How to live on Mars

[eugenebo]

Некоторые мысли относительно возможности заселения Марса людьми. Преимущественно для таких же маньяков космонавтики, как и я. Вас предупредили :)

Comments

[rezkiy.livejournal.com]

Вопрос дилетанта. Я вот чего не понимаю. Достаточное ли у Марса гравитационное поле, чтобы удерживать атмосферу при достаточно высоких температурах? Вторую космическую мы изменить не можем, а чем выше температура, тем выше скорость молекул.

Да-да, я понимаю, что на Венере давление похлеще земного, температура выше, а гравитация похожа. Она, часом, массу не теряет?

[eugenebo.livejournal.com]

Потеря атмосферы в космос определяется температурой не на поверхности, а в экзосфере -- весьма разреженной части атмосферы, где длина пробега молекул становится сопоставима с её "толщиной". На парниковый эффект и поверхностную плотность атмосферы на той высоте уже пофигу.

Компоненты с молекулярным весом выше примерно 15 устройчиво удерживаются Марсом. Поэтому CO₂ сам по себе в космос не теряется. Но может, если солнечное излучение разламывает его на более лёгкие и энергичные молекулы. Собственно, это творится на Венере. Для временных масштабов человечества этим эффектом можно смело пренебречь.

[npopok.livejournal.com]

Благодарю, статья весьма поучительна. Имею что добавить:

1. Добавляю:

* Проблема недостатка тяготения. Он может быть вредным. Надо будет центрифужные кровати делать.

* Орбитальные зеркала

* ОЧЕНЬ БОЛЬШОЙ БОМБОЙ убить сразу четырёх зайцев:
** Выкопать воронку 35 км :-)
** Подогреть
** Поменять орбиту или/и скорость вращения планеты.
** Провести испытания ОЧЕНЬ БОЛЬШОЙ БОМБЫ

1. Общие мысли:
* Синегретическое совмещение твоих способов: ядерные реакторы + заводы-кислородники + заводы-копатели (рудо- и топливодобывающие) + заводы-производящие-заводы (разделение, думаю, пригодится).
Бонус: заводы, производящие ядерные реакторы
Бонус 2: заводы, производящие орбитальные зеркала (или хотя бы доставляющие серебро на орбиту, где другие заводы уже трудятся)

* А как же Стеклянные Купола^™. Накачивать в них уг.газ, создать какой-нить быстрый вид растения, чтобы дышал ускоренно. Ну и плодящиеся роботы^™, строящие всё больше куполовъ.

(...)

Преобразование людей

[npopok.livejournal.com]

А вот насчёт подстройки тела я не разделяю твоего оптимизма.

Общее пояснение: чтобы разработать способ такого преобразования (а это будет единичное решение, для плутоновских условий нужно будет почти всё заново делать) нужно задействовать экономическую систему много мощнее, чем для застройки Марса сплошным слоем ядерных реакторов :-)

Пояснение можно упростить до: денег это будет больше стоить.

[solomon2.livejournal.com]

Спасибо. Интересно.

Можно еще рассмотреть вариант разогрева Марса при помощи парникового эффекта (работает на Венере!)

Насчет модификации тел - согласен, что стратегически - это самый перспективный путь, но с Марсом ситуация особая. В силу его астрономического положения и параметров его можно использовать как Вторую Землю - резервную базу человеческой цивилизации, т.е. мы говорим о переселении значительной части человечества, вроде как в Новый Свет последние 400 лет. Здесь полумерами не обойдешься - требуется полное терраформирование.

[eugenebo.livejournal.com]

Э-ээ... парниковый эффект от какого газа имеется в виду? Если C0₂, то вроде бы продемонстрировано, что с Марсом это -- дохлый номер (см. "решение #3").

