Реалистичная программа колонизации Марса без планов терраформирования.

[Valerij56]

И?
Опять та же история. К тому моменту, когда населению Марса будет требоваться свой фосфор, натрий и прочее, это самое население уже успеет все найти, исследовать и дороги проложить.

Вы не поняли сути проблемы. Хорошо, положим  мы нашли калий-натривое месторождение ярозита в кратере Выносливости (1), известняка и гипса в кратере Гусева (2), и гидротермальную жилу апатитов на склонах горы Аскрийской(3) (приведённые места условные, но не случайные, т.е. судя по текущим данным как раз отмеченное, по крайней мере теоретически, там может быть).

Расстояние (1) - (2) - 9500 км;
Расстояние (1) - (3) - 6480 км;
Расстояние (2) - (3) - 4960 км.

На каждом месторождение нужно поставить ГОК (довольно сложный производственный комплекс для добычи руды, её обогащения, и извлечения полезного компонента), к каждому из ГОК нужно обеспечить доставку воды и реактивов, а также доставку продукта его работы на основную базу.

А теперь предложите хотя бы один вменяемый способ обеспечения логистики между этими точками и основной базой.

Обеспечение логистики между удалёнными месторождениями и невозможность обеспечения даже минимального набора ресурсов необходимого для выживания локально - собственно и есть та проблема, которую я имел ввиду. И эта очень тяжёлая техническая проблема, надеюсь Вы понимает, что ни один электргрузовик ни по грунтовой, ни по гравийной дороге дальность перевозки в 9000 не обеспечит.

   
Вблизи  горы Аскрийской(3) находим место с большой вероятностью наличия воды, и неподалёку - плоское место с сухим (без вечной мерзлоты) грунтом, это и будет у нас Первая База. Сажаем туда два первых, беспилотных Starship, с комплексом производства топлива. Эти корабли не вернутся на Землю, в их баках будет накапливаться топливо, в них смонтировано оборудование для ожижения газов. Рядом с местом посадки разворачиваем первую солнечную ферму. Находим воду, перевозим туда комплекс по её добыче, и ставим вторую солнечную ферму меньшей мощности, расстояние между этими объектами должно быть не более 100-200 км. В сухих пустынях как правило не бывает глубокой колеи, исключение - сыпучие пески. Связываем их грунтовой дорогой, минуя зыбучие пески.
   
В автоматическом режиме нарабатываем топливо, одновременно продолжая обследовать окрестности автоматическими аккумуляторными роверами. Они будут иметь ограниченный радиус действия, но смогут передвигаться и работать быстро. В интересных местах можем ставить стационарные небольшие солнечные фермы, или временные аккумуляторы со складной веерной СБ. Когда топлива наработали достаточно для возвращения одного корабля, прилетают люди, и, скажем, ещё два грузовых корабля. В освобождённой от груза верхней части первых кораблей разворачиваем вертикальные фермы и лабораторию. Урожай выращиваем частично с помощью гидро и аэропоники, частично с использованием очищенного местного грунта, куда добавляем компост, химикаты и удобрения.
   
Проходит несколько синодов, и, когда на первой базе будет примерно сто человек, мы отправляем беспилотную экспедицию, задача которой разведать и разметить дорогу в сторону кратера Гусева, поставить примерно через 200 км солнечные фермы с накопительными аккумуляторами - своего рода заправки. Экспедиция находит у кратера Гусева место для строительства и месторождение воды, возможно меньшей мощности, чем в районе Первой Базы. Туда прилетает несколько грузовых кораблей, они строят ГОК и Вторую Базу, на Первой в это время монтируют реактор. Реактор даёт энергию круглые сутки - появляется возможность летать чаще. Одновременно производится разведка территории вдоль дороги, на "заправках" монтируются герметичные обогреваемые "убежища", формируется запас расходных материалов, где-то вблизи дороги, на промежуточных участках, находят разные интересности, и там появляются свои поселения.
   
Параллельно закладываются другие аналоги Первой Базы, и появляются свои дорожные сети, которые соединяются друг с другом.
   
Ещё через некоторое время примерно по этой схеме создаётся Третья База и ГОК в районе кратера Выносливости, но при этом уже есть достаточное число грузовых роверов, поэтому там не строят собственный космодром - всё завозится роверами, возможно, с космодрома соседей, которые оказались неподалёку...
   
