Реалистичная программа колонизации Марса без планов терраформирования.

[Valerij56]

Обдувать скафандр перед возвращением в обитаемый контур - вариант, но надо его оборудовать соответственно. "На улице" это не сделаешь, каждый входящий колонист будет генерировать небольшую пылевую бурю. В шлюзе - тоже нельзя.

Мнэээ... Мы извиняюся, а давно известный внешнезакрепляемый скафандр без шлюза с люком на спине использовать какая религия запрещает? Понятно, что их тоже нужно обслуживать, но это - гораздо более редкие случаи.

   
На самом деле и тот, и другой способы, потому, что и скафандр с люком на спине надо иногда вносить для облуживания, ремонта и замены элементов.

[Rattus]

Понятно, что их тоже нужно обслуживать

и скафандр с люком на спине надо иногда вносить для облуживания, ремонта и замены элементов

"Комментируемое не читай @ Написанное повторяй."

[AlexAV]

И про актиноиды тоже не так все однозначно. Вот вы как объясняете аномально высокое содержание Ксенона-129 в марсианской атмосфере?

Ну ксенон-129 это в основном продукт распада I-129, возможно (этот источник обсуждается) - продукт спонтанного деления Pu-244. С интересующими нас актиноидами (уран и торий) он вообще никакой связи не имеет (если его источник I-129 - то просто никакого, если Pu-244 - то по-скольку его большая часть распадается в торий-232, то кое-что по торию может быть и может сказать, но немного, всё же даже в протопланетном облаке плутония было по сравнению с торием немного и его распад едва ли мог быть его важным источником).

Опять же что значит много? Для Марса характерна аномально большое соотношение Xe-129/Xe(сумма всех изотопов). Это на самом деле скорее говорит, что на раннем этапе эволюции был период, когда Марс полностью терял свою атмосферу вместе с первичными инертными газами, а существующая атмосфера - вторичная, образованная при более поздней дегазации (и соответственно с повышенным содержанием радиогенных изотопов). Но об абсолютном количестве этих радиогенных изотопов само по себе соотношение Xe-129/Xe(сумма всех изотопов) не говорит ничего.

Давайте теперь сравним не соотношение, а полную массу ксенона-129 в атмосфере Земли и Марса. Xe-129/Xe(сумма всех изотопов) для Марса 48%, для Земли 26,4%. Содержание ксенона в атмосфере Земли - 0,086 ppmv, Марса - 0,08 ppmv. Атмосфера Марса - 2,5⋅10¹⁶ кг = 5,7 10¹⁷ моль. Атмосфера Земли - 5,2 10¹⁸ кг = 1,8 10²⁰ моль.

Т.е. полное количество ксенона-129 в атмосфере Земли 4,56 10¹² моль, в атмосфере Марса - 2,2 10¹⁰ моль. Т.е. потенциально радиогенного ксенона-129 в земной атмосфере более чем в 100 раз больше по абсолютной массе, чем в марсианской! Если из этого и можно делать какие-то выводы по распространённости радиоактивных элементов на Марсе по сравнению с Землёй, то только прямо противоположные.

Правда на столько большое различие в общем количестве Xe-129 скорее связаны не столько с общим количеством первичных радиоактивных элементов там и там, а в том, что Земля более дифференцирована. На Земле этот иод-129 и плутоний были сконцентрированы в коре и верхней мантии, откуда продукты распада имели шансы попасть в атмосферу, а на Марсе размазаны равномерным слоем по всей мантии, где большая часть радиогенного ксенона заперта до сих пор. Меньшая же доля Xe-129 в изотопном составе земного явно просто связана с тем, что Земля, как очень большая планета, атмосферу теряет неохотно и здесь сохранился первичный ксенон, а на Марсе - нет.

[Андрей 2]

СЭС можно разместить на горных вершинах, где влияние атмосферы минимально, например на том же Олимпе,
представляете какую мощность она может выжать если она покроет всю поверхность этого вулкана. На других вершинах можно установить солнечные концентраторы, они могли бы производить металлические заготовки - первичные изделия для дальнейшей переработки в готовую продукцию - конструкционные материалы для строительства, преимущества концентраторов в том, что используется бесплатная, солнечная энергия, а выплавка заготовок в высокогорье повысит качество металла, поскольку атмосферы там практически нет. Доставлять сырьё для плавления можно с помощью ленточных транспортёров, или канатной дороги. Обслуживать всё это хозяйство могли бы роботы, но под контролем людей, поскольку робот предоставленный сам себе может наделать бед.

https://www.youtube.com/watch?v=6i4EWKSnPGQ

[Кремальера]

Это структура километров в сто в длину и несколько десятков в ширину. И на всём её протяжение меловые отложения выходят прямо на поверхность.