[speshuric.livejournal.com]

На мой взгляд, полное тераформирование вряд ли целесообразно. Не приходит же пока (с счастью) никому в голову прогревать весь крайний север и Антарктиду (а предсказуемость настолько глобального вмешательства и в случае Марса тоже очень низка). То что "на улицу" не выйти без скафандра - не самая большая забота. Опять же я январе где-нибудь в районе Оймякона в шортах на улице немного народу.
Зачем тратить хренову тучу Джоулей, если нужно согреть и "накачать воздухом" лишь несколько кубических километров? Простой расчет: пусть одному человеку (с запасом) нужно для работы и жизни 1000 м3. Тогда км3 хватит на миллион человеков. С обогревом (при достаточной теплоизоляции), я думаю, справится даже одна АЭС.
Площадь постройки при высоте 100 м составит 10 км2. Можно умножить на 3 (для расположения технических сооружений). Получаем компактный мегаполис.

[eugenebo.livejournal.com]

Согласен. Города под куполами выглядят куда доступнее. Желание же терраформирования планеты проистекает, на мой взгляд, от неосозненного стремления вырваться из помещения, "на волю, на волю, в пампасы!" :))

[cccce.livejournal.com]

Вполне своевременные мысли, как я понимаю:-)
Ученые предсказывают скорую гибель человечества и советуют осваивать космос:
http://www.vz.ru/society/2006/6/17/37803.html

Одно упущение, Женя

[mixalych.livejournal.com]

Ты рассматриваешь проект терраформинга Марса как нечто замкнутое (в понятиях массы\энергии), в реальности же при такой постановке вопроса надо рассматривать ресурсы всей соленцной

Одно упущение, Женя.

[mixalych.livejournal.com]

Ты рассматриваешь проект терраформинга Марса как нечто замкнутое (в понятиях массы\энергии), в реальности же при такой постановке вопроса надо рассматривать ресурсы всей солнечной системы. К примеру, можно оценить солеченую систему в плане поиска наиболее выгодных энергетически маршрутоов транспортировки легких элементов - к примеру, в поясе Койпера найти подходящий ледяной\газовый фрагмент, на него ядерный двигатель, ну и вперед, к внутренним планетам. Долго, правда, будет. Зато при ударном столкновении с поверхностью Марса тебе будет и кратер (см. планы локальных хабитатов), и тепло, и вода-газы.

Re: Одно упущение, Женя.

[eugenebo.livejournal.com]

В этом есть рациональное зерно, хотя трудности здесь выше, чем может показаться. Добавлю-ка я, пожалуй, раздел на эту тему в свой "трактат". Спасибо за подсказку :)

Еще вариант.

[potan.livejournal.com]

Выкапывая яму, грунт отвозить на полюса, что бы замерший CO2 оказался выше - то есть при более низком давлении.

Хотя меня Меркурий все равно привлекает больше Марса :-).

[paul-schultz.livejournal.com]

А вот ещё работёнка для саморазмножающихся заводов - соберать себя не на поверхности, а в атмосфере...
конструкция такого заводика прядставляет из себя тонкий и широкий парус.

Замысел:
1. Чем выше в атмосферу поднимаем фотоэлемент, тем меньше его энергопотери от поглощения лучей атмосферой.
2. Сами по себе "паруса" хорошо усилят парниковый эффект. Даже если такой завод вышел из строя и перестал выполнять свои энергетические функции, парниковую роль он будет выполнять исправно.

[npopok.livejournal.com]

Пароса порешетят метеориты.

[4eshirski-kot.livejournal.com]

мдя. интерсно, что курил автор - космонавт?

[http://users.livejournal.com/_nightwing/]

"Таким образом, максимальная площадь подобного поселения вряд ли может превышать 20 миллионов квадратных километров, что сопоставимо с площадью России. Даже без учёта неизбежных технологических потерь энергия, потребная на вынимание этого объёма грунта, составляет около 8*1025 Дж."

