Освоение Марса

[AndrejM]

Цитата: AndrejM от Вчера в 23:04:55
А насколько сложно производить стеклянные пластины?
Например:
Муфельная печь.
Микроволновка.
Послойное лазерное плавление.

Полимеры были бы получше, особенно если найти подходящее сырье, например, запасы графита.

Запасы эолова лёсса там широко представлены. А вот свободный углерод не очень.
Пески вроде тоже есть.
Так что минерального сырья немного больше.
Но зато много углекислоты. И можно попробовать синтез газ. Но вот стоит ли?
Если плавить стекло и керамику получится. (А может даже как-то извлекать металл)

[Rattus]

Но зато много углекислоты. И можно попробовать синтез газ.

Всего в 23-24 раза больше чем тут. А водород в нужных количествах откуда добудете?

[LonelyWanderer]

Ещё раз по поводу водоемов под пленкой и по поводу критики, что газов, в частности кислорода, будет слишком мало. Действительно это так, и по закону Генри мы можем рассчитывать, что в таком водоеме и кислорода и углекислоты кислоты будет в 100 раз меньше, чем в нормальных условиях. И ситуация вряд-ли будет другой на глубине в метр или два, где давление будет уже существенным - из-за перемешивания вод газы будут выбрасываться. И при таком количестве газов о какой-либо урожайности придётся забыть, жизнь в такой воде будет на грани выживания.
Тогда вот какое решение можно предложить. Толщу водоема нужно расчленить по горизонтали. И водоём придётся сделать поглубже, метровый уже не годится. Т.е. протянуть ещё один слой плёнки или другого прозрачного материала на некоторой глубине, чтобы исключить перемешивание вод, а растния выращивать в нижнем слое. Т.е., например, если глубина бассейна будет 4 метра, а перегородка будет на глубине 2 метра, давление на глубине перегородки будет 0.085 бар, и содержание газов соответствующее.

[viesis]

Цитата: AndrejM от Вчера в 23:04:55
А насколько сложно производить стеклянные пластины?
Например:
Муфельная печь.
Микроволновка.
Послойное лазерное плавление.

Полимеры были бы получше, особенно если найти подходящее сырье, например, запасы графита.

Запасы эолова лёсса там широко представлены. А вот свободный углерод не очень.
Пески вроде тоже есть.
Так что минерального сырья немного больше.
Но зато много углекислоты. И можно попробовать синтез газ. Но вот стоит ли?
Если плавить стекло и керамику получится. (А может даже как-то извлекать металл)

Вопрос о наличии углеводородов на Марсе тоже открыт, ведь они могут быть и небиогенного происхождения
примеры - Титан, кометы, углистые хондриты.

[crazy_terraformer]

Ловите идею.Два слоя поликарбоната,между ними слой льда.Обеспечат давление в теплице 0,2-0,4.Фермы без нагрузки,только поддерживающие.При 0,4 после декомпрессии можно работать в кислородной маске.Такой же крышей можно накрыть и бассейн.

Поликарбонат не стоек к многократному нагреву и промораживанию и длительному воздействию жёсткой УФ-радиации.
Вместо поликарбоната - полиэтилен СВМП с тонким прозрачным для видимого света покрытием от УФ. Или более дорогое вещество- разновидность силиконового пластика. Однако лёд всё равно надо охлаждать. Вместо водяного льда лучше использовать какой-нибудь водный раствор многоатомного спирта или сахара. Жидкий или гелеобразный вид полиэтиленогликоля.

Затраты на выращивание водорослей при низкой температуре и давлении будут выше, так как площади и объёмы этих сооружений будут в сотни (если не тысячи) раз больше из-за низкой биопродуктивности, вызванной условиями выращивания.Низкое давление приведёт к снижению концентрации газов в воде.

Да какие там затраты на содержание-то выше по сравнению с герметичной теплицей?
А на глубине в 1 или 2 метра не будет концентрация газов выше из-за более высокого давления водяного столба?

