Освоение Марса

[hexagon]

Хотя, моё мнение, что пилотируемые миссии без возвращения более рациональны. А это уже колонизация.

Без возвращения- это вообще уход в никуда и пользы для человечества не несет так как неизвестно что случится с людьми и передача информации от них невозможна.Нужно быть реалистами что мы не покорители космоса.

[shuricos]

Насчёт невозможности передачи данных можно поподробнее?

[hexagon]

Насчёт невозможности передачи данных можно поподробнее?

Если с кораблем что то случится то невозможно будет помочь им когда связь прервется а она оборвется рано или поздно когда закончится кислород,  пища или откажет какой то механизм.

Луны

Луна предпочтительна для изучения, она могла бы пролить свет на далекое прошлое Земли и избежать ошибок в будущем.

[shuricos]

Для получения кислорода есть масса методов от разведения сине-зелёных водорослей до электролиза воды.
А выход какой-то системы из строя нивелируется их многократным резервированием и... наличием живого человека рядом, который обучен это оборудование чинить.
В т.ч. и связь будет иметь несколько резервных вариантов.
К тому же, наверняка над местом первой обитаемой базы будет повешен спутник связи на аресостационарной орбите.

Конечно, за десятки лет может случиться всё, что угодно.
Но по мере роста базы и появления новых баз, устойчивость их будет расти.

[hexagon]

Но по мере роста базы и появления новых баз, устойчивость их будет расти.

В телепрограмме не рассматривалась возможность многократной смены и постройки множества модулей. Итак пришлось бы минимум два корабля присылать за один полет.Там капсула для жизни размером где то с трехэтажный дом.

[crazy_terraformer]

А то от прямого попадания Апофиса не спасёт и стометровая шахта!

10-30 км спасёт.

[LonelyWanderer]

Вот такой проект по сельскому хозяйству на Марсе.
Основано на 2-х главных принципах - использование солнечного света, как средство экономии энергии (освещать искусственно намного дороже). И использование такого свойства материала, который позволяет многократно снизить материалоёмкость, как сопротивлению растяжению. Т.е. стараемся сэкономить и энергию, и материалы.

Место расположения парника - кратер или исскуственная яма. Высота внутреннего пространства - около 3 метров. Внутреннее давление - 0.1 бар (при этом давлении температура кипения воды 45 градусов). Это 1 тонна на 1 м². Чтобы скомпенсировать это давление применяется тросовая система (её сопротивление на растяжение и используем). Стальная струна площадью сечения 1 см² имеет предел прочности около 5 тонн. Тогда тросы, располагающиеся на расстоянии 3 метров друг от друга (будут держать потолок площадью 9 м² или 9 тонн) должны иметь толщину около 4 см - при 5-кратном запасе прочности (если считать струну - 7 крат, но тросы вроде немного слабее). В середине высоты (примерно 1.5 м) трос разветляется на более тонкие (около 1.5 см).
Можно сделать и атмосферу в 0.5 бар в принципе, тогда придется увеличивать площадь сечения тросов в 5 раз, толщина стекла будет довольно значительной.

Далее тросы крепятся к рамам, в которые будет помещено достаточно толстое стекло. На своём рисунке я изобразил размеры стёкол по 1.5 м шириной, но на самом деле лучше меньше, скорее по 0.5 метра (просто комп мой не тянет многополигональные модели, и нарисовал более редко), а разветлений тросов сделать больше и их сделать тоньше - для уменьшения нагрузок на стекло.
Сами эти стёкла будут нести только функцию обеспечения прозрачности и держателя прозрачной плёнки, которая будет снизу под стеклом и плотно к нему прилегать. Именно эта плёнка и будет нести герметизирующую функцию, опираясь на стекло, которое в свою очередь будет опираться на тросы.
Чтобы тросы не вырвало - они должны быть хорошо заглублены в грунт, там хорошо зацементированы, заземлены.
Для обеспечения удержания тепла поверх стёкол укладываются стеклоблоки (я их изобразил размером по 50 см каждый), пустые внутри (имеющие среднемарсианское внутреннее давление). Т.е. при таком низком давлении они будут очень хорошо держать тепло.

