Реалистичная программа колонизации Марса без планов терраформирования.

[AlexAV]

Я говорю вам о тотальной нехватке корабельного дерева на Альбионе к первой англо-голландской войне.И это проблема Средневековья,а не Нового времени.

Не спорю. С древесиной в позднем средневековье были действительно довольно большие проблемы. Но на суть это не влияет. Цивилизация ограничивалась только теми ресурсами, которые относятся к категории возобновляемых.

P.S. На самом деле состояние нехватки ресурсов для экономики возобновляемых ресурсов скорее норма, это ещё Мальтус открыл. Поэтому суть Вашего возражения не ясна. То что ресурсов всегда не хватает - это для человечества (да и для любого живого существа на планете) попросту норма, конечно с циклическими колебаниями  и периодами относительного изобилия и дефицита. Это однако не делает экономику возобновляемых ресурсов какой-то иной.

[AlexAV]

Феодализм - ответ на военный вызов распавшемуся родовому строю Европы, когда только бронированное конное войско могло решать задачи защиты существования и интересов "миров", а снаряжать конника могли только с общины, живущей натуральной экономикой.

В этом смысле термин феодализм применим только к Западной Европе периода средневековья и пожалуй всё. Тот же средневековый Китай эпохи Мин вообще никак не попадёт. При таком дробление лучше уж выкинуть вообще всё это формационное дробление, и пользоваться цивилизационным.

Тем не менее очевидно, что все человеческие общества от неолита до индустриальной революции имеют в своей организации и экономики общие черты. И всё это множество можно объединить одним термином классическое общество, или феодализм в широком смысле. Под который будет одновременно попадать и Рим Диоклетиана, и Китай эпохи Мин и Священная римская империя 12 века.

Чему может соответствовать "неофеодализм", даже в случае некоторого проседания промышленной базы мне лично непонятно. Можете прояснить?

Имеющее черты классического общества. Преобладание сельского хозяйства как базового источника сырья, отсутствие (или незначительность, по крайней мере на масштабе времени жизни 2-з поколений) долгосрочного экономического роста, относительная статичность используемой техники и технологий (опять же если меняются, то только на масштабе времени большом по сравнению со сроком жизни человека), специфический демографический режим в виде периодических неомальтузианских циклов. Как-то так.

[AlexAV]

.Я указываю на то что никакого "возобновляемого" изобилия в Средние века не было.

Я вроде нигде и не писал об изобилии. Только об долгосрочной устойчивости.

Но вы наверняка в курсе что Коперника осмеивали видные научные мужи того времени:Браге,Лютер,Леонардо и пр.О какой науке в то время можно говорить?

Тогда кстати уже почти  современной. Что касается Коперника, то до Кеплера гелиоцентрическая система давала худшие прогнозы положения планет, чем геоцентрическая. Собственно по настоящему убедительные доказательства верности гелиоцентрической системы были получены только после Галилея и Кеплера, у Коперника их ещё не было. Наука это не признание или непризнание той или иной идеи, а способ исследования и мышления.

[AlexAV]

Я выше сделал одно высказывание, но не расшифровал, что за способ.

можно - водород (там теоретически есть один очень интересный способ, который кстати практически недоступен на Земле, на много дешевле, чем электролизом )

Железосодержащие оливины могут вступать в реакцию с водой и смесью СO2/H2 при высокой температуре (не экстремально, несколько сотен градусов под давлением):

3/2Fe2SiO4 + H2O = Fe3O4 + 3/2SiO2 + H2

4Fe2SiO4 + CO2 + 2H2O = 8/3Fe3O4 + 8/3SiO2 + CH4

По всей видимости, кстати именно эти реакции заполнили атмосферу раннего Марса водородом и метаном, обеспечив сравнительно тёплый климат нойской эры.

Поскольку на Марсе оливина полно почти в любом песке, а эти реакции довольно легко осуществимы технически, то это в принципе можно использовать. 

[AlexAV]

Гидрометаллургия, биогидрометаллургия (к примеру, железобактериями Acidithiobacillus ferrooxidans)?
Карбонилирование железа?

Само по себе извлечение железа в химическом плане из оливина - элементарно.

