Реалистичная программа колонизации Марса без планов терраформирования.

[AlexAV]

Кстати... рассуждая о геологических процессах которые появятся вследствие колонизации, вы упоминали как раз силикаты. Куда вдруг они делись?

И где была речь о слоистых силикатах (типичные представители мусковит, каолинит, монтмориллонит и т.д.)?

[crazy_terraformer]

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.
 

Таки как называется Ваша Цеrковь? Я вижу в её доктrине совместно используются эсхатологические и экономические мотивы и понятия.
Человечество на Земле вымрет в любом случае, конечны только некоторые ископаемые ресурсы, на которых базируется современный технологический уровень цивилизации европейского типа. Без них произойдёт смена уклада, возможно массовый голод, если соломки не подстелят до падения технологического уровня посредством активной демографической политики, направленной на снижение рождаемости.
 Если же новый уровень будет базироваться на атомной энергии(АЭС, уран + торий, КВС), то можно будет тусоваться 500 млн.лет, если не вымрем из-за иных причин.

И что же будет происходить с (обычным марсианским грунтом) если по нему много раз проедет колесо тяжелой техники?

Тоже, что происходит с плохой грунтовой дорогой при прохождение тяжёлой техники, образование ям вплоть до практической невозможности проехать по ним из-за пробуксовки.

Я это к тому, что для современной индустрии не составит большой сложности производство роверов, способных отлично переносить условия грунтовых дорог. В т.ч. серийное производство. И не нужно городить из этого "препятствие".

Для тяжёлой техники при низкой прочности грунта - ещё как представляет. Не, гусеничная техника конечно пройдёт, но ресурс такого шасси и скорость обычно оставляет желать лучшего.

Таки электрифицированная ж/д на бетонных или базальтовых опорах, типа ж/д моста на невысоких(в основном) опорах.
Опоры или привозятся и устанавливаются на фундамент, либо заливаются на месте в съёмную и или несъёмную опалубку. Несъёмная опалубка играет в том числе роль защиты опор от внешних факторов среды.

И что же будет происходить с (обычным марсианским грунтом) если по нему много раз проедет колесо тяжелой техники?

Тоже, что происходит с плохой грунтовой дорогой при прохождение тяжёлой техники, образование ям вплоть до практической невозможности проехать по ним из-за пробуксовки.

Таки подсыпайте грунт, а затем щебень, подсыпайте. Грейдеруйте.

Вот такой вот Копенгаген.

[AlexAV]

Типичная судьба грунтовки на сыпучих грунтах выглядит следующим обозам:



По такой дороге много не навозишь.
 

[noxx77]

По Сун и Цин: к сожалению, я не специалист в истории Китая, чтобы ответить на такой специальный вопрос без серьёзной подготовки и вряд ли возьмусь. По первым впечатлениям империя "застряла" в своей континентальности и дворцово-бюрократических интригах, каждый раз приводя к кризису.

[Кремальера]

По такой дороге много не навозишь.

Ну Tesla выпустила 350 тыс. полноприводных платформ.Они легко подлежат апгрейду и для марсианских условий.А скоро выйдет титановый пикап(учитывая количество ильменита их производство можно было б развернуть на месте ) со всеми блокировками.Так что с бездорожьем проблемы вряд ли возникут.А к наиболее злачным местам(рекреационным зонам,шахтам,заводам) проложат туннели.Что не влезет в тоннель полетит на Starshipe в парадигме марсианской системы PtP,она же будет способствовать рентабельности логистики с Землей.Т.е. марсианский экспорт станет возможным.

[AlexAV]

Ну Tesla выпустила 350 тыс. полноприводных платформ.

Далеко электрогрузовик уедет по такой дороге? Пробег по разбитой грунтовке с регулярными пробуксовками ведь будет раза в 4 ниже, чем по нормальной шоссейной дороге.