Примерно так.

[Valerij56]

Т.е. основные технически проблемы понятны и решены, как и что строить совершенно понятно. И тем не менее маленький робот весом 1050 кг и мощностью 110 Вт конструируется 8 лет и стоит весьма солидных денег.

   
Основная проблема как раз и состоит в том, что надо впихнуть невпихуемое - построить маленький ровер с малой массой и энергопотреблением. Полноразмерную машину построить намного проще - для неё есть земные прототипы, не надо так экономить энергию, и т.д.
   

Тут же нужна машина массой тонн 10 и мощностью киловатт 50, с какой-то достаточно сложной автоматикой для отбора и исследования кернов. Такого робота никто и никогда не делал, как его строить никто не знает, а значит требуется довольно большая НИОКР. Тут даже при самом беглом взгляде очевидны некоторые проблемы, в частности то, что мощность нужная для работы такой установки попросту не обеспечивается солнечными батареями для размещения которых достаточно площади корпуса.

Более чем очевидно, что такая машина не может стоить дешевле Mars 2020 и быть построена быстрее. Весьма вероятно, что даже оценка, что её создание будет стоить в десятеро дороже и займёт в трое больший срок - будет весьма консервативной.

Во первых нужно несколько машин, минимум две - буровая и лаборатория, возможно ещё для лаборатория карротажных исследований (внутри скважины) и отдельно транспортная, для доставки кернов на базу, к лаборатории, она же "дополнительный аккумулятор". У автоматической буровой, каротажной и автоматической лабораторий есть земные прототипы. Электропитание буровой от аккумулятора или топливных элементов. Не спорю, машинка не будет дешевой, но обеспечит огромный поток интереснейшей информации.А создадут машинку, вероятно, именно те, кто умеет превращать эту информацию в деньги.

[LV46]

не стоит путать сборку чего-то по уже хорошо известной и проверенной схеме из более-менее стандартных компонентов и разработку принципиально нового оборудования, особенно такого аналогов которого никто и никогда не делал.

Как доходит до критики какого-то достижения, так всё сразу становится просто как 2х2. То-то я смотрю как 1,5 тонный Луна-25, разрабатывавшийся на базе уже созданного Фобос-Грунта (не вина аппарата, что ракета его не вывела на орбиту), быстро и дешево создаётся. Mars2020 имеет тоже самое шасси и раму, что и Куриосити. Это не мешает ему создаваться ровно такое же время как и предыдущий марсоход.

Есть факт создания АМС за год за смешные деньги (23 млн$), остальное - перекручивания. И за марсоходом дело не станет, если он понадобится Индии. И будет он стоить далеко не 2 млрд$. А отсилы миллионов 250, такого же размера и функциональности.

[AlexAV]

В сухих пустынях как правило не бывает глубокой колеи, исключение - сыпучие пески.

На глинистых грунтах. Однако в марсинской почве нет (за редким исключением донных отложений нойских озёр) глинистых минералов. Поэтому как наиболее вероятный сценарий нужно закладывать - сыпучие пески везде или почти везде.

Примерно так.

Для работы ГОК нужны будут постоянный поставки реактивов (ну и естественно обратный транспорт полученной продукции) с объёмами, даже для маленького ГОК, измеряемыми тоннами в сутки. Трасса  с системой станций подзарядок при этом будет иметь следующие проблемы:

- Очень медленное прохождение груза, он попросту в одну сторону будет идти неделями (низкая скорость на перегонном участке + потери времени на каждую подзарядку).
- Низкая надёжность. Т.е. сломавшийся/застрявший грузовик будет блокировать линию, не говоря уже о вышедшей из строя зарядной станции. В следствие предыдущей такая авария будет блокировать сообщение сразу на длительное время (пока команда ремонтников приедет, пока исправит).
- Большие риски для транспорта с экипажем (как следствие предыдущих двух пунктов). Что делать если застрял из-за поломки в 2000 км от обитаемой базы? А если поломка затрагивает систему СЖО и пока приедет помощь - спасать станет некого?

Т.е. такой транспортный канал едва ли можно считать удовлетворительным для обеспечения работы промышленного предприятия (которым являет ГОК).

[LV46]

И то, что слажал основным прибором

Где про это почитать?
У меня другие данные, что прибор отработал срок своей службы.

4 марта 2015 Индийская организация космических исследований сообщила что прибор для определения концентрации метана работает нормально и исследует альбедо Марса.

