Освоение Марса

[LonelyWanderer]

Траншейный вариант как раз к "метрополитену" ведет.
И преимуществ у "метрополитенной" инфраструктуры навалом, взят хотя бу возможность разрастания, переработка выкопанного грунта, транспорт, малоуязвимость и т.д.

Траншейный вариант освещается солнцем напрямую
К сожалению затрудняюсь найти посты в тысячах сообщений, где я подробно разбирал такой вариант, но есть внешние иллюстрации, которые я сам делал, где всё понятно:

(кликните для показа/скрытия)

Правда нарисовано не в виде траншей, а в виде стен, но это не суть:
Это вид вдоль экватора. Солнце будет идти вдоль экватора и стены, таким образом, тень не отбрасывают. Кроме того, разместил в одном месте зеркало, для того, чтобы показать эффект от дополнительного усиления освещённости.
https://pp.userapi.com/c637225/v637225396/419a3/VsV9KAVkU9g.jpg
Кроме того над траншеями возвышаются стены, треугольные в профиль, угол которых равен наклону вращения Марса (опять же, чтобы тень не отбрасывало). Это - для дополнительной защиты от метеоров, угол вхождения в атмосферу которых больше наклона вращения Марса. Вот вид под несколько большим углом - как видно, для них прозрачная перегородка недоступна. Так сказать, "поляризационный эффект"
https://pp.userapi.com/c637225/v637225396/419ac/aZ5hSqJDPYU.jpg
Ну а здесь наглядно приблизительная ширина каждой траншеи. Я её сделал небольшой, т.к. мощность прозрачного потолка должна расти пропорционально ширине из-за растущих нагрузок, и поэтому чем уже траншея, тем меньше материалоёмкость каждого квадратного метра полезной площади. 2.5-3 метра ширины достаточно:
https://pp.userapi.com/c637225/v637225396/419b5/NuugPAwtfgk.jpg

"Метро", точнее тоннельный вариант, освещаемый солнцем разбирал тоже, и где-то довольно подробно описывал его:

(кликните для показа/скрытия)

На некоторой глубине располагается тоннель, ориентированный по широте. Над ним - продольный световой колодец.
https://pp.userapi.com/c638328/v638328396/3a533/DsVMnA9RTXI.jpg
Снаружи это будет выглядеть приблизительно так - принимающее диагональное зеркало над колодцем и передающие зеркала. Передающие зеркала имеют только одну степень подвижности, только вверх/вниз, что очень удешевляет всю систему, потому что по мере движения солнца зайчики будут отбрасываться просто на соседние участки светового колодца, так как он имеет линейную структуру.
Щирину светового колодца я сделал приличную - около метра, чтобы снизить тепловую нагрузку на герметичную прозрачную перегородку. Конструкция эта защищена от метеоров, но от быстрой разгерметизации по иным причинам (например из-за температурных нагрузок светового колодца) в принципе нет.
https://pp.userapi.com/c638328/v638328396/3a533/DsVMnA9RTXI.jpg

Ну и выращивание в трубах напомню, самый низкоматериалоёмкий вариант в плане килограмм прозрачного материала на м² полезной площади, т.к. трубы - самая прочная конструкция после шара

(кликните для показа/скрытия)

Слева самая тонкая труба с водорослями, в серединке поезд из плавающих в воде контейнеров с растениями (вода вместо колёс), справа - контейнера на колёсах и рельсах. Ночью задвигается, днём выдвигается. Все это тоже подробно рассматривалось. По сравнению с предлагаемыми выше цилиндрами, где помещались бы люди, выгода здесь прежде всего в низких материальных затратах, выражающихся в необходимой толщине стенок: чем труба тоньше, тем тоньше стенки, т.к. на создание прозрачных труб, куда будут помещаться только растения в горшках нужно гораздо меньше прозрачного материала (вплоть до долей миллиметра), чем на полноценные цилиндры-теплицы с толщиной стенок до сантиметров.
https://i.mycdn.me/image?id=852168361306&t=3&plc=WEB&tkn=*um74fWTarnQ6NR2vG4kvMlins1w

[дерево]

Можно и без куполов и обкометиваний получить немалые территории с достаточно плотной атмосферой сверху, которая и от космоса защитит и давление обеспечит, и повышенной температурой. Для этого нужно создать долины (обернуть экватор целой полосой) много глубже существующих.

