Освоение Марса

[crazy_terraformer]

Переносим Психею на орбиту Марса по гомановской траектории. Считаем существующие орбиты этих небесных тел круговыми, кто знает формулы для эллиптических можете их мне скинуть...
Все цитаты и данные из Википедии.

Если известны орбитальные скорости исходной V₁ и конечной V₂ орбит, то приращения скоростей высчитываются следующим образом:
V^-_p=((V₁²+V₂²)/2)^1/2
dV=V₁((V₁/V^-_p)-1)
dV'=V₂(1-(V₂/V^-_p))

Приведённые зависимости справедливы только для круговых исходных и конечных орбит и верны как при переходе с низкой орбиты на высокую, так и при переходе с высокой на низкую. Во втором случае приращения получаются отрицательные, что означает, что аппарат необходимо затормозить на полученную величину.

Суммарное приращение, необходимое для перехода с орбиты на орбиту, можно представить в виде:
dV_sum=dV+dV'

Гомановская траектория теоретически рассчитывается для двух импульсных (условно мгновенных) приращений скорости. Однако, поскольку время работы двигателя (нужное для набора соответствующего приращения скорости) отличается от нуля, то импульс должен быть как можно более коротким; соответственно, требуется применять двигатели с большой тягой. Если же космический аппарат оснащён только двигателями малой тяги, то выполнение перехода по гомановской траектории потребует нескольких включений двигателя, что резко снизит энергетическую выгоду перехода по такой траектории (нужное приращение скорости составит до 141 % от двухимпульсного манёвра).

Для нашего случая будет именно двигатель малой тяги. Будем использовать безэлектродные электрические(плазменные?) двигатели, питаемые энергией через ректенны и лазерные приёмники от космической энергосистемы - Роя Дайсона. Двигатели и вся инфраструктура их поддерживающая будут изготовлены из массы самого астероида. Рабочее тело -полученная с помощью плазмотронов плазма из паров либо железа этого астероида, либо подвозимой извне воды.
Тогда считаем по максимуму dV_sum=(dV+dV')*141%

V1=17,34 км/с - средняя орбитальная скорость Психеи
V2=24,077 км/с - средняя орбитальная скорость Марса
V^-_p=((17,34²+24,077²)/2)^1/2=(880,377529/2)^0,5=~20,98067597815=~20,98066 км/с
dV=17,34((17,34/V^-_p)-1)=~-3,0089269539=~-3,008927 км/с
dV'=24,077(1-(24,077/V^-_p))=~-3,55327891=~-3,553279 км/с
dV_sum=(dV+dV')*1,41=~-9,25271026829=~-9,25271 км/с
M_Psyche=2,27·10¹⁹ кг - масса Психеи
Eкин=M_PsychedV_sum²/2  - примерная кинетическая энергия, которую должно было бы получить это тело, чтобы перейти на гелиоцентрическую орбиту Марса.
Eкин=2,27·10¹⁹*dV_sum²/2=1,135·10¹⁹*dV_sum²
Eкин=~97,1703547·10¹⁹·10⁶=~9,71703547·10²⁶ Дж=~10²⁷Дж

Или около 177 лет солнечной энергии, которую получает площадка на орбите Земли радиусом с Землю, исходя из средней  солнечной постоянной(Мощность потока солнечного излучения ч/з эту площадку 1,74·10¹⁷ ватт).

Полная мощность излучения Солнца 3,828·10²⁶ ватт, наш любимый размерчик, три секунды работы этого термоядерного реактора хватит с избытком. А дальше придётся урезать осетра, хотелось бы только не меньше, чем до 1 миллионной от этой мощности, тогда нужное количество энергии получим за 8,85 лет.
Сколько всего надо выработать энергии, это конечно вопрос интересный. Не испарить бы Психею побочным тепловыделением, надо считать.

Как в плане уменьшения потребной энергии использовать обмен импульсом с Марсом, я пока не в курсе.

