Реалистичная программа колонизации Марса без планов терраформирования.

[Valerij56]

Без разницы - посмотрите выше, что сделала вечная мерзлота с фундаментом, через который в неё попало тепло.

Э-э,нет.Марс не Земля.Он сух,как глотка судового плотника к третьим склянкам.И там практически нет атмосферы способной сквозь поры реголита донести тепло к слою подповерхностного льда(если он вообще там будет).Даже если просто поставить модульную разборную градирню с бассейном горячей воды на дне,то ниже полуметра от уровня его дна  реголит не прогреется.Ибо вакуум.

   
Ему и не надо ниже. Вода тает там, где температура больше нуля (над верхней плоскостью), по капельке стекает вниз и замерзает. В результате выталкивает фундамент и подземные помещения вверх, медленно, но верно, если фундамент сделан неверно.

[LonelyWanderer]

Надувное строительство из бетона

Вах! Очень познавательно, не встречал как-то прежде

[Изобретатель]

Фокусник однако!И чего там будет оттаивать!Вика:
Температура на планете колеблется от −153 °C на полюсах зимой[32] и до +20 °C[32][33] на экваторе летом (максимальная температура атмосферы, зафиксированная марсоходом «Спирит», составила +35 °C[34]), средняя температура — около 210 К (−63 °C)[1]. В средних широтах температура колеблется от −50 °C зимней ночью до 0 °C летним днем, среднегодовая температура — −50 °C У Земли -24 с.[32].Итого при толщине подсыпки 2 м проводится 60- 70 вт\м\кв\сек.Ночью пожалуй и греть придется.

Надувное строительство из бетона
Вах! Очень познавательно, не встречал как-то прежде

Попадалось,там толщина стенок около 5 см тк без армирования не стоит.Итого комнатенка в 6-8 кв\м.И ведь все равно нужно песочком засыпать, иначе просто взорвется.Особенно хорошо вода стекает через слой вечной мерзлоты. :DПри 300 К излучается почти 500 вт с м\кв.При толщине стенки в 0,5 мм грубо: 8т 1000 м\кв 500 квт,итого максимум тонн 40-50 из местного материала :железо-никелевых метеоритов.

[LonelyWanderer]

Вобщем, опять же, зачем этот гемор с бетонами, льдобетонами, кирпичами и т.д. - надувные конструкции в грунте и всё. Уже писал об этом неоднократно. На глубине, где давление грунта будет таким же, как давление в помещении - будут минимальные нагрузки на конструкции, соответственно и большая экономия материалов. Если, допустим, на глубине в 15 метров достигается это равновесие, значит на этой глубине должны быть и помещения.
Лучше, чтобы давление в помещении слегка превосходило давление грунта. Тогда вообще никаких подпорок не надо. Если равновесное давление на глубине 15 метров, а потолок у нас на глубине в 14.9 метров, то оказываемое избыточное давление - всего 67 кг/м². Например, на кольцо диаметром в 10 метров и шириной в 1 метр будет оказываться давление изнутри в 667 кг. С этим легко справится оболочка, например, из стальных листов толщиной в миллиметры. Для справки, предел усталости для стали среднего качества - порядка 10 кг/мм². Значит лист шириной в 1 метр и толщиной в 1 мм может длительно удерживать усилие на разрыв в 10 тонн. А у нас 667 кг. Значит с вышеупомянутой задачей для потолка шириной в 10 метров вполне сплавилась бы фольга с толщиной в 0.067 мм. Но для надёжности, конечно, лучше сделать потолще, чем даже требует предел выносливости (подчеркиваю - предел выносливости, а не предел прочности, который в несколько раз больше) - стального листа толщиной 0.3 мм вполне хватило бы, чтобы укрыть чей-то подземный частный одноквартирный "дом" с солидным запасом прочности. Даже 1 мм лист - это не так много, зато можно увеличить втрое градиент разности давления внутреннего и внешнего для большей стабильности и надёжности, чтобы исключить возможность локального продавливания.

