Реалистичная программа колонизации Марса без планов терраформирования.

[AlexAV]

Остальных всяких микроэлементов нужно сколько (в хотя бы килограммах) на тонну продукции?

Бор (зерно) - 4,7 г/тонну
Бор (солома) - 8,5 г/тонну
Учитывая, что соотношение зерно солома приблизительно 1:2, то общее около 21,7 г/тонну полученного зерна.

Медь (зерно) - 23 г/тонну
Медь (солома) - 24 г на тонну
Общая соответственно приблизительно ~71 г/тонну

Цинк (зерно) - 23 г/тонну
Цинк (солома) - 24 г/тонну
Общая соответственно приблизительно ~71 г/тонну

Молибден (зерно) - 0,5 г/тонну
Молибден (солома) - 0,4 г/тонну
Общее - 1,3 г/тонну

Железа около 9 кг/тонну (самый распространённый микроэлемент).

[Кремальера]

Откуда Вы это взяли?

Ваши данные по пшенице приведены по открытому грунту.Это большая разница с гидропонным методом внесения.Хотя бы даже из-за потерь при опрыскивании.
Вот старенькая работа NASA по гидропонной пшенице:
https://www.researchgate.net/publication/24299590_Continuous_hydroponic_wheat_production_using_a_recirculating_system
Урожайность -520 гр/м.кв.При 10-ти ярусах,-5,2 кг с кв.метра теплицы.
Обратите внимание там применялись разные решения по питающим растворам.
А самое главное в том что  все эти поколения урожаев(24 высадки в отдельный лоток каждые 9 дней,в течении 216 -дневного эксперимента)использовали один и тот же рециркулирующий питательный раствор.

[LV46]

А там где приводятся

А другие данные есть? По этой таблице никеля почти в тридцать раз больше, чем железа и в 10 раз больше, чем песка. Это нонсенс. Такого содержания в грунте не может быть.

[AlexAV]

Ваши данные по пшенице приведены по открытому грунту.Это большая разница с гидропонным методом внесения.

Способ внесения для этих данных вообще несущественен, вы просто не поняли смысл приведённой цифры.

Приведённая цифра - это количество элемента которая содержится в составе 1 тонны зерна + соломы приходящейся на эту тонну зерна, которую собирают в поле, откуда и как растение взяло этот элемент тут второстепенно. Это внутренняя физиологическая цифра, характерная для данного растения. Она может колебаться в некоторых (небольших пределах), но скорее от таких характеристик как содержание клейковины в зерне или соотношение зерно: солома (что впрочем уже больше определяется сортом), чем от того как вносили эти питательные элементы.

Для гидропоники данная цифра - нижний расход питательных веществ. Попросту нельзя израсходовать меньше, чем вошло в состав зерна и других частей растения, просто в силу закона сохранения массы.

Обратите внимание там применялись разные решения по питающим растворам.

Это действительно так, вот только состав раствора на котором растёт растение лишь незначительно влияет на элементный состав самого растения. Все живые организмы поддерживают свой состав в довольно узком диапазоне параметров независимо от среды. А расход питательных веществ при гидропонном выращивание определяется по большей части (если не считать паразитные потери) именно этим.

[AlexAV]

По этой таблице никеля почти в тридцать раз больше, чем железа и в 10 раз больше, чем песка. Это нонсенс.

Тут просто единицы не указы (они есть в самом тексте статьи). Железо здесь в процентах, а никель в ppm, т.е. цифра 486 под никелем = 0,0486% и естественно на много меньше, чем железа. Так что всё тут нормально.

А другие данные есть?

Ну вот данные из другого региона. Цифры по хрому и никелю в целом похожи.

[AlexAV]

В этом то то и вся прелесть Марса-Terra Incognita!

Физические и химические законы универсальные и едины во всей Вселенной. И они в частности довольно чётко определяют геохимические закономерности распространения элементов. Некоторые элементы могут быть представлены в породах с определённой минеральной композицией, а другие нет. Это всё довольно детерминированные закономерности, а не свободный произвол. И уже имеющихся данных по Марсу тут уже достаточно для некоторых выводов.