(кликните для показа/скрытия)

При небольшом изменении высоты относительно радиуса планеты, предполагая ускорение свободного падения и температуру постоянными, давление изменяется экспоненциально с высотой.

Давление углекислотной атмосферы на Марсе изменяется в ~2 раза на каждые ~9 км.\[p\approx p_{0}\cdot e^{-\frac{\mu \cdot g}{R\cdot T}\cdot \Delta h}\approx p_{0}\cdot e^{\frac{\Delta h}{13 \left [ км \right ]}} \approx p_{0}\cdot 2^{\frac{\Delta h}{9 \left [ км \right ]}}\]Одновременно с ростом давления будет увеличиваться тепловой поток изнутри планеты.
На глубине 30 км (от среднего уровня с давлением ~0,7 кПа) давление составит ~7 кПа, предположительно (может кто встречал эксперименты?) минимально необходимое для высших растений. Такую глубину должна составлять основная площадь долин, на них в герметичных но непрочных парниках будут выращиваться сел.хоз. растения. Их площадь может составить 10% от всей поверхности Марса при сохранении давления на верху за счёт испарения шапок.

(кликните для показа/скрытия)

Масса шапок примерно равна массе атмосферы. По мере затекания атмосферы в новые долины шапки будут испарятся за счёт поддержания давления паров при существующем температурном режиме планеты.

Ещё на 20 км глубже следующий уровень долин на порядок меньшей (чтобы туда много атмосферы не натекло) площади с давлением ~30 кПа для выращивания сель.хоз животных. Для поддержания необходимой им атмосферы тоже нужны будут герметичные помещения и тоже без толстых тяжёлых оболочек.

(кликните для показа/скрытия)

На Земле много горных животных и людей, хорошо живущих при 75 кПа, из которых лишь 15 кПа кислорода. Предполагаю, что и для 15 кПа кислорода + 15 кПа инертного газа можно будет вывести животных.

Ещё на 15 км глубже следующий уровень долин на порядок меньшей (чтобы туда много атмосферы не натекло) площади с давлением ~100 кПа для людей. Им тоже нужны будут герметичные помещения, и опять же без толстых тяжёлых оболочек.

(кликните для показа/скрытия)

Чтобы на Марсе поднять кубометр грунта на метр нужно минимум ~10 кДж. Площадь ~14 млн км и средняя глубина ~25 км, объём ~3,5·10¹⁷м³, средняя высота поднятия ~14 км.

Создание описанных долин потребует минимум 5·10²⁵ Дж. В сотни раз больше, чем надо на кометы для обметаниванеия. Может даже больше, чем на кометы для обокеанивания. Но в отличии от комет, тут не нужен точно направленный импульс, а потому не нужны медленные строго контролируемые реакции. Значит источником уже может быть не труднодоступное ядерное топливо деления, а неуправляемые термоядерные взрывы, для которых полно дейтерия.

Получается 2792 пластиковых оболочек у подобного купола. В сумме почти 2,7 кг на см2 купола, суммарная толщина слоёв пластика 27 метров 92 см. Интересно какое будет ослабление света?

Зависит от достижимой чистоты материла. Глядя на существующие, сомневаюсь что толще метра будет пропускать основную часть света.

[Technecy]

Для этого нужно создать долины (обернуть экватор целой полосой) много глубже существующих.

или так:

[LonelyWanderer]

Можно и..

Проект Ямы тут уже тоже долго обсуждался. В итоге пришли к выводу, что практически нереально И по-крайней мере уровень затрат намного превышает площадь полученного пространства по сравнению с другими решениями.