[AlexAV]

Есть факт создания АМС за год за смешные деньги (23 млн$), остальное - перекручивания.

Какое перекручивание? Вы взяли спутник с функционалом более-менее обычного спутника ДЗЗ и сравниваете с куда более сложной машиной. Где логика? Ну спутник ДЗЗ и стоит как спутник ДЗЗ (то что он у Марса тут на устройство и работу сказывается не принципиально), строится тоже соответственно. Причём здесь вообще роботы работающие на поверхности (заведомо более сложные машины)?

[LV46]

Вы взяли спутник с функционалом более-менее обычного спутника ДЗЗ и сравниваете с куда более сложной машиной. Где логика? Ну спутник ДЗЗ и стоит как спутник ДЗЗ (то что он у Марса тут на устройство и работу сказывается не принципиально)

Коррекции орбиты тоже?

Высоту орбиты повышали при помощи шести коррекционных манёвров (7, 8, 9, 11, 16 ноября 2013 года), пока её высота не достигла 215 000 км в апогее и 600 км в перигее.

30 ноября жидкостный ракетный двигатель успешно перевёл индийскую межпланетную станцию на траекторию полёта к Марсу.

11 декабря 2013 года была успешно проведена первая коррекция траектории “Мангальяна”, находившегося тогда в 3 млн км от Земли.

11 июня 2014 проведена вторая коррекция траектории полёта.

22 сентября 2014 года проведена третья коррекция межпланетной траектории “Mars Orbiter Mission”. Изменение скорости при коррекции 2,18 метра в секунду, продолжительность работы двигателя 3,968 секунды, расход топлива 0,567 кг.

24 сентября 2014 года АМС “Мангальян” выведена на орбиту спутника Марса.

Причём здесь вообще роботы работающие на поверхности (заведомо более сложные машины)?

И будет он стоить далеко не 2 млрд$. А отсилы миллионов 250, такого же размера и функциональности.

Что и есть реальная стоимость подобных аппаратов, а не накрученные бюрократами миллиарды. А за миллиард можно полноценную 10-ти тонную буровую лабораторию запустить. А за два - еще одну.

[AlexAV]

Коррекции орбиты тоже?

Во многих современных спутниках ДЗЗ имеются двигатели коррекции орбиты, так что да, тоже.

[Valerij56]

В сухих пустынях как правило не бывает глубокой колеи, исключение - сыпучие пески.

На глинистых грунтах. Однако в марсинской почве нет (за редким исключением донных отложений нойских озёр) глинистых минералов. Поэтому как наиболее вероятный сценарий нужно закладывать - сыпучие пески везде или почти везде.

   
Я неправильно выразился - зыбкие пески. В реальности сухие зыбкие пески большая редкость, по сухим пескам, как правило, вполне можно ездить и ходить, как на Земле, так и на Марсе. Доказано роверами, которые не тонут в песках, как правило.
   

Примерно так.

Для работы ГОК нужны будут постоянный поставки реактивов (ну и естественно обратный транспорт полученной продукции) с объёмами, даже для маленького ГОК, измеряемыми тоннами в сутки. Трасса  с системой станций подзарядок при этом будет иметь следующие проблемы:

- Очень медленное прохождение груза, он попросту в одну сторону будет идти неделями (низкая скорость на перегонном участке + потери времени на каждую подзарядку).
- Низкая надёжность. Т.е. сломавшийся/застрявший грузовик будет блокировать линию, не говоря уже о вышедшей из строя зарядной станции. В следствие предыдущей такая авария будет блокировать сообщение сразу на длительное время (пока команда ремонтников приедет, пока исправит).
- Большие риски для транспорта с экипажем (как следствие предыдущих двух пунктов). Что делать если застрял из-за поломки в 2000 км от обитаемой базы? А если поломка затрагивает систему СЖО и пока приедет помощь - спасать станет некого?

Т.е. такой транспортный канал едва ли можно считать удовлетворительным для обеспечения работы промышленного предприятия (которым являет ГОК).