На Марсе тоже есть белые скалы.
http://themis.asu.edu/zoom-20040603a
Может мел,а может гипс.,а может NaCl.
И гематит тоже.
https://themis.asu.edu/node/5394

представляете какую мощность она может выжать если она покроет всю поверхность этого вулкана

Атмсфера Марса практически прозрачна.Нет смысла тащить что-то на горные кряжи.Марсианская фотовольтаика будет скорей всего пленочной,разворачиваемая из свернутых в рулоны "одеял".Им наоборот нужна ровная поверхность без выступов.

Если из этого и можно делать какие-то выводы по распространённости радиоактивных элементов на Марсе по сравнению с Землёй, то только прямо противоположные

Дык этого и ожидаю.К чему эти экивоки-скажите просто:урана на Марсе по массе в сто раз меньше чем на Земле.И делов-то.

На аэрофотосъёмке или спутниковых снимках метрового разрешения видна будет более чем.

Какой из марсианских орбитеров выдает снимки с таким разрешением?Белая скала по моей ссылке выше ,снятая инструментовм THEMIS с Марс-Одиссея,имеет разрешение 35 метров.

[Андрей 2]

Зато выпуклая форма СЭС позволит обойтись без поворотной механики, а расположение на высоте заметно снизит её запыление, и форма её будет способствовать её самоочистке, и не нужно занимать ровные поверхности под неё, они пригодятся для других построек.

[AlexAV]

а вот залежи кварца вполне возможны

Скорее всего довольно редки, кора там в основном сложена породами ультраосновного и основного типа, а в них образование месторождений кварца нетипично.

И залежи каменной соли тоже вполне могут найтись под слоем реголита.

Только на дне древних солёных озёр. Причём скорее всего всего мало. Там среди хлоридов тотально преобладает хлорид магния. Вообще состав солевых озёрных отложений там довольно своеобразен, т.е. скажем судя по всему большая часть водорастворимого натрия и калия там сосредоточена в ярозите. Вообще самыми распространенными месторождениями эвапоритов там судя по всему будут месторождения кизерит, гипса, бишофита  и ярозита. Остальное - редко. Такая картина явно следствие большого количества легковыветриваемого магния и двухвалентного железа и явным избытком сульфатов по сравнению с хлоридами. А эти особенности характерны практически для любой точки на поверхности Марса.   

[Кремальера]

и не нужно занимать ровные поверхности под неё, они пригодятся для других построек.

Зачем эти проявления прижимистости?Марс по площади равен земной суше.Там этого гуталина места-во!!

а расположение на высоте заметно снизит её запыление,

Марс-это мешок с пылью.Учитывая его "жэ" и склонность к сезонным бурям,можно предположить что пыль там будет везде.,включая высочайшие вершины.А раз чистить "одеяла" все равно придется,то лучше делать это на ровной поверхности.Скажем каким-нить робо-румыном.

[AlexAV]

Бетон с серой в качестве связующего, например.

Дешёвая сера - это только та, которую можно получить как побочный продукт при очистке нефти и газа. А с нефтью на Марсе не очень.

Получение из сульфатов элементарной серы потребует обжиг высокотемпературного обжиг кизеритового/гипсового сырья с последующим восстановление образующегося SO2 водородом. Обе операции (учитывая высокие энергозатраты на получение водорода) крайне энергоёмкие и достаточно дорогостоящие. Дороговатый, даже скорее абсурдно дорогой, получится серобетон.

можно будет производить перекисные материалы

Скорее нет. Для выделения их надо переводит в раствор, а в этом случае в присутствии катализатора, которым является железо и которого везде там полно, они мгновенно распадутся.

Серную  и сернистые кислоты, как сырьё для химического производства.

