Реалистичная программа колонизации Марса без планов терраформирования.

[noxx77]

https://www.obozrevatel.com/tech/news/2006/1/19/80646.htm

По ссылке написан какой-то почти шизофазический бред от журнаглиста, который даже близко не стоял с описываемой темой, плюс даже ссылки на источник там нет. Это, что называется, совсем "ниачём".

https://www.upi.com/Science_News/2003/01/22/Scientists-find-dioxin-eating-bacteria/75121043262000/
Такое подойдёт?
Ещё есть ссылочка на журнал:
Bunge, Michael; Adrian, Lorenz; Kraus, Angelika; Opel, Matthias; Lorenz, Wilhelm G.; Andreesen, Jan R.; Görisch, Helmut; Lechner, Ute (2003). "Reductive dehalogenation of chlorinated dioxins by an anaerobic bacterium". Nature. 421 (6921): 357–360. Bibcode:2003Natur.421..357B. doi:10.1038/nature01237. PMID 12540897.

(кликните для показа/скрытия)

По механизму:
http://www.metodichka.x-pdf.ru/15biologiya/172509-5-rf-fahrullinu-grigorevoy-fotografii-predstavlennie.php Галореспирация – тип анаэробного дыхания, где донорами электронов выступают молекулярный водород или органические соединения, а терминальными акцепторами служат крайне токсичные хлорароматические вещества, например, 3-хлорбензоат, тетрахлорэтан и др. Токсичность хлорароматических соединений часто прямо пропорциональна числу атомов хлора в молекуле. При галореспирации имеет место восстановительное дехлорирование терминального акцептора электронов, т.е. отнятие атомов Cl от молекулы путем восстановления связи С–Cl с образованием связи С–Н. Галореспирация характерна для литотрофных бактерий из родов Dehalobacter, Dehalococcides, Dehalospirillum, а также некоторых сульфатредуцирующих прокариот, например, представителей бактерий из родов Desulfomonile и Desulfobacterium.

Вот ссылочка на на английскую статью про род бактерий в котором нашли расщепителя диоксинов https://en.wikipedia.org/wiki/Dehalococcoides

[Андрей 2]

Условия полётов будут как у нас в Арктике либо Антарктике.

Не будут, плотность воздуха не та.

[Кремальера]

Диоксины, период их разложения в почве составляет 10-20 лет, а в воде около 2 лет.
Причина,полагаю, биодеструкция и окисление кислородом в присутствии природных катализаторов.

Марс больше трех ярдов лет купается в космических лучах,фотохимически на поверхности там уже давно все разложилось(и фенол и диоксины).Нам ведь для аграрных дел нужен только верхний слой почв.,посмотреть конечно нужно чтобы поменьше хлорки было..а так все норм.

[AlexAV]

Марс больше трех ярдов лет купается в космических лучах,фотохимически на поверхности там уже давно все разложилось(и фенол и диоксины).

Хлорорганика же в продуктах пиролиза марсианского грунта откуда то же взялась. Впрочем тут рано делать выводы пока нет точной информации о составе органических примесей в марсианском грунте.

[AlexAV]

Не будут, плотность воздуха не та.

На самом деле тут всё не настолько плохо, как может показаться на первый взгляд.

Подъёмная сила крыла описывается как:

\[ F = C_y \frac{\rho V^2}{2}S \]

\( C_y \) - коэффициент подъёмной силы (для хорошего крыла можно принять как что-то около 1.4).
\( \rho \) - плотность воздуха. В Марсианской атмосфере при давление 600 Па и температуре -63 градуса плотность составляет 0.015 кг/м3.
V - скорость аппарата.
S - площадь крыла.

Очевидно, что минимальное отношение массы аппарата к площади крыла, при котором  его можно будет поднять в воздух состовляет

\[ \frac{M}{S} =  C_y \frac{\rho V^2}{2g} \]

g - ускорение свободного падения на Марсе (3,7 м/с2).

