Освоение Марса

[AlexAV]

не соглашусь
отношение полезной площади планет к массе (читай - к гравитационной яме) велико, так как планеты вдруг сферические и массивные, по сравнению с теми же астероидами и кометами

У планеты другие достоинства. Она не требует затрат на поддержание СЖО. Т.е. один раз вложил и следующий миллиард лет можешь об этом вопросе и не вспоминать. Для эфирного же поселения это будет громадной проблемой, которая постоянно будет потреблять ресурсы, причём много. Кроме того, биосфера планеты чрезвычайно устойчива, а малейшая проблема в СЖО колонии может повлечь её гибель. Ну и естественно планета предоставляет качество жизни несравнимое с колонией на астероиде.

Кроме того, нельзя не учитывать некоторые социологические моменты. Так как такое поселение будет чрезвычайно уязвимо, то, следовательно, его социальная структура будет очень жёсткой. Северная Корея на фоне вашей колонии покажется образцом демократии. Но это ещё половина проблемы. Любое сообщество имеет внутреннею цикличность развития и с периодом около 300 лет случаются тяжелейшие кризисы (это эмпирический факт, которых хорошо прослеживается для всех обществ, начиная от Древнего Египта и заканчивая Новым временем). Эти очередные революции/гражданские войны/падения империй на планете не так уж и страшны. А вот переживёт ли такой кризис ваша колония – сильно сомневаюсь.

хм   вы имеете ввиду атсральное поселение или то, что люди обычно называют вахтовым методом

Эфирное поселение – это колония в открытом космосе (или у астероида) (термин не я придумал, а Циолковский). И да, я думаю, что они будут крайне мало комфортны для постоянного проживания и использоваться главным образом вахтовым методом.

[gans2]

 Чего только эти мИчтатели не навыдумывают себе лишь бы не загружать голову физикой...
Дали им ПОПУЛЯРНУЮ статью с цифрами. Там и про астероид из Оорта и про температуры и про давление.
Нет - им надо жевать жеванное по сто раз и призывать "профИсионалов"(то есть тех, кто скажет им, именно то что они ХОТЯТ услышать).
 Новейший довод -нельзя жить в космосе без планет - это тоталитарно!!!
 Малыш, тебя гнетет как тебя мама учила ходить не в памперс, а на горшок? Хочешь поговорить об этом?

[gans2]

Давайте, малыши-памперсники, я Вам вслух почитаю:

для создания нужного давления необходима масса атмосферы в 4*10^17 кг. Учитывая неизбежные потери газа при транспортировке и входе в атмосферу, нужное количество азота должно составлять, наверное, не менее 10^18 кг. Далее, распространённость азота в солнечной системе примерно на порядок ниже, чем кислорода. То есть, если мы найдём ледяной астероид, азота в нём окажется, вероятно, процентов 10. Но для простоты допустим, однако, что нам невероятно повезло и мы обнаружили цельный кусок замёрзшего азота указанной массы. Характерный размер такого тела будет составлять, кстати, километров 60, что, вообще говоря, довольно немало.

 Это тело нужно будет доставить на Марс посредством коррекции его орбиты. Наиболее энергетически дешёвым способом такой коррекции будет "остановка" кометы в нужный момент и затем ожидание её падения на Марс. Чем дальше от Солнца комета, тем меньше её скорость и тем проще её остановить и направить. С другой стороны, ограничение на время операции (300 лет) требует, чтобы тело находилось не далее примерно 140 а.е. от Солнца, иначе оно не успеет прибыть к Марсу за 300 лет. Примем 140 единиц за базовое расстояние.

 Скорость движения тел вокруг Солнца на таком удалении от него составляет около 2.5 км/с. Эту скорость надо погасить. Отсюда, и из массы астероида, вытекает величина потребной на это энергии: 3*10^24 Дж. Это примерно на 4 порядка выше, чем ежегодно производимая ныне человечеством энергия. То есть, о данном направлении тоже можно забыть примерно на следующие 400 лет.

[AlexAV]

Но для простоты допустим, однако, что нам невероятно повезло и мы обнаружили цельный кусок замёрзшего азота указанной массы. Характерный размер такого тела будет составлять, кстати, километров 60, что, вообще говоря, довольно немало.

