Освоение Марса

[Vavanzer]

Вообще тут такое дело... У Земли ядро чуть больше диаметра Марса))

http://naked-science.ru/article/sci/yadro-zemli-mozhet-okazatsya-n

Т.е мы имеем одну только "печку" размерами и особенно массой больше Марса... А Марс - выходит это на 90% мантия, практически  лишенная источника и мощного аккумулятора  тепла...

Это значит, что много газа должно быть в толще  планеты.

[Vavanzer]

Как-то обсуждали про ксеноновую атмосферу, как один из   вариантов стойкого терраформирования...

Тут выяснялась такая деталь, по ходу размышлений о ямах и валах...

Плотность ксенона при н.у 6кг /м3. есть еще один газ, более распространенный чем ксенон, это криптон. Его в 12 раз больше в земной атмосфере, чем ксенона. По объемному содержанию получатся 1:1000 000 отн. воздуха.

  Деталь: Плотности в 3-5 раз выше воздуха соответственно... Что это значит?
Это значит что будет иной градиент давления от высоты у криптон-ксенонной атмосферы. Перепад будет более резкий, соответственно плотности смеси газов. 

Если не тянуть резину))), то полатмосферы на  Земле имели бы на высоте 1-1.5км. вместо 5км  как сейчас... Чем выгодно  это для Марса? Тем, что можно сэкономить в 100 раз на количестве газа, если ограничится локальным терраформингом низменностей. Тут и ямы наши пригодятся)))
НО есть одно НО... Потепление в ямах может вызвать их затопление и вытеснение газа на равнины, что сведет давление обратно к минимуму и потребует новых больших порций тяжелого газа...

[Константин ВАРБ]

Что это значит?
Это значит что будет иной градиент давления от высоты у криптон-ксенонной атмосферы.

Вроде бы это значит что в случае повреждения дыхательного оборудования будет не декомпрессия, а 100% смерть? Отец рассказывал, что у них Курчатовском из-за нарушения техники безопасности двое так копыта откинули.     

[Vavanzer]

Вроде бы это значит что в случае повреждения дыхательного оборудования будет не декомпрессия, а 100% смерть? Отец рассказывал, что у них Курчатовском из-за нарушения техники безопасности двое так копыта откинули.     

Об этом не думал )))) Но у нас же предположительно будет микс из СО2, О2, ксенона, криптона и еще чего-нибудь)))  Кислородом в момент растения насытят долину, в условиях насыщенности СО2))

[Vavanzer]

Криптон:

"Биологическая роль[править | править вики-текст]
Воздействие криптона на живые организмы изучено плохо. Исследуются возможности его использования в водолазном деле в составе дыхательных смесей и при повышенном давлении как средство для анестезии[10].

Физиологическое действие[править | править вики-текст]
Большое количество вдыхаемого криптона при недостаточном количестве кислорода может привести к удушью.

При вдыхании газовых смесей, содержащих криптон, при давлении более 3,5 атмосфер наблюдается наркотический эффект[11].

При давлении 6 атмосфер криптон приобретает острый запах, похожий на запах хлороформа[12]."

  Все нормально с ним! Тем боле что у нас едваль 0.3-0.5атм пока что планируеца)))

[Vavanzer]

Ксенон:

"В конце XX века был разработан метод применения ксенона в качестве средства для общего наркоза и обезболивания. Первые диссертации о технике ксенонового наркоза появились в России в 1993 г. В 1999 году ксенон был разрешён к медицинскому применению в качестве средства для общего ингаляционного наркоза[12].
В наши дни ксенон проходит апробацию в лечении зависимых состояний[13]."

  Алкоголиков точно там не будет.))))

"Ксенон как допинг[править | править вики-текст]
В 2014 году WADA приравняла ингаляции ксенона к применению допинга[15][16].
Биологическая роль[править | править вики-текст]
Газ ксенон безвреден, но способен вызвать наркоз (по физическому механизму), а в больших концентрациях (более 80 %) вызывает асфиксию.
Вследствие более высокой плотности ксенона, чем воздуха[источник не указан 67 дней], заполнение ксеноном лёгких и выдыхание при разговоре приводит к значительному понижению тембра голоса (эффект, обратный эффекту гелия)."