Даже её придётся получать методами, которые на земле не используют в связи с их нерентабельностью. Гипс для производства серной кислоты сейчас на практически не используется вовсе не по той причине, что на Земле имеется дефицит гипса, а по той, что дорого. Дешёвая серная кислота получается только из серы получаемой при очистке нефти и газа, ещё при обжиге пирита себестоимость более-менее получается (но сейчас такое производство практически вымерло в связи с неконкурентоспособностью по сравнению с производством из нефтяной и газовой серы).

Т.е. даже тут (хотя серы как элемента на Марсе и много) придётся использовать способы, которые тотально проигрывают в экономике тем, которые сейчас используют на Земле.

 

На самом деле намного больше, просто технологии для этого придётся применять непривычные для Земли.

Что конкретно?

[Valerij56]

На марсе есть перенос поверхностных минералов глобальными пылевыми бурями.

Там полно участков, где горные породы выходят на поверхность и не покрыты пылью. Это не аргумент.

   
Аргумент состоит не в том, что их нет, а в том, что они практически не исследованы. С мелом, мрамором и известняком будет беда, с этим не спорю, но в скальных породах может быть очень много интересного.

[Valerij56]

Солнечные панели + топливная пара...

Накопление энергии в виде топливной пары - это крайне расточительный и неэффективный в энергетическом плане способ.

Цепочка:

электричество - H2 + O2 - CH4 + O2 - электричество
   
Имеет полную эффективность около 17%. Как экстренный вариант может быть годится, как базовый непригоден совершенно. Опять же солнечные панели при среднесуточной инсоляции менее 3 кВтч/м2... Для  лежачей МКС сходится, для любой производственной деятельности, где вопрос стоимости энергии нам не совсем безразличен - уже как-то не очень.

   
Ну, не знаю... Вот здесь https://habr.com/ru/company/madrobots/blog/444088/ , правда не ДВС, а топливные элементы, но обещают 75% процентов вернуть, и деградация материала очень небольшая, если посмотреть абстракт по ссылке. Это может быть настолько интересно, что не потребуется реакция Сабатье, а метан и кислород будет результатом электролиза при зарядке топливных элементов.
   

[Кремальера]

Т.е. даже тут (хотя серы как элемента на Марсе и много) придётся использовать способы, которые тотально проигрывают в экономике тем, которые сейчас используют на Земле.

А каким образом экономически выгодные способы используемые на Земле стали таковыми?Был выбран наименее возможный по затратам способ.Тоже самое будет сделано относительно марсианских цепочек.Вообще что значит дорого или дешево в марсианском контексте?Например добыча того же золота из железо-никелевых метеоритов которые просто валяются у вас под ногами,и чистота которых такова что можно сразу печурку класть..

[Valerij56]

а вот залежи кварца вполне возможны

Скорее всего довольно редки, кора там в основном сложена породами ультраосновного и основного типа, а в них образование месторождений кварца нетипично.

И залежи каменной соли тоже вполне могут найтись под слоем реголита.

Только на дне древних солёных озёр. Причём скорее всего всего мало. Там среди хлоридов тотально преобладает хлорид магния. Вообще состав солевых озёрных отложений там довольно своеобразен, т.е. скажем судя по всему большая часть водорастворимого натрия и калия там сосредоточена в ярозите. Вообще самыми распространенными месторождениями эвапоритов там судя по всему будут месторождения кизерит, гипса, бишофита  и ярозита. Остальное - редко. Такая картина явно следствие большого количества легковыветриваемого магния и двухвалентного железа и явным избытком сульфатов по сравнению с хлоридами. А эти особенности характерны практически для любой точки на поверхности Марса.

   
Вот с такими формулировками я готов согласиться. Только вот редкость не означает полного отсутствия. Их просто надо найти, и пока их поиском никто не занимался, от слова "вообще".

[AlexAV]

и деградация материала очень небольшая,

Э... Они подтвердили всего 1200 часов ресурса. Для топливных элементов это довольно много, но по факту только 50 суток непрерывной работы, что для промышленного источника ни о чём. Там нужно раз в 100 больше.

P.S. Деградация, которая приводится в статье с ростом перенапряжения на 30 мВ за 1000 часов конечно не особо велика, но ресурс нужный для промышленного источника явно не обеспечивает. Плюс материалы... Кобальт, иттербий, иттрий... Лет через 50 это даже на Земле станет делать не из чего, да и сейчас дорого.

[ort]

Это структура километров в сто в длину и несколько десятков в ширину. И на всём её протяжение меловые отложения выходят прямо на поверхность.