к чему вынимать ВЕСЬ объем грунта? достаточно пробурить узкую скважину, а уже на глубине 32 км сделать 3 метровой высоты квартиру площадью с Россию ) Энергии понадобится в 10^4 раз меньше

предлагаю не выбрасывать этот вариант из возможных

[http://users.livejournal.com/_slonyara_/]

Необходимо как то использовать кислород , находящийся в связанном состоянии в марсианском грунте . Плюс возможно есть много воды (льда) под поверхностью .

Хочется немного добавить, Александр.

[(Anonymous)]

Хочется заметить, что вариант со сбрасыванием кометы или астероида из пояса койпера не требует остановки этого тела. Достаточно просто подкорректировать его орбиту, чтобы при прохождении через орбиту Марса оное упало на него. Но лучше всего не одно тело диаметром 60 км, а несколько (десяток, десятки) значительно меньших. Тогда промахи будут скрадываться количеством - это раз, гораздо проще корректировать орбиту - это два, ну и заодно глубокое исследование пояса Койпера - это три. Есть и еще одно преимущество, ведь сбросив одно тело можно весьма серьёзно промахнуться с его хим.составом и не получить желаемого, а в варианте множества мелких тел появляется вариант коррекции получаемого результата...

Re: Хочется немного добавить, Александр.

[eugenebo.livejournal.com]

Правильно, орбиту койперовского тела надо лишь подкорректировать. Но фактически величина этой коррекции эквивалентна остановке тела. Ведь у койперовского тела перигей составляет, скажем, 100 а.е. А мы хотим снизить его до 1.5, чтобы "зацепить" Марс. Для этого его надо почти остановить.

(Можно, на самом деле, обойтись энергией, в 1-(корень из 2) меньшей. Если тело сначала перевести на очень вытянутую орбиту, а потом оттуда сбросить. Но это займёт тысячи лет).

соображение

[vepr-y.livejournal.com]

Женя, добрался наконец и до этой статьи :-)

Как всегда интереснейшие темы поднимаешь :-)

Вот какое соображение есть:

------
Давление паров воды при температуре +37 oС составляет около 6300 Па [0.062 атм]. Значит, чтобы ходить без скафандров, нужно как минимум 6300 Па. Правда, это ещё не учитывает потребностей дыхания.

Чтобы дышать, хорошо тренированному человеку необходимо парциальное давление кислорода во вдыхаемой смеси не менее примерно 40 миллиметров ртутного столба, или 5300 Па. Добавляя к этому давление водяного пара из лёгких [6300 Па], получаем, что общее давление атмосферы (равное давлению газа в лёгких) должно составить около 11600 Па, или примерно 1/9 земной атмосферы.
-------

В своё время я интересовался следующим вопросом: что произойдёт с человеком в вакууме (в разных аспектах - отсутствие давления, температура, отсутствие кислорода). Большинство того, что я нарыл, теми или иными путями вело сюда: http://www.geoffreylandis.com/vacuum.html
Здесь немало в той или иной мере интересных и в той или иной мере правдоподобных соображений про человека в вакууме, в данном случае актуален следующий фрагмент:

Your blood is at a higher pressure than the outside environment. A typical blood pressure might be 75/120. The "75" part of this means that between heartbeats, the blood is at a pressure of 75 Torr (equal to about 100 mbar) above the external pressure. If the external pressure drops to zero, at a blood pressure of 75 Torr the boiling point of water is 46 degrees Celsius (115 F). This is well above body temperature of 37 C (98.6 F). Blood won't boil, because the elastic pressure of the blood vessels keeps it it a pressure high enough that the body temperature is below the boiling point-- at least, until the heart stops beating (at which point you have other things to worry about!). (To be more pedantic, blood pressure varies depending on where in the body it is measured, so the above statement should be understood as a generalization. However, the effect of small pockets of localized vapor is to increase the pressure. In places where the blood pressure is lowest, the vapor pressure will rise until equilibrium is reached. The net result is the same.)

