Освоение Марса

[crazy_terraformer]

Необязательные сладкие фрукты, плоды и овощи выращиваются не в специально прорубленных в породе залах с постоянным искусственным освещением, а на поверхности с периодическим - на время песчаных бурь. На террасах созданных быстрее открытыми способами выемки породы. Их можно настроить больше из-за скорости работ.

[LonelyWanderer]

Так выращивание под естественным освещением тут уже миллион раз обсуждалось И основные проблемы здесь  - дороговизна, сложность и ненадёжность прозрачного перекрытия, которое должно удерживать высокое давление.

[crazy_terraformer]

Так выращивание под естественным освещением тут уже миллион раз обсуждалось И основные проблемы здесь  - дороговизна, сложность и ненадёжность прозрачного перекрытия, которое должно удерживать высокое давление.

Иллюминаторы на МКС хорошо выдерживают давление несмотря на вакуум за бортом.
Ненадёжность компенсируется разбиением теплицы на секции. Дороговизна - это смешно, для колонии цена определяется затратами энергии. Смысл селиться на планете не имея электростанций достаточной мощности и производства.

[Крупин]

Как выжить в космосе?
http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6501/
Интересная статейка о системах жизнеобеспечения.

[LonelyWanderer]

Так выращивание под естественным освещением тут уже миллион раз обсуждалось И основные проблемы здесь  - дороговизна, сложность и ненадёжность прозрачного перекрытия, которое должно удерживать высокое давление.

Иллюминаторы на МКС хорошо выдерживают давление несмотря на вакуум за бортом.
Ненадёжность компенсируется разбиением теплицы на секции. Дороговизна - это смешно, для колонии цена определяется затратами энергии. Смысл селиться на планете не имея электростанций достаточной мощности и производства.

Цену имеет всё, в т.ч. производство стекла и металла. Такие иллюминаторы, как в МКС и модули типа "Купол" производить квадратными километрами пока что едва ли реально. Нужно придумывать альтернативу. Тут много всяких альтернатив предлагалось, но отличаются они друг от друга только тем, что одни сложные и дорогие, другие очень сложные и очень дорогие. Данное я бы отнёс ко второму варианту.

[Маска]

Иллюминаторы на МКС хорошо выдерживают давление несмотря на вакуум за бортом.

http://uploads.ru/PfRT9.jpg

[crazy_terraformer]

Совсем не обязательно держать земное давление в теплице. Можно избавиться от опылителей выращивая самоопыляемые и ветроопыляемые растения, а также полиплоиды, которым нет нужды в опылении. Вместо азотно-кислородной атмосферы используем углекислотно-кислородную более низкого давления с повышенной долей кислорода, температура кипения воды там будет градусов 25-40^oC, в зависимости от видов растений.

[LonelyWanderer]

Совсем не обязательно держать земное давление в теплице. Можно избавиться от опылителей выращивая самоопыляемые и ветроопыляемые растения, а также полиплоиды, которым нет нужды в опылении. Вместо азотно-кислородной атмосферы используем углекислотно-кислородную более низкого давления с повышенной долей кислорода, температура кипения воды там будет градусов 25-40^oC, в зависимости от видов растений.

При давлении 0.04 атмосфер температура кипения 28.64^оС. Но это тоже не мало - 400 кг/м², и такая перегородка тоже не будет дешёвой. Вопрос, а будет ли при таком атмосферном давлении нормальная урожайность культур, или она будет в 25 раз ниже, чем в нормальных условиях? Если это так, то и смысла нет.

[viesis]

Совсем не обязательно держать земное давление в теплице. Можно избавиться от опылителей выращивая самоопыляемые и ветроопыляемые растения, а также полиплоиды, которым нет нужды в опылении. Вместо азотно-кислородной атмосферы используем углекислотно-кислородную более низкого давления с повышенной долей кислорода, температура кипения воды там будет градусов 25-40^oC, в зависимости от видов растений.

Чем вам водоросли не нравятся?

[LonelyWanderer]

Чем вам водоросли не нравятся?

