Освоение Марса

[Эркин]

Я вот что подумал. Корабль для полета на Марс это целая космическая станция. Полет долгий, туда и обратно. То есть там должны быть все системы жизнеобеспечения, безопасности, может быть искусственная гравитация, может быть оранжереи и тп и тд.
В общем  для разового полета это слишком дорого.
Потом тормозить эту махину у Марса, разгонять и снова тормозить у Земли...
Короче такое предложение.
Может быть экономнее запустить такую станцию на вытянутой гелиоцентрической орбите, так чтобы она долетала до Марса потом возвращалась к Земле.
Высаживать на Марс или забирать с него людей челноками, то же самое у Земли. Когда приблизится к Земле - загружать ресурсы - еду, воду, топливо.
Делать околопланетные маневры за счет гравитации, для коррекции орбиты использовать ионные двигатели или может быть солнечный парус. Полет долгий, можно разное пробовать.
Будет такая искусственная планета 3.5.

[Dem]

Не получится, надо какое-то время у Марса подождать - иначе когда прилетит назад, Земля сильно в другом месте орбиты будет.

[Эркин]

Нет, конечно перелеты на Марс и обратно будут сильно дольше, чем прямой полет, но зато экономнее.
Все равно для прямого полета нужно ждать, когда планеты окажутся в нужном расположении, ну будут ждать на солнечной орбите.
Можно заодно и к Венере слетать.

[николай теллалов]

Я вот что подумал. Корабль для полета на Марс это целая космическая станция. Полет долгий, туда и обратно. То есть там должны быть все системы жизнеобеспечения, безопасности, может быть искусственная гравитация, может быть оранжереи и тп и тд.
В общем  для разового полета это слишком дорого.
Потом тормозить эту махину у Марса, разгонять и снова тормозить у Земли...
Короче такое предложение.
Может быть экономнее запустить такую станцию на вытянутой гелиоцентрической орбите, так чтобы она долетала до Марса потом возвращалась к Земле.
Высаживать на Марс или забирать с него людей челноками, то же самое у Земли. Когда приблизится к Земле - загружать ресурсы - еду, воду, топливо.
Делать околопланетные маневры за счет гравитации, для коррекции орбиты использовать ионные двигатели или может быть солнечный парус. Полет долгий, можно разное пробовать.
Будет такая искусственная планета 3.5.

Именно такое предложил давно еще астронавт Бъз Олдрин.
Подобная станция между Землей и Луной, даже несколько, и станция Земля-Марс-Земля-..., разумеется плюс лунная индустрия с селениями - вот это есть стратегия освоения космоса.
Все прочее - растрата ресурсов и надежд.

[Эркин]

В интернете каждый раз убеждаешься, что все уже придумано до нас! 

[николай теллалов]

Не получится, надо какое-то время у Марса подождать - иначе когда прилетит назад, Земля сильно в другом месте орбиты будет.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Mars_cycler
https://buzzaldrin.com/space-vision/rocket_science/aldrin-mars-cycler/

[LonelyWanderer]

Допустим, два модуля станции соединены троссом и вращаются вокруг общего центра масс. Трос разрывается. Как поведут себя модули?

Отдельный вопрос: как к этой станции стыковаться.

Если разорвется - естественно начнут разлетаться со скоростью, наверное, в десятки м/с (зависит от длины троса). Придется  маневрировать, но топливо-то будет для этого - оно все равно будет в наличии для остановки вращения станции, его столько и понадобится. Но не будет никакого обрыва. Сделать вместо 1 толстого троса 2 потоньше, или 3 ещё тоньше (запас прочности все-равно будет как минимум 5-кратный) - и редчайшее попадание метеорита в трос не станет ЧП.
А для стыковки лучше останавливать вращение, потом раскручиваться. Для 1-2 кратного применения стыковки за весь полет такой способ будет лучшим. Прибыли на Марс, остановились, запустили спускаемые аппараты. Потом подобрали, раскрутились - домой на Землю.