Ну и кто вам сказал, что это тело должно быть одно. Можно взять несколько сотен или тысяч тел поменьше.

Отсюда, и из массы астероида, вытекает величина потребной на это энергии: 3*10^24 Дж. Это примерно на 4 порядка выше, чем ежегодно производимая ныне человечеством энергия.

И что? Любая масштабная деятельность в космосе потребует роста энерговооружённости на порядки. Строительство и поддержание функционирования эфирных поселений на 1 млрд. человек вряд ли обойдётся сильно дешевле.

Кстати вы так и не ответили на вопрос. В чём коррекция орбиты кометы противоречит современным представлениям в физике или требует волшебных технологий, т.е. выходит за горизонт возможного.

[gans2]

 

Батареи ионных двигателей!!!!

От того что Вы будете бросать не одно тело, а милллион - энергии потребуется меньше?

Вы всё таки прочитайте текст по ссылке и спросите непонятное.
А то лучше бы вам ничего не спрашивать - не так стыдно будет...
Коррекция орбиты кометы (за разумное время) противоречит физике. Это так называемые "планетоидные бредни". Я горжусь тем, что смог их развеять ровно у одного человека. Это без шуток достижение - вправить физическую картину мира хотя бы одному человеку (Höðr). Обычно люди просто не слышат что им говорят или пишут. Ну вот как Вы, AlexAV.

[vsevolodson]

я вот думаю - а действительно, что мешает уронить объект пояса Койпера в центральную часть СС...

Думаю сдесь важно мнение профисионала. Интуиция подсказывает что должно чтото мешать. Типа к примеру тот факт, что солнце и планеты двигаються во круг галактического ядра, со скоростью 250км/с.

нет. мешать будет всё та же формула Циолковского вы потратите большую часть массы кометы в качестве рабочего тела, а останется лишь радиоактивный огарок - его на Марс кидать бессмысленно

Кроме того, биосфера планеты чрезвычайно устойчива, а малейшая проблема в СЖО колонии может повлечь её гибель.

при той же массе заместо планеты будет триллион и более колоний
так что без планет - надёжнее

Ну и естественно планета предоставляет качество жизни несравнимое с колонией на астероиде.

это неверно

Это без шуток достижение - вправить физическую картину мира хотя бы одному человеку (Höðr).

не льстите себе, Ганс, вы слегка преувеличиваете
за вами тоже отжиги, например, про зеркала числятся
ну да ладно, не будем вспоминать

[alex_semenov]

Инженеры Кольца!

По поводу уронить на Марс ледяное тело из пояса Койпера или откуда подальше.
Когда тело начинает падать в гравитационную яму Солнца, оно приобретает дополнительную энергию:



G - Гравиватционная постоянная  6,673E-11
М - масса солнца 1,98892E+30
m - масса кометы
R_E - астрономическая единицы 1,5E+11
r_M - радиус орбиты Марса (в астрономических единицах) 1.666 (берем максимум) 
r_k  - радиус орбиты кометы (в а.е. тоже).

То есть, в момент касания комета приобретет дополнительную скорость:



Для тела в 20 а.е. скорость при подлете к марсу получаем 31 266 м/с
Для тела в 40 а.е.  получаем 31 965 м/с
Для тела в 140 а.е.  получаем 32 456 м/с
Динамика понятна.
Считаем приращение скорости всей скоростью (то есть в апогелии своей траектории комета имела скорость 0. Ее там остановили и она начала падать к Солнуц).
Очевидно, что лучшая траектория столкновение - ДОГОНЯТЬ Марс по его орбите.
Орбитальная скорость Марса 24,13 км/с
То есть при скорости падения 32 км/с скорость касания кометы будет 8,29 км/с.
 
Гм… я как-то на глаз думал будет больше.
Весь расчет затеял чтобы убить идею.
 