Скорость звука на Марсе при -63 градусах будет около 227 м/с. Рассмотрим глубоко дозвуковой аппарат с взлётной скоростью 0,3М и крейсерской 0,6М. Необходимое отношение взлётной массы аппарата к площади крыльев тогда получается - 13,3 кг/м2.

Теперь оценим на сколько такой аппарат реально сделать технически. Самой большое данное отношение из реально создававшихся аппаратов это у самолётов на солнечных батареях. Возьмём аппарат Solar Impulse (https://ru.wikipedia.org/wiki/Solar_Impulse). Взлётная масса - 2000 кг, масса пустого - 1600 кг, площадь крыла - 200 м2. Нужно учесть, что Solar Impulse тащит около 400 кг солнечных батарей и 100 кг аккумуляторов. Без них планер с авионикой будет 1100 кг. Т.е. планет массой всего 5,5 кг/м2 сейчас сделать можно, а значит с учётом ограничения 13,3 кг/м2 остаётся достаточный запас массы для двигательной установки, топлива, и ПН.

Кстати мощность двигательной установки потребуется не очень большая. Поскольку дозвуковой планер с большим удлинением крыла (а на Марсе его вынужденно придётся делать большим), может иметь очень высокое аэродинамическое совершенство (до K = 50 - легко), а сила тяготения на Марсе невелика, то мощность, которую нужно будет сообщать планеру для преодаления сопротивления воздуха будет небольшой:

\[ N = mgV/K \]

Для аппарата массой 2000 кг и крейсерской скорости 0,6М с аэродинамическим совершенством K = 50 получается 20,2 кВт. С учётом КПД винтов (около 0,85) требуемая мощность двигательной установки всего около 24 кВт, что представляет собой довольно скромную по массе установку.

В общем, видимо, летать там можно (причём даже на дозвуке), но марсианский самолёт будет выглядеть своеобразно, похожим на это:

[Valerij56]

В общем, видимо, летать там можно (причём даже на дозвуке), но марсианский самолёт будет выглядеть своеобразно, похожим на это:

   
Никто не утверждал (во всяком случае я такого не видел), что там в принципе нельзя летать. Ретрансляторы, аэрофотосъёмка, разведка маршрута и обследование больших пещер - в полный рост. Проблема с перевозкой пассажиров и достаточно заметных по массе грузов.

[Кремальера]

Проблема с перевозкой пассажиров и достаточно заметных по массе грузов.

Да,так и есть.Можно в принципе сделать грузовой планер со сверх-большим удлинением крыла,но тогда уж лучше подвесить ему одноразовые твердотопливные ракетные ускорители,из местных перхлоратов.

В общем, видимо, летать там можно (причём даже на дозвуке), но марсианский самолёт будет выглядеть своеобразно, похожим на это:

2-тонный,беспилотный планер(или одноместный-пилотируемый)зделать еще можно.Но больше уже нет,Solar Impulse создан на пределе материалов.,чтобы взлететь ему требовалась полоса шириной 40 метров,а на Марсе она еще и длиной в полтора километра должна быть(и это для такого легкого аппарата).

С учётом КПД винтов (около 0,85) требуемая мощность двигательной установки всего около 24 кВт

У вертолетика Драгонфлай(что летит на Марс вместе с марсоходом 2020)КПД винтов близко к 90%,т.е. вообще по-сути естественный предел.Но...Полноценно летать он не может.Чтобы оторвать ваш планер от поверхности,даже имея КПД винтов близкое к 90%,потребуется совсем другой уровень мощности двигателя-а это доп.вес.

[Андрей 2]

Частичное решение этих задач- всеядные жрд и возобновляемый вид топлива - этанол, ракета фау-2 летала на нём.

[AlexAV]

2-тонный,беспилотный планер(или одноместный-пилотируемый)зделать еще можно.Но больше уже нет,Solar Impulse создан на пределе материалов.,чтобы взлететь ему требовалась полоса шириной 40 метров,а на Марсе она еще и длиной в полтора километра должна быть(и это для такого легкого аппарата).

Ну если ориентироваться на параметры Solar Impulse, то получается следующее.