[LonelyWanderer]

А что, если всё-таки попробовать гибридный вариант: вырыть Яму ограниченных размеров, доставив ограниченное количество газов с помощью ледяных тел. До сих пор предлагались идеи либо полного создания атмосферы на всей поверхности Марса (что требует большого количества ледяных астероидов), либо создание колоссальной ямы (с соответствующими энергозатратами). И как-то совсем мало уделяется вниманию возможности совмещения преимуществ двух подходов. Т.е. сбросить ледяные тела, доставляющее некоторое количество газов и использовав их кинетическую энергию для создания ямы. И получив таким образом яму не столь глубокую, и атмосферу не столь плотную, но достаточную для создания атмосферы на дне полученной ямы. И затраты при этом были бы намного меньше, чем в каждом из предыдущих вариантов в отдельности.
Предлагается осуществление последовательного сброса нескольких объектов во впадину Эллады, от большего объекта к меньшему, и каждый новый удар должен попадать внутрь предыдущего кратера, каждый новый объект должен быть меньше предыдущего, чтобы образующийся вал помещался внутри предыдущего. Размещение валов внутри кратеров верхнего уровня должно помочь против выравнивания коры под воздействием сил гидростатического равновесия (т.к. нельзя сделать один большой и глубокий кратер).  В итоге получится довольно глубокая воронка. Получится что-то вроде этого:

или этого:

Я пока не делал расчёты, какого размера и сколько необходимо тел, чтобы достичь необходимого баланса между глубиной и давлением. Например, на картинке сверху 3 последовательных ударных кратера создали глубину в 2 километра относительно окружающей местности, а диаметр внутренней плоской части меньшего кратера около 7 километров, этого достаточно для небольшой колонии. Его диаметр по валу - 11 километров, а глубина дна - на 500-600 метров ниже дна окружающего кратера. Диаметр среднего кратера - 45 километров, его дно ниже уровнем примерно на 1100 метров по сравнению с большим 110-километровым кратером. И дно последнего ниже метров на 500 окружающей местности, но кратер этот самый древний, частично разрушен, выровнен и изначально был, конечно, глубже.
Но как видно, в этом месте в пределах этих 110 километров могли располагаться не 3, а 6-7 кратеров и можно было бы достичь глубины в 5-6 километров. Что при глубине Эллады в 8 километров дало бы, соответственно, глубину в 13-14 километров. И на создание самого большого 110-километрового кратера понадобилось бы не самое большое тело в несколько километров. Если бы этого не хватило, то можно довести ширину наибольшего кратера и до 150-200 километров и довести глубину до 20 километров, при этом заброшенного количества газов будет уже точно достаточно.

[crazy_terraformer]

Никакой Эллады - надо метить в Долины Маринеров! Там будет намного теплее круглый год!

[LonelyWanderer]

Никакой Эллады - надо метить в Долины Маринеров! Там будет намного теплее круглый год!

Только в центральной части долины, обозначенной как Melas Chasma, можно вырыть достаточно большой кратер, но там глубина всего 4 километра против 8 километров у Эллады. Вы эти 4 километра разницы должны будете компенсировать, соответственно, 3-4 кратерами бОльшего диаметра, т.е. вам понадобится ещё 3-4 астероида бОльшего размера, чем самый большой в варианте с Элладой, вплоть до размеров километров, наверное, в 30. А значит и общие энергозатраты в разы больше.
Долбить надо примерно в этот кратер, это самое глубокое место в северо-западной части Эллады:
https://www.google.com/maps/space/mars/@-32.748695,62.1070891,85556m/data=!3m1!1e3
Это широта 32°48'. Летом там солнце поднимается на высоту до 83°. К тому же именно южное полушарие Марса наиболее близко подбирается к Солнцу, когда там лето - Марс как раз находится в перигелии. А именно с максимальной температурой наибольшие проблемы. В Долине Маринёров вы получите более выровненную по сезонам температуру, но может получится так, что максимальная температура просто никогда не будет достигать нуля, т.к. Марс находится дальше от Солнца. Например, если брать большую полуось Марса и сравнить её с перигелием, то количество солнечной энергии в первом случае будет в 1.217 раз меньше, чем во втором. В то время, как между положением солнца в  83° и 90° - только 1.041  раза. К тому же и продолжительность дня в тропиках больше, чем на экваторе. Поэтому во впадине Эллада лето будет однозначно теплее. И рыть намного легче.
Есть, правда, у долины Маринер одно важное преимущество - если кратер вырыть именно там, то он будет окружён высокими стенами этой долины, т.е. охлаждающий контакт внешней атмосферы планеты с атмосферой этой ямы будет более затруднён, чем в варианте с Элладой. Этот фактор может и пересилить, но не факт - всё-таки не стоит списывать разницу в глубине.