в парадигме марсианской системы PtP

Вы собрались руду, ну ладно, рудный концентрат, баллистическими ракетами возить? Не находите, что экономика такой деятельности будет абсолютно абсурдной?

[AlexAV]

Прав или нет? давайте разбираться:

Как-то очень поверхностно Вы разбираете.

Давайте начнём с главной тройки. N+K+P.

На Марсе всё более-менее ясно только с азотом, он в атмосфере.

А вот с калием уже не ясно. В большинстве грунтов в пробах в значимых количествах есть только один его минерал - калиевый полевой шпат. Калиевые полевой шпат (ортоклаз) - минерал довольно устойчивый к выветриванию и действию кислот, в силу этого сам по себе источником калия для растений он быть не может. Т.е. просто наличие в субстрате для растений зерен ортоклаза ничего не даст (в почве на Земле источником биодоступного калия являются в основном филлосиликаты). Чтобы добраться до этого калия ортоклаз нужно химически вскрывать. При этом калиевый шпат при низких температурах устойчив к большинству реагентов, кроме плавиковой и смеси серной и плавиковой кислоты. Этот метод не годится для промышленной переработки из-за дефицитности плавиковой кислоты (а на Марсе её совсем непонятно где брать). Другой способ - сплавление с содой или поташем:

К[AlSi3O8] + 6K2CO3 =  KAlO2 + 3K2SiO3 + 6CO2

С последующим выщелачиванием водой и обработкой полученного раствора углекислым газом:

2KAlO2 + CO2 + 3H2O = K2CO3 + 2Al(OH)3
K2SiO3 + CO2 = K2CO2 + SiO2

С учётом, что калиевый и натриевый полевой полевой шпат встречается всегда совместно затем потребуется довольно муторная процедура очистки калия от натрия путям многократной перекристаллизации. Весь процесс получается энергозатратным и  дорогим. А учитывая, что в типичном грунте Марса калия 0,5% - 0,6%, картина становится совсем грустной, таким концентрациям в сырье и таким затратам энергии на переработку килограмма сырья на земле соответствует извлечению какого-то редкого металла, но не массового калиевого удобрения.

На Марсе обнаружен другой минерал калия, куда более удобоваримый для его извлечения - ярозит (KFe3(SO4)2(OH)6). Он мог образовываться на дне древних озёр гесперийской эры. Его переработка будет заключаться в обжиге в токе водорода:

KFe3(SO4)2(OH)6 + H2 = 1/2K2SO4 + Fe3O4 + 2SO2 + 4H2O

Затем выщелачивание водой, очистка от щелочноземельных металлов обработкой карбонатом аммония и разделение калия и натрия многократной перекристаллизацией. Метод более разумный, однако требует месторождение ярозита, которое может быть связано только с озерами поздней гесперийской эры (именно поздней, после формирования Фарсиды, для образования ярозита нужна жидкая вода и кислая среда, а это сочетание условий на Марсе было только тогда). И такие месторождения явно будут не на каждом углу.

Таким образом выводы по калия:
- Получение биодоступного калия потребует глубокой химической переработки марсианских пород;
- Извлечение калия из пород, содержащих его в форме ортоклаза, затратно и скорее всего экономически нереалистично;
- Источником калия среди обнаруженных и относительно распространённых минералов калия на Марсе может быть ярозит, однако по геохимические условия в которых он может образовываться и геологический период истории Марса, когда это было возможно - ограниченны, соответственно и его месторождения стоит ожидать не повсеместно, а лишь в отдельных локальных районах планеты.

