Реалистичная программа колонизации Марса без планов терраформирования.

[AlexAV]

Я вам эту https://telegra.ph/Budushchee-kosmonavtiki-v-predstavlenii-Dzheffa-Bezosa-03-23 ссылку уже давал.

И где тут цифра, статистика, обоснования. Не вижу. Это не аналитический обзор, а декларации взятые с потолка. И кто это говорит совершенно не важно. Смотреть нужно аргументы, а не личность высказывающегося, а аргументов тут найти сложно.

Если Вы основываетесь только на подобных "источниках" - могут только посочувствовать.

[AlexAV]

Комментарий модератора раздела

Вопросы касающиеся навигации, связи и околоземной орбитальной группировки более уместно обсуждать в теме Экономика космической экспансии

Здесь это всё же оффтопик.

[AlexAV]

глины (как источник металлов для алюминиевых сплавов) там есть.

Это где на Марсе нашли каолинитовые глины, не говоря уже о бокситах? Филлосиликаты там есть, но очень не везде (это в общем скорее озерные отложения ранненойской эры, в поздненойской, гесперийской и уж тем более амазонийской они формироваться не могли), и по составу это скорее магний- и железо- содержащие смектиты. Последние - совсем не то сырьё, которое могло бы быть идеалом алюминиевой промышленности (хотя какое-то количество алюминия и содержат).

[AlexAV]

Труд большой.,так что г-да,прежде чем постить что-либо ниже, соблаговолите изучить от корки до корки и вызубрить все детали.

Внимательно прочитал. Но зубрить не буду, есть вещи этого более достойные.

В тексте сразу бросается в глаза ряд моментов.

Собственно уже в начале появляются вещи, которые показывают уровень проработки.

Thick sandstone deposits, composed primarily of silica, iron oxide, and water ice are available near the equator.

Это конечно хорошее предположение, у него вот только одна проблема — к реальности оно не имеет отношения. Песок на Марсе — это в основном оливин и полевой шпат (главным образом плагиклаз). А это ломает все технологические схемы. Довольно удивительно, что автор не изучил имеющуюся в литературе информацию о геохимии Марса.

Carbonate and clay deposits can be found near the colony, within a 100km radius.

С учётом сравнительной редкости того и другого и возможности образования только в довольно короткий период геологической истории Марса в ограниченном количестве мест — довольно оптимистично.

Food production
432
102.1
5
Greenhouses

Цифра является явной недооценкой. 1 кг сухой биомассы — это 18,3 МДж/кг, с учётом КПД 35% светодиоды дадут из 432 МДж электричества 151,2 Мдж ФАР. Эффективность трансформации 12%, да ещё и в пищевую — таких растений просто в природе не существует. Цифру нужно увеличить на порядок, чтобы она имела хоть какое-то отношение к реальности.

Small foundries for iron, steel and aluminium use hydrogen reduction processes  rather than the more common carbon based processes used on Earth.

Алюминий? Водородом? Даже не знаю как это комментировать. Как производится алюминий автор явно не знает (это и по технологической схеме видно). Тут даже дело не в этом предложение (вполне допускаю, что это просто описка), а в том что известно несколько технологий производства алюминия, но реактивы для любой из них на схеме не показаны (а они вообще-говоря нетривиальны).

Схема вообще чудесна. Вот скажем цепочка марсианская порода — Al2O3. Нет, я понимаю, что бумага всё вынесет, но тут хочется спросить. Сэр, но как? (это можно сделать несколькими путями, но ни сырьё ни реактивы для любого из них в тексте даже не упоминаются, собственно с помощью только того исходного сырья о котором там говорится это вообще сделать вообще невозможно).

Там вообще вся схема скорее фэнтезийная, не имеющая отношения ни к реальным видам сырья доступным на Марсе, ни к реальным технологическим процессам, которыми что-то можно сделать.

4.5 Algae farms

Вообще из текста неясно почему вода там не замерзнет. Среднесуточная температура на Марсе ниже нуля и без подогрева или весьма специфической теплоизоляции это попросту неизбежно. Причём главный канал потерь энергии будет идти через излучение. Бороться с этим можно, но это будет снижать поток ФАР и продуктивность. Как тут добиться разумного баланса и можно ли вообще в тексте не освещено.