Чтобы свести к минимуму перемещения между модулями по обе стороны троса, только одна должна быть обитаемой. Вторая - только баки с топливом, вдоль троса может быть проложен трубопровод для подачи его к жилым модулям, если необходимо.

Разгон и торможение может тоже производится в таком растянутом положении,  - не обязательно двигатель размещать в оси вращения на тросе  или не обязательно свертывать всю систему. Хотя можно и так сделать, конечно.. Есть вариант буксира одного модуля другим на тросе. Для этого останавливаем вращение. Двигатели будут расположены  на одном из модулей со стороны троса, и иметь небольшой угол, чтобы струя газов не попала на буксируемый модуль. При достаточной длине троса этот угол будет невелик,  достаточно пару градусов, КПД сильно не пострадает. Или же разнести двигатели пошире,  можно 2 двигателя на ферме отвести подальше от модуля, они все равно будут относительно маломощные для межпланетных перелетов, конструкция не должна быть тяжёлой - тогда без углов отведения газов получится.
Лучше было бы, конечно нарисовать.

[sharp]

Как поведут себя модули?

Полетят в разные стороны со скоростью в 20-30 м/с относительно друг друга. Что легко компенсируется даже маневровыми двигателями.

Отдельный вопрос: как к этой станции стыковаться.

Остановили вращение, пристыковались, запустили вращение.

[николай теллалов]

Остановили вращение, пристыковались, запустили вращение.

Другой вариант: стыковочный модуль в середине, тросы от него к модулям, в которых псевдогравитация. По тросам кабинки для перехода между модулями.

[LonelyWanderer]

Остановили вращение, пристыковались, запустили вращение.

Другой вариант: стыковочный модуль в середине, тросы от него к модулям, в которых псевдогравитация. По тросам кабинки для перехода между модулями.

Ну это сложнее остановки получается, в неподвижный узел проще попасть, чем во вращающийся, тем более что при последнем нужно точно центровку масс совершить в станции и стыкуемом корабле, чтобы оси вращения были не далее пары сантиметров от осей стыковочных узлов. Кроме того, сложности с наращиванием станции, добавлением других модулей, т.к. место занято, а стыковыть что-то ещё сзади при общем вращении будет ещё сложнее. И потом этот модуль на оси вращения станет практически неиспользуемым, т.к. не будет соединён с остальными непосредственно, и там не будет гравитации. Лучше  всё-таки тормозить на время стыковки, тогда все эти проблемы снимаются.

[николай теллалов]

Раскрутка стыкующегося корабля по его оси?

Хорошо, убедили, что сложно.

Тогда напомню свое мнение, что роторная псевдогравитация вообще не нужна; вместо нее - совершенствование адаптации организма к невесомости и реадаптации к притяжению.
Плюс спать в встроенных центрифугах, как кто-то уже подсказал.

[SpaceEngineer]

Трос допустим, ну и что? А вы не можете наглядно схемкой изобразить, чтобы мне стало понятнее - а нафига он вообще нужен?

Насколько я помню, в этом фильме есть анимация:

http://www.youtube.com/watch?v=fyouzltT7wY#

Зубрин предлагает использовать такую схему для создания искусственной гравитации на корабле.
Вот ещё нашел картинку:

Эта конструкция вращается вокруг точки, находящейся примерно в середине троса. Трос, естественно, метров 100-200 длиной, а не как здесь показано.

Отдельный вопрос: как к этой станции стыковаться.

Стоп, мы говорим об орбитальной станции, или марсианском корабле? Это совсем разные конструкции, в разных весовых категориях.

Станцию массой в тысячу тонн, конечно же, никто не будет тормозить для стыковки. Стыковочный узел - на оси вращения, от него ходят лифты к жилым модулям. В более отдаленном будущем, при достаточном развитии автоматических систем управления, можно будет стыковаться прямо на внешнюю часть обода станции. Не вижу никаких принципиальных проблем.