Пусть у нас 2000 кг взлётной массы, из них 830 кг планер с авионикой (планер чуть поменьше, чем у Solar Impulse, исходя из удельной взлётной массы 13,3 кг/м2 и удельной массы планера Solar Impulse). Движок скажем на 30 кВт (чтобы был запас мощности для взлёта) - килограмм 50 с запасом (естественно никаких аккумуляторов с электродвигателями, только ДВС на паре жидкое топливо-жидкий окислитель, весить он будет не больше бензинового авиадвигателя на аналогичную мощность).

Итого остаётся 1120 кг на топливо с окислителем + ПН. Пусть 560 кг топлива и 560 кг ПН. Не так уж мало на самом деле. Нужно только прикинуть как далеко на этом запасе топлива такой самолёт сможет улететь.

У вертолетика Драгонфлай(что летит на Марс вместе с марсоходом 2020)КПД винтов близко к 90%,т.е. вообще по-сути естественный предел.Но...Полноценно летать он не может.

У вертолёта и самолёта с высоким аэродинамическим совершенством - принципиально разные требования к мощности.

Чтобы оторвать ваш планер от поверхности,даже имея КПД винтов близкое к 90%,потребуется совсем другой уровень мощности двигателя-а это доп.вес.

При низком трение в шасси и достаточно длинной ВПП - ни в коем случае. Мощность достаточная для крейсерского полёта будет более чем достаточна и для взлёта. Собственно при аэродинамическом совершенстве 50 и взлётной скорости 70 м/с двухтонному аппарату (если трение в шасси достаточно мало) достаточно, чтобы тяга превышала 150 Н, а мощность соответственно 12,4 кВт (если КПД движителя, т.е. винтов, 0,85). Дальнейший рост мощности нужен будет только чтобы сократить требуемую длину ВПП.

[Кремальера]

Собственно при аэродинамическом совершенстве 50 и взлётной скорости 70 м/с двухтонному аппарату

А почему так мало-то?У меня сомнения чтобы на Марсе такой планер и на 140 м/с оторвался бы.А дальше уже не выдержат шасси.

[AlexAV]

А почему так мало-то?У меня сомнения чтобы на Марсе такой планер и на 140 м/с оторвался бы.А дальше уже не выдержат шасси.

Эта оценка прямо получается из соотношения для подъёмной силы крыла.

\[ F = C_y \frac{\rho V^2}{2}S \]

Для того, чтобы на Марсе (на уровне с давлением 600 Па и типичной для него температурой) поднять аппарат весом 2000 кг с взлётной скоростью 70 м/с ему достаточно иметь площадь крыла ~143 м2. Это заметно меньше, чем у Solar Impulse как раз с этой массой (200 м2). Какие тут могут быть сомнения?

[crazy_terraformer]

Чтобы оторвать ваш планер от поверхности,даже имея КПД винтов близкое к 90%,потребуется совсем другой уровень мощности двигателя-а это доп.вес.

При низком трение в шасси и достаточно длинной ВПП - ни в коем случае. Мощность достаточная для крейсерского полёта будет более чем достаточна и для взлёта. Собственно при аэродинамическом совершенстве 50 и взлётной скорости 70 м/с двухтонному аппарату (если трение в шасси достаточно мало) достаточно, чтобы тяга превышала 150 Н, а мощность соответственно 12,4 кВт (если КПД движителя, т.е. винтов, 0,85). Дальнейший рост мощности нужен будет только чтобы сократить требуемую длину ВПП.

Можно не мудрить с длинной полосой, а использовать стационарные устройства для взлёта. Пневматическую катапульту; электрическую тележку , питаемую от рельсов или встроенных в полосу индукционных катушек, электромагнитную катапульту с тележкой или без... 
 Или можно использовать подходящую горку. Тросом наверх затянуть агрегат и отпустить вниз по полосе.

[Проходящий Кот]

А садиться как?
Тоесть полоса всё равно нужна.