[sharp]

Будем использовать безэлектродные электрические(плазменные?) двигатели, питаемые энергией через ректенны и лазерные приёмники от космической энергосистемы - Роя Дайсона

У вас надо полагать, пара таких штук как раз в хозяйстве завалялась?
Потому как речь в принципе шла о том что дешевле - гонять дрынолеты меж астероидами или гонять камазы по пересеченной местности Марса... Рои Дайсона чутка в другой весовой категории))

[petrovich1964]

Кроме того заменить воздух в трубе на водород.

А почему не на вакуум?

[crazy_terraformer]

Будем использовать безэлектродные электрические(плазменные?) двигатели, питаемые энергией через ректенны и лазерные приёмники от космической энергосистемы - Роя Дайсона

У вас надо полагать, пара таких штук как раз в хозяйстве завалялась?
Потому как речь в принципе шла о том что дешевле - гонять дрынолеты меж астероидами или гонять камазы по пересеченной местности Марса... Рои Дайсона чутка в другой весовой категории))

А мне стало интересно, можно ли Марсу добавить аналог Луны? Крупный спутник нужен для стабилизации наклона оси, появления приливов в будущей гидросфере и возобновления тектоники, и возможно вулканизма, необходимо замкнуть углеродный цикл и вызвать дегазацию недр.

[sharp]

А мне стало интересно, можно ли Марсу добавить аналог Луны? Крупный спутник нужен для стабилизации наклона оси, появления приливов в будущей гидросфере и возобновления тектоники, и возможно вулканизма, необходимо замкнуть углеродный цикл и вызвать дегазацию недр.

По большому счету подобная активность - это уже этап терраформинга, а не колонизации. Можно конечно и то и это обсуждать в одной теме, но все же у этих задач разная специфика. При терраформинге сверхлюди с убертехнологиями пинают астероиды как футбольные мячики А колонизация - это активность цивилизации нашего уровня или незначительно превосходящей нашу.

[Изобретатель]

Засунуть АКС в трубу.

Можно вставить,вложить и т д.

[crazy_terraformer]

При терраформинге сверхлюди с убертехнологиями пинают астероиды как футбольные мячики  А колонизация - это активность цивилизации нашего уровня или незначительно превосходящей нашу.

Количество переходит в качество. Сверхлюди могут оказаться обычными людьми, просто у них будет больше относительно самостоятельной техники.

[Изобретатель]

Кроме того заменить воздух в трубе на водород.
А почему не на вакуум?

ТРД в вакууме не работает!Остальное,но не все плюсы ;в сообщении.Кстати таким  образом можно менять траекторию астероида в процессе его разборки(переработки) в довольно широких пределах.Для Марса с его атмосферой и спутниками лучшей космической транспортной системы не придумаешь.

[sharp]

ТРД в вакууме не работает

Зато ЭМ-катапульта могет.

[Изобретатель]

Рейтинг: +109/-24
[плюс] [минус]
   

Re: Колонизация Марса
« Ответ #7428 : Сегодня в 18:22:36 »
Цитировать (выделенное)
Цитата: Изобретатель от Сегодня в 18:20:47
ТРД в вакууме не работает
Зато ЭМ-катапульта могет.

Могет то она могёт,но как минимум на порядок сложнее.Одна аккумуляция энергии чего стоит.

[Проходящий Кот]

А Гулиа не хватит?

[Изобретатель]

А Гулиа не хватит?

Хранить можно,но вот использовать!Супергемор!!Нужны кроме всего прочего ещё и импульсные генераторы огромной мощности.И работать они будут по несколько секунд раз в неделю.То ли дело электролизёр работает себе потихоньку.Водород в трубу,кислород сжижаем и в баки ,до старта энергия копится себе без проблем.Можно и в обратку процесс запустить.Никаких реакторов не нужно,только СБ метелочкой обметать.

[LonelyWanderer]

Будем использовать безэлектродные электрические(плазменные?) двигатели, питаемые энергией через ректенны и лазерные приёмники от космической энергосистемы - Роя Дайсона

У вас надо полагать, пара таких штук как раз в хозяйстве завалялась?
Потому как речь в принципе шла о том что дешевле - гонять дрынолеты меж астероидами или гонять камазы по пересеченной местности Марса... Рои Дайсона чутка в другой весовой категории))

А мне стало интересно, можно ли Марсу добавить аналог Луны? Крупный спутник нужен для стабилизации наклона оси, появления приливов в будущей гидросфере и возобновления тектоники, и возможно вулканизма, необходимо замкнуть углеродный цикл и вызвать дегазацию недр.