Хотя ясно, что всё вышеописанное очень больно, но к "без герметичного жёсткого скафандра, подобного лунному, у человека на Марсе мгновенно вскипит кровь" всяко не приведёт :-)

И ещё один фрагмент оттуда же:
On the subject of partial-body vacuum exposure, the results are not quite as serious. In 1960, during a high-altitude balloon parachute-jump, a partial-body vacuum exposure incident occurred when Joe Kittinger, Jr. lost pressurization in his right glove during an ascent to 103,000 ft (19.5 miles) in an unpressurized balloon gondola, Despite the depressurization, he continued the mission, and although the hand became painful and useless, after he returned to the ground, his hand returned to normal. Kittinger wrote in National Geographic (November 1960):
"At 43,000 feet I find out [what can go wrong]. My right hand does not feel normal. I examine the pressure glove; its air bladder is not inflating. The prospect of exposing the hand to the near-vacuum of peak altitude causes me some concern. From my previous experiences, I know that the hand will swell, lose most of its circulation, and cause extreme pain.... I decide to continue the ascent, without notifying ground control of my difficulty."
at 103,000 feet, he writes:
"Circulation has almost stopped in my unpressurized right hand, which feels stiff and painful."
But at the landing:
"Dick looks at the swollen hand with concern. Three hours later the swelling will have disappeared with no ill effect."

Так что "в таком вот аксепте" всё может быть не так безнадёжно :-)
У мужика конечно возникли проблемы с рукой, но во-первых он декомпрессировался неравномерно (может так оно и хуже :-D ), во-вторых, подозреваю, на декомпрессию можно тренироваться как на перегрузки, и этим понизить порог терпимого давления, и, в третьих, его пик пришёлся на 103 тысячи футов, а это уже по любым меркам высоковато...

Re: соображение

[eugenebo.livejournal.com]

Ну, "вскипит кровь" вовсе не означает ужасов, продемонстрированных на Шварценнегере :) Никто не говорит, что это кипение продолжится. Но в капиллярах оно начнётся (в основном за счёт растворённых газов), и этого уже достаточно, чтобы потерять возможность функционировать. Ибо как раз те самые раздутые стенки сосудов, которые, как справедливо указано, создают дополнительное давление, прекратят возможность кровообращения и сделают очень-очень больно. Собственно, это будет кессонная болезнь. Мы её давно уже знаем и знаем, что сколько-то существенно к ней приспособиться нельзя.

Но выражение в тексте надо бы поправить, действительно, а то мне уже не в первый раз на него указывают :)

[(Anonymous)]

Самое реальное мне кажется таки копать яму. Не "с Россию" естественно, а по размеру города. Допустим, такая усеченная воронка глубиной в эти самые 35 км с диаметром дна 20 км - с лихвой хватит на все нужды. Копать в низменности - километров 10 сэкономить.

Забыли про магнетизм

[sadinandreos.livejournal.com]

Кажется, здесь не упомянуто про один очень важный фактор - на марсе почти нет магнитного поля, такого, как на Земле, а есть некий остаточный магнетизм, достаточно локальный, а это не только защита от радиации, но также и важный фактор жизни. В какой-то книге приводился эксперимент с мышами, котрых изолировали от магнитного поля в какой-то штуке и.... мышки окочурились, хотя их хорошо кормили. Без решения этой проблемы то же самое может быть и с теми. кто захочет там жить....

Энергия для нагрева Марса

[insane-reader.livejournal.com]

Для обогрева Марса и создания электромагнитного поля можно использовать энергию извне этой планеты.
Например, создать солнечную энергосистему на поверхности или орбите Меркурия.
Плотность солнечной энергии здесь 9,13 кВт/м².Энергию можно передавать на Марс лазерными лучами.

Re: Энергия для нагрева Марса

[eugenebo.livejournal.com]

Предполагая 30% КПД батарей и 30% КДП передачи, получаем, что солнечные батареи должны покрыть примерно весь Меркурий. Что заменяет одну трудноразрешимую задачу планетарного масштаба на другую такую же :)

Но направление мысли интересное.

