Освоение Марса

[Vavanzer]

Осадочные породы помогут делу? ))) http://astronovosti.ru/novye-svedeniya-na-marse-ranshe-byla-voda/

[LonelyWanderer]

Проработал более подробно и изобразил концепцию сельского хозяйства в трубах.
На картинке ниже 3 варианта исполнения, от самого простого и нематериалоёмкого к более сложному.

1. Труба малого диаметра, сантиметров 10, с мелкими водными растениями, растущими на поверхности воды, и занимающие большую часть поверхности воды - такие как ряска. Труба наполняется наполовину - по наибольшей ширине. Такой вариант наименее материалоёмкий - на порядки менее, чем всякого рода теплицы под давлением. Такую трубу можно сравнить с пластиковой бутылкой в на 1.5 литра. Нашёл в интернете ролик, http://www.youtube.com/watch?v=Rm6xfvWlvQs#, где было измерено давление в бутылке с лимонадом - 1.6 атмосфер, а нам нужна всего 1 атмосфера. Также есть большое количество роликов по испытанию пластиковой бутылки давлением, в основном они взрываются при 7-8 атмосферах, но и то в уязвимых местах - горлышко и дно, а в трубе таких мест нет. Т.е. смело можно использовать такие же параметры трубы и будет солидный запас прочности. Вес пластиковой бутылки - 42 грамма при высоте 30 сантиметров и ширине 10 сантиметров. Теперь можно пересчитать вес на 1 гектар эффективной площади (на питание 1 человека), и он равен 14 тоннам. Очевидно, что это ни в какое сравнение не идёт с теплицами таких площадей. Отопление такой трубы можно осуществлять, проложив на дне этой трубы трубку маленького диаметра, 1-2 сантиметра, и перегоняя по ней тёплую воду.
Такой вариант подходит как первоначальный, для первых сотен поселенцев.

2. Вариант выращивания уже наземных растений. В плавающих горшках. На картинке я изобразил трубу диаметром 40 сантиметров. Такой диаметр подойдёт для выращивания мелких овощей, таких как редис, лук и т.д. В эту трубу наливается вода выше середины трубы, а уровень земли в горшке - ниже середины: таким образом устанавливается положительная плавучесть. Такая система позволяет транспортировать овощи, и при этом не прибегая к использованию каких-то приспособлений для перемещения - колёс, рельс, направляющих, требующих материалозатрат. А вода намного дешевле. Здесь материалозатраты - только сами горшки и натянутые тросики, с помощью которых мы будем вытягивать весь ряд внутрь подземелья. Отопление здесь можно осуществить, подогревая воду, на которой плавают горшки.
Такой вариант подходит как последующий, когда население уже достигло некоторых значений, возможно нескольких тысяч человек, и его способность к производству возросла. Материалозатраты на сами трубы в силу их диаметра в 4 раза большего, возрастут как минимум в 4 раза из-за необходимости утолщения стенок.

3. Дальнейшее развитие, когда население ещё больше выросло, возможно до десятков или сотен тысяч человек, и может себе позволить более объёмную металлургию. На картинке я изобразил трубу диаметром в 80 сантиметров. Такая труба уже подойдёт для выращивания более крупных овощей - картофеля, свеклы и других. Материалозатраты на саму трубу, соответственно, вырастут ещё как минимум в 2 раза. Здесь я изобразил другой возможный механизм транспортировки - рельсы и колёса. Отопление - с помощью шланга с тёплой водой (на картинке красный), проложенного между рельсами. Тяга - также с помощью натянутых тросиков. По сравнению с предыдущим способом - дополнительные материалозатраты на рельсы и колёса. Понятно, что для горшков нужны маленькие рельсы и маленькие колёса, но всё-таки на гектар будет уже довольно солидная масса. Но даже такой способ будет во много раз менее материалоёмок, чем теплица с внутренним давлением.

У такой концепции есть существенное преимущество - на ночь можно весь ряд затягивать внутрь, сберегая тепло, а заодно заняться уходом над растениями. Обрезали подпорченные листья, полили, удобрили и утром снова вытянули на свет.
При этом безопасность на очень большом уровне (по сравнению с теплицами), т.к. имея большие площади, мы имеем наименьший контакт с внешней средой в виде отверстий под диаметр труб.
Также отмечу, что такая концепция не привязана к марсианской атмосфере, такие фермы можно организовать и на большой высоте, и на Луне, и на астероидах.