  Колонисты будут как сайгаки скакать))) Тем боле при пониженной гравитации)))

(Википедия)

[crazy_terraformer]

  Колонисты будут как сайгаки скакать))) Тем боле при пониженной гравитации)))

(Википедия)

Под спойлером приказ Минздрава РФ, включающий инструкцию по применению и временную Фармакопейную статью на ксенон, с дозами и эффектами.

(кликните для показа/скрытия)

КСЕНОН

     Приказ Министерства здравоохранения Российской Федерации N 363 от
8 октября 1999 года
     Регистрационное удостоверение N 99/363/4
     Инструкция по применению утверждена 8 июля 1999 года
     Временная Фармакопейная статья 42-2891-97  утверждена  8  октября
1999 года
     Описание. Препарат  ксенон  представляет  собой  инертный  газ  и
предназначен  для  проведения  ингаляционного  наркоза  при  различных
оперативных вмешательствах и болезненных манипуляциях. Бесцветный газ,
без запаха и вкуса, не воспламеняется и не поддерживает горение.
     Фармакологические свойства.  Ксенон  относится   к   газообразным
средствам для проведения наркоза.
     Фармакодинамика. Ксенон в соотношении с кислородом (60:40, 70:30,
80:20)  оказывает  сильное  анальгезирующее и анестезирующее действие.
Через  две  минуты  с  момента  ингаляции  ксенона  возникает   стадия
периферической  парестезии  и  гипоальгезии,  на третьей минуте стадия
психомоторной активности,  на  четвертой  минуте  -  стадия  частичной
амнезии  и  анальгезии,  на  пятой  минуте наступает стадия анестезии,
соответствующая первому уровню хирургической стадии  эфирного  наркоза
(по Гиделу).
     В этой  стадии  возможно   выполнение   небольших   хирургических
операций.  Миорелаксирующие, анальгетическне и анестезирующие свойства
ксенона  выражены  сильнее,  чем  у  закиси  азота,  что  обеспечивает
проведение  небольших  операций  в  варианте  масочного  мононаркоза с
сохранением спонтанного дыхания пациента.  Показатели  гемодинамики  и
газообмена в течение анестезии стабильные.
     Выход из наркоза быстрый.  Через 2-3 минуты после отключения газа
пациенту  возвращается  сознание  с  полной  ориентацией в обстановке.
Ксенон не раздражает дыхательные  пути,  однако,  появляется  ощущение
сухости,  осиплости  голоса и металлического вкуса во рту.  Анальгезия
наступает от вдыхания 30-40% смеси с кислородом. Сознание утрачивается
при   ингаляции   65-70%  смеси  с  кислородом.  Ксенон  более  мощный
анестетик, чем закись азота. Минимальная альвеолярная концентрация для
ксенона равна 71%, тогда как у закиси азота она равна 105%.
     Фармакокинетика. Наркологический     эффект     ксенона     прямо
пропорционален  его  давлению  в  крови.  При  вдыхании  ксенон  легко
распределяется  в  легких,  быстро  диффундирует  и  в  силу   низкого
коэффициента    растворимости    его   альвеолярная   и   артериальная
концентрации быстро выравниваются.
     После прекращения  подачи  ксенона  он быстро элиминируется через
легкие в неизменном виде.  Через 2-3 минуты после отключения ксенона у
пациента  восстанавливается сознание в полном объеме.  Через 4-5 минут
ксенон элиминируется из организма через легкие почти полностью  и  его
кривая вымывания аналогична кривой вымывания азота из легких.  Через 2
минуты остаточная альвеолярная концентрация ксенона составляет  5%,  а
через 5 минут она снижается до 2%.
     В последующие  4  часа  происходит   постепенное,   окончательное
вымывание  ксенона  из  жидких  сред организма и дыхательного контура.
Возможно,   этим   объясняется   несколько   пролонгированный   период
послеоперационной   анальгезии   после   ксеноновой   анестезии,   что
свидетельствует еще об одном положительном свойстве ксенона.
     Показания к  применению.  Ксенон  применяют у взрослых в качестве
газообразного средства для  наркоза  для  обезболивания  хирургических
операций,  болезненных манипуляций, снятия болевых синдромов и болевых
приступов.
     Используют при   масочном   мононаркозе   и   в   комбинированном
эндотрахеальном  наркозе  в   сочетании   с   различными   седативными
средствами,  нейролептиками,  миорелаксантами и местными анестетиками.
При  масочном   мононаркозе   при   сохранении   спонтанного   дыхания
оптимальным     вариантом     премедекации     является     применение
транквилизаторов.  Применение   наркологических   анальгетиков   менее