Чтобы тектоника была на уровне земной, нужно, чтобы и энергии было столько же. Марс, вероятно, имеет меньше радиоактивных веществ на единицу массы, чем Земля (т.к. его общая плотность меньше), и имеет меньшую массу на единицу площади, т.е. остывает быстрее. Чтобы возникли литосферные плиты, двигались - нужно много энергии, и тело должно быть покрупнее Луны и ближе. Нереально.

[VAKT]

10,7% от Земной массы - мелковат

электролизёр работает себе

Опять идеальные электролизёры, опять немеряно энергии .... Уже несколько раз обсуждалось но нет - снова вернёмся к своим баранам.

[crazy_terraformer]

Будем использовать безэлектродные электрические(плазменные?) двигатели, питаемые энергией через ректенны и лазерные приёмники от космической энергосистемы - Роя Дайсона

У вас надо полагать, пара таких штук как раз в хозяйстве завалялась?
Потому как речь в принципе шла о том что дешевле - гонять дрынолеты меж астероидами или гонять камазы по пересеченной местности Марса... Рои Дайсона чутка в другой весовой категории))

А мне стало интересно, можно ли Марсу добавить аналог Луны? Крупный спутник нужен для стабилизации наклона оси, появления приливов в будущей гидросфере и возобновления тектоники, и возможно вулканизма, необходимо замкнуть углеродный цикл и вызвать дегазацию недр.

Чтобы тектоника была на уровне земной, нужно, чтобы и энергии было столько же. Марс, вероятно, имеет меньше радиоактивных веществ на единицу массы, чем Земля (т.к. его общая плотность меньше), и имеет меньшую массу на единицу площади, т.е. остывает быстрее. Чтобы возникли литосферные плиты, двигались - нужно много энергии, и тело должно быть покрупнее Луны и ближе. Нереально.

Меньшую массу проще нагреть, да и необязательно доходить до уровня Земли в области тектоники.
Марсианская орбита для Психеи ~28 421,538 км, аналогичная по приливному воздействию Луны на Землю.

(кликните для показа/скрытия)

Из лекции Сурдина...
https://www.mccme.ru/free-books/mmmf-lectures/book.17.pdf

Если небесное тело или одна из его оболочек (атмосфера, гидросфера и т. п.) легко поддаётся деформации, то под действием приливной силы их форма изменяется: сферическое тело или какая-либо из его оболочек принимает форму, близкую к вытянутому эллипсоиду.
Подчёркивая отличие небесного тела от сферы, иногда говорят, что у него образовались приливные выступы, или горбы. Чтобы оценить степень вытянутости эллипсоида (т. е. относительную высоту приливных горбов), сравнивают приливное ускорение и ускорение силы тяготения на поверхности возмущённого тела. Отношение этих ускорений равно 2(m/M)(R/r)³ , где M и R — масса и радиус возмущённого тела,
m— масса возмущающего тела и r— расстояние между телами. И если для планет, звёзд, галактик эта величина близка к единице, то они заметно изменяют свою форму и могут даже разрушаться (табл. 2).

aЛуны/gЗемли=1,2·10^-7 изменение формы Земли
Допустим новый спутник должен вызывать такое же у Марса.
2(m/M_Марс)(R_Марс/r)³=1,2·10^-7
(m/M_Марс)(R_Марс/r)³=6·10^-8
M_Марс=6,4171·10²³ кг
R_Марс=3389,5 км=3,3895·10⁶м
m/r³=6·10^-8*M_Марс/R_Марс³=6·10^-8*6,4171·10²³/(3,3895·10⁶)³=3,85026·10¹⁶*10^-18/38,940983392375=0,9887424·10^-3 кг/м³
m=2,27·10¹⁹ кг - масса Психеи
r³=~m/0,9887424·10^-3=~m·10³/0,9887424
r=10(m/0,9887424)^1/3 - орбитальное расстояние до Марса
r=~10·1,00378096*(2,27·10¹⁹)^1/3=~10,0378096·10⁶*22,7^1/3=~28,421537731·10⁶м=~28 421,538 км

Орбита Деймоса =23 458 км почти на 5 тысяч км ниже
Посмотрим не разорвёт ли Марс Психею.

