Освоение Марса

[LonelyWanderer]

Наверное, будет огромный купол

И после каждого микрометеорита его латать? Надёжная самовостанавливающаяся защита от небольших метеоритов − это атмосфера, без неё только подземнаяповерхностная жизнь.

Прозрачный купол можно сделать плоским, например расположив его между стенок кратера. Налить на него слой воды, максимально очищенной от примесей для прозрачности (идеально - дистиллированной), и сверху покрыть ещё одним прозрачным материалом для предотвращения испарения. Атмосферное давление должно быть  уравновешено давлением воды на куполе, чтобы купол ни вверх не поднимался, ни вниз, и был стабильным.
Так как вода имеет свойство стекаться в низкие места и увеличивать там локально давление (идеально плоским купол получить не удастся), что вызовет локальное проседание и разрыв купола, то атмосферное давление должно быть слегка избыточным, слегка превышать давление воды, например на 1%. Тогда купол будет стремиться не просесть, а подняться и приобрести полусферическую форму. Чтобы не допустить этого - снизу купол должен иметь равномерно распределенные тросовые растяжки, крепящиеся к земле. Тогда купол станет полностью стабильным. А также устойчивым к небольшим метеоритам (в зависимости от толщины слоя воды). В случае падения мелкого метеорита и пробития верхней пленки, вода в этом месте начнет испаряться в атмосферу Марса. Если купол находится в месте, где атмосферное давление выше точки кипения воды, то ничего вообще страшного. Можно просто поставить латку.
Такой водяной купол нужно подогревать, иначе он замёрзнет и сильно потеряет в прозрачности (однако, станет гораздо более крепким против метеоров).
Итого получается защита от радиации и мелких метеоров с минимальным ремонтом. От крупных не спасёт, хотя если ледяной, то может быть.

А где-то я предлагал вообще двухслойный купол. Т.е. 2 купола один над другим, разделенных значительной воздушной прослойкой, водяных или ледяных. Верхний будет предназначен для уничтожения метеора. Метеор столкнется с верхним куполом, имеющим толщину несколько метров, разрушится (и может даже вызвать сквозное пробитие), а взрывная волна уже не будет передана на оболочку нижнего купола. После данного катаклизма верхний купол сдуется и своим весом ляжет на нижний, баланс же давления останется в норме. После чего нужен будет ремонт верхнего купола и накачка пространства между куполами (ее можно произвести наружной углекислотной атмосферой.).
В теории падение мелких метеоров не будет приводить к значительному ремонту, т.к. верхняя часть купола над водой - всего-лишь тонкая пленка против испарения воды. Условно говоря , можно починить просто скотчем.

[crazy_terraformer]

Нужно не воду, а насыщенный раствор подходящей соли, который не будет терять воду на испарение или настолько мало, что потеря будет легко восполнима колонистами. Естественно этот раствор должен быть прозрачным, как и отложения соли при замерзании раствора зимой.

[Андрей Астрофизический]

А где у вас расчеты необходимой прочности верхнего купола, какой материал и какой толщины надо взять, чтобы допустим, метеорит массой 50 грамм (к примеру) на скорости 10 км/с пробив первый, не пробил второй.

[crazy_terraformer]

В моём варианте никакого верхнего купола, бассейн с прозрачным дном с насыщенным раствором нетоксичной или мало токсичной соли, например CaCl2. Водные растворы хлорида кальция замерзают при низких температурах: 20%-ный — при (−18,57) °C, 30%-ный — при (−48 )°C.  Бассейн накрывается тонкой прозрачной фторопластовой или силиконовой пластиной от пыли, либо раствор очищается прокачиванием через заменяемые или промываемые фильтры. Толщина водного раствора от 5 до 10 метров минимум.
Или можно залить бассейн глицерином. Температура плавления глицерина 18°C, кипения 290°C. Или водно-глицериновым насыщенным раствором нетоксичной или мало токсичной соли.
Либо можно использовать пропиленгликоль.Т. плав. (−60) °C. Т.кип. 187,4°C.

Антифризы (теплоносители, хладоносители)

Низкозамерзающие теплоносители на основе водного раствора пропиленгликоля широко используются в различных отраслях промышленности в качестве теплоносителей (антифризов), в том числе в системах отопления, вентиляции, кондиционирования жилых домов и общественных зданий, в системах охлаждения пищевых производств, а также в другом теплообменном оборудовании в интервале температур от −40 °C до +108 °C.