Есть такая штука диффузия + Архимедова сила, градиент концентрации растворенных газов растёт вверх, а не вниз. Затраты на создание выше, так как этих водоёмов придётся делать больше из-за меньшей биопродуктивности,т.к. их больше суммируются затраты на содержание  большего числа систем поддержания концентрации газов и солей, системы уборки урожая и отмерших частей растений и т.д.
А в герметичной теплице можно поднять давление и температуру до оптимальных величин для выращиваемого вида растения. Это увеличит биопродуктивность и сократит культивируемые площади, а отсюда и общие затраты. А лишние площади лучше использовать под СЭС или ректенны для сбора энергии Солнца напрямую или со спутников.

А насколько сложно производить стеклянные пластины?
Например:
Муфельная печь.
Микроволновка.
Послойное лазерное плавление.

Полимеры были бы получше, особенно если найти подходящее сырье, например, запасы графита.

В осадочных породах  на дне бывшего океана, кратерных морей и озёр наверняка есть слои карбонатов абиогенного происхождения.
И конечно повсеместный источник углерода - атмосфера.

[LonelyWanderer]

Здесь похожее, возможно, уже предлагалось, но еще раз. Если стремиться к максимальной простоте, надёжности, минимальной материалоёмкости и притом максимальной эффективности при выращивании пищи, то это могут быть  прозрачные трубы с водой, обогащенной питательными веществами. Они имеют идеальный профиль - круг и имеют небольшие размеры, что предопределяет очень высокую прочность при минимальных материалозатратах, по сравнению с теми же теплицами, где потребуется стекло сантиметровых толщин и массивные металлические конструкции - как из-за размеров так и из-за несовершенства формы.

Вот данные по прочности поликарбонатных труб:

"При толщине стенки 1,5 мм:
поликарбонатная труба диаметром 50 мм выдерживает внутреннее давление 32 кгс/кв.см;
поликарбонатная труба диаметром 38 мм — 40 кгс/кв.см;
поликарбонатная трубка диаметром 25 мм — 80 кгс/кв.см."

При 10-кратном запасе прочности для давления 1 бар и толщине стенки 1.5 мм можно получить трубу диаметром около 10 см. При плотности поликарбоната 1.19 здесь расход будет в районе 5 кг/м2 - мизер по сравнению с теплицами, способными выдерживать такое же давление.
При этом если брать трубку диаметром всего 25 мм,  1 атмосферу и 10-кратный запас прочности, то достаточно будет толщины всего 0.2 мм. Тогда материала нам понадобится в районе 600 грамм/м2.

Трубы будут укладываться рядами, в неё будет периодически заливаться удобренная жидкость с семенами/спорами и т.б, а сливаться жидкость с планктоном. Или может быть организовано постепенное медленное её движение.

Но кушать придётся один лишь планктон из одноклетчатых, и простейших многоклетчатых. Планктон жареный, планктон вареный, печеный, тушеный, копченый и сыро-вяленный.

[crazy_terraformer]

Но вывод тот, что продолжительность дня - не меньше важна, чем тёплые условия.

Модифицировать растения придётся из-за меньшей в два раза солнечной постоянной под фотосинтез с помощью зелёных фотонов и частично фиолетовых. Иначе придётся дольше ждать урожая или увеличивать площади для компенсации меньшей биопродукции на единицу площади по отношению к условиям на Земле.
Или подсвечивать лампами или отраженным светом с помощью зеркал, солнечных коллекторов .

Но кушать придётся один лишь планктон из одноклетчатых, и простейших многоклетчатых. Планктон жареный, планктон вареный, печеный, тушеный, копченый и сыро-вяленный.

Существуют виды цветковых водных растений: зеленая масса одних располагается в слое воды и и водные растения, которые могут отращивать зелёную массу на поверхности воды. Существуют неводные цветковые растения, которые могут наращивать зеленую массу на поверхности воды.