[insane-reader.livejournal.com]

Создавая атмосферу Марса, необходимо понимать, что какое-то количество атмосферных газов будет:
1)абсорбировано грунтом;
2) поглощено водой (растворится, превратится в газогидраты в глубоких водоёмах).
После коррекции климата помимо всего прочего, потребуется как-то связывать пыль, которая может быть ядовита, вызывать ожоги, силикоз, аллергические реакции, мутагенные эффекты и прочие неблагоприятные физиологические и генетические последствия для организма человека и животных, вероятно сухопутные растения придется выращивать на гидропонике под защитой от пыли.
Тесты, проведённые в рамках программы «Феникс», показали, что почва имеет очень щелочной pH фактор, поэтому для выращивания растений её придётся нейтрализовать химически или с помощью бактерий выделяющих кислоты, либо выращивать растения устойчивые к данному pH грунта изначально, либо измененных генетически.
Также придётся изменять и контролировать химический состав гидросферы (озёр, рек, морей).

[eugenebo.livejournal.com]

Замечания справедливые. Я все эти трудности не учитывал, пытаясь оценить задачу хотя бы "снизу" по факторам, требующим решения.

[Фёдор Исаченков (from livejournal.com)]

На Венере и на Марсе атмосфера состоит из из углекислого газа. Вода и водородные соединения под действием УФ излучения распадается на атомы и водород улетает в открытый космос т.к. легче и при тойже температуре атомы имеют большую скорость. На земле этого не происходит поскольку выше гравитация и есть магнитное поле, которое захватывает водород из солнечного ветра, а также не даёт улетать протонам - ионезированным атомам водорода.
Согласно молекулярно кинетической теории средне квадратичная скорость газа пропорционально корню из температуры и обратно пропорциональна молярной массе. Но есть доля газа имеющяя более высокую скорость. Не связанный водород достигая второй космической скорости покидает атмосферу планеты. Для того чтобы была жизнь нужна вода. Чтобы была вода нужен водород.Чтобы был водород нужно магнитное поле, которое захватывало бы и удерживало водород в атмосфере планеты! Как создать мощное магнитное поле?
1.Можно проложить по экватору кабель и пустить по нему ток, если в планете много феромагнитных веществ она намагнитится и первичное поле усилится. Более подходит для Марса.
2.Если материал планеты электро проводен можно раскрутить планету, бомбардируя край планеты астероидами, тогда будет подобие планетарного генератора. Более подходит для Венеры.

[eugenebo.livejournal.com]

Хм. В Ваших идеях есть некоторое благородное безумство. Размах хороший.

Что касается водорода, то мне представляется, что основной источник его на современной Земле -- это не захват из солнечного ветра. Масса захваченного водорода оценивается как M = πR²mnvT, где R -- радиус горловины захвата в магнитосфере (не более 5-6 радиусов Земли), m, n, и v -- соответствующие параметры частиц солнечного ветра, а T примем за 4 миллиарда лет. Потерей газа пренебрежём. Но даже при таком сверхоптимистичном допущении получается захват на уровне 2*10¹⁸ кг, что составляет что-то около 1% водорода в современной гидросфере. И это не включает водород в коре и глубже.

Магнитосфера, безусловно, замедляет утечку водорода, но радикально ли? В верхних слоях ионосферы (500-600 км), где длина пробега частиц становится сопоставима с масштабом высоты (~10 км), степень ионизации атмосферы не превосходит нескольких десятков процентов. То есть, не менее эдак половины атомов водорода продолжают свободно покидать планету поперёк геомагнитных линий. Магнитосфера также защищает атмосферу от прямой бомбардировки солнечный ветром, но, опять же, не всю, а только процентов 50-90 (иначе бы не было северных сияний). Таким образом, вряд ли её присутствие уменьшает потёрю водорода более, чем в несколько раз -- а нам здесь многие порядки нужны.