[Проходящий Кот]

Несколько таких штук привезли с Земли.
Хорошо.
А дальше что?
Нужно развитие за счет местных материалов.
Собственно , это и обсуждается.

[LonelyWanderer]

Несколько таких штук привезли с Земли.
Хорошо.
А дальше что?
Нужно развитие за счет местных материалов.
Собственно , это и обсуждается.

А что, металла там нет? Железо-никелевые  метеориты валяются так часто, что их находят марсоходы. Вы находили у себя на даче метеорит хоть один? Ну вообще хоть где-нибудь? Значит на Марсе возможностей для старта металлургии поболее, чем на Земле со стартом железного века.

[sharp]

Температура на планете колеблется от −153 °C на полюсах зимой[32] и до +20 °C[32][33] на экваторе летом (максимальная температура атмосферы, зафиксированная марсоходом «Спирит», составила +35 °C[34]), средняя температура — около 210 К (−63 °C)[1]. В средних широтах температура колеблется от −50 °C зимней ночью до 0 °C летним днем, среднегодовая температура — −50 °C У Земли -24 с.[32].Итого при толщине подсыпки 2 м проводится 60- 70 вт\м\кв\сек.Ночью пожалуй и греть придется.

При разреженной марсианской атмосфере, эта самая атмосфера скорее изолятор, чем средство теплоотвода.

А что, металла там нет? Железо-никелевые  метеориты валяются так часто, что их находят марсоходы. Вы находили у себя на даче метеорит хоть один? Ну вообще хоть где-нибудь? Значит на Марсе возможностей для старта металлургии поболее, чем на Земле со стартом железного века.

Для металлургии нужно не только сырье, но и энергия. На Земле у человека было полно возможностей по извлечению энергии из подручного материала - из древесины, например. Владея минимумом технологий и навыков, можно было получать большую мощность с запредельным EROEI. На Марсе же, как известно, ситуация с энергетикой несколько иная...

[Андрей Астрофизический]

Вы находили у себя на даче метеорит хоть один? Ну вообще хоть где-нибудь? Значит на Марсе возможностей для старта металлургии поболее, чем на Земле со стартом железного века.

Логично. На Земле все что было для чего-то полезно и валялось на поверхности бесхозным, уже подобрано века и тысячелетия назад. На Луне, Марсе - что когда-то на него упало, так и валяется, берите.
Учитывая свойства атмосферы Марса, "метеоритные" месторождения там могут быть невелики поодиночке, но многочисленны.

Для металлургии нужно не только сырье, но и энергия.

Так то оно так, но, энергия нужна и для добычи-переработки льда, производства топлива, существования базы/колонии... т.е. источник энергии в любом случае будет. Или не будет вообще ничего. А спрос на металлургию поначалу будет обусловлен лишь внутренними нуждами поселения, так что не потребует энергий бОльших, чем уже будет расходоваться на "повседневные нужды".

[Проходящий Кот]

Думаете, электропечки хватит?

[noxx77]

надувные конструкции в грунте и всё.

А теперь мысленный эксперимент: упало давление... Хана не только экипажу, но и базе в целом.

[Андрей Астрофизический]

А чего оно упало то, большая разгерметизация чтоль? ну дык, в этом варианте всем кто без скафандров, хана будет при любой конструкции базы.

[Проходящий Кот]

Поэтому и надо в глубину зарываться и побольше  люков с подводных лодок ставить....

[LonelyWanderer]

надувные конструкции в грунте и всё.

А теперь мысленный эксперимент: упало давление... Хана не только экипажу, но и базе в целом.