целесообразно  из-за возможного угнетения дыхания.  Применение ксенона
не имеет возрастных ограничений.
     Однако, применение  ксенона  в качестве средства наркоза возможно
только   специалистом   анестезиологом-реаниматологом   при    наличии
соответствующей   наркозно-дыхательной   и  контрольно-диагностической
аппаратуры.
     Способ применения  и  дозы.  Ксенон  вводится  в  организм только
ингаляционным путем  в  виде  ксеноно-кислородных  смесей,  в  которых
концентрация ксенона не должна быть выше 80%.
     Дыхательная газовая смесь формируется в наркозном аппарате  любой
отечественной конструкции (Полинаркон 2П,  РО-6-Н), в которых ротаметр
по закиси азота предварительно тарируется на ксенон.  В зависимости от
характера    операции   или   манипуляции   устанавливается   заданная
концентрация  ксенона  и  кислорода,  под   контролем   ротаметров   и
газоанализатора  по  кислороду,  установленного  на  каналах  вдоха  и
выдоха.
     При масочном  варианте  ксеноновой  анестезии необходимо добиться
полной герметичности в системе дыхательного контура,  а по  достижении
хирургической    стадии    применять    ларингеальную    маску.    При
эндотрахеальном   варианте   ксеноновой   анестезии   вводный   наркоз
проводится,  как обычно, используя барбитураты или другие внутривенные
анестетики (кетамин +  седуксен,  диприван,  бристал),  после  которых
вводится миорелаксант и производится интубация.
     После перевода на искусственную  вентиляцию  легких  производится
5-минутная денитрогенизация 100%  кислородом при газотоке 10 л/мин,  и
МОД = 8-10 л/мин, по полуоткрытому контуру.
     После денитрогенизации  устанавливается  газовая  смесь ксенона и
кислорода под контролем газоанализатора и ротаметров.
     По окончании  наркоза  выключают подачу ксенона и легкие пациента
вентилируются в течение  4-5  минут  кислородно-воздушной  смесью  для
надежной   элиминации  ксенона,  используя  при  этом  вспомогательную
вентиляцию.  Экстубация производится при  появлении  первых  признаков
сознания при условии полного восстановления спонтанного дыхания.
     Противопоказания. Применение ксенона может  быть  ограничено  при
операциях,  связанных  с  пневмотораксом (легочная хирургия,  хирургия
сердца и магистральных сосудов),  при которых возникает  необходимость
пользоваться гипероксическими смесями.
     Ксенон обладает высокой диффузионной  способностью  и  по  закону
разницы  парциальных  давлений  может  заполнять  замкнутые  полости в
организме  с  увеличением  их  объема  (просвет  кишечника,   закрытый
пневмоторакс,  воздушные  эмболы).  В  этой  связи возникают некоторые
ограничения применения ксенона в указанных клинических ситуациях.
     Побочное действие.   У   лиц,  имеющих  пристрастие  к  алкоголю,
отмечается  более  выраженная  психомоторная  активность  в  начальном
периоде ксеноновой анестезии.  При увеличении концентрации ксенона или
после   введения   седативных    средств    (седуксена,    мидазолама)
психомоторная активность быстро исчезает.
     Ксенон обладает способность диффундировать в тканях  и  заполнять
закрытые  полости  (при  пневмотораксе,  вздутии кишечника,  воздушной
эмболии) по закону разницы в парциальных  давлениях.  Эта  особенность
ксенона должна учитываться врачом-анестезиологом.
     В связи с быстрой элиминацией ксенона из организма  по  окончании
наркоза  он  быстро  заполняет  альвеолярное  пространство  и  создает
феномен  "диффузной  гипоксии".  Для  предупреждения   этого   явления
необходимо  в  течение  4-5  минут  после отключения ксенона применять
вспомогательную вентиляцию легких.
     Взаимодействие с другими лекарственными средствами.  Ксенон может
взаимодействовать с любыми лекарственными средствами,  применяемыми  в
анестезиологической      практике:     парообразными     анестетиками,
наркотическими   анальгетиками,   транквилизаторами,   нейролептиками,
антигистаминами и т.д.
     Передозировка. Максимально  допустимой  концентрацией  ксенона  в
газонаркотической  смеси  с  кислородом является 80%.  Любое повышение
концентрации ксенона выше указанной величины при  обычном  атмосферном
давлении  будет  сопровождаться гипоксией,  что недопустимо.  Меры при
возникновении этого осложнения - оксигенотерапия и лечение последствий
гипоксического воздействия.