[Проходящий Кот]

Предположим.
А как вы обеспечите точность попадания?
Может лучше (для проекта яма в яме) старая добрая Мать Кузьмы.

[LonelyWanderer]

Предположим.
А как вы обеспечите точность попадания?
Может лучше (для проекта яма в яме) старая добрая Мать Кузьмы.

Это уже считали. Необходима не Мать Кузьмы, а пра-пра-...-прабабушка. Термоядерная бомба размером со стадион, а то и больше. И причём не одна бомба, а несколько, т.к. одним взрывом не достичь необходимой глубины, необходима яма в яме. Я как-то считал довольно подробно на основании опытов по созданию ям с помощью бомб в США, и вот пришёл к такому выводу.
Тем более, Кузькина Мать не создаёт атмосферу, она не несёт газы, эта яма, значит, должна быть в разы глубже, чтобы обеспечить необходимую плотность атмосферы на дне. Мы уже считали, потребуется глубина километров в 50... Ну а ширина... Преимущество в создании ямы с помощью ледяных астероидов именно в том, что с ними приносятся газы и необходимая яма получается намного меньше.
С точностью, конечно, проблема. Но всё-таки предполагаемый ледяной астероид из транснептуновых областей будет лететь сотни лет, время на корректировку есть. Но Кузькиной Матерью можно воспользоваться для образования последнего самого маленького кратера, или двух. Но если удастся попасть бОльшими астероидами, то возникнет вопрос, зачем тогда вообще эти матери.

[cybertron]

50 километров это уже мантия Марса. Ваша яма "заплывет". Даже если мантия не слишком горячая - она пластична из-за давлений. Или вообще ее прорвет и будет
вулкан на месте ямы.

[LonelyWanderer]

50 километров это уже мантия Марса. Ваша яма "заплывет". Даже если мантия не слишком горячая - она пластична из-за давлений. Или вообще ее прорвет и будет
вулкан на месте ямы.

"Моя яма" не заплывёт, т.к. читайте, что я писал выше. Я предлагаю её гораздо меньше - несколько километров глубины, может 5, может 10, может немного более - в самой глубокой части впадины Эллады. Этого будет сильно недостаточно при текущей атмосфере Марса, но так, как планируется образование этой ямы путём сброса ледяных астероидов, с газами, то необходимое давление на дне этой ямы может быть достигнуто. При этом на всей остальной территории Марса будут условия как в стратосфере.
Если, например, в самой глубокой части впадины Эллады, где средняя глубина около 7 километров вырыть последовательными ударами ледяных астероидов яму глубиной 13 километров (наверняка же там толщина коры тоже  в десятки километров), то получится общая глубина в 20 километров. Если мы этими ледяными астероидами забросим такое количество газов, при котором на дне ямы образуется давление, эквивалентное на Земле на высоте 3 километра, то на средней нулевой отметке на Марсе будет такое же атмосферное давление, как у нас на высоте 8.7 километра (это без учёта зависимости плотности воздуха от температуры), это как на вершине Эвереста - т.е. при таком раскладе нам нужно в 3 раза меньше газов доставлять, чем при создании атмосферы на всей планете. С учётом низкой температуры на Марсе реальное необходимое количество доставляемых газов будет ещё меньше - раз в 5, и в реальности на нулевой отметки давление было бы как у нас на высоте километров 10-11.
Можно, конечно, поспорить на тот счёт - а зачем нам экономить только в 5 раз, при этом получая обитаемую площадь лишь в лучшем случае в несколько сотен км², а не всю поверхность Марса. Но ведь с другой стороны и  атмосферная циркуляция, обмен теплом и холодом между экватором и полюсами Марса с такой разряженной атмосферой будет крайне затруднена (чему будет способствовать и ограждающий кратер вал), а значит будет возможность получить положительную летнюю температуру на дне этого кратера, тогда как при более плотной атмосфере холод с полюсов будет лучше доходить до экватора и положительная температура может быть просто не достигнута даже при плотной атмосфере нигде на Марсе.

