Освоение Марса

[LonelyWanderer]

Итальянский адъюнкт-профессор Никола Пуньо (Nicola Pugno) из политехнического института Турина (Politecnico di Torino) считает, что углеродные нанотрубки, которые рассматриваются в качестве чуть ли не идеального материала для создания троса космического лифта — не годятся для этой цели.

Вычисления, которые Пуньо провёл на основе математической модели, которую он сам и изобрёл, показывают, что неизбежные дефекты нанотрубок просто сделают трос недостаточно прочным. Учёный утверждает, что дефекты на атомном уровне уменьшат прочность такого гигантского троса, по крайней мере, на 70%.

По идее, трос (или лента) космического лифта должен иметь предел прочности в 62 гигапаскаля. Это примерно то же, что перетягивание каната, на каждом конце которого находится больше 100 тысяч человек.

Лабораторные испытания показали, что предел прочности одной нанотрубки составляет приблизительно 100 гигапаскалей. Но, как указывает Пуньо, если одна трубка потеряет всего один атом углерода, она потеряет в прочности целых 30%.

И «оптовый» материал, сделанный из таких трубок, ещё более слаб: большинство волокон, сделанных из нанотрубок, пока имеет прочность намного ниже 1 гигапаскаля

.

Источник

Трос должен быть изготовлен из материала с чрезвычайно высоким отношением предела прочности к удельной плотности. Космический лифт будет экономически оправдан, если можно будет производить в промышленных масштабах за разумную цену трос плотности, сравнимой с графитом, и прочностью около 65-120 гигапаскалей.

Источник

Это не является опровержением теоретической возможности построения лифта. Это сомнения к материалам. А вообще изначально я здесь, в этой теме, предлагал такой лифт не на Земле, а на Титане построить, для выкачки оттуда азота для дальнейшей переброски на Марс с использованием гравитационного манёвра у Юпитера. Требования к прочности там на порядок меньше, чем на Земле.
А сомнения относительно самого лифта тут высказывались - Килы кариолиса и т.д., что по лифту либо ничего не удастся поднять, либо он вообще невозможен в принципе. И вот это - не правда.

[эйндховен]

1.Как можно растопить подземные льды?
2.Можно ли создать на Марсе атмосферу подобной Земле,ведь есть же для этого всё необходимое:вода,кислород?

Теоретически - можно, а практически- нет..  Нет соответствующего количества материала и техники... Чтобы растопить подземные льды (и чтобы они впредь не замёрзли опять)- пришлось бы перетащить Марс ближе к Солнцу.. Нечем тащить его..
Создать атмосферу как у Земли? Для этого пришлось бы делать Марсу такую же магнитосферу, массу и вращение, как у Земли, и вдобавок откуда то брать материал для этой атмосферы: уйму свободного кислорода и азота.. Вдобавок квинтиллионы тонн гранита и прочего железа для наращивания массы планеты...
Теоретически можно Марс объединить с Венерой, а практически- нет..   

[crazy_terraformer]

1.Как можно растопить подземные льды?
2.Можно ли создать на Марсе атмосферу подобной Земле,ведь есть же для этого всё необходимое:вода,кислород?

Теоретически - можно, а практически- нет..  Нет соответствующего количества материала и техники... Чтобы растопить подземные льды (и чтобы они впредь не замёрзли опять)- пришлось бы перетащить Марс ближе к Солнцу.. Нечем тащить его..
Создать атмосферу как у Земли? Для этого пришлось бы делать Марсу такую же магнитосферу, массу и вращение, как у Земли, и вдобавок откуда то брать материал для этой атмосферы: уйму свободного кислорода и азота.. Вдобавок квинтиллионы тонн гранита и прочего железа для наращивания массы планеты...
Теоретически можно Марс объединить с Венерой, а практически- нет..