(кликните для показа/скрытия)

Цитата из той же лекции.

Впервые задачу о форме взаимно обращающихся тел решил в 1847—1850 гг. французский астроном Э. Рош. Он вычислил, какова будет форма жидкого несжимаемого спутника, движущегося по круговой орбите вокруг точечного массивного тела. Оказалось, что поверхность спутника (форму, которую она примет, обычно называют поверхностью Роша) остаётся замкнутой, если средняя плотность вещества спутника ρ больше 3,5M/r³, где M и r— масса центрального тела и радиус орбиты спутника. В случае невыполнения этого условия замкнутой поверхности не существует: сила тяготения спутника не может побороть разрушающее действие приливных и центробежных сил. Максимальное расстояние между массивным телом и спутником, на котором это происходит, называют пределом Роша; очевидно,оно зависит не только от массы планеты, но и от средней плотности спутника. Так, если планета и спутник имеют одинаковую плотность, то предел Роша равен 2,45 радиуса планеты.

ρ1=3,3 г/см³=3,3·10³кг/м³ - плотность Психеи
M=M_Марс=6,4171·10²³ кг
r=2,8421538·10⁷м
3,5M/r³=3.5*6,4171·10²³/(28,421538·10⁶)³=3.5*6,4171·10²/2,8421538³=97,828214 кг/м³
 ρ1>3,5M/r³ почти в 33,7 раз больше, т.е. если бы Психея была жидкой и несжимаемой, то он была бы устойчива в 28 тысячах 421,538 км от Марса.
Предел Роша.

В приближении «жёсткого» сферического спутника, то есть при условиях пренебрежения его приливной деформацией и вращением, предел Роша a_Roche зависит от радиуса центрального тела R и отношения плотностей центрального тела ρ_M и спутника ρ_m:

    a_Roche=R(2ρ_M/ρ_m)^1/3

R=3389,5 км
ρ_M=3,933 г/см³ - плотность Марса
R(2ρ_M/ρ_m)=3389,5(2*3,933/3,3)^1/3=3389,5(2*1,1918(18))^1/3=4527,74861 км
 Предел Роше для "жидкого" a2_Roche=~2,44R(ρ_M/ρ_m)^1/3=~8768,57054км

Рассчитанная орбита выше в 6,2772 раз предела Роша для "жёсткого" сферического спутника и выше 3,2413 в раз предела Роша для "жидкого" сферического спутника. Плотности обоих равны плотности Психеи.
Хотя Психея эллипсоид с размерами 214×181×145 км.

(кликните для показа/скрытия)

Предел Роша.

Все сколько-нибудь крупные спутники планет Солнечной системы имеют радиусы орбит, превышающие соответствующие им пределы Роша, хотя... многие спутники имеют радиусы орбиты меньше соответствующих пределов Роша для «жидкого» спутника.

И многие из них не сферичны.
Можно безопасно снизить орбиту в 3 раза до 9474 км, она не дойдёт даже до "жидкого" предела Роша, при этом деформация Марса из-за роста приливной силы возрастёт в 27 раз dR/(R/27)=1,2·10^-7*27=3,24·10^-6

[SpaceEngineer]

А зачем вы собрались создавать тектонику на Марсе? Зачем нам нужны вулканические извержения и землетрясения? Чем не устраивает геологически спокойная планета? Круговорот веществ можно и "вручную" делать, мы же собираемся как никак атмосферу создать.

[Изобретатель]

электролизёр работает себе
Опять идеальные электролизёры, опять немеряно энергии .... Уже несколько раз обсуждалось но нет - снова вернёмся к своим баранам.

Собственно вопрос был о невозвратимых потерях вещества астероидов при межастероидных  и прочих полетах.Согласитесь просто труба гораздо проще ЭМ-катапульты?