Опять же, самым естественным предположением является то, что исходное вещество всех планет земной группы имело близкий состав (кроме быть может содержания летучих веществ), а различие состава коры определяются лишь степенью  дифференциации их недр. Т.е. тем в какой мере литофильные элементы всплыли в верхний слой, а седерофильные утонули. И тут ясно, что Земля подверглась куда более глубокой дифференциации, чем Марс, хотя бы в следствие того, что больше. А это значит, что кларки элементов в коре Марса стоит ожидать где-то между слабо дифференцированном материалом ахондритом астероидов (вроде осколков астероидов семейства Весты) и корой Земли. И по всем данным они как раз и там и лежат! А это уже достаточно существенное основание, чтобы в общих чертах судить что там может быть, а что не может. 

[noxx77]

Такое бурение вполне возможно провести с удалением разрушенной породы шнеком. Надо заметить, что пенератор Insight работает на совершенно ином, и редко применяемом на Земле принципе. Разумеется, на фото КАМАЗ и буровая не автоматическая, и кассет со шнеками и другим буровым оборудованием нет - но принцип ясен. Естественная проблема в том, что такая буровая будет иметь массу всместе с шасси минимум 10-15 тонн, габариты КАМАЗа и потребляемую мощность киловатты минимум (плюс источник энергии). Дополнительный плюс - возможность использования такой буровой для сейсморазведке, хотя там такие глубокие скважины не нужны.

В своё время при работе над базой "Луна-семь" мы этот вопрос разбирали. (Я как раз был привлечен на общественных началах к поиску материалов для разработки концептов лунного "трактора"). Могу добавить следующее:
А) Необходимо шасси повышенной проходимости, со сменным оборудованием для пилотируемого и беспилотного вариантов на модульном принципе, вроде NASA'вского Desert RATS или использовавшегося у Бармина в проекте лунной базы, но помощнее.
Б) На беспилотном этапе можно использовать роботизированную мастерскую, где можно компоновать модули в нужную конфигурацию для разных работ, включая исследовательские и строительные. То есть задачу можно и, думаю, нужно ставить шире, чем просто использование бурового оборудования для разных работ:

Дополнительный плюс - возможность использования такой буровой для сейсморазведке, хотя там такие глубокие скважины не нужны.

Хотя и это тоже, разумеется.

[Кремальера]

А это уже достаточно существенное основание, чтобы в общих чертах судить что там может быть, а что не может.

Ну 60 лет изучения Луны КА говорили нам что температура в кратере на обратной стороне не может падать опр.величин.Однако китайский Заяц-2 намерял такого,что хоть стой-хоть падай.

кларки элементов в коре Марса стоит ожидать где-то между слабо дифференцированном материалом ахондритом астероидов (вроде осколков астероидов семейства Весты) и корой Земли

Посмотрим что скажет InSight по актиноидам и ареотермальности.

Все живые организмы поддерживают свой состав в довольно узком диапазоне параметров независимо от среды. А расход питательных веществ при гидропонном выращивание определяется по большей части (если не считать паразитные потери) именно этим.

Даже если близки к истине ваши цифры по элементам для удобрений,то никто не может запретить колонистам поступить в духе безумного терраформера-т.е. скрупулезно поковырятся в какашках.Рецикля извлекаемые элементы из сточных вод и соломы.Или же нужно будет вспомнить что SpaceX и по сей день используют стратегию бережливого стартапа-систему придуманную в Долине еще в 90-х.Тогда навоз на грядки для огурца., а солому на золу,-он это дело любит.А из длинной стерни-марсианские циновки ручной работы,по тройной цене персидских ковров.

[LV46]

Железо здесь в процентах, а никель в ppm

А, понятно. В общем да, концентрация великовата.

На одного человека максимальная пищевая норма потребления в сутки 60 мкг.
В общем, 1 грамм пыли с содержанием никеля 486 мкг, занесённый на базу, не причинит никакого вреда 10-ти астронавтам в сутки. Нужно просто стараться не "заносить" пыль в жилые отсеки. Обдув на улице и дополнительно (чтоб уж наверняка) отдельное помещение со скафандрами, отделенное от жилых помещений. Риск будет сведен к минимуму (не надо забывать, что эту пыль еще надо вдохнуть чтобы что-то случилось). Ничего сверхъестественного в реализации, скорее, обычные бытовые хлопоты.