Просьба не придираться к мужику в рубашке - это для наглядности машстаба, а также к голубому небу и вообще к качеству.

[viesis]

По 1 пункту: 14т труб на га- это слишком много. 14т полиэтилена эквивалентно ~ 30 т крахмала.
Ваша установка обеспечивает 1 человека- производит 1кг крахмала в день(по энергии), т.е. может
вернуть вложенную энергию за ~ 100 лет, нереальный срок. Надо уменьшить материалоемкость где-то
в 10 раз.

[LonelyWanderer]

По 1 пункту: 14т труб на га- это слишком много. 14т полиэтилена эквивалентно ~ 30 т крахмала.
Ваша установка обеспечивает 1 человека- производит 1кг крахмала в день(по энергии), т.е. может
вернуть вложенную энергию за ~ 100 лет, нереальный срок. Надо уменьшить материалоемкость где-то
в 10 раз.

Предложите меньше, чем толщина стенок пластиковой 1.5-литровой бутылки для сельского хозяйства на Марсе. Это раз, а во-вторых я лишь концепцию передал - не обязательно использовать именно этот пластик. Годиться любой прозрачный материал для трубы, который будет более выгоден в производстве. Может быть, можно и стекло, но я его ещё не считал, здесь есть и плюсы (долговечность, наличие ресурсов  на Марсе для производства), есть и минусы  - хрупкость, сложность (особенно для большого диаметра) и энергоёмкость производства, необходимы будут стыки и их герметизация, что уменьшает надёжность системы и т.д. Мне кажется, нужно попытаться найти что-то из синтетики.
Можно добавить, что такие трубы можно усилить, армировать чем-нибудь несинтетическим, уменьшив их толщину. Есть, например, некие сверхпрочные кварцевые волокна (которые, возможно, даже полупрозрачные), однако подробной информации о них я не нашёл.

Да, и не исключено, что я сильно занизил потенциальную урожайность - 1 гектар на человека. И мы можем устанавливать оптимальные условия - температуру, влажность, давление. Здесь то мы можем круглый год выращивать овощи, а не по сезонам (на марсианском экваторе или в тропиках). Взять картошку, её калорийность - 77 ккал в среднем на 100 грамм. Человеку на Марсе, наверное, потребуется меньше калорий в день в силу меньшей гравитации, возможно в районе 2000 ккал. Т.е. 3 кг картофеля (2310 ккал). Урожайность хороших сортов картофеля в умеренных широтах 200-300 ц/га. Максимальная - до 800, но не будем на неё рассчитывать, возьмём цифру в 300 ц/га за 4 месяца роста. Или 30 000 кг. Это на 10 000 дней питания человеку. А нам нужно на 120 дней. Что же получается, 1 гектар теоретически может прокормить 83 человека?
Редис - от 150 ц/га до 300 и выше, при 30-40 днях вегетации. И света ему не надо, кстати, много, марсианского количества будет выше крыши. Калорийность 20 ккал. Если бы мы могли есть один редис, то 1 гектара хватило бы на 50 человек. И растение маленькое, как раз для экономичных труб маленького диаметра.
Капуста. Урожайность среднеспелых сортов порядка 50 тонн/га, калорийность - 24 ккал, сроки созревания около 100 дней. Этого хватит на 60 человек при потреблении 2000 ккал с человека.

Так что не всё тут так плохо, нужно развивать эту тему.

[АлександрБровко]

Я считаю лучше использовать закрытый парник в котором будет
1) круглосуточное освещение http://itc.ua/blogs/sony-sozdala-led-lampyi-uskoryayushhie-rost-travyi-v-shest-raz/
2) регулироваться температура, полив водой, и содержание CO2  в парнике 
3) использование автоматизации для https://www.youtube.com/watch?v=uNkADHZStDE

на Марсе холодно, нужно будет наладить производство теплоизоляционного материала, например аэрогеля https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%8D%D1%80%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BB%D1%8C

[Vavanzer]

Я считаю лучше использовать закрытый парник в котором будет

Идея с трубами и рельсами гораздо безопаснее и дешевле))) Увозить контейнеры на ночь в пещеру для обслуживания гораздо лучше, чем если люди будут собирать урожаи и ухаживать за растениями под радиацией и большим риском разгерметизации!