Марсианский же корабль в течение всего перелёта ни с чем стыковаться не будет. Останавливать вращение надо лишь в конце пути. В случае с BFS - просто отцепить противовес и садиться (садится ведь сам корабль, у него нет никаких посадочных модулей). В качестве "противовеса" оптимально использовать второй корабль - грузовой или даже такой же пилотируемый (заодно дублирование, в случае аварии на одном из кораблей, экипаж перебирается во второй и возвращается на Землю после пролёта Марса).

Вообще, советую всем, задающим вопросы, почитать это: http://www.projectrho.com/public_html/rocket/artificialgrav.php
Всё, что вам не понятно о центробежной гравитации, там разжёвано. И скорее всего все идеи, которые вам придут в голову, там тоже уже есть

[Зануда]

в неподвижный узел проще попасть, чем во вращающийся, тем более что при последнем нужно точно центровку масс совершить в станции и стыкуемом корабле, чтобы оси вращения были не далее пары сантиметров от осей стыковочных узлов.

Решение этой проблемы известно каждому сантехнику: эксцентрики, т.е. патрубки, у которых штуцера на концах не соосны.

А чтобы стыковочный узел совсем не вращался, можно сделать челнок - шлюзовую камеру, на время стыковки отстыковываемую от орбитальной станции (но сохранающую механическую связь) и раскручиваемую так, чтобы относительно стыкующегося корабля она была неподвижной. После стыковки можно разгрузить корабль в шлюз и отстыковать, а можно раскрутить вместе со шлюзом...

Наверняка существуют и другие решения...

[LonelyWanderer]

в неподвижный узел проще попасть, чем во вращающийся, тем более что при последнем нужно точно центровку масс совершить в станции и стыкуемом корабле, чтобы оси вращения были не далее пары сантиметров от осей стыковочных узлов.

Решение этой проблемы известно каждому сантехнику: эксцентрики, т.е. патрубки, у которых штуцера на концах не соосны.

А чтобы стыковочный узел совсем не вращался, можно сделать челнок - шлюзовую камеру, на время стыковки отстыковываемую от орбитальной станции (но сохранающую механическую связь) и раскручиваемую так, чтобы относительно стыкующегося корабля она была неподвижной. После стыковки можно разгрузить корабль в шлюз и отстыковать, а можно раскрутить вместе со шлюзом...

Наверняка существуют и другие решения...

Это все лишние сложности (и, соответственно, цена). Зачем оно, если можно просто остановить вращение на время стыковки. Маневровые то двигатели все равно будут - ничего, кроме троса дополнительно не нужно.
Не останавливать вращение есть только смысл, если станция очень большая, и весит во много раз больше стыкуемых кораблей, раз хотя-бы в 50, например торообразная.
И еще, вес троса будет меньше встроенной внутри корабля спальной центрифуги, и при этом эффективность постоянной гравитации будет выше, чем только гравитации для сна - в этом случае понадобится не только центрифуга, но и прочие тренажёры для рук/ног и т.д, которые имеются на МКС.

[SpaceEngineer]

А чтобы стыковочный узел совсем не вращался, можно сделать челнок - шлюзовую камеру, на время стыковки отстыковываемую от орбитальной станции (но сохранающую механическую связь) и раскручиваемую так, чтобы относительно стыкующегося корабля она была неподвижной. После стыковки можно разгрузить корабль в шлюз и отстыковать, а можно раскрутить вместе со шлюзом...

Всё проще: сделать внешнее кольцо на стыковочном узле станции свободно вращающимся (на роликах-подшипниках). После захвата его кораблём, к нему прижимаются обычные тормозные колодки, таким образом корабль тормозится относительно станции (другими словами, раскручивается до скорости вращения станции; станция немного замедлит вращение, но это не критично). После уравнивания скоростей, отсек герметизируется и открывается люк.

Это все лишние сложности (и, соответственно, цена). Зачем оно, если можно просто остановить вращение на время стыковки. Маневровые то двигатели все равно будут - ничего, кроме троса дополнительно не нужно.