Скакать будут алкоголики.Остальные лежать пластом и балдеть.
Похоже для ксеноно-кислородной атмосферы понадобиться какая-то адаптация мембран нейронов , может быть фармакологическая, иначе ходить в масках.
У криптона подобные эффекты начинаются с 3,5 атмосфер.

[Vavanzer]

Скакать будут алкоголики.Остальные лежать пластом и балдеть.
Похоже для ксеноно-кислородной атмосферы понадобиться какая-то адаптация мембран нейронов , может быть фармакологическая, иначе ходить в масках.
У криптона подобные эффекты начинаются с 3,5 атмосфер.

Скакать имел ввиду при низких  дозах, просачивающихся через маску... О 100% терраформировании для  дыхания речь пока не идет.
Хотяб для растений и для легких костюмов с масками.

[crazy_terraformer]

Тема:Купол над Долиной Маринер.
Если накрыть герметичным плоским куполом или плоской крышей на опорах Долину Маринер, пропитать стены герметизирующим составом и заполнить воздухом, хватит ли атмосферы Марса создать там:
a) нормальное давление на дне;
b) обеспечить состав атмосферы подходящий для дыхания?
Долины Маринер имеют длину 4500 км (четверть окружности планеты), ширину — 200 км и глубину — до 11 км. Считая , что сечением долины является прямоугольник и соответственно она представляет собой параллелепипед,тогда площадь дна S=4500^.200=900 000 км²=9·10⁵км²=9·10¹¹м²
P=F/S=M^.a/S
M=PS/a
a=3,711 м/с²
M - масса атмосферы внутри купола
P- давление на дне равное 1 атм=101 325 Па
1Па=1Н/м²  1Н= 1 кг·м/с²
1Па=1кг/мс²
M=101325_*9·10¹¹/3,711=24573565076798706,55 кг=2,4574·10¹⁶кг
Как мне кажется, необходимо использовать уравнение состояния Клайперона-Менделеева и в расчете скрывается грубая ошибка, если можете поправьте.
Примерная масса марсианской атмосферы 2,5·10¹⁶ кг, таким образом, если бы Долина Маринер представляла собой параллелепипед,то для обеспечения давления в 1 атм на дне её, пришлось закачать в него почти всю атмосферу Марса.
Состав сжатой марсианской атмосферы для дыхания не подходит, а для фотосинтеза не эукариотами, возможно да. Цианобактерии возможно смогут жить в такой атмосфере.
 Углекислый газ    95,32 %
Азот    2,7 %
Аргон    1,6 %
Кислород    0,13 %
Угарный газ    0,07 %
Водяной пар    0,03 %
Оксид азота(II)    0,013 %
Неон    0,00025 %
Криптон    0,00003 %
Формальдегид    0,0000013 % [1]
Ксенон    0,000008 %
Озон    0,000003 %

[crazy_terraformer]