Но теперь склонен согласится что она не такая уж и сумасшедшая…
 
Отсюда, кстати, зная массу кометы можно посчитать энергию выделяющуюся при ударе.
Кстати, сомнительно что из 300 а.е. тело свободно падающее вглубь системы долетит за 140 лет… Как оценить по-быстрячку (не прибегая к законам Кеплера)?
Или все же проще по Кеплеру? Траектория кометы - пол эллипса…
Кто берется?
Ведь может оказаться, что наша комета будет падать тысячу лет…

[alex_semenov]

Для терраформирования Марса даже при достаточно топорном подходе потребуется энергия порядка 10^22 Дж
откуда сведения? выглядит сомнительно

Приношу извинения. Цифра ошибочная. Правильный порядок 10^25. Откуда цифра. Собственно на марсе практически всё уже имеется. Недостаточно только вещества в атмосфере. Соответственно его и нужно доставить. Это порядка 4 10^15 т. Взять его можно реально из пояса Койпера. Если оптимизировать траектории и использовать гравитацию других планет солнечной системы, то можно надеяться уложить ХС в 3 км/с. Т.е. порядок энергии около 2 10^25 Дж.

То есть за один терроформинг Марса можно запустить 100 быстрых (0.1с) межзвездных кораблей массой (вы считали) по 20 тыс. тонн? Если это слипер-шипы (корабли спящих) или корабли поколений заряженные носителями эмбрионов, то можно допустить что каждый корабль - колонизатор. (20 тыс. тонн по некоторым моим оценкам это корабль на 100-200 живых членов экипажа. Это с учетом массы двиг. установки, защиты и т.д. В случае слипер-шипа это будут тысячи человек в анабиозе.)
Вот и получается. Что лучше?
Заселить человеческими колониями 100 ближайших звезд или тероформировать Марс. Кстати, это будет не надолго. Миллиард лет говорите? Гм… не знаю. Большой фанатик терроформировать Марс, Роберт Зубрин, вроде как оценивает время жизни терроформированной атмосферы Марса в несколько миллионов лет. Больше Марс свою избыточную атмосферу не удержит. Да больше и не надо, наверное. Через миллиард лет Солнце увеличит свою яркость так, что на Земле будет внерианский парник. Скорей всего он будет раньше. Миллиард лет - это предельный срок жизни земной биосферы. И Марс в любом случае - временное решение.
Полет к звездам - постоянное нашего выживания.
Как не крути, звезды - наше дестени, судьба, так сказать…
А Марс - максимум промежуточная остановка для автостопщика по Галактике…

[AlexAV]

Кстати, сомнительно что из 300 а.е. тело свободно падающее вглубь системы долетит за 140 лет… Как оценить по-быстрячку (не прибегая к законам Кеплера)?

Можно оценить по Кеплеру.

T = 1/2 ((r0 + 1.5)/2)^3/2

В этом случае при начальном расстоянии:
300 а.е. – 925 лет
200 а.е. – 505 лет
100 а.е. – 180 лет
50 а.е. – 65 лет
30 а.е. – 31 год.

Пояс Койпера, кстати находится в диапозоне 30 – 55 а.е.

[AlexAV]

 

Кстати, это будет не надолго. Миллиард лет говорите? Гм… не знаю. Большой фанатик терроформировать Марс, Роберт Зубрин, вроде как оценивает время жизни терроформированной атмосферы Марса в несколько миллионов лет. Больше Марс свою избыточную атмосферу не удержит.

Почему это не удержит. Потери вещества атмосферой (абсолютные, т.е. выраженные в тоннах) от её толщины (до определённого предела, пока высота экзобазы сильно меньше радиуса планеты) практически независит. Современная высота экзобазы 210 км. С ростом давления у поверхности она будет расти очень медленно (логорифмически). Никаких проблем.

Более низкая вторая космическая отчасти компенсируется более низкой температурой термосферы, собственно потери по механизмы Джинса на марсе пренебрежимо мала (кроме водорода).

Есть специфический надтепловой канал потери частиц атмосферы за счёт ион-молекулярных реакций типа N2+ + e = N + N. Интенсивность потерь по этим канала определяется условиями на экзобазе и от давления на поверхности не зависит. Эффективность этих механизмов оценивается около 30 мбар за время существования марса (четыре миллиарда лет). Собственно опять крайне небольшая величина.

[alex_semenov]

Кстати, сомнительно что из 300 а.е. тело свободно падающее вглубь системы долетит за 140 лет… Как оценить по-быстрячку (не прибегая к законам Кеплера)?