Вот только все это до сих пор утопично выглядит, на фоне того что до сих пор людей на Марс даже на один день отправить не можем))))  А тут в сотни раз больше надо отправить оборудования и материалов ))

[sharp]

)))) 

Чего вас все время на хихи пробивает, не пойму? Ладно бы что-то йумарное писали...

[SpaceEngineer]

Отопление такой трубы можно осуществлять, проложив на дне этой трубы трубку маленького диаметра, 1-2 сантиметра, и перегоняя по ней тёплую воду.

Лучше нихромку с током. Трубка у вас будет горячая в начале, и холодная в конце.

[AlexAV]

Да, и не исключено, что я сильно занизил потенциальную урожайность - 1 гектар на человека.

Для такого парника урожайность можно оценить по коэффициентом конверсии солнечного излучения в энергию биомассы. Для С4 растений в благоприятных условиях до 6%-7%, для С3 - поменьше. Эту цифру нужно домножить на долю пищевой биомассы к полному приросту.

[Vavanzer]

Лучше нихромку с током. Трубка у вас будет горячая в начале, и холодная в конце.

Электричество дороговасто будет, а вот тепла от энергоустановок навалом должно быть. Его как раз и надо куда-то девать. Можно просто определенным образом теплообменники сделать и это обеспечит равномерность.  Кстать сами "парники" можно двойные сделать с покрытием отражающим ИК обратно внутрь. 
Днем вообще проблем не должно быть, тк даже зимой в холодном климате работают солнечные отопители в районах где Солнце круглый год светит.  Те тепло будет аккумулироваться в трубках и обратно выходить с большим трудом. А на ночь для экономии тепла отправлять обратно в тоннель.

Можно вообще сделать вагончики со стеклянной крышей, соединенные шлангами для подачи необходимых расходников. На поверхности останутся только рельсы. В условиях Луны это еще более выигрышный вариант, тк там день и ночь по 2 недели длятся

[Фантазер]

Я считаю лучше использовать закрытый парник в котором будет
1) круглосуточное освещение http://itc.ua/blogs/sony-sozdala-led-lampyi-uskoryayushhie-rost-travyi-v-shest-raz/
2) регулироваться температура, полив водой, и содержание CO2  в парнике 

Во!ВО!Тепличка в пещере, или под насыпным грунтом!И гелиостаты И щелевые световоды плюс светодиоды.Потому как вагончики с рельсами гораздо дороже будут.И вообще нужно сочетать приятное с полезным,домик,а вокруг парничок- скверик.Да и двойная защита будет.

[Vavanzer]

Во!ВО!Тепличка в пещере, или под насыпным грунтом!И гелиостаты И щелевые световоды плюс светодиоды.Потому как вагончики с рельсами гораздо дороже будут.И вообще нужно сочетать приятное с полезным,домик,а вокруг парничок- скверик.Да и двойная защита будет.

10 000 м2 это 1 гектар. Средняя инсоляция - 400-500 вт/м2 на экваторе или на склонах средних широт.     Те около 5 000 000 Вт мощность надо обеспечить, в течении нескольких часов.
 5 МВТ/гектар. Это немало.   В пересчете на Ритег (500кг-2квт) получаем реакторы общей массой 1000-1500 тонн. В пересчете на химическое топливо (типа бензина, нефти) получается расход около 1,2 тонн в час пр КПД 30% или около 10 тонн за день, 3650 тонн за земной год.
 В пересчете на Уран235 (энергоеммкость на кг в 1600000 раз выше) получаем расход 2.3 кг чистого 235го урана ... В пересчете на низкообогащенный 4% будет почти 58 кг.   

 Как то все сложно )))) Проще вагоны катать туда сюда )))
 

[Vavanzer]

  Та же тема и с энергетикой. При КПД в 10% (50 вт/м2) солнечные панели дадут с 1 гектара 500 000 Вт энергии в полдень. Масса их будет в сотни раз меньше чем Ритеги или полноценная АЭС, они проще в обслуживании, не требуют огромного персонала.  Т е на первых порах за ними будущее, реакторы - как вспомогательные на ночь, а солнечные панели - для производств с большими энергозатратами.

 Выращивать в пещере получается крайне не выгодно, тк КПД падает 5-10 раз в случае с солнечными панелями, или требует серьезной АЭС.

