Освоение Марса

[snickers]

Первое - дороже и сложнее.

Для ответа на этот вопрос нужна всего лишь одна цифра - количество энергии получаемой с гелиотермальной станции с квадратного метра.  Пока ее нет.
 Тем более ни Гелио- ни Фото СЭС не в состоянии обеспечить колонию энергией ночью. Гигантские запасы АКБ, это предложение можно отнести к разделу ненаучной фантастики.
 Единственный вариант это геотермальные станции.. если они возможны.

Ваша аресотермальная станция.

А зачем там охладитель? Пар крутящий турбину может иметь и 20-40 - 50 С. При низком давление температура кипения ниже 100С.  Пустите его со второго контура по системе отопления поселения или постройте рядом оранжерею и проблема решена. Он не радиоактивный.  Попав в зону повышенного обычного давления он конденсируется в воду и все.

[VAKT]

Ребята, это полная жесть... Я - пас в такие антинаучные фантазии играться. Оставайтесь в своих светлых заблуждениях.

P.S.
очень рекомендую построить модель двигателя Стирлинга гамма-типа - и постараться его запитать от дельты в 20 градусов так, чтобы на выходе снимать мощность.

[snickers]

го запитать от дельты в 20 градусов

Паровая турбина не двигатель Стирлинга... и откуда взята дельта в 20 градусов??  Например температура кипения  изобутана -11,73 °C а температура в турбине может быть +40С ... в общем подобрать теплоноситель в первый и второй контур а так же разницу температур  и давлений надо на месте. По результатам бурения. Вполне вероятно, что на глубине обнаружат источник тепла из за близкого нахождения очага магмы. Например в  регионе вулканов Arsia или Олимпа или Тарсис?
 Тогда вообще проблем нет, так как получим свои 100С и не парим голову.

[Rattus]

И хорошо, что он будет плохо отдавать тепло - значит при той же тепловой энергии мы сможем обогреть больше помещений.

Что там тепло! Есть революционный способ экономить дыхательный кислород: нужно всего лишь добавить в дыхательную смесь немного HCN - и ткани тут же резко снизят потребление кислорода из крови! Ну или если нет нужды решать вопрос настолько радикально, то можно вызвать гипокапнию путём гипервентиляции или алкалоз введением оснований в кровь - это тоже существенно уменьшит отдачу кислорода гемоглобином и резко снизит потребность колонистов в оном!
Воистину: максима "чтобы корова давала больше молока и меньше ела - её нужно больше доить и меньше кормить" для большинства тутошних космоколонизаторов действительно является modus operandi.

[Kaiserfrogling]

Раттус, ну зачем вы так безжалостно рушите мечты и воздушные замки?
Ведь маниловцы  даже до орбитально-водорослевой энергетики еще не дошли....

[VAKT]

Rattus: поправьте - это не меня Вы цитируете

[EvilShurik]

Технология "тепловой" СЭС проще, чем фотоэлементной. Следовательно, можно перейти на самообеспечение быстрее.

Дайте цифры. Я выше конкретно привел - КПД промышленного кремния 12-15%. При инсоляции на Земле в 1Квт/метр (номинально больше но есть потери) это от 120-150Вт/час с 1 кв. метра. На Марсе инсоляция меньше и составляет около 0.58 кВт/  метр. При том же КПД получим около 60-70 Вт/метр. Это идеал. А на практике если 50Вт/метр то и то хорошо. Днем летом в полдень. Утром и вечером и того меньше.
 Вопрос к Вам - сколько энергии мы получим с одного квадратного метра при -

"тепловой" СЭС

?? Без хоть приблизительного расчета это просто разговор ни о чем.

Наверняка есть пласты солей и глины, песок, гравий и щебень

Есть. Но на Земле никто из них ничего не добывает. Например глину не плавят на алюминий а ищут бокситы.  А они есть на Марсе?

