Освоение Марса

[crazy_terraformer]

Тоннели глубоко под землёй и в горах можно прожигать рейлганом - электромагнитной катапультой,
на Марсе удобно - атмосферное давление низкое, значит скорости могут быть гиперзвуковые. Надо только газоотвод обеспечить под поверхностью.

[Aluminium]

А по баллистической траектории грузы отправлять получится? Построить пушку и не возиться с рельсами. Ускорение свободного падения меньше земного, сопротивление атмосферы тоже меньше. А ещё такой путь быстрее.

[LonelyWanderer]

В газопровода 200 атм, и трубы диаметра порядка метра...

Чтоб трубопровод завалить землёй, придётся делать его толстым, толще чем для 0,5 атм. Такое давление любая жестянка выдержит))))

Если внутреннее давление в трубе будет 0.5 бар, то давление грунта следует делать чуть меньше, допустим 0.45 бар. Тогда труба будет иметь лишь небольшое внутреннее избыточное давление, в данном случае равное 0.05 бар. А засыпать грунт можно уже после наполнения трубы атмосферой, чтобы избежать возможного её сдавливания. И тогда можно будет сэкономить на толщине стенок, т.е. на количестве металла.
Чем меньше разность давления, тем лучше, зачем лишние нагрузки на материал? Это ведь усталость металла и более частый ремонт, что в условиях Марса не очень хорошее занятие.

Это вода даст такое давление в 0,5атм на глубине 10 м при марсианской гравитации. Грунты же как правило тяжелее воды в 2-3 раза. С этим вообще можно не замлрачиваться, тк все равно придется 3- 5мм стенку с оребрением у труб делать.

Ещё раз, не нужно путать плотность сплошной породы с объемной плотностью с учётом пор:

А вот как я себе представляю прокладку трубы открытым способом: траншея несколько метров глубиной, и вал 3-4 метра высотой.

[crazy_terraformer]

А по баллистической траектории грузы отправлять получится? Построить пушку и не возиться с рельсами. Ускорение свободного падения меньше земного, сопротивление атмосферы тоже меньше. А ещё такой путь быстрее.

Для грузов не боящихся больших ускорений почему нет, только для посадки нужны ракетные двигатели, запас топлива и окислителя. Для уменьшения запасов топлива и окислителя можно использовать большие тормозные парашюты.

[Polnoch Ксю]

Для грузов не боящихся больших ускорений почему нет, только для посадки нужны ракетные двигатели, запас топлива и окислителя. Для уменьшения запасов топлива и окислителя можно использовать большие тормозные парашюты.

А не получится обойтись большими надувными баллонами? Ведь эти грузы не боятся больших ускорений..

[crazy_terraformer]

А не получится обойтись большими надувными баллонами? Ведь эти грузы не боятся больших ускорений..

Снаряды тоже не боятся ускорений, а когда врезаются стенку танка или бетонную стену разлетаются осколками. Хотя идея с баллонами интересна, если они будут такими большими, что могут тормозить как парашют или тормозной экран, а потом сбрасывать энергию в прыжках и подскоках.
Или вообще вот идейка, груз разгоняется катапультой, а в высшей точке траектории надуваются баллонеты с лёгким газом (азот,аргон, кислород) и объект дальше летит над поверхностью, пока не погасит свою скорость за счёт аэродинамического торможения, потом баллонеты медленно сдуваются и объект медленно спускается на поверхность.

[crazy_terraformer]

Если кислород убегает несколько миллибар в миллиард лет, то аргон должен убегать несколько миллибар, эдак в 100 миллиардов лет. Атомная масса аргона 40 против 16 у кислорода даст его стойкость к убеганию как минимум на порядок больше. А он ещё, наверное, и испытывает трудности в попадании в верхние слои атмосферы из-за плотности.

Так и есть. Только большая часть аргона в атмосфере не первичная, а радиогенная. Он образовался в результате распада К-40. И здесь есть такой момент, который заключается в том, что если распад произошёл внутри твёрдого тела, то образующийся атом аргона довольно надёжно удерживается им и практически не имеет никакого шанса попасть в атмосферу.  В атмосферу он попадает лишь при эрозии или переплавке этого материала. В связи с быстрым затуханием вулканизма и его незначительностью в амазанийской эре, а также отсутствием водной эрозии в этот период, поступление радиогенного аргона из горных пород в атмосферу на Марсе и оказалось существенно меньше, чем на Земле. Радиогенный Ar-40 там не ушёл в космос, а просто не имел возможности по большей части выйти из литосферы в атмосферы. Поэтому его там и меньше, чем на Земле.

