Освоение Марса

[Проходящий Кот]

Из базальта в первую очередь получим кремний.
Электропечь ---- слышали наверное?
И это вопрос конкретных технологий.
А отопление на Марсе что подчиняется иным законам, чем на Земле?

[Зануда]

Из базальта в первую очередь получим кремний.
Электропечь ---- слышали наверное?

Кокс откуда возьмёте? Технический кремний получают, сплавляя кремнезём с коксом в электропечах. Кремний для электроники - разложением хлоропроизводных силана. Которые получают из четыреххлористого кремния, который в свою очередь получают прокаливанием кремнезёма с коксом в токе хлора.

Показалось сомнительным - и действительно. Странно что никто не опроверг это.
Цитировать

    Ниже приведена эффектность перевода энергии солнечного света в биомассу:
    Растение   Эффективность
    Растения, типичные   0.1 %[3]0.2-2 %[4]
    Типичный урожай растений   1-2 %[3]
    Сахарный тростник   7-8 %(максимум)[3][5]

https://ru.wikipedia.org/wiki/Эффективность_фотосинтеза
А у солнечных батарей рекорд - около 45%.

У реакции фотосинтеза КПД около 30% (данные из той же статьи в википедии). Другой вопрос - типичный урожай это плоды или семена, на развитие которых растение тратить малую долю усвоенной энергии. С третьей стороны, мы едим из тарелки, а не из розетки. А как преобразовать электроэнергию в продукты питания? Очевидный (и весьма неэффективный) ответ - в оранжерее с искусственным освещением.

В общем, коллеги, нутром чую, что не раз при освоении Марса будут вспомнены слова Платонова о том, что самый дешевый двигатель это деревенская девка.

[библиограф]

Кокс откуда возьмёте? Технический кремний получают, сплавляя кремнезём с коксом в электропечах. Кремний для электроники - разложением хлоропроизводных силана. Которые получают из четыреххлористого кремния, который в свою очередь получают прокаливанием кремнезёма с коксом в токе хлора.

Похоже, ваши представления о химической технологии основываются на обстоятельном знакомстве
с известным романом Жюля Верна "Таинственный Остров"
Сайресу Смиту понадобились уголь, железная руда и селитра, чтобы обустроить остров.
Но полтора века уже прошло и, учёные уже открыли, что кремний можно прекрасно получать
из кварца в солнечной печи магниетермическим восстановлением
http://tekhnosfera.com/protsessy-polucheniya-kremniya-s-nizkim-soderzhaniem-primesey-s-ispolzovaniem-magnietermicheskogo-vosstanovleniya-dioksid
Также и для очистки кремния  уже давно пользуются ректификацией силана, который
можно получить без всякого хлорирования - из магния и кремния.

Очевидный (и весьма неэффективный) ответ - в оранжерее с искусственным освещением.

Ешьте больше грибов! Не обязательно белые или шампиньоны, подойдет и обычная плесень
микопротеины из Fusarium'a - им свет ни к чему!
http://www.discoverbiology.ru/unows-66-1.html

Нелишне напомнить о мытарствах героя рассказа Ильи Варшавского:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНА!
    Опять с потолка спускаются гибкие шланги с присосками.
    Что-то сегодня аналитическое устройство долго считает. Я умираю от
голода.
    - ВОСЕМЬСОТ КАЛОРИЙ ПИЩИ.
    Восемьсот калорий мне мало, но спорить  бесполезно.  Нужно  брать,
что дают.
    Все  заботы  о  пропитании  лежат  на  мне  самом.  Машина  только
определяет рацион и дозирует пищу.
    С грустью осматриваю свои плантации. Чан с  хлореллой  и  бочка  с
дрожжами, размножающимися на моих фекалиях.
    Подхожу к лотку и слизываю отмеренную мне порцию.
    Мало, очень мало, но ничего не поделаешь! Пищи у меня в обрез.
    - ДВАДЦАТЬ МИНУТ  ЛИЧНОГО  ВРЕМЕНИ,  ОБСЛУЖИВАНИЕ  МАШИНЫ,  ВОСЕМЬ
ЧАСОВ СНА.
    Добавляю в бочку фекалии, перемешиваю массу и наливаю воды в чан с
хлореллой. Это и есть "личное время".

[Vadims]

У реакции фотосинтеза КПД около 30% (данные из той же статьи в википедии).

Вы не дочитали до конца:

давая номинальный КПД в 30 %[2]. Однако в фотосинтезе может эффективно использоваться только свет в диапазоне от 400 до 720 нм. В реальном солнечном свете в эту область попадает 45 % излучения, так что теоретический максимальный КПД преобразования солнечной энергии составляет приблизительно 11 %. Однако в действительности растения не поглощают весь падающий солнечный свет (из-за отражения, дыхания и потребности в оптимальном уровне солнечной радиации) и не переводит всю собираемую энергию в биомассу, что приводит в общей фотосинтетической продуктивности от 3 до 6 % суммарной солнечной радиации[1].