КПД тепловых паротурбинных установок на углекислоте может достигать 50%, и легко достижимы 34%. Такие установки широко используются в промышленности.
Возьмём минимальный КПД в 30%. Это выше чем КПД фотоэлементов. КПД поглощения тепловой энергии сконцентрированных солнечных лучей трубами с теплоносителем не менее 80%.
В отличие от фотоэлементов, простой тепловой аккумулятор - бак с расплавом солей, обеспечит круглосуточную работу тепловой СЭС. Нет проблемы с рабочим телом для турбины - это сжатый атмосферный воздух Марса. Поскольку на Марсе холодно, то и проблем с ожижением атмосферного воздуха не будет. Более того, можно вместо холодильника просто сбрасывать рабочее тело в атмосферу, а холодный атмосферный газ закачивать в трубопроводы СЭС. При ночной температуре в -40С атмосферная углекислота будет сжижаться уже при 10 атм.

[Kaiserfrogling]

Вы так и не прочитали ту ссылку на вики, которую я рекомендовал.КПД зеркал 60-70%, кпд теплосборных башен около 50%, кпд тепловых котлов+паротурбин 30-40.Суммарный КПД гелиотермала около 10% как у аморфного кремния, причем гелиотермал дешевле но намного хлопотнее в обслуживании.

КПД поглощения тепловой энергии сконцентрированных солнечных лучей трубами с теплоносителем не менее 80%.

Это достижимо только при температуре окружающего воздуха в районе Сахары и полном отсутствии ветра.
Чем больше разница температур и чем сильнее ветер - тем сильнее будет охлаждаться гелиосборная башня.
При температуре -40% и таких ветрах как на марсе вы и 10% вряд ли наберете.

[crazy_terraformer]

При температуре -40% и таких ветрах как на марсе вы и 10% вряд ли наберете.

Но на Марсе плотность воздуха низкая, плюс башню и трубы с теплоносителем можно поместить в вакуумированные прозрачные трубы.

[Kaiserfrogling]

плюс трубы с теплоносителем можно поместить в вакуумированные трубы.

Только это намного дороже по деньгам, особенно если теплосборник высокого давления (чем больше разница давлений между вакуумом и теплосборником, тем больше нагрузка на материалы).
Кто будет платить? Ганста Клаус? Или может у вас есть несколько лишних миллиардов долларов?

[Проходящий Кот]

А вы сразу миллион человек решили на Марсе разместить?
Как Маск....

[crazy_terraformer]

Только это намного дороже по деньгам, особенно если теплосборник высокого давления (чем больше разница давлений между вакуумом и теплосборником, тем больше нагрузка на материалы).

Зачем высокого давления, даёшь расплав соли.

[Rattus]

поправьте - это не меня Вы цитируете

Да, разумеется - fixedъ.

[Kaiserfrogling]

Вы знаете сколько времени нужно на прогрев солевого реактора перед его рабочим режимом?
Теперь представьте себе - солнце на 10 мин будет закрыто облаками, и соль затвердеет.
Ваши дальнейшие действия?

[Проходящий Кот]

Прям за 10 минут?

[shuricos]

И хорошо, что он будет плохо отдавать тепло - значит при той же тепловой энергии мы сможем обогреть больше помещений.

Что там тепло!
...
Воистину: максима "чтобы корова давала больше молока и меньше ела - её нужно больше доить и меньше кормить" для большинства тутошних космоколонизаторов действительно является modus operandi.

Лишь бы что-то ляпнуть? 
Если количество тепловой энергии, поступающей в систему отопления научной станции неизменно, то чем меньше будет теплопроводность стен/окон станции (см. "плохо отдавать тепло" в моей цитате выше), тем больше может быть станция.
Больше станция = "хорошо" (см. мою цитату выше), т.к. больше места для сотрудников, аппаратуры, теплиц.
Что у Вас вызвало такой  дикий баттхёрт в моей фразе?

[shuricos]

Для ответа на этот вопрос нужна всего лишь одна цифра - количество энергии получаемой с гелиотермальной станции с квадратного метра. 

КПД на Земле - от 20 до 31,5%. Причем, 20% - это простейшая система, где солнечная энергия вообще не конденсируется, а просто используется чёрное покрытие для нагрева поверхности:


На Земле есть районы, получающие до 2200...2500 кВт*ч солнечного излучения в год, т.е. примерно 6...6,8 кВт*ч в сутки:


При КПД 20...30% это даёт 1,2...2 кВт*ч электрической энергии в сутки.

