Освоение Марса

[LonelyWanderer]

Кстати у концепции ограниченной колонизации Марса с помощью ям есть очень существенный плюс - яма, находящаяся в низких широтах будет получать тепло от Солнца только для себя. В отличии от экватора Земли, который делится теплом с высокими широтами и потому не перегревается, у марсианской Ямы будет своя собственная парниковая атмосфера, практически не сообщающаяся с остальной поверхностью Марса.
Мало того, что марсианская атмосфера в целом разрежена и имеет очень слабую способность теплопереноса, так ещё вокруг Ямы будет вал выброшенной земли, т.е. горное кольцо высотой километров 20-30.
В случае существования того же состава атмосферы (СО₂), боюсь, что на дне ямы будет даже жарковато.

[Константин ВАРБ]

Калькулятор для расчёта давления нормализованного воздуха на Земле
http://www.meteo.na.by/meteoprograms/barometer_calculator.shtml
Чуть более сложная, тоже школьная
http://www.fxyz.ru/%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8B_%D0%BF%D0%BE_%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B5/%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0/%D0%B0%D1%8D%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0/%D0%B0%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5/

Плюс три ссылки с таблицами
http://encyclopaedia.biga.ru/enc/science_and_technology/ATMOSFERA_ZEMLI.html

http://big-archive.ru/geography/earth_atmosphere/8.php

http://sernam.ru/book_phis_t1.php?id=178

[ирбис]

Re: Почему не видно жизни на Марсе.
« Ответ #1777 : Вчера в 20:17:48 »
Цитировать Maxwhy
Кто-нибудь уже посмотрел новый фильм "Марсианин" ?
Я посмотрел...
Куда катится научная фантастика? 

Уже есть первые обсуждения фильма:


Научные ляпы в фильме «Марсианин»
В космическом блокбастере Ридли Скотта «Марсианин» рассказывается, как выживает брошенный на Красной планете астронавт. Главную роль сыграл Мэтт Дэймон. «Лента.ру» посмотрела фильм и разобралась, где в нем проходит грань между наукой и фантастикой.

Послуживший основой для «Марсианина» одноименный роман Энди Уира изобилует множеством технических подробностей. Большинство из них в фильме были опущены, а в качестве экспертов Ридли Скотт привлек специалистов из НАСА, среди которых — директор агентства по планетарным наукам Джеймс Грин и Дэйв Лавери из отдела по изучению Марса.

...Но умеренная пылевая буря не сможет даже растрепать волосы астронавта, если он решится снять скафандр. И даже глобальная буря, скорее всего, не в состоянии опрокинуть или разрушить какое-либо оборудование.

Дело в том, что скорость самых сильных ветров на Марсе не превышает 27 метров в секунду. Земные ураганные ветры как минимум в два раза быстрее. Кроме того, плотность марсианской атмосферы в сто раз меньше земной. То есть частицы пыли в атмосфере Марса переносятся ветром, но разрушительной силой не обладают. И все же пылевые бури могут создать определенные проблемы.
http://lenta.ru/articles/2015/10/12/themartian/

[shuricos]

Кстати, с 8-километровой глубиной самой Эллады в том месте получается -66 километров ниже среднего уровня Сколько там давления будет?

Столько же
Я как раз и считал, что Яму надо копать в самом глубоком месте на Марсе - там, где давление достигает 1 кПа. Я добавил ещё 59 кПа за счёт Ямы, получилось 60 кПа.

Если же Яму делать не в долине Маринеров и не на равнине Эллада, а на среднем марсианском уровне, то 59 кПа добавятся к имеющемуся там давлению 0.6 кПа. Разница с вариантом размещения Ямы в низменности составляет "копеечную" величину 0.4 кПа. Вообще несущественно!

Поэтому Яме место на экваторе (прибавка освещённости важнее давления).

Неверное рассуждение. Если бы существовало 2 ямы, одна на среднем уровне, а другая во впадине Эллада, то согласно вашим словам  вышло бы, что на глубине 58 и 66 километров от среднемарсианского уровня всего 0.4 кПа, а между прочим нижние 8 километров наиболее плотные и "продуктивные" в деле роста давления.
Так что у вас где-то ошибка, и вероятно и расчёт давления неточен.