[crazy_terraformer]

Вертикальная посадка.
В воздухе затормозил и вниз шмяк на тормозных ракетных двигателях
А исчо можно взлетать из и садиться в аэродинамическую трубу. А что? Туда ведь можно поставить огроменные вентиляторы. Или садиться на парашютах.

[Проходящий Кот]

Шмяк и все проблемы с данным аппаратом закончатся.

[Valerij56]

А почему так мало-то?У меня сомнения чтобы на Марсе такой планер и на 140 м/с оторвался бы.А дальше уже не выдержат шасси.

Эта оценка прямо получается из соотношения для подъёмной силы крыла.

\[ F = C_y \frac{\rho V^2}{2}S \]

Для того, чтобы на Марсе (на уровне с давлением 600 Па и типичной для него температурой) поднять аппарат весом 2000 кг с взлётной скоростью 70 м/с ему достаточно иметь площадь крыла ~143 м2. Это заметно меньше, чем у Solar Impulse как раз с этой массой (200 м2). Какие тут могут быть сомнения?

   
Очень простые - Solar Impulse не летает со скоростью 70 м/с, его крейсерская скорость 70 км/час.

[Valerij56]

Шмяк и все проблемы с данным аппаратом закончатся.

   
Вот абсолютно согласен, для любого транспортного летательного аппарата важно рассчитать, прежде всего, возможность посадки.
   
Вертолёт (или коптер) разведки не жалко потерять при разведке большой пещеры. Самолёт для детальной аэрофотосъёмки, разведки маршрута и сопровождения экспедиционных групп может быть лёгким, и нести много топлива. Израсходовав его он может садиться на слегка подготовленную (убраны крупные камни) полосу, и преднамеренно "ронять" крылья (они лёгкие, выдержат, в крайнем случае их подлатают или заменят), а относительно прочные фюзеляж/и с оборудованием и  двигателями покатятся на лёгком шасси. А транспортное средство может быть одноразовым, но рассчитывать прежде всего надо посадку.

[AlexAV]

Очень простые - Solar Impulse не летает со скоростью 70 м/с, его крейсерская скорость 70 км/час.

Пока мы остаёмся на достаточно глубоком дозвуке (где-то до 0,6 - 0,8 M) при заданной геометрии крыла и угле атаки значения коэффициентов С_y, C_x, а также аэродинамического совершенства остаются практически постоянными. Механические нагрузки в полёте при скорости 70 м/с на Марсе будут даже меньше, чем при полёте со скоростью 70 км/с на Земле (вообще при той же взлётной массе они будут в 2,5 раз меньше из-за меньшей силы тяжести там несмотря на большие значения взлётной скорости и скорости полёта, сила аэродинамического сопротивление, подъёмная сила и другие источники механических нагрузок при заданной геометрии крыла в конечном счёте пропорциональный ей).  Поэтому никаких оснований считать, что не полетит не вижу.

Некоторая проблема только взлёт (не в плане аэродинамики, тут проблем никаких, а в плане чтобы когда эта конструкция катится по ВПП со скоростью 252 км/ч она бы не развалилась). Впрочем это решается специальным устройством запуска. Ну а уже в воздухе не видно ни одной причины, чтобы ей не летать.

Можно не мудрить с длинной полосой, а использовать стационарные устройства для взлёта. Пневматическую катапульту; электрическую тележку , питаемую от рельсов или встроенных в полосу индукционных катушек, электромагнитную катапульту с тележкой или без... 

Вот у меня тоже возникают подозрения, что что-то подобное потребуется. Заставить катиться такую большую и хрупкую конструкцию по ВПП с требуемой для взлёта скоростью выглядит чуть ли не большей проблемой, чем заставить её летать.

[Valerij56]

Упустили, и очень много. Для получения кислорода нужна техническая вода, которую можно получить любым из уже описанных способов.

Это на земле мы привыкли, что техническая вода - грязная. по факту - она очень чистая, применительно к марсианским условиям.
Чтобы получить на Марсе такую техническую воду, надо попотеть (и одним из способов почему-то упоминается озонировние).