Таким образом потепление, рост давления за счёт испарившихся углекислотных шапок приведёт к появлению жидкой воды, в результате появится водная эрозия, что вызовет поступление радиогенного аргона (а может азота) из горных пород в атмосферу, что будет причиной роста давления атмосферы за счёт компонента, который не выпадет в виде осадков на полюса и менее склонен к утечке из атмосферы, чем молекулярный кислород.

Интересно, а землетрясения способны высвободить радиогенный аргон и или молекулярный азот скрытые в лакунах минералов горных пород? Имеет ли смысл взрывать под землёй термоядерные заряды не только для сейсмического зондирования и поиска полезных ископаемых, но и в целях выделения газов из горных пород в результате прохождения сейсмических волн?

[crazy_terraformer]

Тема: Масса кислорода на Марсе эквивалентная массе кислорода атмосферы Земли в плане создания одинакового парциального давления
...
Ускорение свободного падения на экваторе Марса a=3,711 м/с² или 0,378 g.
Масса кислорода в атмосфере Земли (5,1352 ±0,0003)·10¹⁸ кг _* 23,10%=
=(1,1862312±0,0000693)·10¹⁸ кг
Для создания аналогичного земному парциального давления кислорода на среднем уровне Марса
M_{O2в атм Земли*}g/Sземли=M_{O2в будущ атм Марса*}0,378g/Sмарса
M_{O2в будущ атм Марса*}0,378/Sмарса=M_{O2в атм Земли}/Sземли
M_{O2в будущ атм Марса}=(M_{O2в атм Земли}/0,378)_*Sмарса/Sземли
Площадь поверхности Марса=144 371 391 км²=144 371 391 км²/510 072 000 км²=0,283041 земной
M_{O2в будущ атм Марса}=(1,1862312·10¹⁸ кг/0,378)_*144 371 391 км²/510 072 000 км²=8,882336·10¹⁷ кг

Для выделения 8,882336·10¹⁷кг кислорода надо m кг H2O
M(O)=15,999 г/моль                        M(H2O)=18,015 г/моль
m(H2O)=8,882336·10¹⁷*18,015/15,999=~10,0015803·10¹⁷ кг=~1,00015803·10¹⁸кг
m(H2)=m(H2O)-m(O2)=~1,1192443 ·10¹⁷ кг
При сгорании 1 кг H2 выделяется 142 МДж,
при сгорании m(H2)=~1,1192443 ·10¹⁷ кг выделится E МДж
E=~158,9326898·10²³Дж=~1,589327·10²⁵Дж
Японские исследователи разработали экспериментальные мембранно-электродные блоки с твердополимерным электролитом, обеспечивающие электролиз воды с КПД (по электричеству) > 90% при плотностях тока 3 А/см2.
Значит энергии для электролиза такого количества воды потребуется где-то E*100/90=~1,765919·10²⁵Дж без учёта остальных затрат.
Полная энергия взрыва Царь-бомбы была около 2,4^.10¹⁷ Дж (что соответствует дефекту массы 2,65 кг).
 73 млн 579 тысяч 949 Царь-бомб или 194 тысячи 986,865 тонн дефекта массы.
Солнечная постоянная на Марсе=586Вт/м2=586(Дж/с)/м2=5,86^.10⁸Дж/с^.км²=21,096^.10¹¹Дж/ч^.км²
Некая площадь солнечных батарей будет освещена всегда, поэтому считая на земной год 1,84927536^.10¹⁶Дж/год^.км²

Площадь поверхности Марса равна 1,44371391^.10⁸ км².
Если покрыть всю поверхность СБ, то половина их будет всегда получать энергию.
 0,5_*1,44371391^.10⁸ км², это получается 1,3349123^.10²⁴ Дж в год.
 Т.е. давление кислорода равное земному получается электролизом воды где-то за 13,22873 земных года, если получать энергию Солнца со всей поверхности Марса со 100% КПД и 100% поглощением энергии.
Но это при 586 Вт/м2, которые можно получить на орбите в отсутствие пылевых бурь и прочего, поэтому исходя из усредненного по широтам и за сутки получаем 100 ВТ/м2, тогда время увеличивается до 77,52033 года. Далее КПД сол.батарей вряд ли будет 100%, ориентируясь на сегодня КПД будет от 10% до 40 %, значит время вырастет до 193,8008 - 775,2033 лет.
Используя батареи на наноантеннах с потенциальным КПД 85% время выделения кислорода будет 91,2004 года.
В уравнение надо добавить время на развертывание солнечных заводов, массу кислорода полученного из пород планеты в результате выделения металлов и кремния на их постройку.
Согласно http://tung-sten.no-ip.com/Texts/Popsci/Mars.Climate/Mars.Climate.htm это в худшем сценарии 10% КПД сол.батарей 400 лет, в среднем 40%КПД 100лет, в наилучшем 85% КПД наноантенн 47,059 лет, и получим 11600 Па к покрытию сол.панелями всей планеты.