   
С невысокой скоростью я ещё могу согласиться, средняя скорость вряд ли будет выше километров 30 в час. С проблемой длительного времени зарядки можно бороться заменй аккумуляторов на заранее заряженные. С риском пробки из-за остановившегося ровера - нет, его довольно легко можно объехать. Зарядная станция по определению набор модулей на заданную мощность, при неисправности она снизит мощность, но не прекратит работу. Дистанционно можно управлять приоритетами очереди. Вплоть до резервирования заряженного аккумулятора для пилотируемого ровера. А пилотируемые роверы дальнего следования могут иметь резервную систему электропитания на топливных элементах и с баками жидких газов. А системы связи, обогрева и СЖО должны дублироваться, причем желательно с питанием от стронциевого РИТЕГа, мощность там нужна небольшая.
   
Так что это всё решается.

[leon10010]

Добавлю про "марсоход" друга. Вес собранного вышел 370 кг.

[noxx77]

Вообще, для поверхностного транспорта можно применять двигатели Вальтера с Н2О2 и СО. От СО2 можно избавляться в атмосферу, а воду морозить.
Либо, при доступности перхлоратов использовать их как окислитель.

[leon10010]

Вообще, для поверхностного транспорта можно применять двигатели Вальтера с Н2О2 и СО. От СО2 можно избавляться в атмосферу, а воду морозить.
Либо, при доступности перхлоратов использовать их как окислитель.

Да хоть обычный ДВС.  Бензин и кислород. Или метан и кислород.

[LV46]

Во многих современных спутниках ДЗЗ имеются двигатели коррекции орбиты, так что да, тоже.

Если запустить спутник ДЗЗ и АМС к Марсу разницы нет по сложности, то и проблем нет никаких делать любые АМС и запускать. И стоить запуск и перелет должны столько же.
Заодно надо перестать делать "недоприборы", "недоинструменты" и прочие "штучки в целях (якобы) экономии", которые лишь мешают исследованию, а не наоборот. А делать полноценные приборы и инструменты, которые  и на Земле показывали бы реальный результат, с адаптацией под марсианские условия, (а не выдумывать микровелосипед, который к тому же и выдумывают не год, а лет по 10) и сразу дело пойдёт вгору.

В чем проблема запустить вместе с тем же Марс2020, например, робота Атлас Бостон Динамикс? Пусть там ходит себе, сломается и х.. с ним. Но надо что-то делать. Рассказывать, что ничего не получится - проще всего.

[Lieut]

Гидрометаллургия, биогидрометаллургия (к примеру, железобактериями Acidithiobacillus ferrooxidans)?
Карбонилирование железа?

Само по себе извлечение железа в химическом плане из оливина - элементарно.

1)Выщелачивание углекислым газом под давлением в автоклаве:

Fe2SiO4 + 2H2O + 4CO2 = 2Fe(HCO3)2 + SiO2 при 150 - 200 градусах (до магнетита и метана процесс идёт при существенно более высокой температуре, 600 - 800 градусов)

2) Фильтрация получившегося раствора. 

3) Окисление кислородом:

Fe(HCO3)2 + 1/2O2 +  1/2H2O = Fe(OH)3 + 2CO2

4) Отделение осадка и его промывка.

Но с экономикой современной земной металлургии это не сравнится. Одно дело сыпать природную руду после несложного физического обогащения прямо в домну, другое - выщелачивать её в сложный и капиталоёмких автоклавах. Что потребует кстати ещё очень большого расхода воды, что на Марсе нетривиально.

А еще можно прямо восстанавливать грунт угарным газом или водородом и потом расплавленное железо отделять от силикатов,  Да, тепловой энергии на расплав шлака уйдет много, но что сделаешь.

PS И да, что может быть ценного на  Марсе. Наверное это уже и писали, ну тогда повторюсь.
Транспорт техники в пояс астероидов.

И дело даже не в таком глубоком гравитационном колодце, как на Земле, а в Фобосе и Деймосе.

А зачем нам этот всякий астероидный пояс? Никель, кобальт, медь и всякий другие энергоположительные элементы (до платины включительно), которые на Земле ушли в ее ядро.

[AlexAV]

А еще можно прямо восстанавливать грунт угарным газом или водородом и расплавленное железо отделять от силикатов,  Да, тепловой энергии на расплав шлака уйдет много, но что сделаешь.

Магния много. Большое количество магния в шлаке делает его вязким и такое сырьё считается малопригодным для доменного процесса.

[Lieut]

Магния много. Большое количество магния в шлаке делает его вязким и такое сырьё считается малопригодным для доменного процесса.