   
Начну с конца. Читайте внимательнее - тред про питьевую (точнее, про воду, потребляемую человеком (при производстве пищи, для гигиенических нужд и т.д.) воду. Именно её всю предлагается озонировать.
   
Основной потребитель "технической вводы" - электролиз для производства топлива. Она получается из грунта, и её предлагается очищать дистилляцией при пониженной температуре и давлении. Небольшое усложнение процесса позволяет управлять профилем температура/давление в цикле, и снизить количество летучих примесей в конкретной фракции дистиллята. Эту фракцию можно использовать как сырьё для питьевой воды
     

Электролиз неочищенной воды помимо кислорода будет давать и ядовитые газы тоже, которые в свою очередь потом опять неплохо растворяются в воде.

   
А кто, кроме вас, предлагал подавать в электролиз неочищенную воду?
     

В ходе текущей дискуссии быстро даются ответы на вопросы "а как убрать то или это..?"
Но проблема в том, что НИХРЕНА НЕ ПОНЯТНО, что именно будет в исходом материале на Марсе.
Достаточно упустить (или принять как незначителные или маловероятные) следы цианидов или ртути, чтобы угробить всю экспедицию со всеми её современными технологиями подготовки воды.

   
Вы опять предлагаете послать в первом рейсе колонистов, вооружив их лопатами и граблями? Кто, кроме вас, предлагает что-то "или принять как незначительные или маловероятные"?
   
В любом случае первые люди полетят после того, как на Марсе будет произведено топливо для их возвращения. То есть к моменту вылета первых людей на Марс будет уже довольно много информации о составе добываемой воды, и будут отработаны методы её добычи и переработки.
     

О воде:
А как оценить эмиссию всякого г-на в искуственную атмосферу жилых модулей от местных стройматериалов (а именно из них мы предполагаем строить модули), при их взаимодействии с водой (какая-никакая, а влажность в помещении всё-таки будет.

   
На первом этапе из местных материалов будут строиться только наружные конструкции.

[Valerij56]

Очень простые - Solar Impulse не летает со скоростью 70 м/с, его крейсерская скорость 70 км/час.

Пока мы остаёмся на достаточно глубоком дозвуке (где-то до 0,6 - 0,8 M) при заданной геометрии крыла и угле атаки значения коэффициентов С_y, C_x, а также аэродинамического совершенства остаются практически постоянными. Механические нагрузки в полёте при скорости 70 м/с на Марсе будут даже меньше, чем при полёте со скоростью 70 км/с на Земле (вообще при той же взлётной массе они будут в 2,5 раз меньше из-за меньшей силы тяжести там несмотря на большие значения взлётной скорости и скорости полёта, сила аэродинамического сопротивление, подъёмная сила и другие источники механических нагрузок при заданной геометрии крыла в конечном счёте пропорциональный ей).  Поэтому никаких оснований считать, что не полетит не вижу.

Некоторая проблема только взлёт (не в плане аэродинамики, тут проблем никаких, а в плане чтобы когда эта конструкция катится по ВПП со скоростью 252 км/ч она бы не развалилась). Впрочем это решается специальным устройством запуска. Ну а уже в воздухе не видно ни одной причины, чтобы ей не летать.

Можно не мудрить с длинной полосой, а использовать стационарные устройства для взлёта. Пневматическую катапульту; электрическую тележку , питаемую от рельсов или встроенных в полосу индукционных катушек, электромагнитную катапульту с тележкой или без... 

Вот у меня тоже возникают подозрения, что что-то подобное потребуется. Заставить катиться такую большую и хрупкую конструкцию по ВПП с требуемой для взлёта скоростью выглядит чуть ли не большей проблемой, чем заставить её летать.

   
Вот нет никаких проблем со взлётом, можно сделать катапульту, даже в несколько "ручьёв", синхронно разгоняющих два фюзеляжа и законцовки крыла (или фюзеляж и мотогондолы). Проблема в посадке, когда ударные нагрузки практически неизбежны, и они пропорциональны массе и квадрату скорости.