Реалистичная программа колонизации Марса без планов терраформирования.

[AlexAV]

Стоимость полета 1 BFS на Марс складывается из стоимости 7 пусков (1 корабль и 6 заправочных танкеров), итого если берем один пуск = 7 лямов, итоговая цифра 49 лямов, округленно 50.

Ещё хуже скорее всего. Пока ручаться за оценку не буду (может где-то ошибся, буду проверять), но моя оценка на клочке бумаги дала, что завод перерабатывающий 1 тонну руды в час будет потреблять 2-3 МВт постоянно потребляемой мощности, что с учётом сезонных колебаний потока солнечной энергии на Марсе потребует для гарантированной работы в течение года СЭС 50 - 70 МВт номинала.  Если брать лёгкие арсенид-галлиевые элементы то это делает проект экономически бессмысленным даже без всех прочих затрат. Если брать дешёвые кремневые, то масса одних панелей будет  более 3 тыс. тонн. Т.е. только чтобы их перевезти потребуется более 30 рейсов (по 100 тонн каждый), а это далеко не всё оборудование. Плюс СЖО для довольно большого количества людей нужно (несколько десятков -точно). А она сама по себе дорогая даже без доставки (на много дороже цены запуска даже по современным ценам, скажем в стоимости МКС стоимость её запуска - копейки).

[noxx77]

Плюс СЖО для довольно большого количества людей нужно (несколько десятков -точно). А она сама по себе дорогая даже без доставки

Давайте исходить из того, что это БСЖО и что бОльшую часть её массы занимают помещения, которые могут быть построены из местного  материала, а также то, что вода, субстраты, растворы, лотки могут быть произведены на месте. Вопрос в герметичности, энергоснабжении, освещении, атмосфере и отводе тепла.

[Изобретатель]

Пилотируемый полёт на химии дальше где-то 5-6 а.е. практически невозможен ни с Земли, ни с Марса. Попросту получится неадекватно долго. Кроме то для химии (опять же я про пилотируемые полёты) практически закрыта система Юпитера из-за гравитации самого Юпитера прежде всего.

Перемолом на шаровых мельницах получаем порошок, а потом его в тонком слое разлагаем электронным лучом в вакуумной камере.
Алюминий придётся получать через хлорид алюминия, чтобы не использовать криолит.

Праа-- вильно!Вот только с Марсианского Лагранжа  и на двухступенчатой водородной РН  вполне реально.Система Юпитера при наличии изготовления топлива на его спутниках (ЯР,ТЯР)вполне доступна естественно при постепенном развитии  .2.Кого молоть то собрались?!Пыли на Марсе и без того хватает!Естественно ,что придется разрабатывать новые технологии переработки,весьма отличные от земных.И главное!Марс это фронтир и его вложения Могут быть не  только материальными. Скажем поддержка работы большого радиотелескопа с базой 40-400 млн км.А ведь с развитием технологий вполне возможен и переход на оптический диапазон.А рентгеновский и гамма диапазон!?Недавно промелькнуло;собираются на 3Д РН создавать.Технология для Марсианской колонии вполне реальна.С Земли "авионика  точная механика.Максимум 1-5% сухого веса.Топливо тоже с Марса.Освоение Пояса,разведка даже ЗаНептунья.Самое главное: нельзя рассматривать колонизацию Марса отдельно от развития земной цивилизации.Это её очередная ступень!!Если дело не дойдёт до дубинок!

[Кремальера]

Стоимость полета 1 BFS на Марс складывается из стоимости 7 пусков (1 корабль и 6 заправочных танкеров), итого если берем один пуск = 7 лямов, итоговая цифра 49 лямов, округленно 50.