То, что атмосфера Венеры "распыляется" солнечным ветром, справедливо. Скорость этого процесса очень велика: в отсутствии источников или каких-то восстановительных путей всю атмосферу этой планеты должно было бы "сдуть" за какие-то миллионы лет. Каков механизм, препятствующий этому процессу, остаётся пока, увы, загадкой. Мы вообще плохо понимаем динамику состава венериансткой атмосферы и, в частности, проблему исчезновения венерианской воды. А это было именно исчезновение, а не исходная обеднённость, на это прямо указывает резкий избыток дейтерия в венерианском водороде.

Наиболее правдоподобной гипотезой из виденных мне кажется вот какая. На Земле стратосфера достаточно холодна, чтобы вода конденсировалась и вымораживалась ниже. Поэтому 99% атмосферной воды сидит низко, стратосфера же крайне суха и поток воды (и водорода) сквозь неё на те высоты, где существенно расщепление и убегание, ничтожен. Венера, будучи ближе к Солнцу, вероятно, обладала более тёплой и, следовательно, "влажной" стратосферой, и солнечный ультрафиолет действительно мог "вылизывать" из неё водород убийственными темпами. Это представление, если верно, накладывает дополнительные ограничения на области обитаемости планет вокруг других звёзд.

[Фёдор Исаченков (from livejournal.com)]

Размер магнитосферы гораздо больше 20...12 Re и земле старше, концентрация зависит не только от прихода но и от расхода... навиваясь на магнитные линиии ионы водорода будут н падать на полюсах...
Вылетать с полюсов сложнее т.к. температура там очень низкая и скорости не будет хватать чтобы покинуть Замлю преодолев Гравитационное и магнитное поле.

А то что в атмосфере венеры огромное количество дейтерия какраз и подтверждеут что легкий водород в быстрее "выпаривается" из атмосферы

Сваливать всё на температуру тоже нельзя, на Марсе холодно однако воды (водорода тоже нет) и также преобладает CO2...

Проблемма магнитного поля для организации условий для жизни самая важная.
http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1304&tx_ttnews%5Btt_news%5D=1269&cHash=13b08d77e665ad1a71769392655d8598

...Взаимодействие с солнечным ветром. Поскольку Венера не обладает собственным магнитным полем, значительная часть ее экзосферы подвержена воздействию потоков солнечного ветра. Венера-Экспресс выявила процесс ухода из атмосферы ионов Н+, Не+ и О+. Однако, поток нейтральных атомов не оценивался. Оценки потоков нейтралов очень важны для изучения климатических изменений на планете. Отношение потоков Н и О, и его отличие от 2 (коэффициент, ожидаемый при диссоциации молекул воды) содержит важную информацию о роли, которую играют породы на поверхности планеты в процессе изменения содержания атмосферного кислорода. ...

здесь есть интересные ссылки!
http://vk.com/feed#/topic-14516063_22800592

Какие будут технические решения? возможно будут слегка красить метеориты и остероиды чтобы они под действием солнечного ветра изменяли траекторию и попадали под нужным углом в Венеру.
Возможно будут ставить мощные атомно-ионные двитатели на огромные астероиды сталкивая с их орбит на Венеру и заставляя вращаться. С моей точки зрения Венера наиболее перспективна для заселения.

[http://users.livejournal.com/___lin___/]

Ждем C/2013 A1 (Siding Spring) и надеемся :-)

[ndimitar.livejournal.com]

http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/forum11/topic13487/

[insane-reader.livejournal.com]

Ещё вариант How to live on Mars - техногенная биосфера, как постоянное или временное явление: постепенно покрываем Марс герметичной прозрачной многосекционной оболочкой на основе силиконовых полимеров (силикаты, диоксид углерода и вода на Марсе есть) строя секции ,по мере готовности и необходимости, пока они не сольются.