Ещё раз по поводу водоемов под пленкой и по поводу критики, что газов, в частности кислорода, будет слишком мало. Действительно это так, и по закону Генри мы можем рассчитывать, что в таком водоеме и кислорода и углекислоты кислоты будет в 100 раз меньше, чем в нормальных условиях. И ситуация вряд-ли будет другой на глубине в метр или два, где давление будет уже существенным - из-за перемешивания вод газы будут выбрасываться. И при таком количестве газов о какой-либо урожайности придётся забыть, жизнь в такой воде будет на грани выживания.
Тогда вот какое решение можно предложить. Толщу водоема нужно расчленить по горизонтали. И водоём придётся сделать поглубже, метровый уже не годится. Т.е. протянуть ещё один слой плёнки или другого прозрачного материала на некоторой глубине, чтобы исключить перемешивание вод, а растния выращивать в нижнем слое. Т.е., например, если глубина бассейна будет 4 метра, а перегородка будет на глубине 2 метра, давление на глубине перегородки будет 0.085 бар, и содержание газов соответствующее.

Ей придётся сдерживать воздушный пузырь. И придётся использовать электричество и какие-то лампы.

[viesis]

Ещё раз по поводу водоемов под пленкой и по поводу критики, что газов, в частности кислорода, будет слишком мало. Действительно это так, и по закону Генри мы можем рассчитывать, что в таком водоеме и кислорода и углекислоты кислоты будет в 100 раз меньше, чем в нормальных условиях. И ситуация вряд-ли будет другой на глубине в метр или два, где давление будет уже существенным - из-за перемешивания вод газы будут выбрасываться. И при таком количестве газов о какой-либо урожайности придётся забыть, жизнь в такой воде будет на грани выживания.

Кислород для одноклеточных и прокариот не нужен - они сами его выделяют. Как выше указал Ruttus,
парциальное давление СО2 на Марсе более 20 раз выше, чем на Земле, к тому же он легко образует пересыщенные
растворы. Таким образом, определяющий фактор для конструкции- давление насыщенного водяного пара.

[crazy_terraformer]

Но зато много углекислоты. И можно попробовать синтез газ.

Всего в 23-24 раза больше чем тут. А водород в нужных количествах откуда добудете?

Из воды электролизом. Вода под ногами под слоем грунта в составе вечной мерзлоты и в составе минералов 3-5%. Из минералов воду отжимаем нагревом в фокусе солнечных концентраторов в виде водяного пара. Из вечной мерзлоты прогоняем сжатый нагревом и нагревом в солнечных концентраторах или иных источниках тепла сжатый теплый воздух через скважины в вечной мерзлоте стенки которых проницаемы для газов и воды, и отделяем пар и влагу в конденсаторе.
Можно ещё бурить тоннели в вечной мерзлоте и извлекать пар из породы используя низкое атмосферное давление.
Вода есть в составе воздуха Марса её 210,85 ppm по объёму, из них 0,85 ppm HDO.
 1ppm=0,0001%=10-6
1 ppm (1 ppmv) = 1 см³ / 1 м³
 210,85 см3 в 1 м3 марсианского воздуха

Ещё раз по поводу водоемов под пленкой и по поводу критики, что газов, в частности кислорода, будет слишком мало. Действительно это так, и по закону Генри мы можем рассчитывать, что в таком водоеме и кислорода и углекислоты кислоты будет в 100 раз меньше, чем в нормальных условиях. И ситуация вряд-ли будет другой на глубине в метр или два, где давление будет уже существенным - из-за перемешивания вод газы будут выбрасываться. И при таком количестве газов о какой-либо урожайности придётся забыть, жизнь в такой воде будет на грани выживания.

Кислород для одноклеточных и прокариот не нужен - они сами его выделяют. Как выше указал Ruttus,
парциальное давление СО2 на Марсе более 20 раз выше, чем на Земле, к тому же он легко образует пересыщенные
растворы. Таким образом, определяющий фактор для конструкции- давление насыщенного водяного пара.

Насколько нужен кислород для одноклеточных эукариот и под каким давлением, вот это вопросы?
С углекислотой можно обойтись проще, использовать немного щёлочи для улучшения растворения КОН или NaOH.
MeOH+CO2^.H2O->MeHCO3+H2O

[viesis]

Насколько нужен кислород для одноклеточных эукариот и под каким давлением, вот это вопросы?
С углекислотой можно обойтись проще, использовать немного щёлочи для улучшения растворения КОН или NaOH.
MeOH+CO2^.H2O->MeHCO3+H2O

Во всяком случае в установках по культивированию хлореллы вопрос о необходимости кислорода на стоит.
В высокопроизводительных применяют барботирование СО2.