[Technecy]

До сих пор предлагались идеи либо полного создания атмосферы на всей поверхности Марса (что требует большого количества ледяных астероидов), либо создание колоссальной ямы (с соответствующими энергозатратами).

Кхм. Нисофсем.

Был предложен вариант реального оживления планеты Мрас. Притащить массивный спутник. С соотношением масс планеты к спутнику= соотношению Земли и Луны.
Это даст:
1- Возобновление сейсмоактивности в виду разогрева ядра.
2- Создание атмосферы (опять же в виду разогрева планеты изнутри)
3- Создание магнитного поля (после разогрева ядра, гравитацией спутника запустится планетарное динамо).
Фсё. Эффект достигнут.
ЗЫ.
Масса Луны= 7.36 × 10в22 килограмма
Масса Земли=5,972 х 10в24 кг

Масса Марса= 6,39 х 10в23
масса Гипотетической Млуны= 7.87 х 10в21 килограмм. Тоесть 7.87 х 10в18 тонн. Что на порядок меньше массы комет необходимых для создания ТОЛЬКО атмосферы.

ЗЫЗЫ. Вроде не ошибся с порядками
ЗЫЗЫЗЫ. Суммарная масса Фобоса и Дймоса=1.22 х 10в16.
Тоесть, нужно их слепить и чутка добавить и ... Фсё

[LonelyWanderer]

Ага, и энергозатраты аж на несколько порядков больше. Я предлагал притащить не луну для Марса, а несколько ледяных тел с размерами наибольшего из них максимум в десятки километров. Концепция наибольшей экономии затрат, при которой человек сможет выйти на поверхность без скафандра, а не наименьшей.

[Андрей Астрофизический]

масса Гипотетической Млуны= 7.87 х 10в21 килограмм

Осталось придумать, как такие массы транспортировать по Солнечной системе, не расплескав по дороге 90%. Причем, далеко транспортировать. В Системе спутников Юпитера подходящих нет, придется как минимум от Сатурна тащить.

[Technecy]

Осталось придумать, как такие массы транспортировать по Солнечной системе, не расплескав по дороге 90%

повторюсь, ибо позно запостил
ЗЫЗЫЗЫ. Суммарная масса Фобоса и Дймоса=1.22 х 10в16. КИЛОГРАММ
Тоесть, нужно их слепить и чутка добавить и ... Фсё

Согласитесь. Это менее энергозатратно чем натащить комет 10в19 тонн 

ЗЫЗЫЗЫЗЫ:
Извините, но обсуждать в очередной раз купола и подземелья- не интересно.

[LonelyWanderer]

Осталось придумать, как такие массы транспортировать по Солнечной системе, не расплескав по дороге 90%

повторюсь, ибо позно запостил
ЗЫЗЫЗЫ. Суммарная масса Фобоса и Дймоса=1.22 х 10в16. КИЛОГРАММ
Тоесть, нужно их слепить и чутка добавить и ... Фсё

Согласитесь. Это менее энергозатратно чем натащить комет 10в19 тонн 

Не соглашусь. Экстраполяция земной Луны в корне не верна. Не способна даже настоящая земная Луна запустить на Марсе геологические процессы, подобные земным. Слишком толстая кора на Марсе, нужно много энергии, чтобы запустить процессы, подобные земным. Марс меньше - меньше и приливные силы. Если вы разместите Луну близко к Марсу, чтобы создать хорошие приливные силы, приливное трение, т.е. дать внутреннее тепло планете - то она улетит от Марса так же быстро, как Луна улетела от Земли. Вы ещё и вращение Марса этим затормозите...
Нереально! По-крайней мере этот ваш проект на несколько порядков затратнее, чем любой другой. Вы сравниваете массу атмосферы Марса с Луной... блин, мне даже считать это лень

[Андрей Астрофизический]

ЗЫЗЫЗЫ. Суммарная масса Фобоса и Дймоса=1.22 х 10в16. КИЛОГРАММ
Тоесть, нужно их слепить и чутка добавить и ... Фсё

Неа. Не фсё.