Лучшее место для ямы - северо-западная оконечность Эллады с глубиной 8 километров.

Никакой ошибки нет.
"Секрет" в том, что в обоих случаях температура на дне ямы принята за 15°C. Но в первом случае эта температура предполагается на глубине -58км от среднего уровня, а во втором - на глубине 66 км от среднего уровня. Во втором случае на высоте 8 км от дна будет дико холодно.

Реальное значение температуры на дне Ямы надо считать отдельно.

[shuricos]

Калькулятор для расчёта давления нормализованного воздуха на Земле
http://www.meteo.na.by/meteoprograms/barometer_calculator.shtml
Чуть более сложная, тоже школьная
http://www.fxyz.ru/%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8B_%D0%BF%D0%BE_%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B5/%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0/%D0%B0%D1%8D%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0/%D0%B0%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5/

Плюс три ссылки с таблицами
http://encyclopaedia.biga.ru/enc/science_and_technology/ATMOSFERA_ZEMLI.html

http://big-archive.ru/geography/earth_atmosphere/8.php

http://sernam.ru/book_phis_t1.php?id=178

Интересные калькуляторы!
Вот этом воспользовался - http://www.meteo.na.by/meteoprograms/barometer_calculator.shtml
Вбил в правом столбце для уровня моря Земли значения Марсианской поверхности - 5 мм.рт.ст., -50°С мороз.
Состав атмосферы и гравитация земные - это нельзя менять.

Вышло, что на такой квази-Земле нужна была бы Яма глубиной 48.5 км, чтобы обеспечить давление 60% бар (т.е. то, которое по моим подсчётам, требовало бы на Марсе при марсианской атмосфере Ямы до глубины 66 км от среднего уровня.

[Vavanzer]

 Вот считаем это все, сколько бомб надо, сколько давления получим...

Во первых, выходит,что мощность Царь-бомбы, и необходимая мощность для ямы соотносятся почти как Царь-бомба и спичечная головка)))) Т.е. маловероятное событие,что все прокатит.  Нужно закладывать  много дейтерия , сверлить шахты и пр...

Ну а во вторых, мы забыли, что в околополярных широтах высота атмосферы ниже, а давление на поверхности то же самое. Так же, СО2 плотнее воздуха. И суммарный градиент с глубиной будет резче.

 Еще интересно, что будет над ямой, циклон или антициклон?
Распределение температуры, тоже другое должно быть. Т.е. в  яме должно быть теплее.

Тяжести атмосферы должна помочь повышенная влажность. Может все не так страшно, и не надо 60 км копать?

[Vavanzer]

 Вот, атмосфера Венеры. Обратите внимание:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B0_%D0%92%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D1%8B

Высота 80 км давление 0.0047атм ,температура -76 С  (все как на Марсе на средней отметке.)

Высота 55 км давление 0.53 атм, температура +27С  (то что надо для Ямы!!!)

Перепад всего то 25км!!!!

С учетом того что солнечный поток на Марсе в четверо ниже, это значит что вымораживание верхних слоев будет быстрее, переход резче.
Если температуру на дне ямы 10-15 градусов держать, то атмосфера при той же массе "столба" сожмется еще сильнее...

  А вот распределение температуры в Земной Атмосфере на участке между 0.5 и от 0.006 атм. идет по другому, температура растет...  Суммарный перепад высот из-за этого составляет 30 км...
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c1/Atmosfeer.png

[shuricos]

На Венере сила тяжести выше, поэтому в 30 км атмосферного столба помещается больше вещества, чем в 30 аналогичных км на Марсе. На Марсе нужен более высокий столб, чтобы уместить то количество вещества, которое на Венере умещается в 30 км.

Поэтому для поднятия давления с 500 Па до 60 кПа на Венере достаточно 30 км, а на Марсе - 58.