Ещё более существенный вопрос — баланс биогенов. Водорослям для роста нужен азот, фосфор, калий, натрий и т. д. включая микроэлементы. Всё это при извлечение и переработки водорослей из системы будет безвозвратно изыматься. Как будет поддерживаться баланс биогенов в системе вообще непонятно (да даже просто откуда они будут браться, их источнике в тексте вообще не указаны). А это ведь очень серьёзная проблема такого производства, одна из центральных.

Производства пищи это замечание тоже касается. Откуда там будут браться биогены и как будет замыкаться их цикл решительно непонятно.

В общем весёлая мурзилка, написано интересно (для не очень грамотного человека), картинки красивые. Но уровень проработки на самом деле никакой. То что там описано работать на Марсе просто не будет, по крайней мере в описанном виде. Попросту ряд технологических цепочек в описанных условиях и с описанным набором сырья просто неосуществимы в принципе. Производство продуктов питание проработано в крайне зачаточном состояние и довольно неаккуратно, фундаментальная и одна из центральных проблем — источники, баланс и цикл биогенных элементов даже не упоминается.

Вообще вызывает большое сожаление, что практически все работы о колонизации Марса, приблизительно такого уровня. Хотелось бы увидеть работу на эту тему, которая была бы достойна называться научной и научно-конструкторской, но, увы, эта явно не из их числа.

[AlexAV]

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2009JE003342

Очень интересная работа. Действительно та, содержание которой надо запоминать.

То что есть прямые факты, что минералы характерные для филоциановой эры и тейкианской эры перекрываются по времени - весьма интересно. То что граница тут будет размыта и скорее нужно говорить о частоте с которой будут встречаться те или иные условия, и плавной её изменение во времени, а не резком переходе - можно было заподозрить. Но одно дело подозревать, а другое - иметь прямые доказательства.

Однако, что касается:

Все что затребовал для своего проекта дедушка-этот инструмент нашел.

То нет, не нашёл. Читайте внимательнее:

A new discovery by MRO is the occurrence of hydrated silica (opal) in thinly bedded deposits that are superposed on the Hesperian plains surrounding Valles Marineris

Опал, а не кварц. Это важно. Далее ещё поясняется его наиболее вероятный механизм образования кислое выветривание базальтов и химическое осаждение из водных растворов. Опал вообще минерал больше характерный для глин, а не песков. И учитывая механизм формирования - то что там видно совершенно точно не песок, а глинистые отложения. С точки зрения технологии это существенно. Если песок ещё можно как-то обогащать,  то богатая опалом глина вообще для большинства технологических процессов не годится. Уж для производства стекла точно, не знаю, может быть из неё какая-нибудь керамика и получится, но не более.

Ну и места, о которых идёт речь в статье  - прямо скажем не рядовые. Это озёрные отложения, а озера там были очень не везде. Т.е. в первом попавшемся месте всё это найти не получится.

И да,известняк на Марсе тоже имеется.

Проблема в том, что везде, где есть прямые данные - не известняк, а мергель с несколькими десятками (в лучшем случае) процентами карбоната кальция. Для технологии это не годится решительно никак. Для стекольного производства скажем нужен материал содержащий не менее 98% CaCO3. А вот таких пород как-то невидно.

[AlexAV]

https://elementy.ru/novosti_nauki/431707/Marsianskie_gliny_sformirovalis_v_podpoverkhnostnykh_sloyakh_planety
Большинство глин именно указанные смектиты, но в районах древних каналов и озёр имеются глины с высоким содержанием алюминия.

Всё это достаточно условно... Типичные составы глин там выглядят так:



Верхний состав - типичная марсианская смектитовая глина. Нижний - та самая, богатая алюминием. Однако видно, что каолинита там всего 15% (зато 39% всё того же смектита), хотя по убогим марсианским меркам и это неплохо...

Впрочем из глины последнего состава алюминий при желании извлекать действительно можно, скажем сернокислым методом (обработкой концентрированной серной кислотой при 200 градусах, фильтрацией и дробным осаждением, скажем, аммиаком). Хотя сырьё конечно то ещё...

[AlexAV]

Просто a_babich не понимает , что такое "мозговой штурм".
И абсолютно не видит позитивной части данной темы.