[AlexAV]

Рецикля извлекаемые элементы из сточных вод и соломы.

Тогда это должна быть не гидропоника, а классическая теплица с грунтом. Иначе никакого рециклинга не получится. Т.е. извлечь из этих отходов калий и фосфор ещё можно (но довольно дорого), а вот микроэлементы - практически безнадёжно. Попросту извлечения грамма молибдена из канализационного стока потребует человеческого труда, энергии и реактивов не сильно меньше, чем тратила Мария Кюри на извлечение грамма радия, концентрация слишком низкая.

Собственно с гидропоникой в том и проблема, что рециклить элементы питания растений в этом случае сложно, а полностью (т.е. включая микроэлементы) вообще практически невозможно.  Рециклить технически реально только с полем/грядкой теплицы с почвой, просто запахивая туда всю субстанцию, а растения пусть сами разбирают где там что, и только так. 

[Изобретатель]

Цитата: AlexAV от Сегодня в 00:38:25
А вот тут Вы ошибаетесь. Граммы пыли немедленно конечно не убьёт... Но вот возможность обзавестись какой-нибудь саркомой лёгкого годам к 50, в связи с которой лечь в гроб, вполне обеспечат.
Докторов если слушать, то вообще из дому нельзя выходить. Такое впечатление, что марсонавты будут никель в чистом виде в самокрутки заворачивать и курить.
А по вашей же ссылке в химическом составе поверхности Марса вообще нет никеля и хрома, откуда вы их взяли?
https://www.researchgate.net/publication/270692163_Mineralogy_of_the_Martian_Surface

При электростатической очистке ни одной пылинки на скафандре не останется,да и оседание на скафандр  и механизмы можно либо предотвратить,либо значительно ослабить без особых проблем.

[noxx77]

Вот тут не факт.
Астронавты, которые высаживались на Луну, рассказывали о том что лунная пыль им очень досаждала. снаружи цеплялась к любым шероховатостям скафандра, после входа в герметичную капсулу эта пыль оказывалась повсюду.

"Игл'ы" маленькие были: там даже по-нормальному развернуться негде. Миссия на Марс в большей степени будет опираться на роботизированное и телеуправляемое присутствие в ВКД. К тому же рассматриваются варианты скафандров со стыковкой к шлюзу на манер корабля, соответственно, не занесут много. Проблема пыли не надумана, но в миссиях с опорой на большие базы решаемая. Другой вопрос, какой ценой в необходимых средствах/усилиях.

Даже если близки к истине ваши цифры по элементам для удобрений,то никто не может запретить колонистам поступить в духе безумного терраформера-т.е. скрупулезно поковырятся в какашках.Рецикля извлекаемые элементы из сточных вод и соломы.Или же нужно будет вспомнить что SpaceX и по сей день используют стратегию бережливого стартапа-систему придуманную в Долине еще в 90-х.Тогда навоз на грядки для огурца., а солому на золу,-он это дело любит.А из длинной стерни-марсианские циновки ручной работы,по тройной цене персидских ковров

Канетчно. И здесь есть целый ряд преимуществ:
Во-первых всё на месте, никуда не надо ездить и добывать.
Во-вторых многое уже отработано и работы до сих пор ведутся, особенно у нас и в Китае.
В-третьих биологические ресурсы допускают альтернативное использование, например, получение биопластиков, активированного угля и т.д. - примеры бесчисленные. Это позволяет разбить задачу на три этапа: 1) извлечение из марсианской среды биогенных элементов, 2) вовлечение их в биологический цикл, 3) использование органики в нужных целях. Отсечка токсичного должна происходить на этапе (1) без вовлечения в круговорот базы.
В-четвертых процесс масштабируемый и допускающий постепенное наращивание с повышением автономности базы.
В-пятых замыкание исключает биологическое и биогенное загрязнение поверхности планеты. Это ещё одна причина, почему шатание через шлюз в скафандрах нежелательно с т.з. научных целей.

Собственно с гидропоникой в том и проблема, что рециклить элементы питания растений в этом случае сложно, а полностью (т.е. включая микроэлементы) вообще практически невозможно.  Рециклить технически реально только с полем/грядкой теплицы с почвой, просто запахивая туда всю субстанцию, а растения пусть сами разбирают где там что, и только так. 