Фосфор. Фосфор грунта на Марсе содержится в форме галоген-апатитов. Данные минералы устойчивы к выветриванию и обладают низкой биодоступностью. Т.е. ситуация как с калием - нужно выщелачивать химическими методами и переводить в биодоступную форму. Единственный способ выщелачивания апатитов, пригодный для промышленного применения - выщелачивание концентрированной серной кислотой при 110 - 120 градусов. Проблема состоит в том, что в этих условиях выщелачиваются не только фосфаты, но и основные и ультраосновные силикаты (оливин, диопсид и т.д.). С учётом, что почти любая марсианская порода состоит из таких силикатов чуть менее, чем полностью, то извлечение фосфора из породы с малым содержанием фосфора потребует совершенно неадекватных затрат реактивов и абсурдно с экономической точки зрения. Концентрированные месторождения апатитов обычно приурочены щелочным (богатым щелочными металлами) горным породам и в целом редки (скажем на Земле вообще чуть ли ни единственное на всю планету такое месторождение, имеющее большое промышленное значение - Хибинское). Марс в целом щелочными металлами довольно беден, соответственно перспективы таких концентрированных месторождений не ясны.

Таким образом:
- Из этой тройка не представляет проблемы только азот.
- Для калия и фосфора форма нахождения в рядовой породе имеет низкую биодоступность, а их извлечение химическими способами затруднено.
- Месторождения удобных минералов калия (ярозита) возможны, но явно будут встречаться не повсеместно.
- Месторождения фосфорных руд на Марсе неизвестны, перспективы возможности их существования не ясны.

Другие макроэлементы: S, Na, Mg, Ca, Cl

Очевидно, что сера, хлор и магний проблемой не являются. Поскольку в марсианских породах в подвижной форме распространены повсеместно. Ситуация с Сa и Na похожа на ситуацию с калием (несколько проще в силу их более высокой концентрации в породах). Повсеместно распространены кальциевые и натриевые полевые шпаты, которые обладают низкой биодоступностью, а химическая их переработка затратна. Возможны более удобоваримые месторождения в солевых отложениях древних озёр (но сильно не везде).

Т.е., как видите, даже по макроэлементам проблема ещё как есть.

[AlexAV]

Ну да, по микроэлеметам проблема надумана - в общем грузообороте это мизер, да и с учётом рециклинга в БСЖО не вопрос. Кстати, к моменту запуска БСЖО, на базе накопится довольно прилично обеззараженных и обезвоженных биологических отходов. Прямо с запасом.

Отнюдь. Тут следующая аналогия, человеку нужно с пищей лишь около 175 мг аскорбиновой кислоты в день, однако ничтожность этой цифры не помешало очень многим умереть от цинги.

При стабильных поставках с Земли такие количества, возможно, проблемой не являются (хотя для того же молибдена кстати очень даже могут стать, после исчерпания руд он в чистом виде станет почти недоступен). Но это может стать существенным препятствием для обеспечения обеспечения полной автономии колонии.

[crazy_terraformer]

В парадигме получения сложных органических молекул не из нефти, а из культуры микроорганизмов.
Из статьи Введение в ксенобиологию малоизвестного в широких кругах модератора

В то же время достаточно концентрированный раствор аммиака в воде не только может быть, но скорее всего и был исходной средой для биогенеза известной нам жизни: дело в том, что размер ионов калия K+ — самого распространенного металла в клетках (доли калия и серы там практически равны) очень близко совпадает с размером ионов аммония NH4+, образующихся при растворении аммиака в воде (особенно подкисленной). А сортировку ионов одного заряда через мембрану клетки могут осуществлять только по их размеру. Таким образом транспортные системы клеток практически не различают ионы калия и аммония.
Более того: было показано, что ионы аммония способны не только полностью заменять ионы калия в бактериальных клетках (при сохранении кислотно-основного баланса — pH) без потери их жизнеспособности, но и показывают бОльшую эффективность в синтезе белка!

Хотелось бы комментариев по следующей фразе - "ионы аммония способны не только полностью заменять ионы калия в бактериальных клетках", идёт ли речь только о Klebsiella pneumoniae и Bacillus stearothermophilus или более обширной группе?

А тот факт, что эвтектические смеси аммиака с водой имеют существенно меньшие температуры плавления — вплоть до 175K (-100°C) при соотношении 2:1 ("дигидрат аммония") ещё и заметно расширяет зону жизни.