Я вот тоже склоняюсь к мысли, что на первых порах водоросли будут удобнее, ведь даже при марсианском давлении в самом глубоком месте впадины Эллады есть возможность существования жидкой воды с температурой кипения 6-7 градусов. А значит там можно создать крытый водоём, и укрытие уже не обязано будет удерживать атмосферное давление, его функция будет заключаться лишь в удержании влаги от быстрого испарения и удержании тепла. Т.е. стоимость такого укрытия будет дешевле на порядки. Естественно, нужно и дно загерметезировать, чтобы вода не уходила. Но тут добавляется стоимость воды. Во впадине Эллады есть столько воды, чтобы создать большие по площади водоёмы? Если есть, то это хорошее решение. Если нет, то нужно транспортировать воду, возможно издалека, и тогда нужно считать, что всё-таки выгоднее. Ведь для создания теплиц с наземными растениями, и в частности, яблоневыми садами, нужна куда более развитая промышленность, куда большие её мощности.
И далее, возникает вопрос, какие водоросли и какова их урожайность будет? Может нужно сейчас заниматься выведением водных сельскохозяйственных культур. Сколько, интересно, способны производить водные растения биомассы с гектара поверхности по сравнению с наземными растениями? Надо поискать такие данные в интернете...

[viesis]

Воду добыть не трудно- некоторые минералы содержат ~5% химически связанной воды и при 500 С во всяком
случае ее отдают. Для сосуда ~1 м3 по-видимому не нужна теплоизоляция из-за тепловой инерции. Пониженная
более чем в 2 раза гравитация упростила бы конструкцию.

[LonelyWanderer]

Вот такая табличка. Из неё видно, что средняя продуктивность культивируемых земель 650 г/м² в год, саванн - 900, лесов умеренного пояса - 1200, тайги - 1300 (соотношение последних 2-х цифр у меня вызвало удивление). Влажных тропических лесов - 2200.
Теперь сравниваем с водоёмами. Эстуарии рек - 1500, это даже больше получается. Рифы - 2500 - ещё больше. Озёра и водостоки - 250, почему намного меньше эстуариев рек? Открытый океан - всего 125, но это легко объясняется с трудностями доступа к минеральным веществам, у нас не этот случай, мы не собираемся создавать водоёмы километровых глубин. Болота также высокопродуктивны - 2000. Континентальный шельф - 360, ну здесь хоть какие-никакие, но тоже глубины имеются, поэтому и цифра больше открытого океана, но меньше болот и рифов.

А здесь вот немного другие цифры.

По ним также видно, что продуктивность рифов далеко впереди, и равна продуктивности тропических лесов. Продуктивность прибрежной зоны лишь немного уступает продуктивности степей и тайги, и раза в 2 - широколиствнных лесов.
Есть ещё таблица:

Здесь указаны злаковники умеренной зоны - 600, редколесье и кустарники 700, тундра - 140.

Итог: в неглубоком водоёме, возможно, 1 метр глубиной, с хорошим, удобренным грунтом, можно получать прирост биомассы, сопоставимый с наземными растениями,  учитывая освещённость Марса - с  северной частью умеренного пояса Земли, на уровне таёжной зоны в лучшем случае или тундры - в худшем.
Соответственно, если продумать и вывести нужные сельскохозяйственные водные культуры, можно рассчитывать на неплохую урожайность, примерно несколько центнеров с гектара - хотя это зависит от калорийности растений, какая-нибудь морская капуста сможет вырасти и несколько десятков центнеров с гектара, но и калорийность у неё будет меньше.