Называется почвоподобные субстраты. Думаю, есть смысл сочетать аэро-гидропонику и ПС.

[crazy_terraformer]

А по вашей же ссылке в химическом составе поверхности Марса вообще нет никеля и хрома, откуда вы их взяли?
https://www.researchgate.net/publication/270692163_Mineralogy_of_the_Martian_Surface

Здесь просто цифры по ним не приводятся. А там где приводятся - картина везде очень похожая. Несколько сотен ppm Ni и несколько тысяч Cr (в качестве примера см приложенную таблицу). Это весьма много.

Источник: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X05006345

Развитие колонии или даже длительное существование научной базы без химпрома никак, для восстановления окислителей(в осевшей пыли на технику и скафандры или в подготавливаемом к первичным посадкам грунте) промывочным водным раствором нужна хотя бы синтетическая или полусинтетическая органика(простейшие сахара и многоатомные спирты, для подкисления раствора  нелетучие органические кислоты или азотная(азот извлекаем из воздуха)). Органика, т.к. требуется только вода и углекислый газ.
Трехвалентный хром , двухвалентный никель, магний требуют для своего осаждения и отделения друг от друга - аммиак, углекислый газ и щёлочь(ΝαΟΗ).
Положим гидроокись натрия можно регенерировать. Аммиак можно синтезировать из воды и марсианского азота или получать из биологических отходов.
Калиевый шпат растворяется в концентрированной азотной кислоте, нитрат алюминия гидролизуется при нагревании, т.е. часть азотки регенерируется.
Проблема с поглощением углекислоты грунтом в карбонаты надумана, т.к. без терраформирования или достаточных тепловых выбросов открытых обширных водоёмов на Марсе не будет, а грунт в теплицах и парках колонии будет проходить обработку и переработку для варианта гидропоники и для формирование аналогов земной почвы. Вынос воды на полюс для колонии не является нерешаемой проблемой в связи с её запасами в вечной мерзлоте, пока запасы исчерпаются можно успеть построить ж/д к полюсам. Или в случае научной базы - перенести её.

[Vavanzer]

Перхлораты - мелочь. Их удалить не особая проблема. А вот совершенно неадекватное количество токсичного никеля, содержащегося в составе минералов ряда оливинов (один из основных компонентов марсианского грунта) удалить практически невозможно. Точно так же совершенно не лечится совершенно неадекватное соотношение Mg/Ca, особенно учитывая, что магний там в легковыветриваемом оливине и будет переходить в активную биодоступную форму, а кальций в практически полностью в составе плагиклазов, почти не подверженных выветриванию и воздействию почвенных кислот за разумное время. И эти дисбалансы исправить почти невозможно.

Водички туда, водички побольше! Все э о растворится и отреагирует между собой)))
А проблема месторождений - как минимум надумана. Достоверно не известно что именно и сколько скрывается по всей поверхности Марса даже под небольшим слоем, неговоря уже о больших глубинах!

Там каждый черпок грунта приносил кучу сюрпризов...

[noxx77]

Вообще, думаю, имеет смысл посчитать в массе сколько чего нужно для биологии базы и посмотреть, что добывается, что рециклится, а что проще возить. Здесь вопрос этапа колонизации ключевой, потому что при развитой промышленности/инфраструктуре и разведанных ресурсах вопросы возможнсти/доступности/относительной цены извлечения необходимого будут сильно отличаться от первого этапа колонизации.
Изначально у нас нет ничего. Но, допустим, хрен с ним, Бур отработал спейсшипы - а они предполагают разное применение и мы строим базу, опираясь на них. На "нулевом" этапе у нас производства топлива нет, потому что разведоборудование ресурсов воды прилетело на том(тех) же спейсшипе(ах). На первом мы уже знаем, что где и в какой форме, поэтому база строится рядом с источником воды. При этом необходима ещё и добыча атмосферы. То есть мы уже имеем воду, углекислый газ и азот.
Азот нужно связать.
Следующий этап - научно-производственная база на десяток-два человек. На них нужно замкнуть среду. Причём часть необходимого привезли с пищей и биологическими отходами самих космонавтов. Кстати, насколько помню, на самом корабле тоже предполагалось замыкать среду, но по факту для миссий на пару лет это смысла не имеет. Значит, перерабатываем на Марсе.