Греть  или термостатировать водно-аммиачную смесь придётся меньше чем иные водные питательные растворы.
Климат Марса

Но зимней ночью мороз может достигать даже на экваторе от −80 °C до −125° С, а на полюсах ночная температура может падать до −143 °C[3][4]. Однако суточные колебания температуры не столь значительны, как на безатмосферных Луне и Меркурии[5]. На Марсе существуют температурные оазисы, в районах «озера» Феникс (плато Солнца) и земли Ноя[en] перепад температур составляет от −53°С до +22°С летом и от −103°С до −43°С зимой. Таким образом, Марс — весьма холодный мир, климат там намного суровее, чем в Антарктиде[3].

Пока не прочитал.
Замена ионов калия на ионы аммония в различных микроорганизмах, выращиваемых в хемостатной культуре лимитированной по калию.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2669673
Replacement of potassium ions by ammonium ions in different microorganisms grown in potassium-limited chemostat culture.
Buurman ET1, Pennock J, Tempest DW, Teixeira de Mattos MJ, Neijssel OM.
Author information

Abstract
The biomass concentration extant in potassium-limited cultures of either Klebsiella pneumoniae or Bacillus stearothermophilus (when growing at a fixed temperature and dilution rate in a glucose/ammonium salts medium) increased progressively as the medium pH value was raised step-wise from 7.0 to 8.5. Because the macromolecular composition of the organisms did not vary significantly, this increase in biomass could not be attributed to an accumulation of storage-type polymers but appeared to reflect a pH-dependent decrease in the cells' minimum K+ requirement. Significantly, this effect of pH was not evident with cultures in which no ammonium salts were present and in which either glutamate or nitrate was added as the sole nitrogen source; however, it was again manifest when various concentrations of NH4Cl were added to the glutamate-containing medium. This suggested a functional replacement of K+ by NH4+, a proposition consistent with the close similarity of the ionic radii of the potassium ion (1.33 A) and the ammonium ion (1.43 A). At pH 8.0, and with a medium containing both glutamate (30 mM) and NH4Cl (100 mM), cultures of B. stearothermophilus would grow without added potassium at a maximum rate of 0.7 h-1. Under these conditions the cells contained maximally 0.1% (w/w) potassium (derived from contaminating amounts of this element in the medium constituents), a value which should be compared with one of 1.4% (w/w) for cells growing in a potassium-limited medium containing initially 0.5 mM K+. Qualitat ively similar findings were made with cultures of K. pneumoniae; and whereas one may not conclude that NH2 can totally replace K + in the growth of these bacteria, it can clearly do so very extensively.

Полный текст
http://sci-hub.fun/10.1007/bf00447012
или
https://dacemirror.sci-hub.se/journal-article/73c9817e6e876e3db59eb1852f79a49c/buurman1989.pdf
Замена большей части калия на аммоний открывает радужные перспективы в плане марсианской биогидрометаллургии и микробиологической очистки грунтов от тяжёлых металлов после восстановления перхлоратов, перекисей, хроматов, использования культур микроорганизмов для получения органики и извлечения биогенных элементов из токсичных для растений субстратов.
В водно-аммиачном растворе хорошо растворяется углекислый газ, большой плюс для разного рода автотрофов.
Подозреваю, что подходящие низины будут перекрываться сверху крышей, герметизироваться и заливаться субстратом(измельчённая руда или марсианский грунт, прошедшие процедуру восстановления перхлоратов,хроматов и т.д.) в виде водно-аммиачной(водный раствор солей аммония - нитратов, сульфатов, хлоридов) пульпы, которая будет продуваться аммиаком и CO2, водородом(метаном) и засеиваться различными штаммами хемосинтетиков, способные обходиться без редких на Марсе микроэлементов(вроде молибдена) или их марсианской концентрацией, то есть эти организмы будут синтезировать два металлофермента под одну и ту же функцию, но один с редким металлом, а другой с железом, причём редкий металл клетки будут аккумулировать....