Человеку на Марсе нужно будет меньше килокалорий из-за меньшей гравитации. Пусть 2000 килокалорий в день, или 700 000 килокалорий в год. Калорийность морской капусты - 5 ккал. Такого или похожих продуктов, думаю, можно получить порядка 50 центнеров с гектара в заданных условиях (мелкий водоём, 5-6 градусов тепла). Или 250 000 ккал. Или 125 человеко-дней/гектар. Значит на 1 человека нужно 3 гектара такого водного пространства, или 100*300 метров. Тогда водоём, скажем 3*3 километра сможет обеспечить продукцией 300 человек, а водоём 30*30 километров - 30 000 человек. Размеры участка Эллады с глубиной ниже -6000 метров - овал примерно 1500*1000 километров, или в районе 1 млн.км² Если её всю покрыть сетью таких водоёмов, то продовольствия хватит примерно на 33.3 миллиона человек. Для старта новой марсианской цивилизации достаточно. А дальше уже можно будет продумывать и сухопутные варианты, с большим давлением, температурой, с подстветкой и в итоге большей урожайностью.

Ещё раз повторяю, это лишь очень приблизительная оценка, я знаю, что именно морская капуста не будет в этих условиях расти, я лишь прикинул урожайность и калорийность водорослей. Культуры для этого нужно специально выводить.

[LonelyWanderer]

Пониженная более чем в 2 раза гравитация упростила бы конструкцию.

Согласен с этим. Также гораздо меньше сила ветра, и практически отсутствуют осадки, т.е. парник над водоёмом может быть весьма хлипким, гораздо менее материалоёмким, чем земные парники - в разы. Причём парник может вообще не быть основан на металлическом каркасе, он может плавать на поплавках, или вовсе плавать непосредственно на воде, но он должен быть по-крайней мере двухслойным  с прослойкой воздуха для теплоизоляции.

[viesis]

Пониженная более чем в 2 раза гравитация упростила бы конструкцию.

Согласен с этим. Также гораздо меньше сила ветра, и практически отсутствуют осадки, т.е. парник над водоёмом может быть весьма хлипким, гораздо менее материалоёмким, чем земные парники - в разы. Причём парник может вообще не быть основан на металлическом каркасе, он может плавать на поплавках, или вовсе плавать непосредственно на воде, но он должен быть по-крайней мере двухслойным  с прослойкой воздуха для теплоизоляции.

В условиях Марса теплопотери происходят в основном  излучением, поэтому двухслойность оболочки не
существенна, в крайнем случае поверхность на ночь можно накрывать металлизированной пленкой. Морская
капуста, конечно, не самый подходящий образец, ориентироваться надо на одноклеточных, которые могли
бы быть кормом для зоопланктона, а вместе они могут питать даже рыб. Таким образом, при небольших
затратах можно протестировать большой круг земных организмов.

[LonelyWanderer]

Теперь по поводу воды. Мне кажется, лучший путь (если воды в свободном виде в низких широтах мало, а есть только связанная вода) - всё-таки транспортировка воды из полярных шапок.
Приблизительный расчёт.
Расстояние от самой глубокой части Эллады (западная сторона) до края южной полярной шапки - 2900 километров. Разность высоты - 8 километров (-6000 и +2000 метров), уклон получается 2.76 промилле.
Вот тут есть таблицы по пропускной способности трубы http://aqua-tehnik.ru/gidravlicheskij-raschet-truboprovodov-onlajn-kalkulyator

Если бы мы смогли проложить трубу диаметром 40 см ровно с уклоном 2.75 промилле, мы бы там имели скорость течения в районе 0.8 м/с и расход воды 75 л/с. Если принять размеры водоёма, необходимые на 1 человека, как я приблизительно прикинул выше - 100*300 метров при глубине 1 метр, то это получается 30 млн.литров. Соответственно, такой трубопровод обеспечит одного человека необходимым количеством воды за 400000 секунд или всего за 4.63 суток. За один земной год такая труба обеспечит водой 78 человек. Этого более чем достаточно для первой базы вплоть до величины в несколько тысяч человек. И это без насосов, лишь самотёком. Думаю, для самой первоначальной базы можно было бы трубу и поменьше проложить, сантиметров 15 диаметра хватило бы на добавление 2-3-х человек ежегодно, зато и на материале трубы сильно сэкономили бы.
Понятное дело, во избежание замерзания воды нужно расставить периодически нагреватели, а саму трубу теплоизолировать. На полярной шапке должна находиться небольшая база, которая должна будет черпать лёд, плавить его в ёмкости и отправлять в трубопровод. На эти цели хватит вахты человек на 20 (если обслуживать 40-сантиметровую трубу), или даже человек 6-7 (если 15-сантиметровую с расходом в 2-3 л/с).