[crazy_terraformer]

ковырять гранит - это АДЪ даже на Земле, не говоря уже о Марсе.

Зачем ковырять - алмазными или плазменными бурами просверлили несколько дыр, заложили взрывчатку и бабах.

[crazy_terraformer]

Место расположения парника - кратер или исскуственная яма.

А как метеориты отбивать будем?

[LonelyWanderer]

Место расположения парника - кратер или исскуственная яма.

А как метеориты отбивать будем?

Не настолько всё плохо. Только довольно крупные камни достигают планеты. Если там атмосфера в 160 раз слабее, то реальная толща атмосферы раз в 60 меньше земной. Соответственно, метеоритная опасность там не как на высоте  34 километра над Землей, а как на высоте 27 километров. На Земле большинство метеоритов загораются на высотах 110-80 километров и сгорают к высоте 50 километров. И чем глубже, тем реже они долетают, ниже 40 километров очень немногие метеоры долетают. А тут нужно 27 километров достигнуть.
А если говорить не о среднем уровне, а, например, о самом глубоком месте Эллады, где давление эквивалентно земному на высоте 27750 метров, то тут вообще по реальной толщине атмосферы получается эквивалент земной атмосфере на высоте 23350 метров. Очень редкий метеор долетает до такой высоты, где нередко военные самолёты летают, стратостаты и т.д., и не было ещё случая попадания метеора в них.. Только болиды долетают до таких высот.
К тому же, речь идёт не о жилых помещениях, а об огородах. Потому риск аварийности от метеоров вполне допустимый.

[crazy_terraformer]

где на планете без людей взять тяжелые машины, тысячи тонн бетона, герметика, металла? Я уже про другие ресурсы говорить не буду. Чтобы это добро получить на Марсе нужны заводы, электростанции, сырьё. Чтобы всё это было нужны материалы.

Привезти с Луны.
Лучше начинать колонизацию космоса с развертывания роботизированной промышленной базы на Луне.
Вода в полярных кратерах есть.
Время прохождения сигнала чуть больше 1 секунды (минимум), следовательно можно управлять машинами с Земли, а значит нет необходимости на первых этапах строить инфраструктуру обслуживающую человека. Для большей независимости машины должны обладать каким-то минимумом искусственного интеллекта и быть обучаемы и объединены в сеть.
В районе кратера Пири около северного полюса Луны имеются пики вечного света.
Кроме того, в районе полюсов можно построить башни, на вершине которых солнечные электростанции всегда будут купаться солнечном свете.
После постройки промышленной базы и строительства на Луне космического флота можно заняться добычей водных и минеральных ресурсов на крупных астероидах главного пояса; азот можно добывать в чистом виде или в виде аммиака на Титане, или в виде водно-аммиачного раствора на спутниках Урана (Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон) и Нептуна(Тритон).

[Константин ВАРБ]

Вот такой проект по сельскому хозяйству на Марсе.

Неплохо, но есть следующие замечания:
1) Чем Вам железобетонные конструкции не нравятся? Если парник из марсианского стекла, а не надувной, для марсованского ТВ-шоу?
Да и чистить от пыли внешнюю поверхность хотя бы два раза в год придётся, так что необходимо предусматривать дорожки для рабочих роботов на внешней поверхности.
2) Смысл в кратере или ямы? Термоподушку и гидрозащиту всё-равно делать. Принципиально нет разницы, но имхо строить надо на максимально твёрдой породе. Иначе всё поплывёт от подтапливания углекислоты и воды.
3) Основной недостаток открытых теплиц на Марсе это сильные перепады температур, то есть даже при многослойной структуре, фасеточность конструкций будет необходима.
4) Относительно оптимального давления и состава атмосферы, то это должно рассчитывать исходя из максимальной биопродуктивности возделываемой культуры.
======
имхо: многоэтажные полностью закрытые теплицы практичней. 

ковырять гранит - это АДЪ даже на Земле, не говоря уже о Марсе.