[AlexAV]

1 - разжую позже.

Даже беглого анализа достаточно, чтобы понять, что из восьми макроэлементов - четыре на Марсе проблема (К, Na, Ca, P), т.е. форма их нахождения в рядовом грунте имеет низкую биодоступность, а их химическое извлечение оттуда затруднено. По всем четырём нужно искать месторождения. Причём характер условий, в которых эти минералы могли образовываться, различный: натрий и калий нужно искать в позднегесперийских отложениях древних озёр (после образования Фарсиды, но до того, как Марс полностью высох и замерз), кальций в форме карбоната - в отложениях озёр ранненойской эры (гипс может и в гесперийских), а фосфор - в геотермальных жилах вулканических районов. А исходя из этого вырисовывается реальная перспектива, что месторождения будут разбросаны по двум-четырём точкам, разнесённым даже не сотнями, а на тысячу километров и более. Попросту, перспективные отложения (хотя бы просто из возраста) для каждого пункта находятся в разных частях марсианского глобуса. Вот такая вот непроблема....

Ну и микроэлементы... Объём у них небольшой, с Земли доставлять можно (хотя не факт, что долго, попросту после исчерпания месторождений некоторые из них в чистом виде станут малодоступны), но для обеспечения автономности от Земли это может быть критической проблемой. Самый естественный путь решения проблемы микроэлементов - выращивание в естественных грунтах (т.к. в минералах любого естественного грунта в микроколичествах они конечно будут) на Марсе затруднён особенностями состава этих грунтов, делающих его в естественном виде малопригодным для растений. Ну, а искать концентрированные месторождения молибдена на Марсе, как говорится успехов Вам:), минералы молибдена обычно связаны с богатыми кремнием и щелочными металлами гранитами (в этом он кстати похож на уран, что не случайно, молибден - вольфрам - молибден имеют в некоторых аспектах общие химические свойства), а такой тип пород для марсианской коры крайне не типичен.

2 - уже было названо

Нет, по крайней мере если мы говорим о поселении. Предложенный вариант ещё имеет смысл для лежачей МКС (где вопрос стоимости энергии нас не интересует), но абсолютно неадекватен для любой производственной деятельности. Во втором случае можно оценить порог стоимости энергии в 18 центов за кВтч (в ценах 2005 года), превышение которого делает невозможным существование полностью окупаемого замкнутого экономического цикла (цифра взялась из оценки энергетической стоимости инвестиций сделанной в работе Nathan Gagnon, Charles A.S. Hall, and Lysle Brinker. A Preliminary Investigation of Energy Return on Energy Investment for Global Oil and Gas Production //
Energies, 2009, Vol. 2, Issue 3, pp. 490 - 503). Указанный способ в этот предел явно не вписывается. 

3 - прокладка грунтовых дорог НЕ ТРЕБУЕТ гигантского объема инвестиций.

Но и перевозить серьёзные грузы на серьёзные расстояния по ним невозможно. Особенно по тем, которые имеют шанс получиться на Марсе.

4 - об этом говорить пока рано.

Да вообще-то самое время. Т.е. дать чёткий ответ на вопрос а зачем это всё нужно? Зачем вкладывать средства в некую финансовую чёрную дыру, которая не то что никакой пользы не приносит, но даже не обещает?

[Кремальера]

Далеко электрогрузовик уедет по такой дороге?

Вы понимаете откуда взялась колея на вашем рисунке и почему она не сможет возникнуть от этих причин на Марсе?

Вы собрались руду, ну ладно, рудный концентрат, баллистическими ракетами возить?

Если это будет побочным плюсом работающих систем PtP на Земле и Марсе,то почему бы и нет?Цена за кило на Марсе может быть в районе 30-35 долларов.Никель конечно с Марса не повозишь,но более дорогие элементы вполне.