1)Выщелачивание углекислым газом под давлением в автоклаве:

Fe2SiO4 + 2H2O + 4CO2 = 2Fe(HCO3)2 + SiO2 при 150 - 200 градусах (до магнетита и метана процесс идёт при существенно более высокой температуре, 600 - 800 градусов)

2) Фильтрация получившегося раствора. 

3) Окисление кислородом:

Fe(HCO3)2 + 1/2O2 +  1/2H2O = Fe(OH)3 + 2CO2

4) Отделение осадка и его промывка.

Но с экономикой современной земной металлургии это не сравнится. Одно дело сыпать природную руду после несложного физического обогащения прямо в домну, другое - выщелачивать её в сложный и капиталоёмких автоклавах. Что потребует кстати ещё очень большого расхода воды, что на Марсе нетривиально.

[AlexAV]

реакцию как железо станет доступным и появится аналог кварцевого песка.

Не... Стекольный песок должен иметь минимальную степень загрязнения хромоформами (железом, хромом, титаном прежде всего). Даже для оконного стекла требование по содержанию железа <0,07%. Прямым выщелачиванием оливина сырьё такого качества получить невозможно.

[AlexAV]

Не работает.

Смотря что понимать под словом "работает". В качестве условного эталона феодализма в широком смысле я бы взял Китай от Цинь Шихуана до падения Цин.  С кризисами там естественно было всё хорошо (это ещё сами средневековые китайцы знали, что у них формализовалось в понятие "мандата неба"), но культурная преемственность и общий уровень цивилизации устойчиво сохранялся, а значит всё же работает. Т.е. может обеспечить устойчивое сохранение цивилизации на большом масштабе времени. А циклические колебания около положения равновесия - это на самом деле признак устойчивой системы.

Прогресс тоже есть - и технический

Такой, который можно назвать "адиабатическим", т.е. очень медленный по сравнению со скоростью смены поколений.

и социальный

Ну чем скажем Цин в социальном плане скажем прогрессивнее более ранней Сун как-то очень сложно сформулировать. Хотя некий технический прогресс конечно был, появлялись новые сорта риса, новые технические решения. Но медленно, очень медленно по сравнению с масштабом срока жизни человека.

[AlexAV]

Следуя этому правилу, цивилизация людей на Земле просто не нужна, а скорее вредна.

Э... Логике не понял. На Земле цивилизация существует уже более 10 тыс. лет и нет никаких препятствий ей продолжать тут существовать пока Солнце здесь всё не сожжет (на всякий случай цивилизация вообще и индустриальная цивилизация синонимами отнюдь не являются). Почти любое освоенное человеком место земли вполне годится, чтобы жить на нём геологически долго. Что не так?

[AlexAV]

проложить вполне сносные грунтовые дороги

На Земле - пожалуй. Но это возможно лишь по одной причине. Любой земной грунт содержит слоистые силикаты, которые во влажной среде склонны набухать, а при высыхание твердеть. В результате уплотнённый грунт содержащий глинистый материал может формировать довольно плотный и прочный слой.

А вот на Марсе этого нет. Т.е. большинство грунтов не содержат значимых количеств слоистых силикатов, да и гидратировать их нечем. Не получится в таких условиях нормальной грунтовой дороги вообще. Максимум гравийная. Но даже её строить не очень тривиально. Нужно найти месторождение строительного камня, наладить его добычу в большом объёме. осуществить в выемку грунта на определённую глубину и засыпать гравием. Не смотря на кажущуюся простоту в малообжитых районах даже на Земле это не очень просто и дёшево, т.к. требует большого объёма земляных работ и доставки большого объёма материала (обычно издалека, нормальный строительный камень тоже не везде встречается). Ну и кроме того по дороге низкого качества (в том числе и гравийной), скорость перемещения и запас автономности транспортных средств будет ограничен (т.е. велики затраты энергии на перемещение на единицу расстояния). Связать так что-то находящиеся в 10 км можно, а в 1000 уже не очень.

Так что нет. Нет тут дешёвых решений.

[AlexAV]

если непонятно о чем речь

Ширина захвата типичного аппарата высокого разрешения(порядка 1 метра) - 10 - 20 км. Чтобы просканировать всю поверхность аппарату нужно сделать 500 - 1000 витков (при условии, что ширина канала связи достаточная для передачи информации в режиме реального времени). На низкой марсианской орбите аппарат делает виток где-то за 1,7 часов. Т.е. чтобы один аппарат отсканировал всю планету достаточно в принципе 850 - 1700 часов или 35,4 - 70,8 суток. Два месяца - это что, много?