[LonelyWanderer]

В условиях Марса теплопотери происходят в основном  излучением, поэтому двухслойность оболочки не
существенна, в крайнем случае поверхность на ночь можно накрывать металлизированной пленкой. Морская
капуста, конечно, не самый подходящий образец, ориентироваться надо на одноклеточных, которые могли
бы быть кормом для зоопланктона, а вместе они могут питать даже рыб. Таким образом, при небольших
затратах можно протестировать большой круг земных организмов.

Не, зоопланктон не то, пищевая пирамида всё-таки, прирост зоомассы с единицы площади гораздо меньше, чем растительной. Упор должен делаться на вегетарианство, хотя человеку нужны животные белки и прочие элементы, поэтому соотношение должно быть похожим на земное - большая часть растительной массы и меньшая часть животной. Поэтому нужно проводить выводить подходящие водоросли в первую очередь, а во вторую - зоопланктон.
Ночное закрытие металлизированной плёнкой возможно только при каркасном строительстве теплицы, что будет намного дороже, чем если ограничиться плавающей на поверхности плёнкой. Но тем не менее, как-то же надо беречь тепло.

[viesis]

До сих пор как то мало рассматривался вопрос применения роботизированной техники для решения , в
том числе указанных выше, задач. Как раз, на сегодняшний день имеются все предпосылки для того что бы
такая техника подготовила  на Марсе инфраструктуру, необходимую для присутствия человека.

[LonelyWanderer]

До сих пор как то мало рассматривался вопрос применения роботизированной техники для решения , в
том числе указанных выше, задач. Как раз, на сегодняшний день имеются все предпосылки для того что бы
такая техника подготовила  на Марсе инфраструктуру, необходимую для присутствия человека.

Да уже много говорилось - запустим самопроизводящиеся роботы и они всё за нас сделают Пока-что это из области научной фантастики Сейчас мы можем об этих технологиях рассуждать так же, как рассуждали в средневековье о космических полётах (на пушечных ядрах и т.д), т.е. все наши рассуждения здесь будут чуть менее, чем полностью некомпетентны. Будет ли оно когда-нибудь, а если и будет - так ли, как мы тут попытаемся рассуждать на эту тему. Лучше уж более приближенно к сегодняшним технологиям.

[viesis]

Ночное закрытие металлизированной плёнкой возможно только при каркасном строительстве теплицы, что будет намного дороже, чем если ограничиться плавающей на поверхности плёнкой. Но тем не менее, как-то же надо беречь тепло.

Металлизированная пленка- это то в чем хранятся например чипсы, что мешает сворачивать и разворачивать ее в рулон над резервуаром.

[viesis]

До сих пор как то мало рассматривался вопрос применения роботизированной техники для решения , в
том числе указанных выше, задач. Как раз, на сегодняшний день имеются все предпосылки для того что бы
такая техника подготовила  на Марсе инфраструктуру, необходимую для присутствия человека.

Да уже много говорилось - запустим самопроизводящиеся роботы и они всё за нас сделают Пока-что это из области научной фантастики Сейчас мы можем об этих технологиях рассуждать так же, как рассуждали в средневековье о космических полётах (на пушечных ядрах и т.д), т.е. все наши рассуждения здесь будут чуть менее, чем полностью некомпетентны. Будет ли оно когда-нибудь, а если и будет - так ли, как мы тут попытаемся рассуждать на эту тему. Лучше уж более приближенно к сегодняшним технологиям.

Лучше говорить не о самовоспроизводящихся, а о саморемонтирующихся и самые изнашиваемые детали(а их немного) можно доставить с
Земли. Прогресс в роботизации хорошо виден в области военной техники.