по 48 дней × 20000, то получается примерно 2600 лет можно греть Марс таким способом.

[Ксавье]

а путем вывода на орбиту Марса спутника, который будет подобен Луне в системе Земля-Луна?

И зачем это надо?

Прогрев недр и магнитное поле. Убедительно?

[AlexAV]

Прогрев недр и магнитное поле. Убедительно?

Луна даёт крайней незначительный вклад в разогрев недр Земли (большая часть энергии рассеивается в океане и верхнем слое литосферы). Так что наличие чего-то похожего на Луну у Марса ничего в плане геологической активности в значимой мере не поменяет. Что касается магнитного поля... А зачем нам это магнитное поле (его значение для жизни на Земля мягко говоря сильно преувеличино)?

[Ксавье]

Преувеличено? И в чем же преувеличено?

[AlexAV]

Преувеличено? И в чем же преувеличено?

Ну в том что оно вообще не нужно. Основную роль в защите от радиации играет не магнитное поле, а атмосфера. Удержание атмосферы для планеты размером с Марс и более также от наличия магнитного поля зависит не очень сильно (по крайней мере при современном уровне солнечной активности).

[LonelyWanderer]

Прошу извинить, если это уже обсуждалось, но найти что-то на 162 страницах - довольно проблематично. 

Марсианские сутки равны 24 часа 37 минут 22 сек.
Деймос обращается вокруг Марса с периодом 30 ч 17 мин 55 с.
Т.е. Деймос находится чуть ниже марсостационарной орбиты. Т.е. если бы удалось его поднять чуть повыше, то он бы находился всегда над одним и тем же местом поверхности Марса.
Если разместить Деймос так над базой землян, то это дало бы сразу несколько преимуществ:
1. Деймос можно было бы использовать для размещения ретрансляторов. Тогда база имела бы связь с Землёй даже ночью.
2. Зеркала, установленные на Деймосе, могли бы концентрировать солнечный свет на место нахождения земной базы на Марсе, обеспечивая ей не только подогрев, но и непрерывную работу солнечных панелей.

Интересно, что некоторые зеркала смогут "работать" не только ночью, но и в начале или в конце дня, когда часть обращённой к Марсу поверхности Деймоса ещё будет освещаться Солнцем.

Всегда мучал вопрос относительно таких зеркал.. все понятно, в геостационарной орбите они висят в одной точке, но солнечный зайчик то будет постоянно смещаться, т.к .меняется угол расположения Солнца с обращением зеркал вокруг планеты, тогда какой смысл?
Выходит, зеркала должны быть следящими за солнцем. Следящие солнечные батареи далеко не всегда себя оправдывают по сравнению со стационарными, а тут вообще речь идёт о зеркалах, которые дают обычные солнечные зайчики, которые будут падать на поверхность планеты с очень низким КПД использования света. Т.е. если солнечные батареи снабжать следящими за Солнцем устройствами довольно дорого и обычно ими пренебрегают, то снабжать ими обычные зеркала - неоправданная трата сил и средств.