Беда темы в том, что её автор не может точно сформулировать задачу. А именно чётко ответить на вопрос какую цель и функцию должна  нести обитаемая база на Марсе? Что должно составлять основу её экономики и обеспечивать окупаемость, не обязательно непосредственно финансовую, но хоть в каком то смысле. А если нет ясности для чего это нужно, какая целевая функция всего этого, то невозможно и конструктивно обсуждать как это сделать. Конкретные технические решения и оценка их разумности зависит от задачи, что для одной задачи - наилучший из существующих подход, то для другой - совершеннейший абсурд. В результате в теме фантасмагория какая-то получается, то у нас город на миллион человек, то у нас солнечные батареи индий-галлий арсенид с вертикальными фермами и искусственным освещением, в общем решения пригодные для базы на 20 человек, но абсурдное для миллиона. Постоянно идёт перескок от проблем малой базы к проблемам большой и обратно в результате получается какая-то бредовая конструкция, которую серьёзно обсуждать вообще невозможно.

Нужно всё же определиться что конкретно обсуждается:
1) Возможность полностью автономного от Земли поселение? Вопрос действительно интересный по крайней мере с общетеоретической точки зрения. Но в этом случае просто по условию нужно забыть, что Земля существует. Рассматривать только и такие решения, для которых на Марсе достоверно есть условия и источники необходимого сырья.
2) Добывающую колонию? Тогда надо чётко ответить на вопрос - добычи чего именно и в каких объёмах. И уже ответив на него переходить к вопросу можно ли это в действительности сделать и как.
3) Производственную колонию? Тоже самое - сначала нужен чёткий ответ что мы там будем производить, почему это нельзя или невыгодно делать на Земле, и в какой объём производства нужен. А потом уже всё остальное.
4) Исследовательская станция? Нужно сформулировать цели и задачи исследования. А уже исходя из этого определять какая база нужна.

Тут же пытаются обсуждать то ли какой-то безумно дорогой аттракцион, то ли ритуал какого религиозного культа. Т.е. нам нужно поселение на Марсе просто для того что бы было (причём полностью полагающееся на поставки с Земли и зависевшие от них, но не дающее ничего взамен). Почему? Зачем людям на Земле нужен этот сосущий ресурсы паразит - непонятно. Равно как и невозможно серьёзно обсуждать проект основной смысл которого вампиризм ресурсов, попил и, по сути, воровство.

Так всё же что конкретно. Какой из этих 4-х пунктов тут обсуждается, а если это не общетеоретический пункт (1), то в чём состоит ответ на вопрос "Зачем?". Ведь именно от ответа на него в этом случае будет зависть и ответ на вопрос "Как?".

[AlexAV]

Танкисты недвижимых безоружных танков очень стараются остановить прогресс.
Ну как, посты строчат, да. Другого вооружения для своей цели не имеют. Зато броня таких танков исключительно мощная.

Вы забыли добавить "Сатана, отвергаю твои искушения".

Нет, ну уж точно, сектантов каких-то напоминаете.

[AlexAV]

на какие плюсы Марса(а они явно есть,раз есть минусы) вы обратили бы внимание?

Вижу два плюса.

1) Обилие седерофильных элементов. Мы видим огромное количество хрома и никеля, и я буду ну очень удивлён (с учетом общих особенностей геохимии Марса), если там где-то рядом не окажется ещё платина, палладий и прочие платиновые металлы. Это обилие вещь обоюдоострая. Оно вызывает проблемы, но одновременно и даёт возможности.

2) Очень сильная химическая неравновесность поверхностни Марса. Тут соседствует восстановленная форма железа с гиперокислительными условиями, где существуют перхлораты. Даже просто соседство воды с такими минералами, как оливин содержит определенный запас химической энергии. И эту неравновесность можно довольно интересным образом использовать.

одолжение-обойдите доску и сыграйте за "черных"

Интересная мысль. Можно попробовать.