[Vavanzer]

 Атмосферная и водно-отчистительная установки мне как то видятся как отдельные модули, каждый в своем корпусе, отдельно спускаемые, с встроенными автономными источникамм и возможностью доп питание подцеплять.
 По мере роста колонии, таких вагончиков накидывать все больше и больше)

[Андрей Астрофизический]

И так. Разобьём их на четыре категории: проблемы однократной миссии, проблемы постоянной базы, проблемы колонизации и проблемы долгосрочной устойчивости колонии.

Итак

1) Существующие проекты пилотируемой миссии строятся на концепции ISRU, однако для её реализации посадка на Марс должна быть совершена в точке удалённой на сравнительно небольшое расстояние от достоверно известного месторождения воды с известным геологическим строением и характеристиками.

Да, все верно.

При этом степень достоверности и детальности информации, которую можно получить с помощью косвенных методов категорически недостаточна. Т.е. «в этой области есть признаки проявления воды или льда, выявленные оптическими спутниковыми наблюдениями/радарными данными» - для этой задачи категорически мало. Нужно что-то вроде «на глубине 50 м лежит линза льда в матрице пористого песчаника проницаемостью около 0,1 дарси, перекрытое сверху глинами раннегесперийского возраста с незначительной проницаемостью и подстилаемое нойскими аргеллитами проницаемости 100 мкдарси, выявленные запасы по категории А — 10 тыс. м3, оценка запасов А+B+С1 + С2 по данным сейсморазведки 10 млн. м3». Лишь после того, как такая геологическая информацию будет получена можно говорить об отправки пилотируемой миссии с использованием ISRU.

Во-первых, я тут обращу внимание на один занятный факт. Когда речь идет о вопросах, в которых вы выступаете "против" - нахождение месторождений льда для выработки топлива например, то вы упираете на то, что достаточных геологических данных по Марсу нет. А когда вы выступаете за свои утверждения о том, что там якобы нет никаких месторождений, то эта же самая недостаточность данных вам вдруг нисколько не мешает, и вы беретесь утверждать что и так мол, все ясно.
А давайте без двойных стандартов?
Геология Марса изучена плохо - факт, не требующий каких-то подтверждений. Чтобы ее изучать лучше, надо туда направлять технику с соответствующими возможностями. Что и будет делаться. То, что вода там есть (в виде льда) уже доказано. Осталось найти удобное месторождение (или высадиться возле какого-то, найденного с орбиты, и проверить его удобность). Тут речь идет конечно о беспилотной высадке, техника для геологоразведки, добычи льда и переработки его в метан и кислород, вы эти детали знаете так что не буду повторяться.

2) Нет решения энергообеспечения миссии на поверхности Марса.

На это уже Валерий давал исчерпывающий ответ. На солнечной энергии мы производим пару, она же - наш аккумулятор энергии на случай пыльных бурь. Все просто.

3) Тут добавляется ещё одна проблема, которую кажется склонны недооценивать. Геохимические данные говорят, что марсианский грунт весьма богат хромом.

Это тоже уже рассмотрели. Воздушный обдув скафандра на площадке перед шлюзом (снаружи). Затем можно добавить "душ" в самом шлюзе, и хранение скафандров в отдельном помещении. Все решаемо.

4) Марсианский грунт имеет отличную от земного геохимию и не слишком благоприятен для растений,

Про растения и геохимию я напишу отдельный пост, т.к. ниже еще много чего написали...

5) Проблема инсоляции. Под открытым небом на Марсе инсоляция для роста растений достаточная, одна проблема — так ничего не вырастет. Более того, даже решения с одно- двухслойным обыкновенным стеклом теплиц представляется неудовлетворительной. Потери тепла через такой барьер будет огромными, а затраты на отопления станут неадекватными. Умеренных потерь тепла тут можно добиться только с помощью многослойных низкоэмиссионных стёкол, однако они будут также сильно ослабевать и поток ФАР. Едва ли в этом случае можно надеяться на хорошую продуктивность растений.