Перфторуглероды из фторидов и CO2, другие суперпарниковые газы (гексафторид серы) для парникового эффекта.
 Магнитное поле - сверхпроводящий (или нет) кабель обмотанный вокруг экватора и атомные электростанции для поддержания тока, кислород из пород планеты в частности из базальта до подъёма его до давления необходимого для нормального дыхания или хотя бы  до того давления, при котором пресная вода остаётся жидкой.
 Азот - нужен растениям для синтеза азотсодержащей органики, но большинство их получает его из солей, на некоторое время его можно заменить солями азотной кислоты,если таковые найдутся на Марсе. Не знаю какое парциальное давление азота необходимо азотфиксирующим бактериям, возможно его хватит для азотного цикла?
 Чтобы затормозить выделение азота в виде газа,метаболические циклы животных стоит замкнуть на выделение азота в виде аммиачных солей,или заставить окислять его до нитратов,создать бактерии окисляющие азотсодержащую органику до нитратов.
Есть ещё незамкнутые на ресурсы Марса решения, примеры:
1) азота много на Титане, Сатурне, Венере, кометах и ряде других объектов Солнечной Системы;
2) у Марса два спутника, из их материала и добытого на Марсе можно построить два огромных зеркала,которые увеличат количества света и тепла получаемого Марсом.

P.S. С ускорением свободного падения Марс бедолага конечно не дотянул всего 0,378 земного, но с сутками у него порядок. Длительность средних солнечных суток 24 часа 39 минут 35,244 секунды.

[LonelyWanderer]

В ходе поисков по внешним ледяным телам, пригодным к бомбардировке Марса, наткнулся на очень интересный Кентравр - https://ru.wikipedia.org/wiki/(10370)_Хилонома.
Согласно статье это 70-километровое тело в 3478 году (т.е. через 1462 года) приблизится к Урану до 85 млн.километров, и его перигей значительно опустится из-за гравитационного возмущения Урана. А что если ещё немножко подтолкнуть?

Вогнал орбитальные характеристики Хилономы в симулятор, и чтобы космическому аппарату, находящемуся в апогее этой орбиты, изменить перигей на 85 млн.км (т.е. вплотную приблизить к Урану), нужно дать тормозной или разгонный импульс всего на 43 м/с, что очень небольшая цифра по космическим меркам!
Наклонение этого ледяного астероида всего 4 градуса, и если очень точно рассчитать импульс и гравитационный манёвр у Урана, то можно направить этот кентавр почти в любую точку Солнечной системы. Нам нужно именно на Марс.

Прикинул количество необходимой энергии, для импульса 43 м/с, взяв диаметр тела 70 км (он известен не точно), и плотность 2 г/см. У меня вышло ~3.32 * 10²⁰ Дж. Если перевести в энергию атомного взрыва, это примерно 126 000 Мт. Эта величина вполне посильная человечеству.
Изменить орбиту можно с помощью серии направленных термоядерных взрывов, сначала мощных - для основного придания импульса, затем - всё более маломощных - корректирующих вплоть до до точности в миллиметры в секунду. Несколько процентов массы астероида, конечно, при этом потеряется.

70-километровое ледяное тело - хорошее подспорье для терраформации Марса!

[OratorFree]

Это не является опровержением теоретической возможности построения лифта. Это сомнения к материалам.

Таблица Менделеева у нас одна. За её пределами материалов нет. Самые прочные межмолекулярные связи только у углерода. Если с нанотрубками невозможно то  это значит невозможно в принципе.

[LonelyWanderer]

у Марса два спутника, из их материала и добытого на Марсе можно построить два огромных зеркала,которые увеличат количества света и тепла получаемого Марсом.

100500 раз говорил и ещё раз скажу - забудьте о гигантском космическом зеркале, не получится их создать из-за крайне высоких приливных нагрузок. Каждая точка зеркала будет иметь разные ускорения относительно Марса.  Стабильным и целостным зеркало могло бы быть только если бы оно было достаточно узким, в виде кольца. Но тогда не обеспечивается нужная площадь.

Зеркал определённо должно быть много небольших. Но как их расположить, чтобы они не мешали друг другу?
Более вероятным практически выглядит ограниченное применение зеркал - для освещения и утепления только какого-то определённого региона. Например впадины Эллада. Она выглядит удобной тем, что имеет круглую форму, глубока и вокруг высокие горы. Т.е. утечка тепла во внешние регионы будет относительно невелика, 9 километров разницы, на Земле даже Гималаи не имеют, хотя Гималаи - очень серьёзное препятствие для атмосферных течений, и климат по обе стороны резко отличается.
Диаметр самой глубокой части Эллады (на карте синим) - около 1500 км. Вот уже гораздо скромнее зеркало получается. Но всё-равно многовато.

Есть ещё одно место, более скромное, но более реально. Это, разумеется, впадина Маринёров. Она почти столь же глубока, как Эллада, но окружена ещё более высокими горами - нагорьем Фарсида (т.е. опять же, потери тепла атмосферой ограничены).