101325*23,1%-(11600-600)=23406,075-11000=12406,075 Па, т.е. останется меньше половины кислорода выделить, это %=(12406,075/23406,075)*100=~53,004%. Оставшееся время сократится почти вдвое. До 48,3395 лет при использовании наноантенн, при 10% КПД сол.батарей 410,8861 лет, при 40% 102,721505 лет.
Плюсуем время на развёртывание сол.заводов:~95,3985 года наноантенны,~202,721505 года 40%КПД, ~ 810,886года 10%КПД.

[sharp]

Лучше вынести СЭС на орбиту Марса. Там можно увеличивать их площадь до нескольких десятков или сотен площадей этой планеты или даже больше.

Да мы столько не произведем)

[Vavanzer]

Кислород особо не нужен, хватило бы кислородных масок и обогащение им атмосферы помещений.  Главное зоздать давление, и чтоб атмосфера инертная и не ядовитая была.

[Фантазер]

Для грузов не боящихся больших ускорений почему нет, только для посадки нужны ракетные двигатели, запас топлива и окислителя. Для уменьшения запасов топлива и окислителя можно использовать большие тормозные парашюты.

Или большие складные крылья.Ой и марсодром.

[Фантазер]

MO2в будущ атм Марса=(1,1862312·1018 кг/0,378)*144 371 391 км²/510 072 000 км²=8,88233·1017 кг

Извиняюсь,это из вноски,может и не ваше.Подобные расчеты были в теме о колонизации Венеры.Из такого количества но железа можно построить88,8миллиардов индивидуальных бочек Диогена массой по 1000 тонн.По всей Солнечной системе!И энергетически немного дешевле.

[Vavanzer]

Система вертикальной посадки с выдвигающимися стойками как у spaseX в помощь )))
Видимо Марс более подходящее место для осуществления мечты Королева о ракетной почте

[sharp]

Все эти ваши полеты и баллистическая почта - дико неэкономично. Мы тут N страниц назад уже поезд по Марсу пустили, вот на них и будет все ездить.

[crazy_terraformer]

Лучше вынести СЭС на орбиту Марса. Там можно увеличивать их площадь до нескольких десятков или сотен площадей этой планеты или даже больше.

Да мы столько не произведем)

Сделать их на более близких к Солнцу объектах (Луна и Меркурий) выйдет энергетически дешевле.
А нам может столько и не надо. Никто не знает, как найти угол расхождения для эксимерного УФ-лазера 193 нм на смеси аргона и фтора?
Марс имеет большую площадь и проще построить, полагаю, преобразователь энергии с высоким КПД в выделенной полосе частот, а тем более на одной частоте, чем в широком спектре. Таким образом СЭС совокупной меньшей площади размещенные на орбитах от орбиты Земли до орбиты Меркурия могли бы усилить освещение Марса на определённой длине волны до величины перекрывающей его инсоляцию в несколько десятков, а то и сотен раз.

Кислород особо не нужен, хватило бы кислородных масок и обогащение им атмосферы помещений.  Главное зоздать давление, и чтоб атмосфера инертная и не ядовитая была.

Мир - раковина.
Сначала подземелья, тоннели и купола. Потом эшелонированная защита от крупных метеоритов и астероидов, разметка астероидов маяками, затем постройка искусственной оболочки вокруг планеты высотой в несколько км  с засыпкой её отработанной породой для защиты от радиации. Голографическое небо и солнца-аэростаты, регулируемый климат.

Для грузов не боящихся больших ускорений почему нет, только для посадки нужны ракетные двигатели, запас топлива и окислителя. Для уменьшения запасов топлива и окислителя можно использовать большие тормозные парашюты.

Или большие складные крылья.Ой и марсодром.

Эпического размера парашюты и крылья.

MO2в будущ атм Марса=(1,1862312·1018 кг/0,378)*144 371 391 км²/510 072 000 км²=8,88233·1017 кг

Извиняюсь,это из вноски,может и не ваше.Подобные расчеты были в теме о колонизации Венеры.Из такого количества но железа можно построить88,8миллиардов индивидуальных бочек Диогена массой по 1000 тонн.По всей Солнечной системе!И энергетически немного дешевле.