В качестве намётки, т.к. ответа тут у меня пока нет, вопрос. Можно ли построить на Марсе самооотапливаемую теплицу сохранив приемлемый поток ФАР? Т.е., условно, покрыть кратер стеклянным куполом (пусть из необычного стекла), так чтобы под ним если не весь год, но по крайней мере какой-то достаточно продолжительный период в году, сохранялась температура выше нуля только за счёт излучения Солнца без дополнительного отопления, а уровень освещённости под куполом позволял бы расти зелёным растениям с какой-то приемлемой продуктивностью без искусственного освещения. Если это можно сделать - марсианское сельское хозяйство уже начинает выглядеть куда более реалистичным.

Если нет - тогда действительно всё очень плохо (правда остаётся некоторая довольно интересная лазейка через хемосинтез, пользуясь той самой неравновесностью, но тут аккуратно посчитать надо).

[AlexAV]

https://drive.google.com/drive/u/0/folders/0B_2RTSqk21k2MGJGWHZvZUtWUGM

График потока солнечного излучения у них уж очень ровный. В программе по ссылке учитывается правильное положение Солнца, а вот поглощение и рассеяние марсианской атмосферой - нет. А для Марса поглощение в атмосфере довольно существенно. Плюс модель в предположение, что стекло идеально прозрачно для видимого света и непрозрачна для ИК, поглощением и отражением солнечного излучения в стекле  явно пренебрегалось, что вообще говоря не совсем так. Как предварительные данные - весьма интересно. Но для окончательных выводов нужно делать модель с учётом этих неидеальностей.

[AlexAV]

По ФАР они берут вот эти данные: http://www.iisc.ernet.in/currsci/feb25/articles16.htm

По ссылке нет данных по ФАР вообще, т.е. ни слова, там только нытьё на экологическую тематику.

[AlexAV]

Нужен какой-то аккумулятор тепла на ночь, т.е. большая полезная площадь теплицы должна быть занята под него.

Тепловой инерции почвы должно хватать, а если там не почва, а аквариум с водорослями - то тем более.

[AlexAV]

Они ссылаются на отчет FAO от 1993 года по минимальному количеству земли для прокорма одного человека.

Ну так эту же цифру на Марс в лоб переносить нельзя. Он как минимум в 1,5 раз дальше от Солнца, плюс у нашей теплицы (по той схеме, на которую Вы сослались) три слоя стекла с шестью отражающими поверхностями (свет отражается от каждой границы раздела фаз). Через них пройдёт заметно меньше, чем даже достигнет поверхности Марса. Попросту поток ФАР там ниже, а уж в теплице тем более. Тут требуется куда более аккуратный анализ.

[AlexAV]

Вот это постоянное снабжение проще, дешевле и выгоднее обеспечить с Марса.

Чем проще? С Марсе проще лететь только на некоторые астероиды, причём если речь о Главном поясе, то это преимущество реализуется только при перелёте по медленным траекториям, близким к гомоновской, окна для отправки на которые будут открываться очень редко., лет так раз в пять. А для перелёта по быстрым различие между старотом с LEO и LMO будет уже не очень большим. Для полётов же во внешнюю часть солнечной системы никаких особых преимуществ Марс по сравнению с Землёй не имеет.

какие близки к исчерпанию?

Ну ресурсов с которыми уже сейчас имеются проблемы хватает. По тому же индию наблюдается явный дефицит. Дефицита пока нет, но обязательно будет уже в обозримой перспективе 15 - 25 лет, по меди, цинку, олову, серебру, висмуту (последние два скорее в основном попутные, но постепенное исчерпание сульфидных руд ударит и по ним, а тут динамика весьма неблагоприятна, т.е. качество месторождений постоянно падает, новых открытий для компенсации добычи недостаточно, а качество этих новых месторождений всё хуже и хуже). Однако в космосе этого всего тоже нет. Это явно не та проблема, которая решается космической экспансией.

Развитие многих технологий сковывается тем, что для них необходимы те или иные редкоземельные элементы, которые на Земле дико редки и дороги.

РЗЭ явно неудачный пример. Это типичные литофильные элементы для которых есть все основания ожидать, что по ним земная кора - будет самым богатым источником в солнечной системе. Это немного не то, что стоит искать в космосе (кстати именно РЗЭ не такие уж дорогие и проблема исчерпания хотя для них и есть, но по срокам не так близка, как по многим другим, картина с теми же медью и серебром куда хуже, равно как и со всем букетом халькофильных элементов, добываемых попутно из сульфидных руд, вот том действительно ситуация совсем плохая и это мы ощутим достаточно скоро). Однако дело даже не в этом.