Для того чтобы ковырять марсианский гранит, его вначале надо найти, там вообще-то шпаты. 

[Константин ВАРБ]

Кроме того, в районе полюсов можно построить башни, на вершине которых солнечные электростанции всегда будут купаться солнечном свете.

Крези, Вы всё же на Астрофоруме; на других лунах это возможно, на Луне нет, она спутник иррегулятный 

[LonelyWanderer]

Вот такой проект по сельскому хозяйству на Марсе.

Неплохо, но есть следующие замечания:
1) Чем Вам железобетонные конструкции не нравятся? Если парник из марсианского стекла, а не надувной, для марсованского ТВ-шоу?
Да и чистить от пыли внешнюю поверхность хотя бы два раза в год придётся, так что необходимо предусматривать дорожки для рабочих роботов на внешней поверхности.
2) Смысл в кратере или ямы? Термоподушку и гидрозащиту всё-равно делать. Принципиально нет разницы, но имхо строить надо на максимально твёрдой породе. Иначе всё поплывёт от подтапливания углекислоты и воды.
3) Основной недостаток открытых теплиц на Марсе это сильные перепады температур, то есть даже при многослойной структуре, фасеточность конструкций будет необходима.
4) Относительно оптимального давления и состава атмосферы, то это должно рассчитывать исходя из максимальной биопродуктивности возделываемой культуры.
======
имхо: многоэтажные полностью закрытые теплицы практичней. 

ковырять гранит - это АДЪ даже на Земле, не говоря уже о Марсе.

Для того чтобы ковырять марсианский гранит, его вначале надо найти, там вообще-то шпаты. 

1. Не понял про железобетонные конструкции, что именно имели ввиду?
Ну да, чистить стёкла периодически придётся. Но думаю можно придумать радиоуправляемый моющий пылес, ездящий по стеклу сверху. А для людей лучше не дорожки на стекле делать, а сделать опять же тросовую подвесную дорожку сверху в метра полтора над стеклом, которая будет занимать очень мало площади, почти не затеняя, и не очень материалоёмко.
2. Размещение в яме/кратере упрощает конструкцию крыши, т.к её можно сделать плоской, без какой либо кривизны. Не нужно делать боковые стены стеклянными, это лишний гемморой. Проще перенести нагрузки на боковые земляные стены, а крыша на тросах висит. Итого довольно приемлемая материалоёмкость. Впрочем, круговой вал можно насыпать и вручную, там всего несколько метров высоты нужно. И форма не принципиальна. Можно и прямоугольник. Что, даже удобнее - можно подвесить всего 1 трос над всем парником, 2 конца которого будут ездить на каретках по рельсам вдоль 2-х стен прямоугольника. Или ещё, например, форма полукруга, тогда в одном месте трос будет закреплён жестко (середина прямой стороны полукруга) и тогда вообще всего 1 каретка потребуется. На этом тросе может висеть робот, занимающийся чисткой, или же таким способом человек будет иметь доступ к верхней поверхности. Может, как нибудь, нарисую такую систему, она предельно проста.
Герметизировать изнутри, естественно, нужно.
3. Это не очень большая проблема, учитывая разрежённость марсианской атмосферы. Утечки тепла будут не столь большими, как кажется. Я нарисовал 1 слой стеклоблоков с практически вакуумом внутри. Для хорошей теплоизоляции этого достаточно, или может, максимум 2 слоя стеклоблоков меньшего размера. А если на них специальные покрытия нанести - тем более.
4. Не только от продуктивности. От технической сложности ещё, все же если 0.1 бар - только в скафандрах работать. Если 0.3 бар - можно уже в кислородных масках. Если 0.5 - вообще в майке и трусах. Но одновременно во столько же раз утяжеляется вся конструкция.

 Многоэтажные закрытые конструкции потребуют очень большого количества энергии. Марсианского же света в принципе достаточно, хотя с подсветкой лучше, но можно и вообще обойтись.

[Константин ВАРБ]

1. Не понял про железобетонные конструкции, что именно имели ввиду?