А собрать солнечные лучи тупо зеркалами с бОльшей площади в мЕньшую, нам что, религия не позволит?
Я уж молчу про искусственное освещение. Для него да, энергия нужна, с которой не очень ясно будет ли ее прям избыток. В начале вероятно нет, но упирается это лишь в площадь солнечных панелей.

6) Даже для минимальной автономности поселения потребуется много разных видов сырья: вода, соль (хлорид натрия), гипс и т. д. Совершенно невозможно всё это найти в одной точке, месторождения каждой типа сырья будут находиться в разных точках более-менее случайно разбросанных по планете. В какой точке поселения не поставь — окажется, что источник того или иного вида сырья находится за сотни километров.

Здесь опять же не надо валить все в одну кучу. На начальном этапе все, что колониябаза должна произвести самостоятельно - это топливо. Больше можно ничего не производить, привезти все с Земли, на 10-15 человек базу снабдить всем необходимым вполне хватит 10% бюджета НАСА, как тут уже показывали.
Но, что могут сделать 10-15 человек на Марсе? они могут произвести геологоразведку на сотни км, они могут собирать и тестировать разные варианты оборудования присланного с Земли или модифицированного на месте, находя оптимальные для марсианских условий, технологии для тех или иных задач, каких угодно. Они могут на роверах, управляемых человеком непосредственно или дистанционно, проложить вполне сносные грунтовые дороги, наладить транспортную сеть связывающую базу со всеми интересными пунктами в радиусе сотен км. Вот это уже позволит автономность базы поднять с отметки "делаем только топливную пару" до несколько более высоких отметок. Тогда можно и население базы увеличивать далее, при сохранении расходов Земли на содержание базы, на том же уровне.

7) Производство всего чего угодно на Марсе будет крайне неэффективно и чудовищно (по сравнению с земными аналогами) энергозатратно. Скажем производство полистирола из СO2 и H2 конечно технически возможно, но потребует где-то 6 стадий (если через ацетилен), часть которых будет иметь довольно низкий выход, и огромное количество энергии. Получаемый при этом пластик будет просто золотым. Производство прозрачного стекла на Марсе скорее всего потребует хлорного рафинирования кремневого сырья (наличие природных стекольных песков в связи с ультраосновным составом коры, изобилием железа и прочих хромофоров и слабостью процессов выветривания маловероятно), что сделает его в сотню раз более энергозатраты, чем производство аналогичного стекла на Земле и т. д.

О том что ваши предположения об отсутствии месторождений на Марсе, основаны на поверхностных данных, я уже говорил. О том что не надо недостаточность данных трактовать то так, то эдак, в зависимости от личного удобства, тоже сказал. Не спорю, производство некоторых материалов на Марсе может оказаться категорически невыгодным, но, явно не всех. А остальные можно и из других мест привезти.

8 ) Предыдущий пункт усугубляется бедностью энергетических ресурсов Марса. Условия для солнечной энергетики там не особо удачные, а собственные ресурсы актиноидных элементов скорее всего отсутствуют (в пользу этого говорит вся совокупность данных по исследованию их содержания в породах, общей геохимической характеристики этих пород и низкое содержание радона в атмосфере). Можно отправить специальный реактор для питания лежачей МКС на Марсе, но обеспечить за счёт земных запасов урана (совсем не безграничных) более-менее крупное поселение — это уже слишком.

Про энергетику уже было. Солнечные панели + топливная пара...
И про актиноиды тоже не так все однозначно. Вот вы как объясняете аномально высокое содержание Ксенона-129 в марсианской атмосфере?
Говорят, он является стабильным окончанием цепочки деления некоторых радиоактивных элементов...

9) Отсутствие хоть какой-нибудь деятельности, осуществление которой делало бы поддержание такой колонии за счёт Земли экономически рентабельным. На Марсе нет ничего, что можно было бы производить эффективнее, чем на Земле и востребованное жителями Земли. Любые вложения в марсианское поселение будут заведомо не окупаемыми.

Давайте не будем брать ситуацию "сейчас" и экстраполировать ее на "всегда".