Я отталкивался от нижней картинки прошлогодней презентации.Четыре танкера и пятый пилотируемый BFS.При том что один танкер поднимает на НОО 185-195 тонн пары.Этих танкеров и остатка топлива в первом BFS хватает чтобы положить 100 тонн на Марс.Т.е. 7х5=35 млн. за один пилотируемый корабль.Однако не забываем о том что завод летит по вашей табличке,медленно и печально-7-9 мес.,ибо торопиться ему некуда.Там другая дельта.Стало быть ,я так думаю,что для перебункеровки нужного количества пары чтобы придать марсианский импульс грузовику хватит трех танкеров.Другими словами:4х7=28 млн.за медленный грузовик со ста тоннами оборудования на Марсе.И соответсвенно аналогичен обратный путь.,стартующему с Марса грузовому BFS c готовой продукцией,потребуется лишь около 400 тонн пары,стало быть за его фрахт спейсы врядли возьмут больше 7 млн.гринов(а скорей всего вдвое меньше).
Но тут надо понимать,что германиево-галлиевый завод не окупит первую марсианскую(а вы пытаетесь сделать именно это).Я писал этот БП исходя из того что есть некая гипотетическая группа мелко-средних лавочников,с собственным сборным капиталом.,или же некий полугосударственный фонд с доступом к сверхдлинным заимствованиям-напр.те же британские сверхдолгие "галстуки" со сроком гашения свыше 50 лет.И эти ребята начинают действовать на пятый-шестой синод,после первого прибытия спейсовских BFS на Марс,т.е самое раннее в конце 30-х.Они фрахтуют лишь два медленных BFS с оборудованием завода,который может быть будет развернут в тысяче километров от первичной Mars Base Alpha,но предварительно проводят трехступенчатую разведку.Сначала кубсатами с орбиты,которые могут сбросить перед посадкой первые марсианские корабли спейсов,затем аэросъемка,и далее уже конкретные полевые выходы.После таких мероприятий,сомнительно чтобы будующий прииск работал на таких ничтожных концентрациях.Ну и конечно эта германо-галлиевая песочница будет там не одна.Будет консорциум таким контор.Который вскладчину создаст производства основной крупнотоннажной химии о которой выше писал AlexAV:кислот,щелочей,соды и т.д.При том что первый и генеральный поставщик эл.энергии,пары,воды,кислорода,азота и пр.сопутствующих газов -будет сама SpaceX развернувшая собственные ISRU.

[Изобретатель]

щё хуже скорее всего.  Пока ручаться за оценку не буду (может где-то ошибся, буду проверять), но моя оценка на клочке бумаги дала, что завод перерабатывающий 1 тонну руды в час будет потреблять 2-3 МВт постоянно потребляемой мощности, что с учётом сезонных колебаний потока солнечной энергии на Марсе потребует для гарантированной работы в течение года СЭС 50 - 70 МВт номинала. 

Я уже говорил о совершенно других технологиях чем на Земле..Скажем плавка в центрифугах с солнечным нагревом(копеечные ,но весьма мощные солнечные печи.Зонная плавка в вакууме (относительном) в химически активной среде,с последующим электролизом.Можно набрать сотни ,если не тысячи технологий практически невозможных на Земле 

[Кремальера]

Если брать дешёвые кремневые, то масса одних панелей будет  более 3 тыс. тонн

Разверните из рулонов.Легко,дешево и удобно очищать.

[Кремальера]

Скажем плавка в центрифугах с солнечным нагревом(копеечные ,но весьма мощные солнечные печи.Зонная плавка в вакууме (относительном)

В принципе да,логичный способ.
http://space.nss.org/settlement/nasa/spaceresvol3/plassep1.htm
Лучше нарабатывать эл.энергию для плазменного разделения на сухую в центрифугах,нежели возиться с химикатами.
А если брать реактор именно с компактными плазменными горелками,то получится еще модульно и относительно недорого по самому оборудованию.
http://www.pyrogenesis.com/products-services/plasma-waste-processes/
Такой мобильный заводик(правда это плазменная утилизация мат-лов)помещается в пять 20-футовиков и стоит 5 млн.канадских долларов.

[AlexAV]

за его фрахт спейсы врядли возьмут больше 7 млн.гринов(а скорей всего вдвое меньше)

7 млн. за пуск кажется цифрой совершенно неадекватной. Даже при достижение полной многообразности обеих ступеней она не будет ниже стоимости предпусковой подготовки, а она порядка половины сегодняшней стоимости запуска. С учётом, что тут речь об очень тяжёлой РН, то стоимость этой подготовки тут очевидно будет больше чем для 20-тонных носителей, с учётом этого миллионов 50 даже для полностью многоразовой системы уже кажется верхом оптимизма.

[AlexAV]

Разверните из рулонов.Легко,дешево и удобно очищать.

Э... приведите примеры конкретных промышленных образцов.

Гибкие солнечные батареи выпускаются, но:

1) У них низкая долговечность, а в условиях Марса будет очень низкой. С большим потоком УФ они не очень совместимы.
2) Легче они не особо радикально, ну получается не 3 тыс. т, 1 тыс. т. Легче, но всё равно много (но не думаю, что при оценках их нужно рассматривать, те из них что дешёвые - это явно не для космоса и не для Марса). 

[Кремальера]

7 млн. за пуск кажется цифрой совершенно неадекватной.

Эту цифру заявлял не я,а хозяин газет,пароходов и прочая и прочая..Лично я считаю что он ну просто охамел.Даже если покупать пару на стороне,одна заправка системы BFR/BFS выйдет в 947 тыс.гринов.Но скорей всего,Маск построит свой завод для LPG и LOX ибо его система PtP потребует конского количества топлива,причем безо всякого Марса,Луны и иже с ними.