А на Земле сейчас, концентрация полезных элементов в месторождениях из которых их добывают, неуклонно падает - что вызывает рост издержек на очистку и добычу, и рост себестоимости добычи. Процесс уже идет не в ту сторону, в какую надо, если рассчитывать так и дальше сидеть на Земле.

Замечательно, давайте на секунду представим, что мы нашли месторождения вне Земли и даже научились их добывать. И что это меняет? Земля ведь самая большая, самая геологически разнообразная и самая богатая ресурсами среди всех планет солнечной системы с твёрдой поверхностью. Скажем масса доступной нам литосферы Земли больше массы всего пояса астероидов вместе взятого. Ресурсы всей оставшийся солнечной системы, сосредоточенные в астероидах и технически доступной части литосфер планет и спутников с твёрдой поверхностью, ну будут допустим соизмеримы в сумме с первоначальными ресурсами на Земле, ну может быть окажутся в два или три раза больше, но никак не в сто и даже не в десять.

Если мы исчерпали ресурсы самой богатой планеты солнечной системы буквально за сто лет (а это ничто не только в геологическом, но даже историческом масштабе времени), то почему нужно считать, что ресурсов этой всей оставшейся солнечной системы (даже если предположить, что их можно экономически эффективно добывать) хватит на сколько-нибудь существенно больший срок? Соответственно даже в этом случае мы довольно быстро столкнёмся с той же проблемой исчерпания, только уже в масштабе всей Солнечной системы. И соответственно возникает вопрос. А дальше что?

Вы не находите, что тут что-то в той консерватории, которая называется современной индустриальной экономикой, надо менять, а не космос осваивать. Существующей экономической и цивилизационной модели вообще ничего не поможет, никакое дополнительное (но конечное) количество ресурсов. Дать ещё пару столетий отсрочки ценой того, что когда день расплаты всё же придёт падание случится намного страшнее и глубже чем без неё, может быть, но не более. И это совсем не тот результат, который хотелось бы видеть.

[AlexAV]

Издержки добычи чего угодно на Марсе приобретут конкретные цифры, и обрушатся вниз при снижении цены доставки килограмма на тот же Марс.

Нет. Даже если стоимость билета до Марса сравняется с ценой билета на поезд до Воркуты экономические издержки любого вида деятельности там останутся огромными. Просто по причине очень тяжёлых природных условий.

[AlexAV]

Вы тоже считаете, что начало заката технологической цивилизации "в этом веке" и "веков через 5 - 10" не имеют никакой разницы?

Разница есть, вот только не столь тривиальная тривиальная и очевидная.

Если высокотехнологическая цивилизация начнёт разрушаться в этом веке (то что останется в любом случае тоже будет технологической, от электричества и пулемёта никто не откажется и никаких ресурсов, о недоступности которых имело бы смысл говорить, тут не нужно) - то в общем ничего страшного нам не грозит. Солнышко светит, дождик капает, картошка растёт, речка водяное колесо крутит. Да, рухнут целые отрасли экономики, да, многие вещи обычные сейчас станут недоступны, да, люди разбегутся из мегаполисов. Ну и что? Та экономика, которая останется даже в том случае, если кроме плодородной почвы, леса, железа, алюминия, магния, кремния и энергии ветряного и водяного колеса не будет вообще ничего, вполне сможет обеспечить вполне приемлемую производительность труда и качество жизни большинства населения, по крайней мере существенно выше позднего средневековья в Европе, которое, вообще говоря, соответствует довольно развитой цивилизации. На самом деле это не такое уж плохо будущее, такое в котором в общем можно жить.

А вот второй вариант содержит куда большую угрозу. За 5-9 веков могут быть начисто утрачены навыки необходимые к возврату к сравнительно низкотехнологическому обществу. Попросту не останется критически мало людей, которые представляют себе как выращивать картошку в поле или что можно изготовить деталь без станка с ЧПУ. И тогда когда неизбежное случится коллапс будет представлять собой уже не относительно неглубокий провал в виде возврата к условному средневековью с электричеством, а падение в бездну у которой нет дна. И если оно остановится хотя бы на уровне палеолита - будет уже хорошо, это тот сценарий при котором полное вымирание уже не представляется невероятным.