Зависимость температуры замерзания теплоносителей от концентрации в них пропиленгликоля:

Таблица 1
t замерзания, °C    −40    −30    −20    −10    −5    0
Содержание, % масс.    54    48    39    25    15    1

В домашних условиях можно определить температуру замерзания t замерзания °С эксплуатируемого теплоносителя по плотности. Зависимость плотности от температуры замерзания для водных растворов пропиленгликоля приведены в таблице 2.

Зависимость плотности от температуры начала кристаллообразования пропиленгликоля:

Табл. 2
t замерзания, °C    −40    −30    −20    −10    −5    0
Плотность, кг/м.куб.    1040    1037    1031    1019    1010    999,3

Температура воспламенения глицерина 160°С , пропиленгликоля    107°C. Температура разложения глицерина 290°С.
Ещё вариант нетоксичные силиконовые масла, используемые в пожаротушении, медицине и кулинарии(для как пеногасители масляных пузырей при жарке), например полидиметилсилоксан или его полигидрат. Кинетическая энергия метеорита уйдёт на испарение его и жидкой части из раствора, деструкцию и полимеризацию органических веществ. Испарившиеся и уничтоженные компоненты смеси можно восполнить, метеоритную и изменённую органику раствора, продукты её разложения и пыль отфильтровать. Верхнюю прозрачную пластину заклеют пластырем роботы.

[sharp]

Имхо, куполов никаких в реальности не будет, это просто красивость, изобретенная фантастами Технологии постройки подземных сооружений не требуют никаких куполов. Самый грубый вариант, которым пользовались еще в древности - это просто выкопать карьер, внутри (по сути в яме) построить все что нужно, на завершающем этапе засыпать грунтом - тем же, который выкопали. Все, подземный город готов! Ну или как минимум деревня На поверхности после этого требуются только порталы для входа/выхода людей и техники, пункты радиосвязи, возможно какие-то части энергосистемы. Все! Нафига куполА?

Зарывшись в подземный бункер, автоматически защищаемся и от радиации, и от метеоритов, в 100500 раз лучше чем защитит любой купол. Париться о постепенном износе и разгерметизации тоже придется гораздо меньше.

[LonelyWanderer]

А где у вас расчеты необходимой прочности верхнего купола, какой материал и какой толщины надо взять, чтобы допустим, метеорит массой 50 грамм (к примеру) на скорости 10 км/с пробив первый, не пробил второй.

Верхний купол тоже из воды, несколько метров. Пули, например, очень быстро теряют скорость в воде, и при этом они имеют обтекаемую форму. Метеорит гораздо быстрее, но и форма у него необтекаемая. Несколько метров воды должны остановить полностью метеорит по-крайней мере размером с кулак. А чтобы метеорит пробил верхний купол, и созранив убойную силу пробить затем и нижний - он должен быть весьма большим.

[николай теллалов]

Куполофилам обращаю внимание на то, что вот понастроите их,а далее, принявшись за терраформирование, будете плакать, когда их разнесет бурями в процессе создания атмосферы.
А вот "метрогорода" останутся и будут использоваться и после ВОЗМОЖНОЙ терраформации, например под производство, если тольконе мечтаете о пейзажах стиля стимпанк с дымящими заводскими трубами...

А вообще, хотите колонизации - выводите марсиан по описаниям Уэллса, они сами разберутся :-)
А потом и Лондон разнесут, на сей раз не пожмотившись на прививки... :-)

[LonelyWanderer]

В моём варианте никакого верхнего купола, бассейн с прозрачным дном с насыщенным раствором нетоксичной или мало токсичной соли, например CaCl2. Водные растворы хлорида кальция замерзают при низких температурах: 20%-ный — при (−18,57) °C, 30%-ный — при (−48 )°C.  Бассейн накрывается тонкой прозрачной фторопластовой или силиконовой пластиной от пыли, либо раствор очищается прокачиванием через заменяемые или промываемые фильтры. Толщина водного раствора от 5 до 10 метров минимум.
Или можно залить бассейн глицерином. Температура плавления глицерина 18°C, кипения 290°C

Двухслойную конструкцию я предложил в первую очередь в расчете на то, что достаточно крупный метеор, останавливаясь или разрушаясь в водном слое вызовет ударную волну, которая может разрушить основание купола. В двухслойном куполе эта ударная волна не передастся, и чтобы метеор смог пробить и нижний купол, он должен пробить верхний насквозь, сохранив хотя-бы часть своей массы. На это будет способен уже очень крупный метеор. Поэтому я предлагаю двухслойный купол, наверное, с приблизительно равными по толщине слоями.
Глицерин - слишком дорого, чтобы им заливать купола Вода на порядки дешевле. Вот солёная вода - это мысль.