(кликните для показа/скрытия)

Кстати, Вы, Сникерс, не учили, что Марс, как и Земля, вращается, поэтому каждый кв.м. получает меньше солнечного излучения, чем солнечная постоянная, т.к. временами поверхность либо находится на ночной стороне, либо находится к Солнцу под большим углом.

На Марсе солнечная постоянная меньше земной в 1,91 раза в перигелии и в 2,78 раза в афелии и составляет, соответственно, от 691 Вт/кв.м. до 495 Вт/кв.м.
Но мы знаем по закону Стефана-Больцмана, что снижение притока тепла влияет на температуру тела как корень четвёртой степени.
Соответственно, падение притока солнечного излучения в 1,91...2,78 раз вызовет снижение температуры приёмника солнечного концентратора только на 17,6...29%.

Вместе с тем, на Марсе охладитель тепловой машины можно остудить до значительно меньших температур, чем на Земле: если на Земле в районах размещения солнечных концентраторов средняя температура составляет примерно 300*К, то на Марсе - примерно 210*К. Т.е. разница составляет 30%.

Так как температура нагревателя тепловой машины снизится меньше, чем температура охладителя, то тепловая машина (основанная на концентрации солнечных лучей) на Марсе окажется даже более эффективной, чем на Земле. Во всяком случае, не менее эффективной по электрическому КПД. Но из-за того, что сам поток солнечного света меньше, то и выработка электричества с кв.м. будет меньше - не 1,2...2 кВт*ч в сутки, а от 0,5 до 1 кВт*ч электрической энергии.

Но ею (электрической энергией) потребности станции/колонии не ограничиваются. Тут надо помнить очень важное отличие условий Земли и Марса.
На земле низкопотенциальное тепло отработавшего пара в районах размещения солнечных концентраторов никому не нужно, так как это жаркие регионы. Поэтому от СЭС получают энергию только в форме электричества.
На Марсе же холодно круглый год, поэтому станцию/колонию придётся греть постоянно. Поэтому низкопотенциальное тепло будет использоваться сполна, что повысит КПД любой тепловой машины на Марсе.

[Kaiserfrogling]

Прочитал по ссылке до "древесного угля", по одной фразе стало понятно что писал фантазер и дилетант, уголь хорошо поглощает в оптическом диапазоне, но много отдает в инфракрасном.
А селективное оксидное покрытие имеет потолок градусов 300-400.

[shuricos]

уголь хорошо поглощает в оптическом диапазоне, но много отдает в инфракрасном

Так это нам и надо: преобразовать световую энергию солнца в тепловую энергию воды/пара. Нет?
Причем, насколько я понял, поглотителем ИК излучения там как раз является сама вода - рабочее тело. Это эффективнее, чем конструкция Фрэнка Шумана.

[Зануда]

Но мы знаем по закону Стефана-Больцмана, что снижение притока тепла влияет на температуру тела как корень четвёртой степени.
Соответственно, падение притока солнечного излучения в 1,91...2,78 раз вызовет снижение температуры приёмника солнечного концентратора только на 17,6...29%.

Вы явно не знаете физику. Закон Стефана-Больцмана описывает излучение абсолютно чёрного тела, иначе говоря, охлаждение излучением. Нагрев излучением - совсем другая опера. Он определяется плотностью потока мощности, площадью поверхности, поглощающей излучение, и эффективностью отражения или поглощения излучения поверхностью.

Далее, в оценке КПД солнечной электростанции я не вижу у вас ни одной формулы, даже Карно.

Наконец, вижу у вас техническую ошибку:

На Марсе же холодно круглый год, поэтому станцию/колонию придётся греть постоянно. Поэтому низкопотенциальное тепло будет использоваться сполна, что повысит КПД любой тепловой машины на Марсе.

Комфортная температура для человека одинакова что на Земле, что на Марсе. Поэтому использование холодильника тепловой машины для отопления колонии приведёт к повышению его температуры и, соответственно, снижению КПД.