Не технарь, но сколь помню сталь имеет хорошие параметры остойчивости на растяжение, бетон на сжатие. То есть делает конструкцию устойчивой.

Ну да, чистить стёкла периодически придётся. Но думаю можно придумать радиоуправляемый моющий пылесос, ездящий по стеклу сверху.

Фотоэлементы и концентраторы тоже придётся чистить, "моющий" это наверное слишком, но тут ответ даст лишь практика.

2. Размещение в яме/кратере упрощает конструкцию крыши,

Это мелочь. Главное что б грунт был твёрдый. Тогда термоизоляционный слой может быть тонким.
Хотя  возможно есть какие-то российские ноу-хау, Москву-Сити на песке построили, а Москва единственный в РФ сейсмоопасный город-миллионник.

3. Это не очень большая проблема, учитывая разрежённость марсианской атмосферы.

Всё равно тогда наверное следует продумывать ночной термоизолирующий колпак. У Вас же внутренняя теплоёмкость ничтожна.

4. Не только от продуктивности. От технической сложности ещё, все же если 0.1 бар - только в скафандрах работать. Если 0.3 бар - можно уже в кислородных масках. Если 0.5 - вообще в майке и трусах. Но одновременно во столько же раз утяжеляется вся конструкция.

Вряд ли это существенно.
 

Многоэтажные закрытые конструкции потребуют очень большого количества энергии. Марсианского же света в принципе достаточно, хотя с подсветкой лучше, но можно и вообще обойтись.

Зато они дадут экономию на обогреве.

[LonelyWanderer]

Думаю, что оптимальное давление для сельского хозяйства в теплицах открытого типа (вроде таких, что я изобразил выше) лежит где-то в пределах 0.1...0.3 бар. Не только из-за трудоёмкости их создания и материалоёмкости, но и из-за соображений безопасности.
Если 0.1 бар - то работа в скафандре с внутренним давлением 0.3 бар с преимущественно кислородной атмосферой. Рабочее внутреннее давление будет всего 0.2 бар, т.е. скафандр будет довольно лёгкий и простой. С запасом прочности 0.3 бар в случае аварии.
Или 0.3 бар кислородной атмосферы с небольшим количеством азота - тогда можно работать без скафандра. Но всё же лучше с ним, но с открытым шлемом и только небольшими, лёгкими аварийными кислородными баллонами - минут на 15 времени, чтобы в случае разгерметизации быстро закрыть шлем и покинуть теплицу через шлюз.

При таком пониженном давлении лучше применять вахтовый метод работы.

[crazy_terraformer]

Кроме того, в районе полюсов можно построить башни, на вершине которых солнечные электростанции всегда будут купаться солнечном свете.

Крези, Вы всё же на Астрофоруме; на других лунах это возможно, на Луне нет, она спутник иррегулятный 

Поправка: вечного освещения Солнцем там нет из-за затмений Солнца Землёй, и из-за периодического попадания этих вершин в тень друг друга. Но на Луне есть так называемые пики вечного света, получающие свет Солнца более чем 80% времени от лунного года. А на короткое время без Солнца энергию можно аккумулировать.
Почитайте https://en.wikipedia.org/wiki/Peak_of_eternal_light , там указаны координаты 4-х районов с освещенностью более 80% и два с 74% времени от лунного года.

[Константин ВАРБ]

можно работать без скафандра.

Ну в общем если мы создаём герметичную теплицу с искусственной атмосферой, то делать её надо не под "царя природы" а для растений в ней выращиваемых.
Тем более что собирать урожай мы будем вероятно автоматизировано, из-за острейшей нехватки на Марсе рабочих рук. 
Да и на Земле при таком типе производства тоже.

[LonelyWanderer]

Не технарь, но сколь помню сталь имеет хорошие параметры остойчивости на растяжение, бетон на сжатие. То есть делает конструкцию устойчивой.

В конструкции только растягивающие усилия. И только стёкла и их рамы - на изгиб, потому они и должны быть небольшими, а тросы лучше тоньше, но побольше их.
Но где-то железобетонные подпорки должны быть для устранения продольных колебаний.