Однако у меня всё-таки сомнения по поводу прозрачности. Чтобы создать давление, равное атмосферному, это должен быть 26-метровый бассейн воды, думаю, даже дистиллированная вода не обеспечит такой прозрачности, чтобы под таким куполом можно было выращивать растения без подсветки. Скорее освещенность будет в ясный день как в очень тяжёлую облачность на Земле перед закатом Солнца.

[LonelyWanderer]

Все! Нафига куполА?

Зарывшись в подземный бункер, автоматически защищаемся и от радиации, и от метеоритов, в 100500 раз лучше чем защитит любой купол. Париться о постепенном износе и разгерметизации тоже придется гораздо меньше.

Я согласен, что жильё должно быть в любом случае под землёй, но выращивать растения искусственным освещением, имхо, ещё менее реально, чем строить такие купола. Нужно решать вопрос по естественному освещению. Купола предполагаются только для возможности выращивания растений, для питания и для рекреационных целей.

[николай теллалов]

выращивать растения

Световоды, перископные шахты и т.п.

Да и опыт выращивания под лампами таки имеется.

[Андрей Астрофизический]

выращивать растения

На Марсе, было бы в полтора раза сложнее даже при отсутствии куполов и наличии возможности посадить растение под открытым Марсианским небом. Марс от солнца дальше, и света получает меньше, а растениям для фотосинтеза это важно.
А если этот примерно в полтора раза меньший свет еще через многометровые толщи пропускать... забудьте) Растениям потребуется энергия атомного реактора на освещение.

[николай теллалов]

Андрей, не так с растениями страшно - и на Марсе им света хватит, да и выведут специальные сорта. А если сильно надо, то - концентраторы света вогнутыми зеркалами - свет по световодным шахтам - и в оранжерею на глубину "метростанции".
Вот на время пылевых бурь прийдется концентраторы прятать, а растения освещать током от реактора.
Так что колонистам надо подумать и о грибницах :-)

[LonelyWanderer]

выращивать растения

На Марсе, было бы в полтора раза сложнее даже при отсутствии куполов и наличии возможности посадить растение под открытым Марсианским небом. Марс от солнца дальше, и света получает меньше, а растениям для фотосинтеза это важно.
А если этот примерно в полтора раза меньший свет еще через многометровые толщи пропускать... забудьте) Растениям потребуется энергия атомного реактора на освещение.

Тема эта здесь уже многократно обмусоливалась. Про многометровый слой воды я и сам высказывал сомнение относительно степени прозрачности. Но если всё-таки через какие-то тонкие прозрачные перегородки, конструкции которых тоже здесь предлагались многократно, то не меньшее количество раз обговаривалось, что на Марсе, в отличие от Земли нет облачности и поэтому по количеству света растения там будут не сильно хуже расти, чем на Земле. Например, в Лондоне, по данным Википедии (климат Лондона), - 190 солнечных часов в июле. На Марсе этот показатель летом будет часов 500. В Англии разве ничего не выращивают?

[дерево]

Однако у меня всё-таки сомнения по поводу прозрачности. Чтобы создать давление, равное атмосферному, это должен быть 26-метровый бассейн воды, думаю, даже дистиллированная вода не обеспечит такой прозрачности, чтобы под таким куполом можно было выращивать растения без подсветки. Скорее освещенность будет в ясный день как в очень тяжёлую облачность на Земле перед закатом Солнца.

А зачем растения выращивать под толстыми прочными куполами с большим давлением кислорода и малым углекислого газа? На Марсе собственная атмосфера с содержанием углекислого газа в 20 раз больше, чем на Земле. Для растений достаточно будет тонкого герметизирующего купола, что бы не улетал кислород, производимый растениями. При этом прорывание купола метеоритом не создаёт аварийной ситуации, а лишь приводит к незначительным потерям наработанного растениями кислорода. И заделка дырки в тонком куполе не должна тратить много ресурсов.
Для 20кПа кислорода достаточно 4 м солевого раствора. Прозрачности для освещения (не выращивания растительности) должно хватить.