Тема:Купол над равниной Эллада.
Если накрыть герметичным плоским куполом или плоской крышей на опорах Элладу, пропитать стены герметизирующим составом и заполнить воздухом, хватит ли атмосферы Марса создать там:
a) нормальное давление на дне;
b) обеспечить состав атмосферы подходящий для дыхания?
Эллада имеет диаметр 2300 км (четверть окружности планеты), глубину — до 9 км. Считаем , что долина представляет собой циллиндр ,тогда площадь дна S=Pi_*R²=Pi_*(D/2)²=3,1416_*(2300/2)²=3,1416_*1150²=4 154 756,284 км²=4,155·10⁶км²
S=4,155·10¹²м²
P=F/S=M.a/S
M=PS/a
a=3,711 м/с2
M - масса атмосферы внутри купола
P- давление на дне равное 1 атм=101 325 Па
1Па=1Н/м2  1Н= 1 кг·м/с2
1Па=1кг/мс2
M=101325_*4,155·10¹²/3,711=1,134·10¹⁷кг
Как мне кажется, необходимо использовать уравнение состояния Клайперона-Менделеева и в расчете скрывается грубая ошибка, если можете поправьте.
Примерная масса марсианской атмосферы 2,5·10¹⁶ кг, таким образом, если бы Эллада представляла собой циллиндр,то для обеспечения давления в 1 атм на дне её, пришлось закачать в него больше 4,53 атмосфер Марса.

[LonelyWanderer]

А зачем вот прям всю глубину использовать и купол по краям прокладывать. Долина Маринёров глубока, стенки крутые, парничок  можно было бы где то в нижней части стены крепить, использовав глубину лишь 2-3 километра, а не 11, тогда и атмосферы хватит.
Но вообще такие купола слишком большие, опасные и трудные в создании, незачем их обсуждать. Где-то в далеком будущем, когда (и если) человечество будет в 100500 раз более могущественно и если оно не примет решение о терраформации всего Марса, то возможно и будут делать такие крупные купола, но не в обозримом будущем.

[LonelyWanderer]

Кстати по поводу куполов и Ямы. Есть идея совмещения того и другого, чтобы минимизировать трудозатраты по созданию того и другого, что в совокупности снизит общие усилия.

Проблема Ямы в том, что она должна быть слишком глубока, объем вынимаемых пород должен быть слишком большой - слишком большие энергозатраты. Проблема купола в том, что ему нужно выдерживать слишком большое внутреннее давление, что требует очень много прочных материалов.

А если сделать Яму гораздо менее глубокой, а купол - гораздо менее мощный? Ведь Яма должна быть очень глубокой, чтобы компенсировать всю ту высоту атмосферного столба, что соответствует земной стратосфере, при этом рост давления в верхних слоях с понижением высоты очень небольшой, а уже в тропосфере по мере плотности воздуха - гораздо более значительный. Т.е. создание Ямы с глубиной, компенсирующей стратосферу - очень неэффективно. А создание купола, компенсирующего давление тропосферы - очень трудоёмко и опасно.
Так вот идея в том, что Яма должна быть глубока лишь на толщину тропосферы, а стратосферу - заменять куполом.

Т.е. Яма должна быть не глубиной километров в 50, или сколько там мы считали, а километров 15-20. А на этой высоте будет располагаться уже купол, держащий давление атмосферы не 1 бар, а гораздо меньшую, т.к. с высотой избыточное давление падает.

Допустим, пока что цифры навскидку - Яма глубиной 20 километров и давление на дне - 0.5 бар. В Долине Маринеров, где примем глубину дна 5 километров, а высоту окружающего ландшафта 3 километра, итого нужно углубить на 12 километров.
На Земле разнице 20 километров с учетом гравитации Марса 0.378 соответствует высота 7.56 километров. Давление 0.5 бар на Земле - это высота 5460 метров. Прибавляем 7560 метров и получаем высоту 13020 метров. На Земле на этой высоте имеется давление  0.16 бар. Или 1600 кг/м²
Именно такое давление и нужно будет держать. Эта нагрузка может держаться с помощью стержней из каких-либо пород, подвешенных под куполом на тросах (стержней, чтобы по-минимуму загораживать солнечный свет). На неё дать процентов 95 нагрузки, а остальные стабилизирующие 5% - на тросах-растяжках к поверхности и на армирование тросами к краям купола.
При таких данных к куполу можно подвешивать стержни (или ставить сверху) из горных пород через каждый 1 метр по 1600 кг, и если они будут иметь плотность, допустим, 3 кг/дм³, то величина этих стержней будет 0.533 м³ или, например 35 * 35 * 435 см. Когда Солнце в зените получаем затенённость стержнями-грузами лишь около 12%.