Воздух
Эту оболочку легче будет заполнить пригодным для дыхания воздухом, по-скольку его потребуется меньше, чем при создании землеподобной атмосферы при терраформировании.
Дыхательная смесь вне жилых секций будет вначале будет под низким давлением из-за нехватки азота и обогащена кислородом, возможно компонентом смеси будут перфторуглеводороды (газы - разбавители + парниковые газы) ,растения придется подкармливать азотными удобрениями.

Защита от солнечного ветра и космических лучей.
Оболочка будет иметь в своей структуре сеть проводящих электричество элементов для создания искусственного электромагнитного поля.

Фактически сфера может быть многоуровневой толщиной в десятки километров. т.к. марсианская гравитация составляет 0,378g (можно строить космический лифт из стали).

Естественно, необходимы:
1) противометеоритная защита - комплекс спутников раннего обнаружения и слежения за потенциально опасными объектами (ПОО) на орбите вокруг Марса, в точках Лагранжа L4 и L5 системы Солнце-Марс, маяки на ПОО;
комплекс коррекции траектории ПОО ,
система уничтожения (космический гамма-лазер, электромагнитная пушка,термоядерные заряды);
2) система автоматических переборок и щитов герметичных укрытий;
3) система экстренной эвакуации из опасного района;

[insane-reader.livejournal.com]

Для обогрева поверхности можно использовать тепло нижних слоёв литосферы или верхних слоёв мантии, бурим скважины или строим шахты 50-150 км глубины и ставим ареотермальные электростанции и обогреваем поверхность инфракрасными излучателями, расположенными на стационарных аэростатах и вершинах гор, холмов.

[eugenebo.livejournal.com]

Значит, так, я тут посчитал -- увы, не проходит. Объясню тезисно, пропуская выкладки, но при необходимости могу раскрыть подробнее.

Первое -- потребная мощность. Если мы хотим поднять температуру Марса на 25 градусов, то по Стефану-Больцману на это надо (2-10)*10¹⁵ Ватт тепла. Просто на поддержание излучательного равновесия. Я принял нижнюю оценку как более оптимистичную. Это тепло должно поступать в течение многих лет, пока не завершатся климатические преобразования (я ещё раз оптимистично полагаю, что они будут потом самоподдерживающимися).

Какую мощность выделяет одна шахта? У шахты может быть три режима работы. В первом (начальном) характерная толщина охлаждённого слоя грунта вокруг неё много меньше диаметра шахты. Предполагая, что температура растёт вглубь линейно, легко получить оценку на полное энерговыделение из шахты в этом режиме: оно примерно составит Q₁ ≈ 2πa²γL²cρ, где a -- радиус шахты, γ -- тепловой градиент вглубь грунта, L -- длина шахты, c -- теплоёмкость грунта, а ρ -- его плотность. Оно, как видно, пропорционально квадрату глубины шахты. Теперь заметим, что ему же пропорциональна энергия, которая требуется, чтобы этот грунт из шахты на поверхность извлечь! А именно, эта энергия составляет E_exc ≈ πa²ρgL²/2, где g -- сила тяжести. Деля первое на второе, получаем, что энергетическая "прибыльность" шахты в этом режиме есть η ≈ 4γc/g, то есть зависит лишь от физических свойств Марса, а не шахты.

Величина γ, к сожалению, известна не очень точно, источники расходятся в её оценке в 2-3 раза. Я принял более-менее "оптимистичное" значение 20 К/км, следующее из значений теплового потока, например, в [1 (http://www.lpi.usra.edu/meetings/geomars2001/pdf/7044.pdf)]) и теплопроводности грунта в ~1 Вт/(м*К). При теплоёмкости грунта в 1000 Дж/(кг*К) получаем η ≈ 0.2. То есть: энергия, которую в принципе можно собрать из шахты в первом режиме, на Марсе составит лишь ~20% то той, что нужна, чтобы эту шахту выкопать. Иными словами, этот режим добычи энергии на Марсе убыточен.