[Константин ВАРБ]

Ну подождите, обещал же, постараюсь сделать  на следующей неделе  схему давлений на разных планетах с разными атмосферами.
С Венерой там вообще нужна серьёзная коррекция распределений. Там достаточно высокие температуры при которых многоатомностью газа уже никак нельзя пренебрегать, а основа трёх атомные газы, то есть распределение того же самого СО2 должно соответствовать при таких температурах инертному газу с массой однозначно выше чем 44. Кстати на этом эффекте вероятно можно определить среднюю температуру внутренней атмосферы планет гигантов.   

Ну уж если совсем невтерпёж то можно посчитать так,
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0
тем более что для современного Марса поправки к реальности должны быть
незначительны.

[Константин ВАРБ]

...

Ну если уж совсем линейно Земля-Марс то соотношение грубо такое: 29 к 0.38х44 = 29 к 17  = 1,7
То есть к земному расчёту добавляем коэффициент 1,7 . (при при равенстве температуры столба) Хотя реально распределение нелинейное,  тем более в банке-котловане. Так что в реале может быть и 1 к 1

[shuricos]

Ну уж если совсем невтерпёж то можно посчитать так,
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0
тем более что для современного Марса поправки к реальности должны быть
незначительны.

Что я и сделал

[LonelyWanderer]

Сделал кое-какие расчеты по необходимой глубине ямы, и вот что получилось.
Для начала проверка.

Максимальное давление в Элладе (-8000 метров) -  1240 Па;
давление на среднем уровне Марса (0 метров) - 636 Па.

На Земле давление 1240 Па - 29600 метров;
давление 636 Па - 34100 метров.
Данные с ГОСТа:
http://www.setki.com.ua/gostshow/41674/
Итого разница на Земле 4500 метров.

Гравитация Марса 0,378 g. Плотность СО₂ при 0^о -1,9768, воздуха - 1,2929. Разница между ними по плотности -  1,529 раза. Температура на Земле на указанных высотах сопоставима с марсианской на поверхности, поэтому пренебрежем ею.
Итого: 1/ (1,529 * 0,378) = 1,73 - коэффициент, насколько слабее будет расти марсианское давление по сравнению с земным с высотой.

Итак, собственно сама проверка. На Марсе давление падает с среднемарсианского до впадины Эллада за 8000 метров, на Земле аналогичное - 4500 метров. 
8000 / 4500 = 1.77. Погрешность расчёта - 2,3%. Сюда входит некоторое несоответствие температур и неточность по максимальной глубине Эллады.

Какова должна быть глубина ямы?
https://ru.wikipedia.org/wiki/Эль-Альто_(Боливия) - город-миллионник в Боливии, лежащий на высоте 4100 метров (даже выше, чем тибетская Лхаса). Обычное давление - 470 мм рт.ст. Если отнять отсюда азот, то давление кислорода будет 108 мм.рт.ст. Космонавтов запускали в кислородных атмосферах и всё в порядке. Но добавим немного азота (организму в долгосрочной перспективе он нужен), 10% - 120 мм.рт.ст.
На Земле 120 мм.рт.ст. - высота 13200 метров.
Разница по сравнению с высотой, аналогичной по давлению впадине Эллады:
29600-13200 = 16400. Умножаем на коэффициент 1.73:
16400 * 1.73 = 28 370 метров.
(или 16400 * 1.77= 29028 м)

Значит, нужна яма всего 29 км глубиной, чтобы люди, живущие там могли существовать на смеси 90% О₂, 10% N₂ без дополнительного внутреннего давления, что резко упрощает создание жилья. Также люди смогут выходить наружу лишь в кислородных масках, но не скафандре.

[shuricos]

120 мм.рт.ст. (0.16 атм) - слишком мало!
Минимумом надо считать давление 0.35 атм, как в Скайлэбе. Если бы было возможно ещё снизить давление в орбитальной станции без существенного ухудшения состояния экипажа, это сделали бы. Раз не сделали - ниже нельзя!

Кстати, в советских скафандрах давление 0.4 атм, так что это не с проста.