[LonelyWanderer]

Существуют виды цветковых водные растения: зеленая масса одних располагается в слое воды и и водные растения, которые могут отращивать зелёную массу на поверхности воды. Существуют неводные цветковые растения, которые могут наращивать зеленую массу на поверхности

Тогда вот как видится решение. Трубы, пусть диаметром в 5 сантиметров (чем меньше, тем лучше - пропорционально диаметру трубы уменьшается или увеличивается расход материала трубы), наполняются обогащённой водной средой не полностью, а наполовину - таким образом, чтобы уровень воды установился по максимальному диаметру трубы. Туда помещаются семена такого растения, как болотная ряска (понятное дело, что не именно её, но похожее и съедобное растение). Имея малую толщу водной среды, нам нужно поглотить как можно больше солнечного света, и здесь лучше всего справятся поверхностные водоросли, которые свои листья расправляют по водной глади, занимая почти всю поверхность, тогда как взвешенным в воде водорослям нужна определённая толща воды. Так мы получим при минимальных ресурсах максимальное светопоглащение растениями. И такую среду вполне можно транспортировать обычным гидравлическим способом.
На квадратный метр это около 1.5 кг поликарбоната и около 15 кг воды. Здесь мы уже будем иметь оптимальное давление и газовый состав, значит можно рассчитывать на урожайность побольше предлагавшихся выше бассейнов под пленкой. Если брать необходимый участок 100*100 метров на 1 человек, то каждый человек должен быть обеспечен 15 тоннами поликарбоната. Мне кажется это совсем небольшая величина по сравнению с тем, что мы имели бы, если бы попытались сделать целый гектар герметичных теплиц с внутренним давлением.

Но у такого способа есть недостаток, правда довольно несущественный - нужно идеально разравнять поверхность земли, на которую будут укладываться трубы.

ЗЫ: для наглядности, почти невесомые пластиковые бутылки, которые служат аналогом таких труб, как показывают опыты, выдерживают несколько атмосфер, при  этом взрываясь не в боковине, а в более уязвимых местах - на дне или горлышке. Видимо бесконечная труба из бутылочного материала смогла бы выдержать и 10 атмосфер.

И, кстати, половинное наполнение водой намного упрощает проблему загрязнения внутренних стенок трубы - загрязненность нижней половины не имеет значения, а верхняя почти не будет загрязняться из-за отсутствия непосредственного контакта с водой и ряской.

[viesis]

Высшие растения намного более требовательны к среде обитания: по температуре и газовому составу.

[LonelyWanderer]

Высшие растения намного более требовательны к среде обитания: по температуре и газовому составу.

Так это не проблема - температуру мы будем поддерживать внешними приспособлениями, - внешний парник, например, и нагревательные элементы, а газовый состав у нас тоже получится поддерживать, т.к. это не замкнутая среда, это не закрытая наглухо бутылка, это вентилируемая наполовину заполненная труба, двумя концами соединенная с пищевым цехом.
Но высшими растениями, выводя разные культуры мы лучше сможем разнообразиь своё питание, есть те же салатики, похожие на земные, с листиками, а не желто-зеленую бесформенную массу.
Их можно скармливать и животным в подземных помещениях и иметь также мясное питание.

[viesis]

Исключительная живучесть прокариот и одноклеточных может позволить реализовать даже вариант
без воды в жидкой фазе, а путем поглощения из пара, т.е. атмосфера-насыщенный водяной пар + некоторое
колличество СО2 и без избыточного давления.