Куполофилам обращаю внимание на то, что вот понастроите их,а далее, принявшись за терраформирование, будете плакать, когда их разнесет бурями в процессе создания атмосферы.
А вот "метрогорода" останутся и будут использоваться и после ВОЗМОЖНОЙ терраформации, например под производство, если тольконе мечтаете о пейзажах стиля стимпанк с дымящими заводскими трубами...

После полноценной терраформации даже на глубине несколько километров ничего не выживет.

[LonelyWanderer]

Андрей, не так с растениями страшно - и на Марсе им света хватит, да и выведут специальные сорта. А если сильно надо, то - концентраторы света вогнутыми зеркалами - свет по световодным шахтам - и в оранжерею на глубину "метростанции".
Вот на время пылевых бурь прийдется концентраторы прятать, а растения освещать током от реактора.
Так что колонистам надо подумать и о грибницах :-)

Со световодами тоже не все гладко, никакие зеркала не отражают 100% света, а значит они будут перегреваться, если вы попытаетесь провести слишком много света. В общем благодаря световодам можно в несколько десятков раз сократить площадь некоей прозрачной перегородки, отделяющей освещаемую территорию от внешнего вакуума,  но она всё равно останется значительной, да ещё и  температурным нагрузкам подвергаться, что не на благо прочности.

[LonelyWanderer]

Для 20кПа кислорода достаточно

В таком случае пришлось бы заниматься выращиванием растений роботам. Для людей нужно хотя бы 50 кПа. Да ещё есть сомнения по поводу урожайности в разряженном воздухе, как бы не оказалось, что в разряженном в 2 раза воздухе не оказалась бы урожайность в 2 раза хуже, что бы сделало бесполезными такие попытки.

[leon10010]

Пули, например, очень быстро теряют скорость в воде, и при этом они имеют обтекаемую форму

Не очень быстро теряют. Причем чем менее обтекаемая форма тем медленнее теряют скорость.

[crazy_terraformer]

Однако у меня всё-таки сомнения по поводу прозрачности. Чтобы создать давление, равное атмосферному, это должен быть 26-метровый бассейн воды, думаю, даже дистиллированная вода не обеспечит такой прозрачности, чтобы под таким куполом можно было выращивать растения без подсветки. Скорее освещенность будет в ясный день как в очень тяжёлую облачность на Земле перед закатом Солнца.

А зачем растения выращивать под толстыми прочными куполами с большим давлением кислорода и малым углекислого газа? На Марсе собственная атмосфера с содержанием углекислого газа в 20 раз больше, чем на Земле. Для растений достаточно будет тонкого герметизирующего купола, что бы не улетал кислород, производимый растениями. При этом прорывание купола метеоритом не создаёт аварийной ситуации, а лишь приводит к незначительным потерям наработанного растениями кислорода. И заделка дырки в тонком куполе не должна тратить много ресурсов.
Для 20кПа кислорода достаточно 4 м солевого раствора. Прозрачности для освещения (не выращивания растительности) должно хватить.

Кислород растениям обязателен, ибо они его используют для окисления фотосинтезируемой глюкозы - вторичного энергоносителя, реакции окисления позволяют синтезировать высокоэнергетические соединения(в частности АТФ), распад которых даёт энергию для множества физиологических процессов в растении(синтез аминокислот, белков, жиров, полисахаридов, терпенов, гликозидов, азотистых оснований, ДНК и т.д.).
При низком атмосферном давлении у растений открываются устьица и они начинают активно терять воду в результате испарения - фактически это аналог засухи.

[noxx77]

К чертям растения: переходим на окислители водорода из электролизёра - его сейчас выбрасывают.

[николай теллалов]

Со световодами тоже не все гладко, никакие зеркала не отражают 100% света, а значит они будут перегреваться, если вы попытаетесь провести слишком много света. В общем благодаря световодам можно в несколько десятков раз сократить площадь некоей прозрачной перегородки, отделяющей освещаемую территорию от внешнего вакуума,  но она всё равно останется значительной, да ещё и  температурным нагрузкам подвергаться, что не на благо прочности.

Ну и пусть греются, экономия нагревателей.
Сокращение перегородки в несколько десятков раз как раз позволяет обойтись без куполов.
Да и зачем вам растениеводческие площади большх размеров на одном месте? Пусть будут "огородики" вперемешку с жилыми зонами и коридорами общего пользования.
Дизайнерское дело.