Это означает только то, что придется больше времени выдерживать  шихту. Ее в любом случае пришлось бы более долго выдерживать из-за меньшей гравитации.

[Кремальера]

С невысокой скоростью я ещё могу согласиться, средняя скорость вряд ли будет выше километров 30 в час.

Примерно с такой скоростью движутся роботизированные карьерные самосвалы Komatsu в железно-рудных разрезах.Автралийские муверы с плечом в 1500 км движутся со скоростью 50-70 км/ч.
Относительно зарядных станций которые вы упоминаете,Tesla-semi c этого года получит новые аккумы повышенной емкости,позволяющие ей пройти 1200 км без подзарядки.Понятно что по грунтовке,даже подготовленной ,пробег будет в 2-2,5 раза меньше(именно такие данные и показала Semi на испытаниях).Но при строительстве Mars Base Alpha и при разведки месторождений для ее обслуживания эти плечи учтут.А те рудники/производства,или прочие населеные пункты ,находящиеся за 5 тыс. км.,будут обслуживаться марсианской системой PtP.Ведь Раптор(уровня моря)изначально разрабатывался на тысячу запусков.На Марсе его можно задросселировать до 35-40% от номинала -еще уменьшив давления в основной и в предкамерах,и увеличив ресурс турбокомпрессора.Поставить на линии три-четыре Starshipa выработавших задел межпланетных рейсов,сняв с них не нужную транспирацию и лишнии плитки,-вполне себе будет свертяжелая марсианская "авиация",для перевозки концентратов реактивов,катализаторов,машин и оборудования.Ну и попутно в верхней точке своей баллистической кривой будет выплевывать контейнеры с марсианским экспортом на Землю.

А еще можно прямо восстанавливать грунт угарным газом или водородом и потом расплавленное железо отделять от силикатов,

На Марсе из-за вакуума и отсутствия влаги потворствующей слипанию частиц, будет очень хорошо работать метод обычной магнитной сепарации,а низкая сила тяжести сделает его не энергозатратным.Также там хорошо будет работать метод электростатического обагощения-раз в пять-семь лучше чем на Земле(на Луне правда он будет лучше работать в 10-12 раз).

[Андрей 2]

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.

Хотел бы вступится за гусеничную технику, степень износа гусеничной ленты зависит от следующих факторов:

1) Материал из которого она изготовлена.
2) Степень нагрузки на неё.
3) Среда в которой ей придётся работать.
 Почему бы её не изготовить например из нержавейки? Или из сплавов на основе титана?
 Когда говорят о гусеничной технике разве обязательно подразумевать машину с противоснарядной бронёй?
 Весом в полсотни тонн? Разве нельзя сделать легче?
 Марсианский грунт полон пыли, это все знают, значит гусеница из нержавейки будет работать долго,
 поскольку этот материал сочетает в себе жёсткость, и вязкость, а также нулевую склонность к коррозии,
 те, кто имел с нею дело , понимают о чём я пишу.
 Вообще не понятно, почему кто-то кого-то должен вытеснять? Считаю что оба вида техники могут там работать, нужно только распределить между ними обязанности, и ещё: техника для работы на Луне и на Марсе должна иметь единый стандарт, говоря проще,она должна быть одна и та же для указанных объектов.

P.S. Кстати, ресурс аккумуляторов на гусеничной технике будет больше чем на колёсной.

[Кремальера]

Вообще не понятно, почему кто-то кого-то должен вытеснять? Считаю что оба вида техники могут там работать

Можно просто поставить треугольные надставки-гусеницы для каждой ступицы автомобиля.Как это делают с hammerom.У DARPA вообще был интересный проект когда такая мотор-гусеница превращается в колесо и обратно.Причем на ходу.

[AlexAV]

На Марсе из-за вакуума и отсутствия влаги потворствующей слипанию частиц, будет очень хорошо работать метод обычной магнитной сепарации,а низкая сила тяжести сделает его не энергозатратным.Также там хорошо будет работать метод электростатического обагощения-раз в пять-семь лучше чем на Земле(на Луне правда он будет лучше работать в 10-12 раз).

Фаялит (и уж тем более минералы из ряда его твёрдых растворов с форстерит) очень плохо восстанавливается газами в твёрдой фазе в силу чего практически непригоден для техники прямого восстановление. Поэтому это тут применять не к чему.

Эффективно его можно восстановить только выше температуры плавления.