Зачем вкладывать средства в некую финансовую чёрную дыру

Ну раз вы для себя все решили,то поймите и простую вещь что многие ваши оппоненты для себя тоже все разложили по полочкам.,но выводы сделали диаметрально противоположные.Летом в Сolorado mining school будет сборище аналогичное прошлогоднему,которое организовывало SpaceX(хочется верить что в этот раз разрешат вести стенограмму).Там обещают быть ‎Barrick Gold,так что скоро страждущие могут уже нести десятину в виде акций Баррика..

[Rattus]

идёт ли речь только о Klebsiella pneumoniae и Bacillus stearothermophilus или более обширной группе?

Если идёт речь об этом ближайшем родственнике кишечной палочки и сенной палочки соответственно - относящихся к совершенно разным типам и с разным строением клеточной стенки (грам+ и грам-) - то значит речь идёт о подавляющем большинстве всех прочих бактерий примерно тех же условий жизни (типа питания, кислотности среды, температуры и т.п.)

[AlexAV]

Вы понимаете откуда взялась колея на вашем рисунке и почему она не сможет возникнуть от этих причин на Марсе?

Колея образуется на любой дороге с низкой прочностью материала и естественно она будет образовываться и на марсианской грунтовке, где этой прочности взяться неоткуда. Единственно что может помешать формированию колеи в этом случае - если естественный угол откоса материала мал и он просто осыпается в образующуюся колею, мешая росту её глубины. Впрочем в плане ухудшения проходимости и роста энергетических затрат на единицу пути в этом варианте тоже ничего хорошего нет.

[Кремальера]

Впрочем в плане ухудшения проходимости и роста энергетических затрат на единицу пути в этом варианте тоже ничего хорошего нет.

Вы слышали о том как и по каким дорогам возят железную руду австралийские муверы?Вы знаете их удельную мощность?В каких условиях они работают?

[AlexAV]

Ну раз вы для себя все решили,то поймите и простую вещь что многие ваши оппоненты для себя тоже все разложили по полочкам.

К сожалению никакой разумной аргументации от этих оппонентов услышать невозможно, и судя по всему она просто отсутствует.

Простой же вопрос поставлен. Какая форма деятельности на Марсе может быть экономически окупаемая и почему.

Вот и дайте короткий и простой ответ. Деятельность такая-то, по той-то причине (или ещё лучше - обоснование можно найти в той-то работе/документе).

[Кремальера]

Вот и дайте короткий и простой ответ

А не то я закрою тему?

[AlexAV]

А не то я закрою тему?

Ни в коем случае.

Впрочем Ваш ответ понятен. Кратко его можно выразить: "Верую, ибо абсурдно".

[Rattus]

А не то я закрою тему?

Или я. В принципе поводов уже вполне достаточно набралось за все эти 129 страниц.

[Vavanzer]

 Дороги можно и плитами укладывать ес что! это много дешевле чем тоннели городить!
Гдето и просто расчистить от камней. Гдето бетоном отлить, а не плитами.
Вообще при низком трафике и отсутствии дождей грунтовки практически вечны! Так, чуть грейдером их изредка подправлять и все!
Сложность проблемы надумана. На Марсе все грузовики будут весить в 2.5 раза меньше ес что!

[Кремальера]

Впрочем Ваш ответ понятен.

Могу лишь сказать что бушменов я видел вживую.И к ним не хочу.А вы,простите за тафтологию,к сожалению, на темной стороне.Даже наш адмирал,несмотря на всё имперское прошлое,гораздо более перевоспитуем.Что же до Марса-следите за новостями,если бура не изведут приворотным зельем,то через декаду хомо-мериканус будет на четвертой планете.

Гдето бетоном отлить, а не плитами.

Точняк!И чтобы орден джедаев без вас делал?Можно использовать цемент Сореля из местных материалов.Вот только как его заставить реагировать..