На картинке ниже привел изображение впадины Маринёров. Координатная сетка = 10 градусам, или 589 километров. Ширина долины в средней части получается около 70-80 километров,  в западной наиболее широкой - до 300 километров. Длина - около 1600 километров. Можно прикинуть, что общая площадь долины (я имею ввиду именно эту освещаемую часть) ~200 тысяч км².
Вот уже астроинженерия поскромнее, а этой площади вполне хватит на довольно большое количество людей.
Группу зеркал можно разместить на базе Фобоса или Деймоса, эта зеркала нужно сконструировать в дугообразной форме вдоль орбиты спутника и не посредственно к нему крепящегося. Таким образом мы получаем отсутствие каких-либо серьёзных приливных нагрузок. К тому же, вытянутая по широте долина очень хорошо подходит под зеркала, крепящиеся к спутнику вдоль его орбиты.
Зеркала будут менять своё направление используя не ракетное топливо, как это делается на всех ИСЗ, а опираясь на спутник, который синхронизирован с Марсом. Никакого ракетного топлива, а только энергия, которую можно получать от солнечных батарей.

Идеально использовать 2 системы зеркал - на Фобосе и Деймосе, для устранения большей части неблагоприятных условий (тень Марса, плохой угол падения солнечных лучей)

[crazy_terraformer]

Это не является опровержением теоретической возможности построения лифта. Это сомнения к материалам.

Таблица Менделеева у нас одна. За её пределами материалов нет. Самые прочные межмолекулярные связи только у углерода. Если с нанотрубками невозможно то  это значит невозможно в принципе.

Может с фуллеренами повезёт  . Возможно нанотрубки можно упрочнить, у них же внутри полость есть, заполнить её каким-нибудь нанопроводом  .

[crazy_terraformer]

100500 раз говорил и ещё раз скажу - забудьте о гигантском космическом зеркале, не получится их создать из-за крайне высоких приливных нагрузок. Каждая точка зеркала будет иметь разные ускорения относительно Марса.  Стабильным и целостным зеркало могло бы быть только если бы оно было достаточно узким, в виде кольца. Но тогда не обеспечивается нужная площадь.

Возможно не стоит его делать стабильным и целостным, а дискретным и динамичным, адаптирующимся.
Разобьём зеркало на мобильные фрагменты притягивающиеся к друг другу за счёт магнитных полей как магниты, часть солнечной энергии используем для создания этих полей. Пусть приливные силы создают волны на зеркале, и они будут прокатываться по нему как волны по воде. Основания зеркал естественно Деймос и Фобос. Кстати говоря нам не нужно фокусировать зеркало на какой-то области Марса, может стоит делать его не параболическим, а скажем приблизительно эквипотенциальным его гравитационному полю.Для изменения направления лучей света можно задействовать призматические элементы.

[LonelyWanderer]

100500 раз говорил и ещё раз скажу - забудьте о гигантском космическом зеркале, не получится их создать из-за крайне высоких приливных нагрузок. Каждая точка зеркала будет иметь разные ускорения относительно Марса.  Стабильным и целостным зеркало могло бы быть только если бы оно было достаточно узким, в виде кольца. Но тогда не обеспечивается нужная площадь.

Возможно не стоит его делать стабильным и целостным, а дискретным и динамичным.
Разобьём зеркало на мобильные фрагменты притягивающиеся к друг другу за счёт магнитных полей как магниты, часть солнечной энергии используем для создания этих полей. Пусть приливные силы создают волны на зеркале, и они будут прокатываться по нему как волны по воде. Основания зеркал естественно Деймос и Фобос.

Все слишком абстрактно и непонятно. А хотелось бы расчётов, примеров и т.д.. Короче какого-то обоснования реалистичности.

[crazy_terraformer]

100500 раз говорил и ещё раз скажу - забудьте о гигантском космическом зеркале, не получится их создать из-за крайне высоких приливных нагрузок. Каждая точка зеркала будет иметь разные ускорения относительно Марса.  Стабильным и целостным зеркало могло бы быть только если бы оно было достаточно узким, в виде кольца. Но тогда не обеспечивается нужная площадь.

Возможно не стоит его делать стабильным и целостным, а дискретным и динамичным.
Разобьём зеркало на мобильные фрагменты притягивающиеся к друг другу за счёт магнитных полей как магниты, часть солнечной энергии используем для создания этих полей. Пусть приливные силы создают волны на зеркале, и они будут прокатываться по нему как волны по воде. Основания зеркал естественно Деймос и Фобос.