А вот тут в дело вступает экономика. Надо считать, что проще и дешевле: тратить топливо на торможение/раскрутку для каждой стыковки, при этом останавливать все эксперименты и процессы, чувствительные к гравитации, закреплять все лежащие на столах ложки/отвертки/блокноты, мириться с кучей других неудобств, или же поставить стыковочный узел с вращающимся кольцом, и оборудовать переходный тоннель от него к внешним секциям станции. Всё зависит от планируемого размера станции и сценариев ее эксплуатации. Конечно, если вся станция - это два модуля на тросе, то проще останавливать её. Если же это 200-метровое колесо массой сто тысяч тонн, то ответ очевиден.

И еще, вес троса будет меньше встроенной внутри корабля спальной центрифуги

К тому же, сколько этих центрифуг надо? Каждому члену экипажа по штуке? Или спать по очереди? Разделить экипаж на смены?

[crazy_terraformer]

1.Как можно растопить подземные льды?
2.Можно ли создать на Марсе атмосферу подобной Земле,ведь есть же для этого всё необходимое:вода,кислород?

Сначала неплохо бы выяснить есть ли нужный лёд.
Второй вопрос, а не улетучится ли он из-за недостаточной гравитации.

Читаем тему. На все вопросы ответы даны, гравитация достаточна, установленные и предполагаемые запасы воды достаточны для многократного терраформирования атмосферы, а если даже этого было бы недостаточно, есть кислородсодержащие минералы, в частности силикаты и алюмосиликаты - из них состоит большая часть коры планеты. Остаётся вопрос с азотом, или он депонирован в достаточном количестве в осадочных породах в виде нитратов и нитритов и тогда после насыщения атмосферы кислородом и суперпарниковыми газами по мере таяния вечной мерзлоты микроорганизмы-денитрификаторы возвратят его в атмосферу и замкнут цикл азота, либо его придётся завозить извне планеты для этого, либо придётся обогащать почву азотными удобрения искусственно.

[crazy_terraformer]

Искусственную гравитацию стоило бы выделить  в отдельную тему.

[LonelyWanderer]

Всё проще: сделать внешнее кольцо на стыковочном узле станции свободно вращающимся (на роликах-подшипниках). После захвата его кораблём, к нему прижимаются обычные тормозные колодки, таким образом корабль тормозится относительно станции (другими словами, раскручивается до скорости вращения станции; станция немного замедлит вращение, но это не критично). После уравнивания скоростей, отсек герметизируется и открывается люк.

Этот вариант подходит только для большой торообразной станции с полыми внутри спицами с внутренним давлением. Для небольшой станции, висящей на тросах - сложно, т.к. стыковочный узел будет изолирован,  нужно тогда придумывать какой-то лифт, двигающийся по тросам, или чтобы этот стыковочный узел мог двигаться по тросам....

А вот тут в дело вступает экономика. Надо считать, что проще и дешевле: тратить топливо на торможение/раскрутку для каждой стыковки, при этом останавливать все эксперименты и процессы, чувствительные к гравитации, закреплять все лежащие на столах ложки/отвертки/блокноты, мириться с кучей других неудобств, или же поставить стыковочный узел с вращающимся кольцом, и оборудовать переходный тоннель от него к внешним секциям станции. Всё зависит от планируемого размера станции и сценариев ее эксплуатации. Конечно, если вся станция - это два модуля на тросе, то проще останавливать её. Если же это 200-метровое колесо массой сто тысяч тонн, то ответ очевиден.

Искусственную гравитацию стоило бы выделить  в отдельную тему.

Мы говорим о космической станции для конкретно полёта на Марс. Поэтому здесь речь не идёт о 200-метровом колесе, об экспериментах там и т.д.  Это всего несколько модулей максимум, и стыковочных операций там будет минимум, поэтому не нужно усложнять.

[николай теллалов]

В разделении экипажа на смены есть смысл.

[SpaceEngineer]

Мы говорим о космической станции для конкретно полёта на Марс.

Как это - станция для полета на Марс? Давайте определимся с терминологией:

Космический корабль - небольшой аппарат с мощными двигателями (большим дельта V), курсирующий между планетами.

Космическая станция - массивная конструкция со слабыми двигателями (малым дельта V), ограниченная орбитой планеты.