[Андрей Астрофизический]

Таким образом:

- нет внятного решения проблемы производства продуктов питания на Марсе;
- нет очевидного способа создания системы энергоснабжения марсианского поселения независимого от поставок с Земли;
- даже минимальное поселение с хоть какой-то автономностью потребует создавать обширную транспортную сеть на поверхности планеты, для чего потребуется гигантский объём невозвратных инвестиций (любые вложения в марсианское поселение будут невозвратными);
- практически невозможна экономическая окупаемость поселения (т. е. оно не может торговать с Землёй с профицитом или ноль), её просто нечего предложить Земле.

1 - разжую позже.
2 - уже было названо
3 - прокладка грунтовых дорог НЕ ТРЕБУЕТ гигантского объема инвестиций.
4 - об этом говорить пока рано.

[Андрей Астрофизический]

Проблема долгосрочной устойчивости марсианского поселения:

Я бы сказал, для начала, что задаваться вопросами устойчивости марсианского поселения в масштабах геологических эпох, несколько преждевременно. Вас не смущает, что человеческая цивилизация на Земле, в данный момент не отвечает критериям такой устойчивости? Мы нефть жрем, а она того...
Но если все же докапываться до этого. Давайте посмотрим:

10) Гидрологический цикл на Марсе в современную эпоху не замкнут. Перенос пара осуществляется практически однонаправленно от средних широт к полюсам. Это значит, что в отличие от Земли, вода на Марсе (по крайней мере та, которая доступна в средних широтах) — не возобновляемый ресурс.

При масштабах базы / колонии до нескольких тысяч (миллионов?) человек, это совершенно несущественный фактор.
А при бОльшем населении - неужели вы думаете, что организовать добычу воды на полюсах, (и проложить туда ЛЭП из более энерго-обеспеченных широт), будет проблемой?

11) Породы слагающие верхний слой коры Марса — ультраосновные, а атмосфера в основном состоит из углекислого газа. Это состояние не соответствует термодинамическому равновесию. Т.е. единственная причина по которой у Марса до сих пор существует атмосфера заключается в том, что он очень сухой и холодный, а процессы выветривания там идёт крайне медленно. Почти любая техногенная деятельность будет приводить к возникновению техногенного выветривания минералов. При выделение тех или иных компонент грунта, выращиваем в грунте растений и прочих процессах, где грунт будет находиться под воздействием жидкой воды, в нём вольно или не вольно будет идти цепочка процессов, конечный итог которой можно отобразить следующей реакцией:

Mg2SiO4 + CO2 = MgCO3 + 2SiO2

Вы тут умалчиваете, что данные кислотные остатки лежат по соседству в списке "силы кислотных остатков". И лежат не где-нибудь, а в районе ее днища. Т.е. данная реакция будет происходить кра-а-айне медленно. Если открытый грунт не поливать кипятком и не греть до сотен градусов цельсия.
Опять же, эта "проблема" может иметь актуальность только на геологических масштабах времени, и при наличии на Марсе многомиллионного населения. Мы в этой теме вроде пока, так далеко не планировали.

12) Активные геологические процессы на Марсе в основном завершились ещё в гесперийской эре. Это значит, что никаких механизмов возобновления запасов сырья на современном Марсе по сути нет. Причём тут речь идёт даже не о каких-то редких элементах, а о веществах куда более обычных, но от этого не менее важных для технологии, да и просто для жизни вообще. Допустим когда-то в гесперийской эре на дне солёного озера отложился пласт NaCl, сейчас мы теоретически можем найти такие месторождения и использовать их, но после того как они будут исчерпаны — новых уже не образуется никогда. Второй нойской и гесперийской эры уже не будет.

Это туда же и по той же причине.

13) Проживание поселенцев неизбежно будет довольно скученным, в условиях постоянного стресса (из-за агрессивности внешней среды и рисков с этим связанных) и постоянного жёсткого контроля (без этого не получится, когда один дурак может убить всех). Такие жёсткие условия, как условия постоянного проживания, практически не имеют аналогов на Земле, разве что пожалуй экипаж подводной лодки, но там люди работают ограниченное время, а не живут всю жизнь. Как быстро у людей там начнёт сносить крышу?