[LonelyWanderer]

120 мм.рт.ст. (0.16 атм) - слишком мало!
Минимумом надо считать давление 0.35 атм, как в Скайлэбе. Если бы было возможно ещё снизить давление в орбитальной станции без существенного ухудшения состояния экипажа, это сделали бы. Раз не сделали - ниже нельзя!

А интересно, почему? Ведь в при 0.16 бар кислородной атмосфере человек будет вдыхать столько же кислорода, сколько вдыхает житель миллионного города Боливии. Зачем в 2 раза больше? На Скайлэбе было больше видимо в силу неприспособленности астронавтов к разряженному воздуху, что отрицательно сказалось бы на его трудоспособности, что важнее, чем экономия на весе станции . А если бы боливиец был астронавтом? Или непалец? Которые с рождения дышали воздухом, в котором кислорода как раз порядка 110-120 мм.рт.ст.

И это я ещё не самый высокогорный город взял за образец - взял, чтобы большой был при этом. А вот есть:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Ла-Ринконада_(Перу)
Высота 5100 метров, 30 000 человек.  400 мм.рт.ст.!  Из них кислорода всего 92.6 мм.рт.ст., что значительно меньше предложенных мною цифр.

[Константин ВАРБ]

120 мм.рт.ст. (0.16 атм) - слишком мало!

А интересно, почему? Ведь в при 0.16 бар кислородной атмосфере человек будет вдыхать столько же кислорода, сколько вдыхает житель миллионного города Боливии.

Я не понял Вы что полагаете эту негерметичную яму заполнить чистым кислородом в надежде что он не улетучится на марсианскую поверхность и каким-то образом будет сдерживать поступление углекислого газа с поверхности?
Нет это невозможно.
Более того концентрация углекислого газа будет всегда выше потому что у него зона распределений уже.

[Проходящий Кот]

120 мм.рт.ст. (0.16 атм) - слишком мало!
Минимумом надо считать давление 0.35 атм, как в Скайлэбе. Если бы было возможно ещё снизить давление в орбитальной станции без существенного ухудшения состояния экипажа, это сделали бы. Раз не сделали - ниже нельзя!

А интересно, почему? Ведь в при 0.16 бар кислородной атмосфере человек будет вдыхать столько же кислорода, сколько вдыхает житель миллионного города Боливии. Зачем в 2 раза больше? На Скайлэбе было больше видимо в силу неприспособленности астронавтов к разряженному воздуху, что отрицательно сказалось бы на его трудоспособности, что важнее, чем экономия на весе станции . А если бы боливиец был астронавтом? Или непалец? Которые с рождения дышали воздухом, в котором кислорода как раз порядка 110-120 мм.рт.ст.

И это я ещё не самый высокогорный город взял за образец - взял, чтобы большой был при этом. А вот есть:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Ла-Ринконада_(Перу)
Высота 5100 метров, 30 000 человек.  400 мм.рт.ст.!  Из них кислорода всего 92.6 мм.рт.ст., что значительно меньше предложенных мною цифр.

С Титикаки так и летали.....

[LonelyWanderer]

120 мм.рт.ст. (0.16 атм) - слишком мало!

А интересно, почему? Ведь в при 0.16 бар кислородной атмосфере человек будет вдыхать столько же кислорода, сколько вдыхает житель миллионного города Боливии.

Я не понял Вы что полагаете эту негерметичную яму заполнить чистым кислородом в надежде что он не улетучится на марсианскую поверхность и каким-то образом будет сдерживать поступление углекислого газа с поверхности?
Нет это невозможно.
Более того концентрация углекислого газа будет всегда выше потому что у него зона распределений уже.

Нет конечно, я же говорил в позапрошлом посту - жилье в ограниченно герметичных зданиях - т.е. только по газонепроницаемости, но без избыточного давления. Любая возникшая негерметичность не будет катастрофичной.