Можно оценить по Кеплеру.

T = 1/2 ((r0 + 1.5)/2)^3/2

В этом случае при начальном расстоянии:
300 а.е. – 925 лет
200 а.е. – 505 лет
100 а.е. – 180 лет
50 а.е. – 65 лет
30 а.е. – 31 год.

Пояс Койпера, кстати находится в диапозоне 30 – 55 а.е.

Во-во! "Предчувствия его не обманули!" (с)
 
То есть надо брать где-нибудь поближе...

Кстати, пользуйтесь латексовским движком для формул! Удобно же!
http://www.codecogs.com/latex/eqneditor.php
Там есть ссылка: Click here to Download Image (GIF) Осталось ее вставить как картинку сюда.
Можете посмотреть как это делаю я.

[alex_semenov]

По поводу двигательной установки для астероида.
Какие ионные двигателе?
Житие мое!
Сказано же! (аке в писании!)

Собственно на марсе практически всё уже имеется. Недостаточно только вещества в атмосфере. Соответственно его и нужно доставить. Это порядка 4 10^15 т. Взять его можно реально из пояса Койпера. Если оптимизировать траектории и использовать гравитацию других планет солнечной системы, то можно надеяться уложить ХС в 3 км/с. Т.е. порядок энергии около 2 10^25 Дж.

То есть. Вам (не мытьем так катаньем) нужно извлечь 2 10^25 Дж энергии на борту кометы (минимум!). При этом вы не можете делать это вечно. Сколько вы будете тормозить ее? 10 лет? Вот и считайте минимальную МОЩНОСТЬ двигателя. 

2E+25/315360000с =6,34E+16 Ватт

Что это значит?
Это значит что в течении 10 лет вы  каждые 10 секунд  должны взрывать в двигателе водородную бомбу мощностью 152 Мт (1 Мт тротилового эквивалента -4.18E+15 Дж ) 

Три "кузькиных матери" в 10 секунд!
Ух! Наш размерчик!
 
Но реальность будет чуть хуже. Идеальный КПД ракеты 0.64. То есть надо взрывать не 3 а …152/0,64=238… 5 "кузькиных матерей".  А если учесть  КПД сопла Лаваля (опять же 0.7) то в итоге получим 5/0.7 = 7,1428… мать, перематерей!
 
При этом скорость истечения должна быть 0.62715 от характеристической (3 км/с). То есть истекать это должно со скоростью  1,88145 км/с

Отсюда можно считать (по формуле Циолковского) отбрасываемую массу. Но чего считать и так ясно - примерно в 4 раза больше. То есть 1.6E+16 т рабочего тела. 
Это если мы экономим энергию (а ее мы экономим! Масса - мусор. Энергия - дефицит).

Соответственно и двигатель должен быть некой камерой сгорания, в которой это дело подрывается и передает свою энергию наполнителю, который и истекает через горловину.
По сути КВС (котел взрывного сгорания) Снеженцев!
Небольшая скорость истечения (ниже чем в свовременных ЖРД) гарантирует успех всей инженерной затеи.

Вообще интересно было бы спроектировать взрывной двигатель для этой кометы!
Опять же, кто белеться?

[gans2]

 Чем ближе тело к Солнцу, тем больше скорости у него надо отнять для того, что бы оно упало внутрь Солсистемы. Для ближнего Койпера скорость будет не 2,5 а 4 км\сек, что дает прирост потребной энергии аккурат на порядок.
 Что касаемо относительной скорости падения на Марс, то средняя скорость метеоров у Земли - 25 км\сек почемуто. Сближение с гравиямой Марса даст приращение скорости ненамного ниже второй космической для Марса.
Опять Семенов бездумно размахивает умклайдетом...

[gans2]

Кстати, это будет не надолго. Миллиард лет говорите? Гм… не знаю. Большой фанатик терроформировать Марс, Роберт Зубрин, вроде как оценивает время жизни терроформированной атмосферы Марса в несколько миллионов лет. Больше Марс свою избыточную атмосферу не удержит.