Я таки полагаю, первые несколько синодов поселенцы тоже будут работать на Марсе ограниченное время. По одному или по два синода. А после этого срока, вполне реально и жилье подтянуть, и всякие шероховатости быта отполировать. Опять же не надо брать "базу в консервной банке" на 10 человек, и считать что это колония. Как не надо сейчас доказывать невозможность миллионной колонии на Марсе "вот-прям-завтра". Давайте начнем с беспилотной выработки топлива. Потом база в консервной банке на 10 человек сменного экипажа. И только потом что-то похожее на колонию. Я уже устал удивляться, почему людям непонятна эта последовательность, и предъявляются к беспилотной базе - требования как к колонии, а к колонии - требования уместиться в консервной банке на троих.

14) По-видимому связанный с предыдущем. Эмпирически можно сделать вывод, что рост скученности и уровня стрессов (хотя точные причины и механизмы тут не понятны) подрывают воспроизводство в человеческой популяции.

Вывод неверный, и следствия из него вы тоже даете неправильные. Не говоря уже о том, что это тоже пока не самый актуальный вопрос.

[Андрей Астрофизический]

К раствору пшеница не требовательна-он состоит только из трех необходимых составляющих(азот,фосфор,калий).Все это на Марсе есть

А теперь о петрушке, т.е., пшенице
Уважаемый AlexAV на это отвечает:

Нет. Без сера, железа, молибдена, бора, меди и далее по списку не вырастит ни одно растение на планете. Вообще ни одно. Азот + фосфор + калий для гидропоники недостаточно. С такой гидропоникой, если остальное не попадает в виде примесей в воде или как-то ещё, урожай будет ровно ноль. Ни одна форма жизни на планете без микроэлементов жить не может.

Прав или нет? давайте разбираться:

Остальных всяких микроэлементов нужно сколько (в хотя бы килограммах) на тонну продукции?

И, барабанная дробь...

Бор (зерно) - 4,7 г/тонну
Бор (солома) - 8,5 г/тонну
Учитывая, что соотношение зерно солома приблизительно 1:2, то общее около 21,7 г/тонну полученного зерна.

Медь (зерно) - 23 г/тонну
Медь (солома) - 24 г на тонну
Общая соответственно приблизительно ~71 г/тонну

Цинк (зерно) - 23 г/тонну
Цинк (солома) - 24 г/тонну
Общая соответственно приблизительно ~71 г/тонну

Молибден (зерно) - 0,5 г/тонну
Молибден (солома) - 0,4 г/тонну
Общее - 1,3 г/тонну

Железа около 9 кг/тонну (самый распространённый микроэлемент).

Ну... это просто 
Давайте не будем впадать в маразм. Вы хотите на 10 человек населения, заниматься организацией добычи и выделения из месторождений вот этих грамм? А не проще их с Земли привезти?
Или вы хотите нас убедить, что эти 10 человек, взяв в руки лопаты и усевшись на роверы, не найдут вам 125 месторождений всего чего угодно? А я полагаю, найдут.
Еще раз, для не-отличающих разведывательную базу от колонии, по слогам.
1) сначала беспилотная экспедиция добывает топливо.
2) затем производство топлива налаживается и летит первая команда людей. Исследователи, геологи, техники, медики... Им можно кроме топлива, и ИНФОРМАЦИИ, вообще больше ничего не производить. Все будет с Земли привезено, и двухгодовой запас продовольствия на 10-20 человек - не проблема.
Сначала им привозят ВСЮ еду в готовом виде. Потом они пробуют выращивать сами, но им привозят с Земли ВСЕ микроэлементы (и макро поначалу тоже). Потом они находят местные месторождения и поэтапно заменяют привозные элементы своими местной добычи.
3) потихоньку месторождения разведываются, теплицы строятся, методы выращивания тех или иных культур тестируются-разрабатываются, дороги прокладываются, автономность базы и ее население растет. Это медленный и постепенный процесс, не надо к нему предъявлять требования чтоб все было "сразу". Сразу не будет, и не надо, яблони не зацветут ни на первый синод после высадки, ни на второй. Это все будет сильно после.

Категорически непреодолимых препятствий как не было оглашено, так их и нет вообще ни единого. Ну, кроме лени и консерватизма некоторых граждан.