[Фантазер]

10 000 м2 это 1 гектар. Средняя инсоляция - 400-500 вт/м2 на экваторе или на склонах средних широт.     Те около 5 000 000 Вт мощность надо обеспечить, в течении нескольких часов.
 5 МВТ/гектар. Это немало.   В пересчете на Ритег (500кг-2квт) получаем реакторы общей массой 1000-1500 тонн. В пересчете на химическое топливо (типа бензина, нефти) получается расход около 1,2 тонн в час пр КПД 30% или около 10 тонн за день, 3650 тонн за земной год.
 В пересчете на Уран235 (энергоеммкость на кг в 1600000 раз выше) получаем расход 2.3 кг чистого 235го урана ... В пересчете на низкообогащенный 4% будет почти 58 кг.   

 Как то все сложно )))) Проще вагоны катать туда сюда )))

Гелиостаты и щелевые световоды это для Солнца,освещение с торца.Вышел из домика без скафандра,поковырялся лопатой прополол сорняки,после работы,даже на травке поваляться можно.Идиллия!!Светодиоды в довесок.Говорят очень хороши для роста рассады,ну и удлинение светового дня.

[Vavanzer]

Гелиостаты и щелевые световоды это для Солнца,освещение с торца.Вышел из домика без скафандра,поковырялся лопатой прополол сорняки,после работы,даже на травке поваляться можно.Идиллия!!Светодиоды в довесок.Говорят очень хороши для роста рассады,ну и удлинение светового дня.

 А если надувные сферы или другой формы использовать парники. Грунт как балласт для устойчивости.  Правда на Земле придется их производить. Да и с долговечностью могут быть проблемы, изза УФ и перепадов температур.      Надо как то придумать удешевление конструкций ))) особенно того что касается их доставки

[Vavanzer]

  Вообще как то все это освоение видится с большим трудом, пока не изобрели какой-нибудь агрегат , в который кидаешь все что ни попадя, а он на выходе выдает металлы и пр соединения, полезные материалы, из составляющих того что закинули в него. Что то типа минизавода.    А уже другие агрегаты (типа 3D принтеров) на ваш вкус и цвет сделают какие то запчасти, изделия и элементы конструкций.
  И чтоб эти штуковины только электричество потребляли ,и минимум расходников и катализаторов, были надежными и долговечными 

   Еще можно комплекс сделать из них, минизаводы-принтеры, собирающие роботов, механизмы и тд, ну иль хотяб комплектующие для них, отдельные узлы, которые потом человек собирает в готовое изделие.

[Vavanzer]

https://geektimes.ru/post/247650/

первичная колонизация))))

"Самый оптимистичный сценарий только для систем жизнеобеспечения и использования местных ресурсов требует 15 запусков Falcon Heavy и $4,5 млрд."

[SY]

Та же тема и с энергетикой. При КПД в 10% (50 вт/м2) солнечные панели дадут с 1 гектара 500 000 Вт энергии в полдень. Масса их будет в сотни раз меньше чем Ритеги или полноценная АЭС, они проще в обслуживании, не требуют огромного персонала.  Т е на первых порах за ними будущее, реакторы - как вспомогательные на ночь, а солнечные панели - для производств с большими энергозатратами.
 Выращивать в пещере получается крайне не выгодно, тк КПД падает 5-10 раз в случае с солнечными панелями, или требует серьезной АЭС.

А массу проводов, чтоб ими опутать 1 га кто-нибудь считал? Насколько я знаю, это узкое горлышко солнечной генерации. Напряжение низкое, токи большие, провода надо делать слишком толстыми, но так не делают, по этому на практике большие установки не показывают эффективность одной панели(когда замеры ведутся на ее клеммах).

[Dem]

Кстати, о хлорелле. Сейчас её обрабатывают ультразвуком, после чего оболочка разрушается и она становится нормально усваиваемой

[Vavanzer]

А массу проводов, чтоб ими опутать 1 га кто-нибудь считал? Насколько я знаю, это узкое горлышко солнечной генерации. Напряжение низкое, токи большие, провода надо делать слишком толстыми, но так не делают, по этому на практике большие установки не показывают эффективность одной панели(когда замеры ведутся на ее клеммах).

 Нормальные люди уже давно решили эти проблемы))) Существуют преобразователи электроэнергии с высоким КПД. Напрямую нестабильным низким постоянным напряжением без них , а так же без аккумуляторов никто не пользуется панелями.  Поищите готовые промышленные варианты бытовых установок )))