Если пересчитать не на 20, а на 30 километров глубину Ямы (т.е. реальная выемка грунта в долине Маринёров - 22 км), получаем аналогичную разницу по высоте на Земле 11.28 км, прибавляя к 5460 метров будет 16740 метров высоты на Земле, где атмосферное давление - 0.09 бар, а за вычетом внешнего марсиансого давления на высоте 3-х километров где-то в районе 0.005, получаем разницу в 0.085 бар. Или 850 кг/м²
При таких данных к куполу можно подвешивать стержни (или ставить сверху) из горных пород через каждый 1 метр по 850 кг, и если они будут иметь плотность, допустим, 3 кг/дм³, то величина этих стержней будет 0.283 м³ или, например 30 * 30 * 314 см. Когда Солнце в зените получаем затенённость стержнями-грузами лишь около 9%.

Могу изобразить концепцию в 3-д графике, но думаю, приблизительно понятно её объяснил

[LonelyWanderer]

ошибка в предыдущем посте, не учёл гравитацию Марса при расчете утяжеляющих купол стержней, уже некогда исправлять, но навскидку затенённость ими будет в районе 15-20%.

[AlexAV]

Как-то обсуждали про ксеноновую атмосферу, как один из   вариантов стойкого терраформирования...

Для Марса и азотно-кислородная атмосфера будет вполне стойкой. Солнце раньше превратится в красный гигант, чем он её при текущей активности Солнца потеряет.

С криптоном можно Луну терраформировать. Правда неясно где его взять в таких количествах (это достаточно редкий газ).

[Vavanzer]

Надо еще и плотность учитывать. СО2 имеет 2 кг/м3, воздух – 1.3 . т.е у нас паритет, с учетом гравитации марса. Высотная зависимость может быть близкой к Земной.
Добавляем фактор инсоляции, получим еще более крутой градиент. Т.е. нарастание плотности будет более стремительным.

т.е.тяжелые газы и низкая инсоляция увеличивают высотный градиент

[LonelyWanderer]

Надо еще и плотность учитывать. СО2 имеет 2 кг/м3, воздух – 1.3 . т.е у нас паритет, с учетом гравитации марса. Высотная зависимость может быть близкой к Земной.
Добавляем фактор инсоляции, получим еще более крутой градиент. Т.е. нарастание плотности будет более стремительным.

т.е.тяжелые газы и низкая инсоляция увеличивают высотный градиент

Я имел ввиду кислородную внутреннюю атмосферу:)

[Vavanzer]

Купола выгодны скорее для небольших площадей. Небольшой перепад давления, но состав пригодный для дыхания. Для жизнедеятельности бызы или деревни исследователей.

Или отдельные аранжереи, холы делать.

Крупные же купола дорогущие и опасные. Ну идея небольшой кратер накрыть пленкой прокатит еще... А большие проекты по стоимости выйдут дороже чем астероид скинуть)))

[crazy_terraformer]

Мегакупол интересен тем, что там могут собираться облака и идти дожди,что это большой тепловой буфер - можно сбрасывать много тепла в его атмосферу или надолго отключить отопление.
Опасность аварии при отсутствии тектоники и вулканизма наверняка невелика  .
Опасные метеориты можно отслеживать и уничтожать или отклонять в космосе, важные области  и области для восстановления биологической среды можно накрыть внутренними куполами.

Сжатие большого объема газа в условиях силы тяжести - интересная задачка.Здесь нужно учитывать гравитацию. Процесс можно считать изотермическим PV=const ; P1V1=P2V2. Как сюда подставить гравитацию.
P2- давление атмосферы в куполе на стенки при отсутствии гравитации, соответствующее 1атм на дне подкупольной колонии в присутствии гравитации  ;
V2- конечный объём(объём под куполом);
V1- искомый исходный объём;
P1- давление искомого объёма при отсутствии гравитации и герметичности,соответствующее давлению на дне до закачивания атмосферы в присутствии гравитации  ;

[crazy_terraformer]

С криптоном можно Луну терраформировать. Правда неясно где его взять в таких количествах (это достаточно редкий газ).

На Юпитере с Сатурном.

[Vavanzer]

На Юпитере с Сатурном.

Большая компрессорная база-аэростат в атмосфере...

Использовать  ядерную энергетику для ее работы. Вот только как проблемы с мощным магнитным полем и радиацией решить? Там все оч наэлектризовано.