[AlexAV]

И что же будет происходить с (обычным марсианским грунтом) если по нему много раз проедет колесо тяжелой техники?

Тоже, что происходит с плохой грунтовой дорогой при прохождение тяжёлой техники, образование ям вплоть до практической невозможности проехать по ним из-за пробуксовки.

Я это к тому, что для современной индустрии не составит большой сложности производство роверов, способных отлично переносить условия грунтовых дорог. В т.ч. серийное производство. И не нужно городить из этого "препятствие".

Для тяжёлой техники при низкой прочности грунта - ещё как представляет. Не, гусеничная техника конечно пройдёт, но ресурс такого шасси и скорость обычно оставляет желать лучшего.

[AlexAV]

Кстати... рассуждая о геологических процессах которые появятся вследствие колонизации, вы упоминали как раз силикаты. Куда вдруг они делись?

И где была речь о слоистых силикатах (типичные представители мусковит, каолинит, монтмориллонит и т.д.)?

[AlexAV]

Типичная судьба грунтовки на сыпучих грунтах выглядит следующим обозам:



По такой дороге много не навозишь.
 

[AlexAV]

Ну Tesla выпустила 350 тыс. полноприводных платформ.

Далеко электрогрузовик уедет по такой дороге? Пробег по разбитой грунтовке с регулярными пробуксовками ведь будет раза в 4 ниже, чем по нормальной шоссейной дороге.

в парадигме марсианской системы PtP

Вы собрались руду, ну ладно, рудный концентрат, баллистическими ракетами возить? Не находите, что экономика такой деятельности будет абсолютно абсурдной?

[AlexAV]

Прав или нет? давайте разбираться:

Как-то очень поверхностно Вы разбираете.

Давайте начнём с главной тройки. N+K+P.

На Марсе всё более-менее ясно только с азотом, он в атмосфере.

А вот с калием уже не ясно. В большинстве грунтов в пробах в значимых количествах есть только один его минерал - калиевый полевой шпат. Калиевые полевой шпат (ортоклаз) - минерал довольно устойчивый к выветриванию и действию кислот, в силу этого сам по себе источником калия для растений он быть не может. Т.е. просто наличие в субстрате для растений зерен ортоклаза ничего не даст (в почве на Земле источником биодоступного калия являются в основном филлосиликаты). Чтобы добраться до этого калия ортоклаз нужно химически вскрывать. При этом калиевый шпат при низких температурах устойчив к большинству реагентов, кроме плавиковой и смеси серной и плавиковой кислоты. Этот метод не годится для промышленной переработки из-за дефицитности плавиковой кислоты (а на Марсе её совсем непонятно где брать). Другой способ - сплавление с содой или поташем:

К[AlSi3O8] + 6K2CO3 =  KAlO2 + 3K2SiO3 + 6CO2

С последующим выщелачиванием водой и обработкой полученного раствора углекислым газом:

2KAlO2 + CO2 + 3H2O = K2CO3 + 2Al(OH)3
K2SiO3 + CO2 = K2CO2 + SiO2

С учётом, что калиевый и натриевый полевой полевой шпат встречается всегда совместно затем потребуется довольно муторная процедура очистки калия от натрия путям многократной перекристаллизации. Весь процесс получается энергозатратным и  дорогим. А учитывая, что в типичном грунте Марса калия 0,5% - 0,6%, картина становится совсем грустной, таким концентрациям в сырье и таким затратам энергии на переработку килограмма сырья на земле соответствует извлечению какого-то редкого металла, но не массового калиевого удобрения.

На Марсе обнаружен другой минерал калия, куда более удобоваримый для его извлечения - ярозит (KFe3(SO4)2(OH)6). Он мог образовываться на дне древних озёр гесперийской эры. Его переработка будет заключаться в обжиге в токе водорода:

KFe3(SO4)2(OH)6 + H2 = 1/2K2SO4 + Fe3O4 + 2SO2 + 4H2O

Затем выщелачивание водой, очистка от щелочноземельных металлов обработкой карбонатом аммония и разделение калия и натрия многократной перекристаллизацией. Метод более разумный, однако требует месторождение ярозита, которое может быть связано только с озерами поздней гесперийской эры (именно поздней, после формирования Фарсиды, для образования ярозита нужна жидкая вода и кислая среда, а это сочетание условий на Марсе было только тогда). И такие месторождения явно будут не на каждом углу.