Все слишком абстрактно и непонятно. А хотелось бы расчётов, примеров и т.д.. Короче какого-то обоснования реалистичности.

Так вы тоже не приводите расчётов приливных воздействий на зеркала на орбитах Деймоса и Фобоса. Энергия затраченная на удержание фрагментов зеркала должна быть как минимум равна энергии нагрузок, хорошо если солнечные батареи и аккумуляторы зеркала там будут способны выдать эту энергию.   

[эйндховен]

В ходе поисков по внешним ледяным телам, пригодным к бомбардировке Марса, наткнулся на очень интересный Кентравр - https://ru.wikipedia.org/wiki/(10370)_Хилонома.
Согласно статье это 70-километровое тело в 3478 году (т.е. через 1462 года) приблизится к Урану до 85 млн.километров, и его перигей значительно опустится из-за гравитационного возмущения Урана. А что если ещё немножко подтолкнуть?
.. Наклонение этого ледяного астероида всего 4 градуса, и если очень точно рассчитать импульс и гравитационный манёвр у Урана, то можно направить этот кентавр почти в любую точку Солнечной системы. Нам нужно именно на Марс.
70-километровое ледяное тело - хорошее подспорье для терраформации Марса!

Эх, пока вы думаете о гипотетической терраформации Марса через 3500 лет, на Земле Арал уже сейчас высох и разные другие экологические катастрофы происходят (например Чад и Мёртвое море), и наука никак это не смогла предотвратить. Может заняться сначала решением земных проблем, прежде чем о Марсе думать?
 

[LonelyWanderer]

В ходе поисков по внешним ледяным телам, пригодным к бомбардировке Марса, наткнулся на очень интересный Кентравр - https://ru.wikipedia.org/wiki/(10370)_Хилонома.
Согласно статье это 70-километровое тело в 3478 году (т.е. через 1462 года) приблизится к Урану до 85 млн.километров, и его перигей значительно опустится из-за гравитационного возмущения Урана. А что если ещё немножко подтолкнуть?
.. Наклонение этого ледяного астероида всего 4 градуса, и если очень точно рассчитать импульс и гравитационный манёвр у Урана, то можно направить этот кентавр почти в любую точку Солнечной системы. Нам нужно именно на Марс.
70-километровое ледяное тело - хорошее подспорье для терраформации Марса!

Эх, пока вы думаете о гипотетической терраформации Марса через 3500 лет, на Земле Арал уже сейчас высох и разные другие экологические катастрофы происходят (например Чад и Мёртвое море), и наука никак это не смогла предотвратить. Может заняться сначала решением земных проблем, прежде чем о Марсе думать?

Через 1462 года, читайте внимательнее. Можно подумать, что какими то иными способами люди смогут раньше терраформировать Марс.
А о смысле освоения Марса говорилось здесь уже наверное, несколько тысяч, а может десятков тысяч раз. Эта тема о технических возможностях, а не о смысле.

[LonelyWanderer]

Так вы тоже не приводите расчётов приливных воздействий на зеркала на орбитах Деймоса и Фобоса. Энергия затраченная на удержание фрагментов зеркала должна быть как минимум равна энергии нагрузок, хорошо если солнечные батареи и аккумуляторы зеркала там будут способны выдать эту энергию.

Это элементарные истины нужно объяснять. Точки зеркала, удалённые от вектора движения его центра будут будут иметь вектор силы, направленный внуть зеркала, на его схлопывание. И чем больше ширина зеркала, тем больше эта сила. Например, если зеркало сплошное сферическое, то его полюса будут иметь силу, равную 0,378 g. Ну или меньше, в зависимости от высоты, для Фобоса и Деймоса нужно считать отдельно. Если зеркало будет шириной, допустим 18 градусов, это 1060 километров, то недалеко от поверхности планеты сила составит 0.0378 g. На высоте Фобоса, конечно, намного меньше, но всё-равно слишком много, чтобы можно было придумать какую-то конструкцию, способную удержать это зеркало в целостности.
Минимальные нагрузки, стремящиеся к нулю будут тогда, когда ширина зеркала будет также стремиться к нулю, но оно может быть вытянуто вдоль орбиты спутника, и тогда основная нагрузка будет в виде собственного притяжения спутника.