Всё равно тогда наверное следует продумывать ночной термоизолирующий колпак. У Вас же внутренняя теплоёмкость ничтожна.

Решается баками с водой (имеющей огромную теплоёмкость) и радиаторами.

Зато они [многоэтажные конструкции] дадут экономию на обогреве.

На самом деле не такая уж и большая проблема это, обогрев.  Ниже покажу, как это    делается.

Фотоэлементы и концентраторы тоже придётся чистить, "моющий" это наверное слишком, но тут ответ даст лишь практика.

Фотоэлементы при открытых теплицах не нужны. И концентраторы в земном понимании - тоже. Нужны просто поворачивающиеся зеркала, а не такие концентраторы, которые мы знаем. Почему земные концентраторы такие дорогие? Потому что нужно точно наводить на маленькую башню, это сложная система наведения зеркал, каждое зеркало должно поворачиваться на индивидуальный угол.
Здесь же, если есть условно 100-метровая теплица, можно использовать 100 метровое поле зеркал, поворачивающихся под абсолютно одинаковым углом как по вертикали, так и по горизонтали. Т.е. на эту площадь нужно всего-лишь одно следящее устройство, а все зеркала могут быть соединены между собой простейшей перемычкой-штангой (тросами или ещё как).
А по сравнению с фотоэлементами зеркала дешевле в десятки раз. Кроме того, если фотоэлементы будут близки к горизонтальному положению, то зеркала - к вертикальному, а значит пыль будет хуже задерживаться на поверхности. И время жизни зеркала, как и надёжность, будет у зеркала побольше. И КПД у зеркала очень высокое, т.к. оно передаёт и тепло, и свет. И то, и другое нужно в данной ситуации. КПД же фотоэлементов намного меньше. Кроме того КПД есть еще в проводах, электронике, светодиодах и т.д. Всё в совокупности делает зеркала намного более выгодными в данной ситуации.

Вот привёл пару схематичных рисунков. Небольшая яма с теплицей рядом с неровностью рельефа (холм, гора, кратер - неважно). И две группы зеркал. В совокупности получается 3 солнечных света, а это даже больше, чем на земле. Эти группы зеркал соизмеримы с площадью теплицы. В каждой группе зеркала абсолютно параллельны.
В одном рисунке я сделал так, чтобы солнечные зайчики не попали в яму, и чтобы между собой только частично пересекались (чтобы было наглядно видна разность освещения на различных участках). А во втором рисунке навёл на яму (чуть-чуть, правда, промахнулся). При этом угол "солнца" (источника света) очень невелик, а яма - залита солнцем. Т.е. не только светом, но и теплом.

На третьем рисунке добавлены нарисованные прежде стёкла (тут лучше видна неточность наведения двух групп зеркал )

[Константин ВАРБ]

Я не знаю что Вы так на зеркалах зацикливаетесь. Строить всё-равно придётся в приэкваториальной зоне. Света там вполне достаточно, даже более чем.
Основная проблема это теплоизоляция. Поэтому массивная конструкция предпочтительнее.
Ну если изолировать водой, то конечно отогревать её придётся.
Я предполагал, говоря об теплоизоляции закрывать стёкла каким нибудь шлаковолокном.
имхо: Вы постоянно сваливаетесь в технологии 19 века, а не конца 21го.
Поймите, что при современных технологиях++  человек на производственной площади существо опасное для производственного процесса. (Вы же не лезете в работающую микроволновку или  планшетник? )
Дистанционные операторы с земли вполне справятся.
На Марсе нужны инспекторы, исследователи и проблемисты, а не марсованы с щётками и мотыгами. Даже ремонтники и те не нужны, профессионалы с Земли лучше разберутся с причиной поломки и программируемым манипулятором исправят. 
Вы же не перепаиваете микрочипы на современных материнских платах?
Точно так же и в марсианском огороде человеку как носителю всевозможных паразитов и заразы делать нечего!