Где бы только найти его столько в виде удобной железной руды?

[SpaceEngineer]

А засыпать грунт можно уже после наполнения трубы атмосферой, чтобы избежать возможного её сдавливания. И тогда можно будет сэкономить на толщине стенок, т.е. на количестве металла.

Ага, а в случае разгерметизации сколлапсирует сразу весь тоннель.

[crazy_terraformer]

Мир-раковина.
Общая масса атмосферы Марса — около 2,5×10¹⁶ кг.
По массе:CO₂-95.97%; Ar-1.93%; N₂-1.89%; O₂-0.146%;CO-0.0557%.

(кликните для показа/скрытия)

m(CO₂)=2,39925×10¹⁶ кг
m(Ar)=4,825×10¹⁴ кг
m(N₂)=4,725×10¹⁴ кг
m(O₂)=0,365×10¹⁴ кг
m(CO)=0,13925×10¹⁴ кг
Согласно закону Авогадро, 1 моль идеального газа при нормальных условиях имеет один и тот же объём Vm = RT/P = 22,413962(13) дм3/моль[2], называемый молярным объёмом идеального газа (здесь T — абсолютная температура, P — давление) T=273,15 K= 0 °C  P=101,325 кПа.
Азот
4,725×10¹⁴ кг/(1,44371391×10¹⁴)м²=3,27281кг/м²=32,7281 г/дм²   
M(N2)=28,0140 г/моль
Кол-во N2 моль/дм2=32,7281/28,0140=1,168276 моль/дм2
Столб N2 в дм над дм2 h=22,413962(13)*1,168276=26,1857 дм3/дм2=~2,6186 м
N2 в атмосфере Земли 78,081% по объёму, значит высота воздушного столба в сжатой атмосфере Марса приведённой к земному составу будет равна  (26,18569961[дм3/дм2]/78,081)*100=~33,5365833 дм=~3,353658 м=3,354 м
Кислород
(4,725×10¹⁴ кг/75,50%)*23,10%=1,4456623×10¹⁴ кг
Придётся добавить dO2=1,0806623×10¹⁴ кг до нормы
Аргон
(4,725×10¹⁴ кг/75,50%)*1,286%=0,080481457×10¹⁴ кг
Придётся отправить за глобальный купол dAr=4,744518543×10¹⁴ кг
CO можно пустить на синтез водорода и углеводородов из воды + частичное производство недостающего кислорода.
Большая часть углекислого газа останется над глобальным куполом,а 0,04% от объёма сжатого воздуха будет под глобальным куполом.
~33,5365833 [дм3/дм2]*0,04%=0,0134146 дм³/дм²
в молях/дм2 0,0134146 [дм3/дм2]/22,413962(13)[дм3/моль]=~0,0005984945 моль/дм²
M(CO2)=44,0090 г/моль
в граммах на дм2   0,0005984945*44.0090=~0,0263391г/дм2=~2,63391 кг/м²
Масса CO2 под куполом (1,44371391×10¹⁴[м²])*2,63391[кг/м²]=~3,80262×10¹⁴кг

Высота сжатой атмосферы пригодной для дыхания и равной по составу и давлению земной под раковиной (глобальным куполом) составит около 3 м 35,4 см.
Большая часть углекислого газа будет над куполом, под куполом будет его чуть больше 1,585% , аргона над куполом останется около 98,93%. Под куполом вначале будет 25,25% кислорода от нормы. CO уйдёт на производство органики, водорода и очень малой части недостающего кислорода.

[LonelyWanderer]

А засыпать грунт можно уже после наполнения трубы атмосферой, чтобы избежать возможного её сдавливания. И тогда можно будет сэкономить на толщине стенок, т.е. на количестве металла.

Ага, а в случае разгерметизации сколлапсирует сразу весь тоннель.

Суть в том, чтобы труба не несла никакой нагрузки, для увеличения срока службы. Ну а запас прочности на случай разгерметизации, конечно, должен быть, но не эксплуатационный в несколько раз а аварийный, раза в 2 - на экономию металла. Хотя резон в этом замечании есть. В самом деле, предел прочности на растяжение значительно выше, чем на сжатие, даже, думаю, здесь идёт речь не о сжатии,  а на изгиб. И, возможно, поэтому для максимальной экономии металла (с учетом запаса прочности на разгерметизацию), трубу закладывать нужно на значительно меньшей глубине, быть может всего в 3-4 метра, т.е. при внутреннем давлении, значительно превосходящим внешнее.
Но с другой стороны, ведь и вероятность аварии резко растёт с увеличением нагрузки,так что тут нужно считать.