Вот составил простую наглядную модель двух систем зеркал, расположенных на орбитах Фобоса и Деймоса в момент нахождения в пределах видимости Долины Маринёров. Как это будет примерно выглядеть со стороны. За текстуру Марса взял топографическую его карту. Солнечные зайчики обеих систем сфокусировал на Долину. Вот это, мне кажется, ещё более-менее реалистичный вариант использования зеркала для обогрева и освещения.
Если площадь зеркал каждой зеркальной системы будет равна площади Долины, то в момент видимости обеих систем, Долина будет получать примерно столько же тепла и света, сколько экваториальные области Земли. Из-за очень большой глубины Долины и высоты окружающего плато Фарсида, тепло по большей части будет оставаться там, а не рассеиваться по окрестностям.

[OratorFree]

Может с фуллеренами повезёт

Вы наверное имели ввиду графен? Фуллерены это "мячики", а для троса нужна линейная структура, прочная на разрыв.
Фуллерены это наверное  для "башни Циолковского".

[LonelyWanderer]

И вот ещё иллюстрация 

3D модель с зайчиками на Долину Маринёров от двух зеркальных систем (одна вне кадра)

[armadillo]

>наткнулся на очень интересный Кентравр

надо искать лучшие кентавры

[crazy_terraformer]

Например, если зеркало сплошное сферическое, то его полюса будут иметь силу, равную 0,378 g.

Вы имеете в виду, что это зеркало - планетарная сфера Дайсона ?  Вращение сферы не компенсирует притяжение на полюсах. Вместо сферы в таком случае должна быть эквипотенциальная поверхность или близкая к ней с окнами над полюсами, что-то в виде волчка.
А теперь подумаем, нам нужно получить больше света и тепла на Марсе, но зеркало, вращающееся вокруг него, будет слишком большим и придётся решать множество задач по его удержанию и т.д. Чем крупнее и сложнее сооружение, тем больше проблем.
Упростим.
1) Оставим вращаться небольшие зеркала вокруг Марса.
2) Марс вращается на орбите, расположим зеркала-призмы на его орбите впереди него и позади, и направим на него, топливо для коррекции возможно придётся подвозить или использовать солнечный или магнитный парус. Чем дальше от Марса, либо больше размер перенаправляющего свет устройства, либо используем комплекс лазерных излучателей и солнечные электростанции с растущими по мере удаления от Марса размерами для компенсации потерь на расходимость лазерных лучей.

P.S. Ещё вариант головной боли астроинженерного сооружения - линза с центром в точке Лагранжа L1 (между Марсом и Солнцем).

[armadillo]

я правильно понял, что вы обсуждаете сферу дайсона, не зная, что такое кольцо Нивена?

[LonelyWanderer]

Например, если зеркало сплошное сферическое, то его полюса будут иметь силу, равную 0,378 g.

Вы имеете в виду что это зеркало планетарная сфера Дайсона ?  Вращение сферы не компенсирует притяжение на полюсах. Вместо сферы в таком случае должна быть эквипотенциальная поверхность с окнами над полюсами.

Оно (вращение) нигде не компенсирует. Уже в 1 метре от экватора не компенсирует. Только в 1 метре нагрузка ничтожна. В километре - больше. А в 1000 километрах - слишком большая.
В 1000 километров над и под плоскостью экватора крайние точки зеркала будут двигаться со скоростью значительно меньшей 1-й космической на этой высоте. И это ведёт даже не к схлопыванию зеркала, а к его скручиванию. Эти точки теряют высоту из-за недостаточной скорости. Они стремятся во-первых понизить высоту, во вторых - оказаться под центром зеркала, а затем с противоположной стороны. А нагрузка на изгиб - это самая труднопреодолимая нагрузка, никакие нанотрубки не помогут, это должна быть гигантская пространственная ферма, в которой нагрузки будут уже не на изгиб, а на сжатие или растяжение. Но сами элементы этой пространственной фермы тоже будут не оптимизированы по скорости - они сами себя не выдержат и разрушатся, не говоря уже, чтобы какие-то зеркала держать.

Ну, поправлюсь, если там особые изогнутые формы применять, то можно добиться нагрузок только на сжатие. Но это всё равно тяжёлая нагрузка для любых материалов.

В лучшем случае можно создать зеркало шириной максимум несколько десятков километров, никак не больше. Для такого случая я и привел пример с освещением только Долины Маринёров.

[LonelyWanderer]

>наткнулся на очень интересный Кентравр

надо искать лучшие кентавры

Обоснование?