масса Гипотетической Млуны= 7.87 х 10в21 килограмм

Даже по вашим выкладкам, надо "чутка" добавить. Еще 5 порядков.  Как уже говорилось, ближе Сатурна "бесхозных" масс такого масштаба нету. Да и там они не особо бесхозные, Сатурн своей гравитацией протестовать будет.
И таки да, экстраполировать Луну так - тоже опрометчиво.

[Technecy]

Слишком толстая кора на Марсе, нужно много энергии, чтобы запустить процессы, подобные земным.

Йа вас уверяю. Гравитационное воздействие тела массой 10в18 тонн- это МНОГО энергии

Марс меньше - меньше и приливные силы.

Вы щас поняли что сказали?

она улетит от Марса так же быстро, как Луна улетела от Земли.

Чота не припомню когда это произошло.

Вы ещё и вращение Марса этим затормозите...

И кто будет опичален эти фактом?

По-крайней мере этот ваш проект на несколько порядков затратнее, чем любой другой.

Брехня.

Вы сравниваете массу атмосферы Марса с Луной...

Брехня. Я этого не делал.

блин, мне даже считать это лень

Тогда откуда выводы? Я вот, даже виндовс калькулятор запустил, не поленился.

Еще 5 порядков

Это лучше чем 19 порядков( в тоннах) или 22 порядка в килограммах. Разве не?

[crazy_terraformer]

Осталось придумать, как такие массы транспортировать по Солнечной системе, не расплескав по дороге 90%

повторюсь, ибо позно запостил
ЗЫЗЫЗЫ. Суммарная масса Фобоса и Дймоса=1.22 х 10в16. КИЛОГРАММ
Тоесть, нужно их слепить и чутка добавить и ... Фсё

Согласитесь. Это менее энергозатратно чем натащить комет 10в19 тонн 

ЗЫЗЫЗЫЗЫ:
Извините, но обсуждать в очередной раз купола и подземелья- не интересно.

Расстояние тела до Марса считали? Приливные силы обратно пропорциональны кубу расстояния....Входит ли орбита в предел Роша или нет?

[Vadims]

Ага, и энергозатраты аж на несколько порядков больше. Я предлагал притащить не луну для Марса, а несколько ледяных тел с размерами наибольшего из них максимум в десятки километров. Концепция наибольшей экономии затрат, при которой человек сможет выйти на поверхность без скафандра, а не наименьшей.

Зачем человеку без скафандра на Марсе? Даже на Земле в развитых странах большинство людей проводят большую часть времени в помещениях - дом, работа, гости, магазин, боулинг и т.д., и даже при перемещениях между ними также в помещениях - автомобилях. На открытом воздухе проводят в основном только короткое время от порога до машины. На Марсе технологически можно убрать эти промежутки, и постоянно обходиться без скафандра и так. Ну а редкие выезды на природу - так без разницы где находится рекреационный парк, под куполом или открытым небом. В отпуске можно отдохнуть в виртуале - всяко лучше чем на планете с унылыми однообразными пейзажами, которые быстро надоедят.

Так что затратное по энергии, времени и работе ненужное действие абсолютно ни к чему. При колонизации стоят куда более насущные проблемы, особенно на начальном этапе, например как полноценно обеспечить продовольственные, сексуальные, медицинские и прочие потребности первых колонистов, вот что имеет смысл обсуждать. Ну а открытый воздух и на Земле то нафиг никому не сдался кроме горстки смешных романтиков, это совершенно излишний пункт, к тому же требующий непомерных усилий для реализации. Обсуждать эти оторванные от реальности фантазии - пустая трата времени, т.к. за очевидной ненадобностью осуществлять это никто никогда не будет.