Т.е. всего 3-6% на практике.

В общем, коллеги, нутром чую, что не раз при освоении Марса будут вспомнены слова Платонова о том, что самый дешевый двигатель это деревенская девка.

5 (высшая) группа - работники, занятые особо тяжелым трудом:
горнорабочие, занятые непосредственно на подземных работах, сталевары, вальщики леса и рабочие на разделке древесины, каменщики, бетонщики, землекопы, грузчики, труд которых не механизирован; работники, занятые в производстве строительных материалов, труд которых не механизирован.

Норма питания для таких - 4000 ккал/сут. Что на 1700 ккал больше, чем для ученых. Значит их практическая мощность работы 1700 ккал/сут = 80 Вт.

Соответственно, марсианский чемоданный реактор NASA на 333 кВт, который кормить не надо, заменяет 4000 работников тяжелого труда в течении 15 лет.

[VAKT]

Из базальта в первую очередь получим кремний.
Электропечь ---- слышали наверное?
И это вопрос конкретных технологий.

И что электропечь ? Развейте мысль дальше, а то я никак не соображу как электропечь самостоятельно будет восстанавливать оксиды с их высокой температурой разложения.

Но полтора века уже прошло и, учёные уже открыли, что кремний можно прекрасно получать
из кварца в солнечной печи магниетермическим восстановлением

Тьфу ты ! Ну конечно же на Марсе полным-полно месторождений МЕТАЛЛИЧЕСКОГО магния - а я дурак и не сообразил. Или всё же на Марсе НЕТ металлического магния ? Как его собрались получать ?

[библиограф]

Ну конечно же на Марсе полным-полно месторождений МЕТАЛЛИЧЕСКОГО магния - а я дурак и не сообразил.

Не вполне понимаю, вы придуриваетесь или говорите серьёзно?
Неужели не слышали, что магний получают электролизом хлорида магния.
http://mash-xxl.info/info/536077/
Кстати, электролизом обычного хлористого натрия, которого на Марсе, не меньше, чем на Земле,
можно получить металлический натрий, а с его помощью многие технически важные металлы-
титан, цирконий, тантал, бериллий, уран. Даже металлический алюминий можно получать
восстанавливая натрием хлорид алюминия. И магний, кстати тоже...

[snickers]

Теперь о глубине основной станции.
Это температура грунта 10-15 градусов (чисто жилые глубже, промышленные можно выше).
Тоесть нам надо помимо скважин для марсоэнергетики (аресэнергетики ) рыть ещё  две мощные шахты под лифт габаритами каждая метр на метр.
Из чего состоит основная порода Марса ?

А теперь представим это все с начала... Скинули с орбиты пару жилых модулей, человек 5 -10, расходники. Обеспечивать такую группку людей с Земли нет проблем. Оранжерей почти нет, жилые модули сделанные на Земле типа термоса и много энергии для обогрева не надо, литиевы АКБ доставлены тоже с Земли.  В таком варианте СЭС на Марсе может существовать.  Нам не надо много энергии. У Вас есть буровая и марсианский экскаватор .. прокопали пару метров сели АКБ все?? С чего его заряжать?? Я уже привел выше расчет, что 1 метр СЭС на Марсе = 50Вт/час. Емкость АКБ в простом грузовике 100А/ч при 12В = 1,2Кв/час. /50 Вт = 24 метра панелей как минимум что бы зарядить такой АКБ, которого хватит копнуть пару раз, особенно если грунт ..

Базальт

.
Может и получиться .. лет так за 50+))
.... В обшем начинать надо скорее всего с бурения пород и определения температур в глубинах а так же состав пород.  А вот в зависимости от результатов выбирать место для  постройки аресотермальной станции.  И только потом если она начнет давать энергию начинать строить .. нет не колонию а просто научную базу на сотню, другую человек.
 Ибо в противном случае ..

начать хотя бы с подсчёта энергобаланса жизнеобеспечения бедуинов и эскимосов - и все проекты сразу сравнивать с ним. Не дотягивающие даже чуть-чуть - сразу отправлять в корзину.