[LonelyWanderer]

Оказывается пример с ряской был очень даже удачен. В поисках водных растений, селекцией которых можно было бы заняться, поинтересовался и ряской. Оказывается, почти все её виды съедобны для домашних животных, а некоторые  - и для человека, в частности ряска горбатая продаётся на мексиканских продовольственных рынках. Кроме того, ряска хорошо выращивается и в искусственных условиях. По ссылке ниже Кубанский университет утверждает, что ряска может стать перспективной овощной культурой.
https://m.cyberleninka.ru/article/n/ryaska-perspektivnoe-ovoschnoe-rastenie

Будучи очень мелким растением, оно тем не менее может покрывать почти 100% поверхности воды, эффективно используя солнечный свет. Отличный вариант для селекции и выведения сортов для выращивания в пластиковых трубах малого диаметра.

[LonelyWanderer]

Исключительная живучесть прокариот и одноклеточных может позволить реализовать даже вариант
без воды в жидкой фазе, а путем поглощения из пара, т.е. атмосфера-насыщенный водяной пар + некоторое
колличество СО2 и без избыточного давления.

а минеральные вещества им не нужны? По-моему это не облегчение, а усложнение проблемы.

[viesis]

Исключительная живучесть прокариот и одноклеточных может позволить реализовать даже вариант
без воды в жидкой фазе, а путем поглощения из пара, т.е. атмосфера-насыщенный водяной пар + некоторое
колличество СО2 и без избыточного давления.

а минеральные вещества им не нужны? По-моему это не облегчение, а усложнение проблемы.

Естественно, это будет происходить на поверхности твердого субстрата. За то устраняются почти
все требования по противостоянию избыточному давлению, единственное-газонепроницаемость.

[LonelyWanderer]

А как этих одноклетчатых добывать и есть? Они будут взвешены в воздухе? Да не получится ничего, если вы хотите мизерное давление, то несущей способности не будет, и микробы упадут и разобьются. И даже если вы что-то придумаете, если они на своих ресничках и жгутиках будут прыгать по поверхности, а мы их будем собирать и есть, то урожайность будет крайне мала, ибо условия экстремальные, а растения имеют наибольший прирост биомассы при наилучших условиях.  Я бы сказал, что здесь урожайность вообще будет отсутствовать, а микробы будут лишь выживать.

[LonelyWanderer]

Кто-нибудь знает какие-нибудь конкретные светопрозрачные материалы, которые имели бы прочность в разы превышающие вышеуказанный поликарбонат? Пусть даже дорогие. Есть надежда, что если повысить прочность материала в несколько раз, то первую базу можно снабдить такими трубными фермами и путём поставок с Земли, не заморачиваясь тем, как первым людям, ничего ещё не имеющим кроме спускаемого модуля и флага, построить  из местных ресурсов фермы. Выше я прикинул, что при 10-кратном запасе прочности поликарбонатных труб диаметром 5 см нужно 15 тонн на человека. С 5 сантиметрами я наверное загнул, нужно сантиметров 10, тогда что-то вроде мелкой ряски можно будет там выращивать. Это тонн 40 на человека. Однако, может хватить и 5-кратного запаса прочности, тогда 20 тонн. Но если есть светопрозрачные материалы в разы более прочные по отношению к массе, то одного поселенца можно будет снабдить фермой 2-3-мя запусками с Земли.

[AndrejM]

Оказывается пример с ряской был очень даже удачен. В поисках водных растений, селекцией которых можно было бы заняться, поинтересовался и ряской. Оказывается, почти все её виды съедобны для домашних животных, а некоторые  - и для человека, в частности ряска горбатая продаётся на мексиканских продовольственных рынках. Кроме того, ряска хорошо выращивается и в искусственных условиях. По ссылке ниже Кубанский университет утверждает, что ряска может стать перспективной овощной культурой.
https://m.cyberleninka.ru/article/n/ryaska-perspektivnoe-ovoschnoe-rastenie

Будучи очень мелким растением, оно тем не менее может покрывать почти 100% поверхности воды, эффективно используя солнечный свет. Отличный вариант для селекции и выведения сортов для выращивания в пластиковых трубах малого диаметра.

Знаю Я это растение. Для проживания в узкой трубе совершенно не пригодно.
Все стекло нужно чистить на высоту до 5 сантиметров от воды.
А вот в обычном парнике проблем не будет. Но зимует осев на дно. (Легко переживает под льдом)