Эту ситуацию в соседней теме я уже разбирал полгода-год назад. И даже с расчётами. Не забывайте, что речь идёт о 15-метровой глубине, а место будет выбираться в массиве осадочных пород, а не обломочного материала. Даже 15-метровый слой песка окажет столь достаточное сопротивление, что будет по-крайней мере несколько часов, чтобы предпринять меры, а если говорить о каких-то глинах, то будут дни. Цифры я где-то более конкретные выкладывал. Я даже эксперимент наглядный проводил , чтобы проверить правильность утверждения - брал соломинку от коктейля и вставлял в горшок с землёй, предварительно сделав в ней отверстие (чтобы соломинка не забилась землёй изнутри). Всё аккуратно уплотнял, и начинал дуть, и обнаружилось, что уже на сантиметрах 10 глубины дуть соломинку примерно вдвое тяжелее при не сильно больших усилиях, и чем больше усилия прилагаешь, тем больше разница между "дуть в землю" и "дуть в воздух" - уже в разы (ведь сопротивление растёт пропорционально квадрату скорости). А в марсианском подземелье будет не 10 сантиметров, а 15 метров глубины. Многометровый слой грунта окажет огромное трение на выходящий воздух, будет создаваться давление в окружающих слоях грунта, градиент давлений в разных слоях грунта будет быстро падать и в результате утечка будет относительно медленной.
Я говорил о том, что внутреннее давление должно быть слегка избыточным (чтобы оболочка помещения работала на растяжение), т.е. у нас есть время, пока давление в помещении не станет меньше давления грунта и конструкция начнёт разваливаться. Так, как у нас есть время, то у нас есть и возможность предпринять меры. Мы можем найти неплотность в стенках и залатать. Или же мы можем применить аварийные стойки, перекрытия. Этот аварийный комплект может быть всего 1 на 100 помещений, или в качестве аварийных могут применяться конструкции, используемые при строительстве и рытье подземных помещений (на тот момент, когда они ещё не надуты).
Да, и ещё забыл добавить: если база будет устроена так, как я выше изображал, т.е. над оранжереями будет бассейн большей площади, потребляющий тепло из этих оранжерей, то в случае разгерметизации оранжереи выход воздуха будет через грунт в сторону от бассейна, т.к. бассейн будет обладать герметичным дном, а это значит, что реальное преодолевание сопротивления грунта будет составлять уже не 15 метров, а сотни метров... (ниже для наглядности подредактировал изображение и добавил направление фильтрации воздуха белым пунктиром)
Да, и разумеется я предлагаю надувные подземные помещения только для первоначальных этапов, когда существует чрезвычайный дефицит материалов. Потом, когда-нибудь, можно (и нужно), безусловно, и капитальные сооружения строить из бетонов, каменных арок и т.д. Но сразу с этого не начать.

[noxx77]

. Без разницы - посмотрите выше, что сделала вечная мерзлота с фундаментом, через который в неё попало тепло.

Значит нужно, чтобы через фундамент оно не попало. Я вообще предлагаю внутренние конструкции делать легкими. Кстати, у нас есть же "холодильник" для массива льда - ну пустить часть мощности на захолаживание низа опор фундамента - просачивается-то сколько? А вообще, спасибо за коммент - важный момент.

А вечная мерзлота не будет "подтаивать", она просто вытолкнет подземное сооружение на поверхность, как фундамент на фотке в одном из предыдущих комметов. Повторю - для этого мерлоте таять не обязательно

В Антарктиде на регулируемых опорах станции есть. Гемор, конечно, но работает. А так - домкрат в помощь: подкрутил, где надо...

Надувное строительство из бетона.

Бетон с Земли или местные известняки жарить будем? И да, идея, замечательная, без иронии, но всё равно придётся пару метров грунта накидывать, для защиты от радиации - если уж делать как на Земле, плюс у нас тепловыделение от приборов, так что ЭВТИ не нужна, а вот кулер - да.
Кстати, с размерами/массой радиаторов я допустил несколько слишком вольных предположений: брал МКСные, низкотемпературные на аммиаке высокого давления - и там действительно по 2 тонны радиаторов на человека выходит, если используем интенсивную светокультуру, как в БИОС-3. Увы, фотосинтез вообще энергетически неэффективный процесс, а светодиоды тоже лишь треть энергии в нужный свет пускают - отсюда и цифры. Но на интенсивной светокультуре нам нужно всего 17м2 на человека, а при обычном земледелии в разы больше. И учтите: это при эффективности фотовольтаики до 20% и запыленности Марса - цифры совсем грустные.
Есть другой вариант: оставить на поверхности СЖО типа мировской/мксовской + редукцию отходов, а на высокой орбите запилить станцию снабжения. Освещенность +-постоянная, без атмосферного рассеивания, площадь 1700м2 (на 100 человек) - это шар ок 25 метров радиусом, но можно и другие фигуры или поиграть с объемом. На входе концентратор и фильтры, запускающие в объем оранжереи только фотосинтетически активную часть спектра. Далее цех переработки пищи и отходов.