[AlexAV]

Эту цифру заявлял не я,а хозяин газет,пароходов и прочая и прочая..

Я это понимаю. Однако это более адекватной её не делает. Хозяева "газет,пароходов и прочая и прочая" частенько несут полный бред, а ещё часто лгут сознательно по тем или иным причинам.

[Кремальера]

Э... приведите примеры конкретных промышленных образцов.

По рулонам я общаюсь вот с этими мериканскими ребятами,они поставщики JAXA:
http://www.ascentsolar.com/space.html
Их гибкий модуль космической градации,95-95мм ,выдает 0,83 Ватт,весит 1 гр. и стоит 20,5 гринов.Есть там и другие размеры.
Типичное наземное одеяло 50Вт,весит 1,5 кг и стоит 127 гринов.
Видел китайса,но говорят кач-во там хромает(сам я правда не то ни другое не пробовал).

[AlexAV]

Их гибкий модуль космической градации,95-95мм ,выдает 0,83 Ватт,весит 1 гр. и стоит 20,5 гринов.Есть там и другие размеры.

Ну в общем об этом и речь. Если лёгкая батарея для космоса - то цена сразу становится космической. В этом примере 24$/Вт - что для промышленного использования неадекватно много.

Типичное наземное одеяло 50Вт,весит 1,5 кг и стоит 127 гринов.

Проблема в том, что в условиях Марса наземное может повести себя совсем не так, как хотелось бы. Кстати по сравнению с не гибкими оно легче всего в 2 раза (там для батареи мощностью 300 Вт типичный вес около 21 кг, т.е. около 70 кг/кВт). Меньше, но не радикально, собственно о чём  сказано выше.

[sharp]

Этих танкеров и остатка топлива в первом BFS хватает чтобы положить 100 тонн на Марс.

Ну грузоподъемность вроде 150, к чему лететь недогруженными? На это надо уже 4 танкера.

Лично я считаю что он ну просто охамел

Вот в связи с этим еще надо подумать, использовать ли всерьез цифру 7 в расчетах, или все-таки более осторожные, скажем, 20-30?

Но тут надо понимать,что германиево-галлиевый завод не окупит первую марсианскую(а вы пытаетесь сделать именно это).

Тут не важно первая или не первая... Всякое оборудование имеет свой срок службы, и 6 лет интенсивной пахоты - вполне достаточный срок наработки на отказ. Тут скорее надо иметь в виду, что чем больше колония, тем больше надо регулярно тратить на снабжение ее новой техникой и запчастями взамен поломанных. Либо разворачивать металлургию на Марсе, но это уже колония более адвансед уровня.

Типичное наземное одеяло 50Вт,весит 1,5 кг и стоит 127 гринов.

Ну так получается 30 кг на кВт, или 30 тонн / МВт. Итого в BFS влезает 5 МВт, если его под завязку грузить этими полотнами.
А нам надо 20 даже по вашей оценке, или 50 по оценке Алекса.

UPd. Забыл что ваши цифры для Земли, а мы на Марсе... То есть мощность панели смело делите на 2.

Скажем плавка в центрифугах с солнечным нагревом(копеечные ,но весьма мощные солнечные печи

Попробуйте посчитать какой площади и массы понадобятся солнечные концентраторы в условиях весьма умеренной марсианской инсоляции. Вы мыслите как раз в парадигме земного производства. Тогда как для Марса серьезное значение имеет масса, т.е. - удельная мощность доставляемой техники.

[Изобретатель]

Попробуйте посчитать какой площади и массы понадобятся солнечные концентраторы в условиях весьма умеренной марсианской инсоляции. Вы мыслите как раз в парадигме земного производства. Тогда как для Марса серьезное значение имеет масса, т.е. - удельная мощность доставляемой техники.

С каких это пор зеркала стали тяжелее СБ!?Даже в прожектах орбитальных СЭС предлагаются для уменьшения массы.Испытывают и маленькие СБ с концентраторами.А уж пленочные зеркала на держателях из местных композитов на земном связующем(вначале)вообще вне конкуренции.Это у вас земная парадигма.Не будет на Марсе гигантских производств ,невозможна такая плотность энергии как на Земле,но много маленьких.Да ещё при низкой гравитации и ветровом напоре!И не забудьте 3Д на местном метеорном железе.Ведь уже находили.

[Кремальера]

Ну грузоподъемность вроде 150

На пресс-конференции с Маэзавой Маск сказал что на Марс BFS сможет положить 100 тонн.