Почему это не удержит. Потери вещества атмосферой (абсолютные, т.е. выраженные в тоннах) от её толщины (до определённого предела, пока высота экзобазы сильно меньше радиуса планеты) практически независит. Современная высота экзобазы 210 км. С ростом давления у поверхности она будет расти очень медленно (логорифмически). Никаких проблем.

Более низкая вторая космическая отчасти компенсируется более низкой температурой термосферы, собственно потери по механизмы Джинса на марсе пренебрежимо мала (кроме водорода).

Есть специфический надтепловой канал потери частиц атмосферы за счёт ион-молекулярных реакций типа N2+ + e = N + N. Интенсивность потерь по этим канала определяется условиями на экзобазе и от давления на поверхности не зависит. Эффективность этих механизмов оценивается около 30 мбар за время существования марса (четыре миллиарда лет). Собственно опять крайне небольшая величина.

4 миллиарда лет назад на Марсе текли реки, стоял океан и было давление больше чем сейчас на Земле. При этом Солнце светило на 30% слабее. Куда же делась атмосфера-то? Какие-то у Вас оценки неточные.  Не находите?

[vsevolodson]

кометка может развалиться от ваших ядрёных потуг, Александр
а попадая внутрь СС и вовсе покрыться гейзерами пылегазов, которые, мягко говоря, будут сильно мешать работе

мы ведь всё это уже проходили в теме про "междузвёздный быт"

[AlexAV]

4 миллиарда лет назад на Марсе текли реки, стоял океан и было давление больше чем сейчас на Земле. При этом Солнце светило на 30% слабее. Куда же делась атмосфера-то? Какие-то у Вас оценки неточные.  Не находите?

Судя по всему Марсу просто не повезло.  На границе гесперийской и амазонской эры эры он столкнулся с чем-то очень крупным, что расплавило всё северное полушарие и образовало гигантский северный бассейн. Ну и сдуло большую часть атмосферы.

Обычные кинетические механизмы диссипации не способны объяснить такие потери атмосферы марса.

[vsevolodson]

Судя по всему Марсу просто не повезло.  На границе гесперийской и амазонской эры эры он столкнулся с чем-то очень крупным, что расплавило всё северное полушарие и образовало гигантский северный бассейн. Ну и сдуло большую часть атмосферы.

это всё пока что на уровне спекуляций

[ВадимZero]

Что по вашему трудно пробурить дырку в Марсе в которую хлынет житкая мантия? То что она там должна быть говорит мощный вулканизм в прошлом.

Во-первых, действительно очень трудно. Это не удалось пока сделать даже на земле.  А толщина коры марса где-то на порядок больше. Во-вторых, одна дырка – ничего не даст. Даже существенно больший по масштабу вулканизм земли изменяет атмосферу очень медленно. Единственное исключение – трапповые извержения, масштаба Восточно-сибирского траппа. Но для этого нужна не дырка, а разлом длинной порядка тысячи километров.

Большой по маштабам вулканизм может очень быстро наполнить атмосферу. Другое дело когда на земле вулканы действуютдни и недели, а потом десителие молчат. Я так думаю дырка диаметром в 2 км наполнит атмосферу до земного давления лет за сто.

[gans2]

Все неясные места в науке объясняют подобным образом.
Это пройдет, когда найдут достоверные факты. А пока и так сойдет. Валите кулем на астероиды -  чо.

Атмосфера на Марсе не улетела, а вымерзла, когда кончился вулканизм и приход с вулканами перестал пополнять убыль в лед и в космос. Количество льда в низких широтах и воды в атмосфере сейчас пересматривается по данным свежих наблюдений. Но вывод Бобуха о том, что постепенным процессом терраформинг не получится этим не отменяется. Или делайте искусственную атмосферу из незамерзающих газов (кислород, азот) или бросайте мИчтать.

[ВадимZero]

4 миллиарда лет назад на Марсе текли реки, стоял океан и было давление больше чем сейчас на Земле. При этом Солнце светило на 30% слабее. Куда же делась атмосфера-то? Какие-то у Вас оценки неточные.  Не находите?

Просто товарищь не учитывает потери отмосферы за счет солнечного ветра, который беспрепятственно проникает до поверхности, в виду отстствия магнитного поля.