На Марсе тоже есть белые скалы.
http://themis.asu.edu/zoom-20040603a
Может мел,а может гипс.,а может NaCl.
И гематит тоже.
https://themis.asu.edu/node/5394

На аэрофотосъёмке или спутниковых снимках метрового разрешения видна будет более чем.

Какой из марсианских орбитеров выдает снимки с таким разрешением?Белая скала по моей ссылке выше ,снятая инструментовм THEMIS с Марс-Одиссея,имеет разрешение 35 метров.

Самое смешное, что человек, говоря с умным видом об отсутствие или наличие каких-то минералов на поверхности Марса, совершенно не представляет современные ограниченные возможности геологической разведки с орбиты.

Единственный прибор, который провел хоть какую-то спектроскопическую съемку поверхности Марса - это камера THEMIS

https://www.hou.usra.edu/meetings/8thmars2014/pdf/1141.pdf

И каково разрешение у этой камеры:

The thermal infrared camera has a nominal spatial resolution of 100m/pix and covers a wavelength range of 6.7 μm to 14.8 μm

Далее ещё интереснее. У этой чудо-камеры есть только 9 спектроскопических полос в инфракрасном диапазоне.

The Thermal Emission Imaging System (THEMIS) on 2001 Mars Odyssey will investigate the surface mineralogy and physical properties of Mars using multi-spectral thermal-infrared images in nine wavelengths centered from 6.8 to 14.9 μm

Есть конечно инструмент и получше
https://en.wikipedia.org/wiki/Compact_Reconnaissance_Imaging_Spectrometer_for_Mars

https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2019/pdf/2635.pdf

Но его возможности ограничены только несколькими десятками полос при разрешение в 100-200 метров на точку. Естественно при этом сразу же возникает вопрос, много ли месторождений полезных ископаемых можно найти с такими возможностями?

[Valerij56]

Бетон с серой в качестве связующего, например.

Дешёвая сера - это только та, которую можно получить как побочный продукт при очистке нефти и газа. А с нефтью на Марсе не очень.

Получение из сульфатов элементарной серы потребует обжиг высокотемпературного обжиг кизеритового/гипсового сырья с последующим восстановление образующегося SO2 водородом. Обе операции (учитывая высокие энергозатраты на получение водорода) крайне энергоёмкие и достаточно дорогостоящие. Дороговатый, даже скорее абсурдно дорогой, получится серобетон.

можно будет производить перекисные материалы

Скорее нет. Для выделения их надо переводит в раствор, а в этом случае в присутствии катализатора, которым является железо и которого везде там полно, они мгновенно распадутся.

Серную  и сернистые кислоты, как сырьё для химического производства.

Даже её придётся получать методами, которые на земле не используют в связи с их нерентабельностью. Гипс для производства серной кислоты сейчас на практически не используется вовсе не по той причине, что на Земле имеется дефицит гипса, а по той, что дорого. Дешёвая серная кислота получается только из серы получаемой при очистке нефти и газа, ещё при обжиге пирита себестоимость более-менее получается (но сейчас такое производство практически вымерло в связи с неконкурентоспособностью по сравнению с производством из нефтяной и газовой серы).

Т.е. даже тут (хотя серы как элемента на Марсе и много) придётся использовать способы, которые тотально проигрывают в экономике тем, которые сейчас используют на Земле.

 

На самом деле намного больше, просто технологии для этого придётся применять непривычные для Земли.

Что конкретно?

   
Вы постоянно сравниваете с ценой производства на Земле, с учётом земного сырья и земной инфраструктуры. По поводу серного бетона есть высказывания НАСА и Катерпиллер, но деталей у меня нет. Я не спорю, что получаемый этими технологиями материал не был бы конкурентен на Земле, но на Марсе будет другая система цен, и некоторые, невыгодные на Земле, технологии, будут выдавать продукт, вполне востребованный на Марсе. Причём намного дешевле, чем аналог, самый дешёвый, но доставляемый с Земли.

[Valerij56]

и деградация материала очень небольшая,

Э... Они подтвердили всего 1200 часов ресурса. Для топливных элементов это довольно много, но по факту только 50 суток непрерывной работы, что для промышленного источника ни о чём. Там нужно раз в 100 больше.