Все проекты в корзину.... ) Нет энергии нет ничего.
А энергии на Марсе нет.  СЭС как я приводил выше расчеты малоэффективна и  поля в пару км могут только поддержать существование персонала на минимальном уровне, запасов ядерного топлива не обнаружено, РИТЭГ может конечно поддержать небольшую базу или обеспечить пару механизмов энергией, но на колонию это не вариант, гидро и углеродной энергетики тоже нет. Нет воды длэ ГЭС и нечем гореть для ТЭС. Единственный вариант только аресотермальные станции. 
 Если же по каким то неизвестным нам сейчас причинам их создание окажется невозможным  про колонизацию Марса можно забыть НА -ВСЕ-ГДА. Вернее до момента создания компактных термоядерных реакторов, если таковой когда либо наступит в принципе).

[библиограф]

 

Вернее до момента создания компактных термоядерных реакторов

Ну, не беда! Колонисты скинутся и приобретут за $25 млн. портативную АЭС.  25 МВт, 10 лет работы на одной заправке топлива.
http://www.membrana.ru/particle/3301
http://www.gen4energy.com/

[snickers]

Колонисты скинутся и приобретут за $25 млн. портативную АЭС. 

Пару страниц тому я привел пример, что для простого существования колониста на Марсе с площадью оранжереи в  20 метров и жилой тоже в 20 в сумме надо около 160Квт/час . это обогрев, подсветка растений, работа систем обеспечение. Теперь смотрим 25МВ АЭС Hyperion / 160кВт = 25000 кВт/160кВт =   156 человек колонии. На 10 лет.. за 25 млн уе без стоимости доставки ... Не так и много. Для базы хватит а вот для колонии в десят тысяч населения сколько их надо?? 10 000 /156 = почти 65 АЭС. А это всего лиш небольшой городишко, причем \это без учета промышленности. Так абы не помереть от голода и холода.  Про какую тогда колонию может идти речь если сборки топлива будут постоянно идти с Земли??
как видим можем построить только ЗАВИСИМУЮ базу а не САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ колонию. 

[Проходящий Кот]

Солнечную энергетику сбросили со счетов, окончательно?
Спешите.....

[EvilShurik]

В самом деле. Почему забыта солнечная энергия?
На Марсе практически всегда солнечная погода. И лишь во время марсианских пыльных бурь может быть круглосуточная темнота.
Делаем простейшую СЭС - даже не на кремниевых фотоэлементах, а простую тепловую. Солнечными концентраторами греем в трубах расплав солей, который поступает в тепловой бак-накопитель. Через бак проходит теплообменник, где циркулирует сжиженная углекислота. Которая, нагревшись в баке с расплавом соли, крутит турбину. Остаточное тепло углекислого газа обогревает теплицы и жилища колонистов.
Благодаря баку-накопителю тепла, СЭС работает круглосуточно, а не только днём. Ну, а если приделать к тепловому баку ядерный реактор, который, опосредованно, при помощи того же углекислотного теплоносителя греет расплав соли, то СЭС будет работать даже во время пыльных бурь!
Низкая температура атмосферы и грунта Марса, где расположен холодильник СЭС, а также использование углекислого газа как рабочего тела гарантирует высокий КПД процесса получения электроэнергии. Вполне достижим КПД 50%! Это только преобразование тепла в электроэнергию. С учётом отопления от холодильника СЭС КПД использования солнечной энергии вполне может достичь и 90% и даже более.

[LonelyWanderer]

Вас есть буровая и марсианский экскаватор .. прокопали пару метров сели АКБ все?? С чего его заряжать?? Я уже привел выше расчет, что 1 метр СЭС на Марсе = 50Вт/час. Емкость АКБ в простом грузовике 100А/ч при 12В = 1,2Кв/час. /50 Вт = 24 метра панелей как минимум что бы зарядить такой АКБ, которого хватит копнуть пару раз, особенно если грунт ..

А зачем АКБ? Подвести кабель к экскаватору... И прямо от СЭС - ночью спим, днём копаем. Днём же можно рассчитывать на 100 Вт/м²?
Я тут на днях провёл эксперимент, взял небольшую солнечную батарейку, замерил ток на солнце - 180 мА, потом поместил её в тень, взял зеркало (и я его даже не помыл, оно было залапанным), и под оптимальным углом пустил зайчик и получил - 130 мА. Как-то вот не догадался одновременно попробовать, и как поведёт себя солнечная батарея и с тем и с другим, но на Марсе солнца меньше, и СБ должна повести себя адекватно, т.е. батарейка дающая на Марсе 180 ампер с одним только зеркалом и одним зайчиком дала бы 310 А.
1 м² зеркала стоит намного меньше, чем 1 м² солнечных батарей. Нет энергии? Одни ищут проблемы, другие - решения.