На поверхность спускаем только дегидратированные рационы. С поверхности везём их массовый эквивалент в питании для растений + средство доставки на поверхность. Если организовать майнинг атмосферы, то тащить с поверхности придётся меньше - только водород и минералы. СО2 и N2 поднимать не понадобится.

[Андрей 2]

Уже предлагал в"Полётах к Венере":
Re: Полеты к Венере
« Ответ #372 : 13.06.2018 [19:12:20] »

"Идея состоит в следующем: выполнить жилые отсеки  надувными, таким конструкциям можно придать довольно сложную форму, в конструкцию закачивается "газ - отвердитель", который при контакте с несущими конструкциями придаёт им жесткость, но не хрупким как стекло, а с некоторой пластичностью, после чего газ либо стравливается наружу, либо закачивается обратно, ( второе предпочтительнее )если его закачать обратно, и в полостях получить небольшое разрежение, то это очень хорошо, поскольку после газа приходит очередь пенного наполнителя, который плотно заполнит полости конструкции, придавая им жёсткость, герметичность и тепловую изоляцию. Тем самым мы посредством небольших затрат получаем жилые помещения на Земле, Луне, Марсе и в атмосфере Венеры".

[Андрей 2]

Это фигня. Обратной связи он не обеспечивает, либо обеспечивает крайне слабо. А обратная связь - это крайне важно, это контакт с реальностью  Вживую вы физически не можете крутить отвертку, когда болт закручен, а тут крути скока хошь... Вы так резьбу в вашем столике сорвете))

То есть использовать шуруповёрт с регулятором усилия/динамометром, а также дальномером/сканером, чтобы определить, насколько закручен болт не судьба?

Это был лишь частный пример. В широком смысле у оператора практически полностью отсутствует осязательный контакт со средой и объектами, которыми оперирует аватар. Физические препятствия для робота не являются никаким препятствием для движений оператора. Поэтому и точность любых манипуляций будет крайне низка.

Всё это выглядит впечатляюще, только не нужно упускать один  момент: оператор аватара совершает
физическую  работу, а значит устаёт, так что особого смысла в применении этой системы нет, космонавты с этой работой лучше справятся, за исключением условий, где работа для человека крайне опасна.

[noxx77]

Это фигня. Обратной связи он не обеспечивает, либо обеспечивает крайне слабо. А обратная связь - это крайне важно, это контакт с реальностью  Вживую вы физически не можете крутить отвертку, когда болт закручен, а тут крути скока хошь... Вы так резьбу в вашем столике сорвете))

То есть использовать шуруповёрт с регулятором усилия/динамометром, а также дальномером/сканером, чтобы определить, насколько закручен болт не судьба?

Это был лишь частный пример. В широком смысле у оператора практически полностью отсутствует осязательный контакт со средой и объектами, которыми оперирует аватар. Физические препятствия для робота не являются никаким препятствием для движений оператора. Поэтому и точность любых манипуляций будет крайне низка.

Всё это выглядит впечатляюще, только не нужно упускать один  момент: оператор аватара совершает
физическую  работу, а значит устаёт, так что особого смысла в применении этой системы нет, космонавты с этой работой лучше справятся, за исключением условий, где работа для человека крайне опасна.