Таким образом выводы по калия:
- Получение биодоступного калия потребует глубокой химической переработки марсианских пород;
- Извлечение калия из пород, содержащих его в форме ортоклаза, затратно и скорее всего экономически нереалистично;
- Источником калия среди обнаруженных и относительно распространённых минералов калия на Марсе может быть ярозит, однако по геохимические условия в которых он может образовываться и геологический период истории Марса, когда это было возможно - ограниченны, соответственно и его месторождения стоит ожидать не повсеместно, а лишь в отдельных локальных районах планеты.

Фосфор. Фосфор грунта на Марсе содержится в форме галоген-апатитов. Данные минералы устойчивы к выветриванию и обладают низкой биодоступностью. Т.е. ситуация как с калием - нужно выщелачивать химическими методами и переводить в биодоступную форму. Единственный способ выщелачивания апатитов, пригодный для промышленного применения - выщелачивание концентрированной серной кислотой при 110 - 120 градусов. Проблема состоит в том, что в этих условиях выщелачиваются не только фосфаты, но и основные и ультраосновные силикаты (оливин, диопсид и т.д.). С учётом, что почти любая марсианская порода состоит из таких силикатов чуть менее, чем полностью, то извлечение фосфора из породы с малым содержанием фосфора потребует совершенно неадекватных затрат реактивов и абсурдно с экономической точки зрения. Концентрированные месторождения апатитов обычно приурочены щелочным (богатым щелочными металлами) горным породам и в целом редки (скажем на Земле вообще чуть ли ни единственное на всю планету такое месторождение, имеющее большое промышленное значение - Хибинское). Марс в целом щелочными металлами довольно беден, соответственно перспективы таких концентрированных месторождений не ясны.

Таким образом:
- Из этой тройка не представляет проблемы только азот.
- Для калия и фосфора форма нахождения в рядовой породе имеет низкую биодоступность, а их извлечение химическими способами затруднено.
- Месторождения удобных минералов калия (ярозита) возможны, но явно будут встречаться не повсеместно.
- Месторождения фосфорных руд на Марсе неизвестны, перспективы возможности их существования не ясны.

Другие макроэлементы: S, Na, Mg, Ca, Cl

Очевидно, что сера, хлор и магний проблемой не являются. Поскольку в марсианских породах в подвижной форме распространены повсеместно. Ситуация с Сa и Na похожа на ситуацию с калием (несколько проще в силу их более высокой концентрации в породах). Повсеместно распространены кальциевые и натриевые полевые шпаты, которые обладают низкой биодоступностью, а химическая их переработка затратна. Возможны более удобоваримые месторождения в солевых отложениях древних озёр (но сильно не везде).

Т.е., как видите, даже по макроэлементам проблема ещё как есть.

[AlexAV]

Ну да, по микроэлеметам проблема надумана - в общем грузообороте это мизер, да и с учётом рециклинга в БСЖО не вопрос. Кстати, к моменту запуска БСЖО, на базе накопится довольно прилично обеззараженных и обезвоженных биологических отходов. Прямо с запасом.

Отнюдь. Тут следующая аналогия, человеку нужно с пищей лишь около 175 мг аскорбиновой кислоты в день, однако ничтожность этой цифры не помешало очень многим умереть от цинги.

При стабильных поставках с Земли такие количества, возможно, проблемой не являются (хотя для того же молибдена кстати очень даже могут стать, после исчерпания руд он в чистом виде станет почти недоступен). Но это может стать существенным препятствием для обеспечения обеспечения полной автономии колонии.

[AlexAV]

1 - разжую позже.