[библиограф]

 

Как-то вот не догадался одновременно попробовать, и как поведёт себя солнечная батарея и с тем и с другим

Зато другие уже догадались и даже выпустили в продажу!
http://www.membrana.ru/particle/9332
http://eko-znanie.com/linzovye-solnechnye-paneli-ploskie-i-sfericheskie/
Высокоэффективные солнечные батареи с КПД 35% стоят на порядок дороже обычных кремниевых.
Поэтому нет ничего удивительного, что сконцентрировав см помощью линз Френеля или параболических зеркал поток света в 500-700 раз, мы можем получить изрядную экономию.
Надо только хорошо охлаждать сам элемент, чтобы не испарился!

[VAKT]

восстанавливая натрием

Ага, вот уже и до натрия дошли в ряду восстановителей которым будем восстанавливать магний которым будем восстанавливать железо. Процитирую кусок из классика:

А это корова безрогая,
Лягнувшая старого пса без хвоста,
Который за шиворот треплет кота,
Который пугает и ловит синицу,
Которая часто ворует пшеницу,
Которая в тёмном чулане хранится
В доме,
Который построил Джек.

[библиограф]

 А почему бы и нет? Вы просто никогда не задумывались, что многие обычные вещи делают
весьма сложным и изощрённым способом.
Вот например, цех магниетермического восстановления титана на Усть-Каменогорском
титано-магниевом комбинате.  Металлический уран, кстати, восстанавливают натрием в соседнем
цехе.
    Гений мыслит и создает
     Человек обыкновенный приводит в исполнение
     Дурак пользуется и не благодарит 
                Козьма Прутков

[VAKT]

Вы просто никогда не задумывались, что многие обычные вещи делают
весьма сложным и изощрённым способом.

Это Вы мне рассказываете ? Да не многие, а большинство вещей делают весьма "изощрённым" образом, это только у некоторых путь от базальта до солнечной панели - пустяк.

[snickers]

А зачем АКБ? Подвести кабель к экскаватору... И прямо от СЭС -

А если немного подумать?? Простой трактор к примеру Беларус-1221 имеет мощность двигателя около 96-100кВт. Как я приводил выше средняя снимаемая мощность с ОДНОГО метра КРЕМНИЕВЫХ панелей около 50 Вт.  Про стая математика 100кВт = 100 000 Вт/ 50Вт/час = 2000 кв.метров.
 Если вы не забыли то мы скинули на Марс пару человек и трактор копалку.. И вот им придется для вополощение Вашей идеи --

И прямо от СЭС -

... собрать СЭС в ДВА квадратных километра. Учтите на Марсе почти нет ничего кроме пары жилых модулей значит эти пару км панелей надо тащить с Земли. Это без учета проводов, трекеров на солнце, держателей, работ по устройству фундамента иначе улетит с первой пылевой бурей...

Высокоэффективные солнечные батареи с КПД 35%

Линзовые усилители на солнечной панели полная херня. Это лабораторная установка но ни как не промышленная. За сколько даже не лет а месяцев линза в условиях пылевой бури выйдет из строя??
 Простые солнечные панели на КА Phoenix Mars Lander высаженном в районе полюса марсианскую зиму не пережили. На них попал иней СО и просто разломал. Но там были просто куски кремния. Сколько выживет оптическая система с линзой? Очень не долго.   На сколько это утяжелит саму панель а соответственно стоимость доставки?
Линзовая панель ...
 и просто кремниевая ..

. Разница в размере заметна... Кроме того никакого плюса от них мы не получим. Количество энергии падающее на Марсе на единицу поверхности =const. то есть величина постоянная. Вот принцип работы этой хрени на картинке ..

 
На схеме прекрасно видно, что больше энергии чем падает на верхнюю часть линзы нам не получить. Да она ее концентрирует в малой точке и КПД как бы больше, но остальная часть в не=фокуса просто не работает. Если убрать линзу и распределить поток энергии по всей площади получим тот же выхлоп энергии.
 Технология полный бред. Имеет право на существование только для лабораторных условий и опытов.

[Проходящий Кот]

Вне зоны приема энергии мы можем поставить любой дешевый наполнитель.
Резкие суждения обычно выдают гуманитария.....

[snickers]

Резкие суждения обычно выдают гуманитария.....

Переход на личность говорит о том что аргументов больше нет... особенно если не понимать простую вещь - мы не можем получить энергии больше, чем ее падает на площадь линзы.  Что бы оценить реальное КПД этой штуки надо сравнить площадь фокуса излучение и его КПД с площадью самой линзы и КПД простой панели соизмеримое с этой площадью.  То есть имеем метр но с кпд 15 % и имеем 100 см но с КПД 35%. Ясно что в тут выгоднее первый вариант. Но вот таких данных нет. И это не просто совпадение. )))

мы можем поставить

Да не вопрос, "костылей" напихать можно.  какая мелочь + еще одна технологическая цепочка на марсе где и так ничего еще нет.

[Проходящий Кот]

Профессия  --- не личность.....