За исключением того, что ВКД а) адский геморрой сама по себе, даже с учётом памперсов. По крайней мере на обеденный перерыв и поспать за просто так не сходишь.  б) скафандр - сложный обитаемый аппарат со своей СЖО, сбой которой несёт непосредственную опасность для космонавта. Не забываем про возможность механического повреждения герметичной оболочки. В неплохом случае всё это обойдётся сложной спасательной операцией. Добавляем вспышки на Солнце, которые запрут космонавтов на базе... б) деятельность в скафандре при разнице давлений с внешней средой в 1/2-1/3 атм. энергозатратна даже в невесомости, где на движение требуется меньше сил. Всякие биосьюты пока вилами по воде в) В роботе легче совместить колёсный и шагающий движители, или обойтись первым, со скафандром же придётся пользоваться роверами вроде лунного, управление которым в костюмчике на сложной местности - та ещё радость. г) обратную связь на "аватаре" можно масштабировать, в скафандре для этого пришлось бы использовать экзоскелет.

[crazy_terraformer]

Какой объём, куда энергия будет уходить - вниз к ядру Марсе? Куда там дальше тепло будет уходить? Как вы не увеличивайте объём, проблема останется точно такой же, ни на йоту не уменьшится.

Ну,а если разделить объём на малую часть - обогреваемую жилую и большую - необогреваемую буферную, заполненную той же дыхательной смесью. Буферная часть будет использоваться в основном для хранения каких-то грузов или воды, возможно для выращивания видов, любящих низкие плюсовые температуры.
Таким образом берётся широкие с высокими сводами пещера(туннель) и герметизируется, заполняется воздухом, а тепловая мощность, выделяемая всеми механизмами и биологическими объектами, не должна превышать величину, которая способна рассеиваться сквозь стены пещеры, в результате в жилом и производственном объёме будут нормальные температуры, а в буфере приемлемые для работы без шуб и валенок, например 10-15^οC. Естественно производство, выделяющее слишком много тепла, должно охлаждаться принудительно с активным сбросом тепла в атмосферу планеты и возможно быть за пределами пещеры, либо пещера должна быть соответствующих размеров.

[noxx77]

Буферная часть будет использоваться в основном для хранения каких-то грузов или воды,

Я предлагал эту схему в ледяном доме.

возможно для выращивания видов, любящих низкие плюсовые температуры.

Вопрос не температуры, а утилизации тепла от системы освещения. КПД светодидки на ФАР ок 30%. Но ФАР, в конечном итоге, уходят в тепло. То есть при интенсивной светокультуре отводить тепло всё равно придётся, или при "экстенсивной" расширять площади оранжерей. Выигрыш на одном - проигрыш на другом.

Таким образом берётся широкие с высокими сводами пещера(туннель) и герметизируется, заполняется воздухом, а тепловая мощность, выделяемая всеми механизмами и биологическими объектами, не должна превышать величину, которая способна рассеиваться сквозь стены пещеры, в результате в жилом и производственном объёме будут нормальные температуры, а в буфере приемлемые для работы без шуб и валенок, например 10-15οC.

Наоборот, тогда, для увеличения рассеивания, надо делать базу их тонких труб,  а то и вертикальных "рёбер" для увеличения площади + горячие объёмы размещать у стенок - чем выше температура радиатора, тем лучше рассеивание.
По мне так должно работать несколько систем охлаждения:
1) горячая с АЭС на 500-700оС
2) активная теплая с базы наружу - 50-100оС
3) "прохладная" 20-25оС - забирающая тепло с самой базы через тепловой насос в (2)
4) холодная - подмораживатель складов и конструкций также через тепловой в (2)
Тепловые насосы (3-2, 4-2) работают напрямую от теплового двигателя для увеличения КПД, а сам двигатель греется от реактора.

[crazy_terraformer]

Тонкие трубы спасут, если они аналог моего предложения - "экстенсивный",т.е. пассивный способ утилизации тепла.
А у богатой базы в принципе стены и крыша могут быть сделаны из хорошо отводящего тепло материала, например из алюминиевых кассет с запрессованным в них графитом высокой плотности, наилучший вариант - высокоориентированный пиролитический графит.