А вообще то можно таким образом и всю планету терраформировать так, чтобы она была кислородной.
План таков - сначала роется яма 29 км глубиной. Астероидом, потом водородными бомбами и т.д., сейчас не об этом.
Потом заселяется в герметичных зданиях с кислородной атмосферой.
Затем постепенно перерабатывается вся атмосфера Марса, но при таком давлении, которое имеется (соответственно и объем работы гораздо меньше) - в кислородную.
При этом давление, естественно, будет падать, что нужно будет компенсировать.
Компенсировать лучше не дальнейшим углублением уже созданной ямы, а, например, переработкой запасов воды. При среднемарсианском давлении в 4.8 мм.рт.ст. или 636 Па разве это недостижимая задача? Это как слой воды на Марсе разложить 17 сантиметров толщины (помножил Н/м² на марсианскую гравитацию). При этом воды там гораздо больше.  А если отнять переработанную в кислород имеющуюся углекислоту - то это только примерно как 10 см.слой воды переработать.
Установить на полярной шапке завод по электролизу, у которого задача будет создать давление кислорода на Марсе всего 200-300 Па. Водород же, я думаю, будет быстро улетучиваться в космос.
А имеющаяся углекислота будет перерабатываться в колонии в яме. В т.ч. и с помощью растений, но лучше и быстрее - химическим путём, производить искусственно те же карбонаты.

А что касается окисления недоокисленных марсианских пород , то мне кажется в условиях холода (который вне ямы только возрастёт), отстутствия жидкой воды  и очень разряженой атмосферы будет очень медленным и слабозаметным процессом.

В конечном итоге Марс будет таким, как если бы Земля была вся покрыта 30-километровыми горами, и была только одна  (или несколько) небольших впадин с зелёнью, растительностью, производящей кислород для атмосферы, общая масса которой очень мала, но достаточна для жизни во впадине.

[shuricos]

Вероятно, при давлении менее 35 кПа не могут нормально функционировать лёгкие - альвеолы схлопываются внутренним давлением человека.

[Константин ВАРБ]

Не знаю, но на мой взгляд выкопать такую яму это практически наработать кислородную атмосферу. При том наработка атмосферы будет сопровождаться обогащением  марсианских пород и производством необходимых конструкций а рытьё котлована - это просто средства на ветер. (Именно на ветер).

Обитаемость Марса, имхо, вполне легко достижима, если конечно же не заниматься бездумным его разогревом и терраформингом.
Как это на мой взгляд должно происходить?

 Разложение сульфата железа и получение из него руды и металла.
В атмосферу поступает не только кислород, но и диоксид серы. Это и антирадиационный и парниковый газ.
Он добавляет своё парциальное давление, подтопит часть углекислоты и расширяет всю атмосферу Марса, одновременно очищая от такого сильного био и техно яда как угарный газ.
В принципе суммарное давление кислорода, углекислого газа, азота и диоксида серы вероятно будет достаточно того что бы сильно сократить северную полярную шапку,  сохранив южную.
Иначе углекислого будет слишком много даже при достаточном для дыхания человека кислорода.
При наличие фторидов можно попроизводить и гексафторид серы, но опять же в меру, не забывая, что дешёвый сухой лёд важный хладагент для многих марсианских технологических циклов.     

[shuricos]

Считали же, что при любой атмосфере Марс даже на экваторе будет по климату арктической пустыней, вроде самых северных оконечностей Антарктиды или южной оконечности  Гренландии, что делает его непригодным для растениеводства в открытом грунте. Нужны теплицы, которые ограничат отвод тепла от экватора в полярные области.

Яма - попытка добиться того же иными средствами. Вопрос о том, что окажется проще/дешевле, вероятно, даст преимущество теплицам. Но Яму надо серьёзно рассмотреть, чтобы вполне адекватно соизмерить все плюсы и минусы обоих вариантов. Яма прельщает большей естественностью, органической связанностью с остальным Марсом.

Например, даже без участия человека она будет естественным резервуаром, в котором вода сможет существовать в жидком состоянии. Здесь смогут без участия человека идти процессы фотосинтеза и сульфаредукции, о которых говорит AlexAV.

Сама Яма может быть образована техногенно за сотни лет: в форме открытого карьера при процессе описанной мною добычи и переработки Fe3O4 в чистый Fe (для сооружений Колонии), O2 (для дыхания людей в помещениях и растений в теплицах) и Fe2O3 в отвалы.