[LonelyWanderer]

Мир-раковина.
Общая масса атмосферы Марса — около 2,5×10¹⁶ кг.
По массе:CO₂-95.97%; Ar-1.93%; N₂-1.89%; O₂-0.146%;CO-0.0557%.

(кликните для показа/скрытия)

m(CO₂)=2,39925×10¹⁶ кг
m(Ar)=4,825×10¹⁴ кг
m(N₂)=4,725×10¹⁴ кг
m(O₂)=0,365×10¹⁴ кг
m(CO)=0,13925×10¹⁴ кг
Согласно закону Авогадро, 1 моль идеального газа при нормальных условиях имеет один и тот же объём Vm = RT/P = 22,413962(13) дм3/моль[2], называемый молярным объёмом идеального газа (здесь T — абсолютная температура, P — давление) T=273,15 K= 0 °C  P=101,325 кПа.
4,725×10¹⁴ кг/(1,44371391×10¹¹)м²=3,27281×10³ кг/м²=32,7281 кг/дм²=32,7281×10³г/дм²   
M(N2)=28,0140 г/моль
Кол-во N2 моль/дм2=32,7281×10³/28,0140=1,168276×10³моль/дм2
Столб N2 в дм над дм2 h=22,413962(13)*1,168276×10³=26185,69961 дм3/дм2=~2618,56996м=~2,61857 км
N2 в атмосфере Земли 78,081% по объёму, значит высота воздушного столба в сжатой атмосфере Марса приведённой к земному составу будет равна  (26185,69961[дм3/дм2]/78,081)*100=~33536,5833 дм=~3353,658 м=3,354 км
Кислород
(4,725×10¹⁴ кг/75,50%)*23,10%=1,4456623×10¹⁴ кг
Придётся добавить dO2=1,0806623×10¹⁴ кг до нормы
Аргон
(4,725×10¹⁴ кг/75,50%)*1,286%=0,080481457×10¹⁴ кг
Придётся отправить за глобальный купол dAr=4,744518543×10¹⁴ кг
CO можно пустить на синтез водорода и углеводородов из воды + частичное производство недостающего кислорода.
Большая часть углекислого газа останется над глобальным куполом,а 0,04% от объёма сжатого воздуха будет под глобальным куполом.
~33536,5833 дм3/дм*0,04%=13,4146 дм³/дм²
в молях/дм2 13,4146 [дм3/дм2]/22,413962(13)[дм3/моль]=~0,5984945 моль/дм²
M(CO2)=44,0090 г/моль
в граммах на дм2   0,5984945*44.0090=~26,3391г/дм2=~2,63391 кг/м²
Масса CO2 под куполом (1,44371391×10¹¹[м²])*2,63391[кг/м²]=~3,80262×10¹¹кг

Высота сжатой атмосферы пригодной для дыхания и равной по составу и давлению земной под раковиной (глобальным куполом) составит около 3 км 354 м.
Большая часть углекислого газа будет над куполом, под куполом будет его чуть больше шестимиллионной части (6,31×10^-6), аргона над куполом останется около 98,93%. Под куполом вначале будет 25,25% кислорода от нормы. CO уйдёт на производство органики, водорода и очень малой части недостающего кислорода.

Тут точно, нигде ошибки нет? Как-то посчитал на пальцах, просто по плотности, гравитации и известному изначальному давлению, и получилось, что если всю атмосферу Марса сжать до давления 1 бар, получается слой всего 100 с лишним метров. Или я чего то не понял

[Фантазер]

Где бы только найти его столько в виде удобной железной руды?

Совсем рядом.В поясе астероидов.Там по слухам и чистое железо есть.опять же по слухам(научным)золото- платину нашли.Углерод кислород водород тоже есть.Итрой не хочу.Солнца правда мало, но концентраторы еще никто не отменял.И что интересно гравиямы нет.

Высота сжатой атмосферы пригодной для дыхания и равной по составу и давлению земной под раковиной (глобальным куполом) составит около 3 км 354 м.
Большая часть углекислого газа будет над куполом, под куполом будет его чуть больше шестимиллионной части (6,31×10-6), аргона над куполом останется около 98,93%. Под куполом вначале будет 25,25% кислорода от нормы. CO уйдёт на производство органики, водорода и очень малой части недостающего кислорода.

Все правильно.Только вот теперь нужно посчитать вес общемарсианского купола,стоимость строительства,а главное ремонта.Ведь ничто не вечно под луной.И не сложится ли оный в результате какой либо катастрофы.