[petrovich1964]

Чтобы тектоника была на уровне земной

Немного не в тему. Имхо, на Земле материки отчётливо выделяются как возвышения над океанами, разница в несколько километров. А на Марсе есть материковые плиты плавающие над остальной поверхностью? То есть не просто возвышения, а подобно земным материкам геометрически отделяющимися?

[LonelyWanderer]

Чтобы тектоника была на уровне земной

Немного не в тему. Имхо, на Земле материки отчётливо выделяются как возвышения над океанами, разница в несколько километров. А на Марсе есть материковые плиты плавающие над остальной поверхностью? То есть не просто возвышения, а подобно земным материкам геометрически отделяющимися?

Ну там же  нет плит в земном понимании - наши плиты были созданы тектоникой. Там просто кора, где толще, где тоньше, хотя разность по высоте между низинами и высотами не уступает нашим материками и океанам. Едва ли северную низину и южные горные области можно сравнивать с земными океанскими и материковые плитами. Хотя...
Чтобы тектоника возникла, нужно чтобы недра разгорелись, кора проплавилась и стала тоньше. Причем я думаю, тоньше, чем на Земле, т.к. Марс меньше и кора при такой же толщина была бы устойчивее, а внутренние силы, приводящие в движение плиты - слабее. И возникли бы, возможно, и материковые и океанские плиты, скорее всего там, где кора была изначально толще и тоньше соответственно. Разогреть так внутренности Марса можно только крупным спутником побольше Луны и на близком расстоянии. Да еще, вероятно, Марс раскрутить быстрее, чтобы приливная энергия вырабатывалась лучше. В общем, опять же, нереально.

[crazy_terraformer]

А зачем вы собрались создавать тектонику на Марсе? Зачем нам нужны вулканические извержения и землетрясения? Чем не устраивает геологически спокойная планета? Круговорот веществ можно и "вручную" делать, мы же собираемся как никак атмосферу создать.

(кликните для показа/скрытия)

Есть вероятность одичания разумных субъектов, если они станут паразитировать на робототехнике и ИИ. В случае, скажем, какой-нибудь сверхмощной вспышки на Солнце или ближайшей пролетающей звезде мощный электромагнитный импусльс спалит все провода и электронные компоненты, а это каюк электростанциям, электросетям электрическим мозгам роботов, компьютерам и серверам...

Тектоника и вулканизм - это возврат ушедших с водой в недра микроэлементов,углекислого газа и фосфора, это выделение с газами и водой ценных минеральных ресурсов.
Но к сожалению Психея для этого маловата(сближение с Марсом на необходимое расстояние разорвёт её), даже импактное воздействие на Марс путём обрушения её массы даст только малый временный эффект.

(кликните для показа/скрытия)

Конвертер энергии в вещество к сожалению фантастика,  а то можно было бы обогащённого урана и вольфрама наконвертировать на Меркурии из кислорода. Уран дообогатить до температуры плавления горных пород закатать в вольфрамовые сферы и они свободно погрузились бы под своим весом, сперва расплавляя себе дорогу до мантии в более лёгких слоях литосферы,чем сами урановые шары, а затем просто погружались бы до ядра.

В итоге остаётся искусственное замыкание цикла по углероду(выделение из карбонатных пород и ила), частичный возврат микроэлементов и фосфора в виде ила. И переработка горных пород для замещения необратимо ушедших в недра элементов, если естественная эрозия не сможет замещать эту утечку.

Согласитесь просто труба гораздо проще ЭМ-катапульты?

Труба набитая коноплёй естественно...

Едва ли северную низину и южные горные области можно сравнивать с земными океанскими и материковые плитами. Хотя...

Вполне можно пока нет геофизических(или ареофизических?) данных по сейсморазведке. На Земле был единый материк и не один раз, вполне вероятно что на Марсе хотя бы за один раз возник такой и застыл навсегда в таком состоянии из-за более быстрого остывания ядра и мантии. Гигантские вулканы и долина Маринер чем не пример существования горячей мантии и тектоники в далёком прошлом.