Ну так получается 30 кг на кВт, или 30 тонн / МВт. Итого в BFS влезает 5 МВт, если его под завязку грузить этими полотнами.
А нам надо 20 даже по вашей оценке, или 50 по оценке Алекса.

Если взять этот гибкий модуль космической градации то там выходит 1,2 кг на кВт.На тонну 0,83МВт или 83 Мвт на один BFS.Цена у этих гибких модулей конечно слишком высокая,но у спейсов
 есть собственное подобное производство.И КПД у пленок SolarCity которые используются в качестве подложек для фотовольтаической черепицы,выше.Проблема будет не в самих панелях,а в аккумуляции.Хотя возможно Tesla сможет как-то извернуться.А вообще наверное нужно делать свинцово-кислотные и редоксные батареи(благо сейчас новые доступные электролиты стали возможны)из местных марсианских материалов.

Вот в связи с этим еще надо подумать, использовать ли всерьез цифру 7 в расчетах, или все-таки более осторожные, скажем, 20-30?

Шотвелл хочет конкурировать с помощью одноступенчатого BFS PtP с коммерческими сверхдлинными авиалиниями.Она озвучивала что операционные расходы будут лишь в 2,5-3 раза выше чем в авиации.По моим прикидкам,керосин для 747-700 стоит 100-120 тыс.гринов ,пара для BFS(если брать на стороне)-242 тыс.Насчет Марса бур наверняка озвучит цифры в ходе AMA,заготовки таких вопросов висят на рэддите.

Попробуйте посчитать какой площади и массы понадобятся солнечные концентраторы

Есть расчеты по плавке металлов из лунного ильменита(я давал ссылку выше).,Солнце сможет компенсировать около 1/3 требуемой энергетики.Но это правда справедливо только для Луны.Для Марса дело будет явно хуже.

Всякое оборудование имеет свой срок службы, и 6 лет интенсивной пахоты - вполне достаточный срок наработки на отказ

Именно поэтому нужно думать о сухих способах обогащения.Естественно все запарить на сухую не выйдет.Но тут надо действовать гибко.Как в случае с земными ВИЭ.,-нет смысла городить фотовольтаику в пасмурных проливах Фарер,зато ветряки и приливные станции там эффективно работают.Так и на Марсе.Если удастся перенести крупнотоннажное производство кислот на экватор,где бесплатная водичка присутствует в приповерхностном слое в жидком виде,то будет хорошо.Если нет,то нужно будет городить из местных материалов тяжеловодный реактор на калии-40 в приполярных областях,в случае если с ураном будет туго(хотя лично я в это не верю).

[noxx77]

И соответсвенно подмятия под себя всей СС включая Койпер.

Пилотируемый полёт на химии дальше где-то 5-6 а.е. практически невозможен ни с Земли, ни с Марса. Попросту получится неадекватно долго. Кроме то для химии (опять же я про пилотируемые полёты) практически закрыта система Юпитера из-за гравитации самого Юпитера прежде всего.

Предлагаю в любую расчётную схему пилотируемого полёта включать гарантированную радиационную защиту экипажа на протяжении всего периода и считать "химический" полёт с ней.

 

Есть расчеты по плавке металлов из лунного ильменита(я давал ссылку выше).,Солнце сможет компенсировать около 1/3 требуемой энергетики.Но это правда справедливо только для Луны.Для Марса дело будет явно хуже.

Дак там греют до 10-12 килокельвинов до ионизации. Ясен пень, что нагреть чем Солнце мы никакой концентрацией не сможем. Имея источник хотя бы углерода и/или водорода, можно обойтись температурой в разы меньше и солнышком. Правда там не плазму придётся делить, а газы. Либо подключить электричество от СЭС любого типа.

[AlexAV]

тяжеловодный реактор на калии-40

Это что ещё за ахинея. К-40 вообще не делится нейтронами и в реакторе использоваться может с ничуть не большей успешностью, чем железо.

Так и на Марсе.

На Марсе возможно не так много вариантов. Собственно только два - солнце и реактор, больше ничего нет.

[Кремальера]

Это что ещё за ахинея. К-40 вообще не делится нейтронами

Опшибся.Я просто вспомнил что радиоактивного калия марсианский орбитер унюхал на порядок больше чем урана,и подумал что это и есть №40.Может быть к этому марсианскому калию можно как-то прикрутить динамо?

только два - солнце и реактор, больше ничего нет.

Ветер?При наличии теплиц-биотопливо.

[Андрей Астрофизический]

Ветер?При наличии теплиц-биотопливо.

Биотопливо считай то же солнце. плюс-минус проценты кпд...
Ветер... ну как бы это помягче сказать. Мощности много не даст принципиально, даст очень мало. Атмосфера такая, неплотная.