Чем выше поднимешься - тем выше падать. И если падение заведомо неизбежно, то наверно не стоит забираться слишком высоко. Поэтому из двух вариантов - крах, если он всё же неизбежен, в 21-м веке лучше, чем в 31-м. Стремиться имеет смысл только к тем вариантам, которые, хотя бы теоретически, могут поддерживать устойчивое существование общества в течение геологически большого промежутка времени. А в этом масштабе, что 100 лет, что 500 - лишь миг.

[AlexAV]

для производства солнечных панелей

Сейчас в промышленных масштабах производятся три типа - кремневые, халькогенидные и III-V типа.

Для первых нужно серебро, для вторых - кадмий и теллур, для третьих - галлий и индий (ещё мышьяк, но с ним по сравнению с первыми как-то проще). Что из этого есть на астероидах в концентрациях допускающих добычу со сколько-нибудь приемлемыми затратами? Если посмотрите данные по составу вещества астероидов до обнаружите, что ничего, ни одиного из этих элементов в осмысленных концентрациях там нет. 

[AlexAV]

Как-то очень удачно получилось, что нигде ничего нет, а на Земле всё есть.

Ну если на какой-то планете будет следующий набор факторов:

1) наличие тектоники плит;
2) наличие океана;
3) наличие биосферы;
4) наличие свободного кислорода в атмосфере (сочетание окислительных условий в атмосфере с восстановительными в толщах органических осадков играет большую роль в миграции и накопление многих элементов),

там тоже все обязательно будет.  Одна проблема - таких планет в нашей системе не так чтобы много.

[AlexAV]

О, так у вас есть подробные данные по составу астероидов? (всех несколько-десятков тысяч, по каждому геологическая карта поверхности)

Обломки астероидов регулярно падают нам прямо с неба, даже лететь никуда не надо. По составу вещества метеоритов существует огромная статистика откуда можно сделать достаточно достоверные выводы о том, что на астероидах есть, а чего нет.

Не самый новый обзор, но работа, где хорошо собраны эти данные: Data of geochemistry, Chapter B, Cosmochemistry; part 1, meteorites, by Brian Mason, рекомендую посмотреть. Собственно если пройтись по свежим публикациям, то можно убедиться, что принципиально ничего тут не поменялось. Большие коллекции метеоритов существуют уже давно, их состав известен и судя по всему отражает состав астероидов, а новые находки и данные АМС в целом только подтверждают эти выводы.

Вообще о составе астероидов мы знаем пожалуй лучше, чем о составе любого другого тела солнечной системы (кроме самой Земли, конечно).

собираются только Психею исследовать

А чего Вы там надеетесь найти? Ну большой железо-никелевый астероид. Будет там огромное количество никелистого железа, состав которого в целом более чем известен. Вот Церера, да интересно, там воды много, структура тела дифференцированная, т.е. была какая-то геологическая активность, пусть и краткая, в таком месте что-то необычное может быть (но это и не астероид, а малая планета). А булыжник из никелистого железа...

[AlexAV]

А современная промышленность конечно, не сможет из этого материала никаких полезных элементов выделить, куда ей до древнеегипетской.

Из этого материала, даже если он бы лежал на Земле, можно было бы рентабельно выделить железо и никель. Может быть ещё и платиноидов, но не факт там их не так что бы много (несколько ppm) и химическая форма совершенно неудобоваримая (твёрдый раствор в железе). Технически отделить их можно, но затраты реактивов будут ужасны (надо всё железо переводить в раствор, летучий хлорид или карбонил, а это дорого т.к. железа много, а целевой компоненты не очень). Не уверен, что при текущих ценах на платину даже если бы астероидное никелистое железо лежало на Земле извлечение платины оттуда вообще окупалось бы. На самих же астероидах всё ещё хуже - там ведь куда не кинешься, ничего нет. Кислород дорогой и производство его энергозатратно, с нормальными источниками щелочных металлов не очень, нормальных источников хлора - нет. Что и как там вообще можно производить в таких условиях - непонятно.