Даже беглого анализа достаточно, чтобы понять, что из восьми макроэлементов - четыре на Марсе проблема (К, Na, Ca, P), т.е. форма их нахождения в рядовом грунте имеет низкую биодоступность, а их химическое извлечение оттуда затруднено. По всем четырём нужно искать месторождения. Причём характер условий, в которых эти минералы могли образовываться, различный: натрий и калий нужно искать в позднегесперийских отложениях древних озёр (после образования Фарсиды, но до того, как Марс полностью высох и замерз), кальций в форме карбоната - в отложениях озёр ранненойской эры (гипс может и в гесперийских), а фосфор - в геотермальных жилах вулканических районов. А исходя из этого вырисовывается реальная перспектива, что месторождения будут разбросаны по двум-четырём точкам, разнесённым даже не сотнями, а на тысячу километров и более. Попросту, перспективные отложения (хотя бы просто из возраста) для каждого пункта находятся в разных частях марсианского глобуса. Вот такая вот непроблема....

Ну и микроэлементы... Объём у них небольшой, с Земли доставлять можно (хотя не факт, что долго, попросту после исчерпания месторождений некоторые из них в чистом виде станут малодоступны), но для обеспечения автономности от Земли это может быть критической проблемой. Самый естественный путь решения проблемы микроэлементов - выращивание в естественных грунтах (т.к. в минералах любого естественного грунта в микроколичествах они конечно будут) на Марсе затруднён особенностями состава этих грунтов, делающих его в естественном виде малопригодным для растений. Ну, а искать концентрированные месторождения молибдена на Марсе, как говорится успехов Вам:), минералы молибдена обычно связаны с богатыми кремнием и щелочными металлами гранитами (в этом он кстати похож на уран, что не случайно, молибден - вольфрам - молибден имеют в некоторых аспектах общие химические свойства), а такой тип пород для марсианской коры крайне не типичен.

2 - уже было названо

Нет, по крайней мере если мы говорим о поселении. Предложенный вариант ещё имеет смысл для лежачей МКС (где вопрос стоимости энергии нас не интересует), но абсолютно неадекватен для любой производственной деятельности. Во втором случае можно оценить порог стоимости энергии в 18 центов за кВтч (в ценах 2005 года), превышение которого делает невозможным существование полностью окупаемого замкнутого экономического цикла (цифра взялась из оценки энергетической стоимости инвестиций сделанной в работе Nathan Gagnon, Charles A.S. Hall, and Lysle Brinker. A Preliminary Investigation of Energy Return on Energy Investment for Global Oil and Gas Production //
Energies, 2009, Vol. 2, Issue 3, pp. 490 - 503). Указанный способ в этот предел явно не вписывается. 

3 - прокладка грунтовых дорог НЕ ТРЕБУЕТ гигантского объема инвестиций.

Но и перевозить серьёзные грузы на серьёзные расстояния по ним невозможно. Особенно по тем, которые имеют шанс получиться на Марсе.

4 - об этом говорить пока рано.

Да вообще-то самое время. Т.е. дать чёткий ответ на вопрос а зачем это всё нужно? Зачем вкладывать средства в некую финансовую чёрную дыру, которая не то что никакой пользы не приносит, но даже не обещает?

[AlexAV]

Вы понимаете откуда взялась колея на вашем рисунке и почему она не сможет возникнуть от этих причин на Марсе?

Колея образуется на любой дороге с низкой прочностью материала и естественно она будет образовываться и на марсианской грунтовке, где этой прочности взяться неоткуда. Единственно что может помешать формированию колеи в этом случае - если естественный угол откоса материала мал и он просто осыпается в образующуюся колею, мешая росту её глубины. Впрочем в плане ухудшения проходимости и роста энергетических затрат на единицу пути в этом варианте тоже ничего хорошего нет.

[AlexAV]

Ну раз вы для себя все решили,то поймите и простую вещь что многие ваши оппоненты для себя тоже все разложили по полочкам.

К сожалению никакой разумной аргументации от этих оппонентов услышать невозможно, и судя по всему она просто отсутствует.

Простой же вопрос поставлен. Какая форма деятельности на Марсе может быть экономически окупаемая и почему.

Вот и дайте короткий и простой ответ. Деятельность такая-то, по той-то причине (или ещё лучше - обоснование можно найти в той-то работе/документе).

[AlexAV]

А не то я закрою тему?

Ни в коем случае.

Впрочем Ваш ответ понятен. Кратко его можно выразить: "Верую, ибо абсурдно".