P.S. Деградация, которая приводится в статье с ростом перенапряжения на 30 мВ за 1000 часов конечно не особо велика, но ресурс нужный для промышленного источника явно не обеспечивает. Плюс материалы... Кобальт, иттербий, иттрий... Лет через 50 это даже на Земле станет делать не из чего, да и сейчас дорого.

   
По поводу ресурса топливных элементов - согласен, но ведь это самое начало.
   
А вот по поводу дефицита ресурсов на Земле вы как раз не правы. Марс открывает индустрию освоения Солнечной Системы, и, мне кажется, что эти ресурсы найдутся, если не на Марсе, то в Главном Поясе или на Меркурии. Повторю ещё раз - стратегия ничего не делать, для того, чтобы снизить потребление, обречена на проигрыш в любом случае. Потому, что ресурсы Земли всё равно кончатся. Не сейчас, так немного позднее. И начинать освоение Солнечной Системы лучше сейчас, пока у нас ещё есть ресурсы, чем потом, когда мы будем вынуждены с кровью защищать или выдирать их.
   

[AlexAV]

Например добыча того же золота из железо-никелевых метеоритов которые просто валяются у вас под ногами,и чистота которых такова что можно сразу печурку класть..

Никак. Выковыривание 1-2 ppm золота (типичное содержание) из железных метеоритов обойдётся дороже, чем рыночная стоимость этого золота сейчас даже в том случае, если бы они валялись на Земле. А на Марсе - вообще абсурд.

Тоже самое будет сделано относительно марсианских цепочек.

Проблема в том, что почти для любой цепочки на Марсе они получаются намного выше, чем для земных, а то и просто абсурдными.

И тут важно то, что производственные затраты попросту не могут быть сколько-угодно высоки, иначе ни о каком самовоспроизводстве речи и быть не может. Эти вопросы смыкаются с вопросами EROEI и EROMI. Реальный предел повышения, который можно ещё считать в какой-то мере допустимым, скорее всего не превышает 2-5 раз (истинный EROEI существующей земной экономики скорее всего лежит где-то между 2 и 5, отсюда и цифра). Если оптимальные цепочки для Марса будут дороже оптимальных цепочек для Земли сейчас существенно сильнее - говорить о колонизации станет абсурдным, собственно о любой экономически оправданной деятельности там скорее всего тоже.

[AlexAV]

но ведь это самое начало.

Эта область активно исследуется с начала 50-х, так что это не начало, а вершина почти 70-летних исследований. И радикального прогресса тут ожидать сложно, просто по той причине что все очевидные, дешёвые и доступные материалы уже просто перебрали. Т.е. если что-то сильно новое тут и появится, то скорее с какой-то уж совсем экзотикой.

[Valerij56]

Проблема в том, что почти для любой цепочки на Марсе они получаются намного выше, чем для земных, а то и просто абсурдными.

И тут важно то, что производственные затраты попросту не могут быть сколько-угодно высоки, иначе ни о каком самовоспроизводстве речи и быть не может. Эти вопросы смыкаются с вопросами EROEI и EROMI. Реальный предел повышения, который можно ещё считать в какой-то мере допустимым, скорее всего не превышает 2-5 раз (истинный EROEI существующей земной экономики скорее всего лежит где-то между 2 и 5, отсюда и цифра). Если оптимальные цепочки для Марса будут дороже оптимальных цепочек для Земли сейчас существенно сильнее - говорить о колонизации станет абсурдным, собственно о любой экономически оправданной деятельности там скорее всего тоже.

   
Проблема в том, что экспансия, выход за пределы, обусловленные конечностью ресурсов Земли самоценна, потому, что без этого и человеческая Цивилизация, и Человечество обречены на гибель. Все ваши расчёты базируются на постулате "освоение космоса оправдано, если оно замкнуто на Землю", причём из обсуждения заранее исключаются такие кардинальные вещи, как рыночная стоимость предприятий и их капитализация.
   
На самом деле мы не в состоянии представить себе результаты космической экспансии через пятьдесят или сто лет, как создатели первых компьютеров не могли представить себе, что реальный прогресс в процессорах будет обеспечиваться платёжеспособным спросом со стороны игроков в компьютерные игры и квазиденежные продукты. Поэтому на ваш вопрос вполне чётко ответил Фарадей: "Не знаю, но ещё при вашей жизни вы будете брать за это налоги".