Следующий режим -- это когда характерная ширина δ охлаждённой зоны вокруг шахты много больше её диаметра, но меньше длины L. Характерное время выхода на него пропорционально квадрату диаметра шахты и для 1 метра составляет порядка 1 месяца, что приемлемо. Полное энерговыделение в этом режиме пропорционально L⁴ и, таким образом, теоретически позволяет достигать положительного энергетического баланса. Но каков баланс мощностей?

Точное решение задачи довольно сложно даже для однородного распределения температуры вглубь (см., напр., [2 (http://www.ewp.rpi.edu/hartford/~ernesto/S2006/CHT/Notes/ch03.pdf)]). Однако методом грубых оценок можно показать, что характерная тепловая мощность шахты в таком режиме составит P₂ ≈ πγL²/Ln(δ/a). Последнее отношение точно неизвестно, но стоит под логарифмом, а потому малочувствительно к неточностям; грубо его можно оценить десяткой. И получается, кто километровой глубины шахта в таком режиме будет давать что-то около 10⁴ Ватт тепла. Это, увы, немного. Если увеличить длину до 100 километров, получится 10⁴ Ватт. Чтобы такими шахтами произвести 2*10¹⁵ Ватт тепла, их потребуется выкопать 20 миллионов штук! Выходит глобальный астроинженерный проект, вряд ли выполнимый в обозримом будущем даже средствами автоматизации.

Наконец, у шахты ещё может быть третий режим: когда охлаждённая зона вокруг неё становится существенно шире глубины шахты. Однако, во-первых, переход в этот режим в марсианских условиях занимает порядка 10 тысяч лет даже для километровых глубин. А во-вторых, как можно интуитивно понять, энерговыделение после этого мало будет отличаться от сегодняшнего натурального теплового потока из недр Марса, который совершенно недостаточен для какого-либо влияния на его климат.

Таким образом, мой вывод, основанный на грубых прикидках, показывает, что, к сожалению, сегодняшняя мощность тепловой машины недр Марса слишком мала, чтобы с успехом её использовать для разогрева планеты, если только не обладать начальным энергетическим бюджетом, позволяющим достигнуть нужного разогрева и без бурения недр.

Ошибки? Комментарии?

[insane-reader.livejournal.com]

Для обогрева Марса можно создать искусственные магматические или петротермальные очаги взрывая термоядерные заряды в скальной породе на глубине нескольких километров. Фактически плавя термоядерной энергией горные породы на большой глубине можно отказаться от строительства атомных электростанций и могильников ядерных отходов. Осколки деления плутония или урана и радиоактивные изотопы, созданные наведенной радиацией, остаются глубоко под поверхностью. Изолируя теплоноситель в системе скважин герметичным трубопроводом можно избежать захвата и выброса на поверхность радиоактивных веществ.

[eugenebo.livejournal.com]

Увы, геотермальная система Марса, похоже, слишком слаба, чтобы быть интересной в качестке источника энергии. Полная её мощность на сегодня составляет что-то около 4*10¹² Ватт. Т.е., если какую-то энергию и можно извлечь из грунта, так это только уже запасённое в нём за предыдущие годы тепло. А это, похоже, малоперспективно, если верны мои прикидки в предыдущем посте.

[insane-reader.livejournal.com]

По поводу полномасштабной колонизации Антарктиды:
если ледниковый покров Антарктиды полностью растает, уровень Мирового океана повысится почти на 60 метров. Куда-то надо девать лишнюю воду. Можно выбрасывать в прочных металлических цистернах в космос электромагнитными катапультами, там она пригодится для освоения космоса. Можно пойти дальше и осушить шельф Мирового океана. (Конечно подобные идеи можно воплощать, только овладев управлением климатом в масштабах планеты и при существовании некоего государства-гегемона или мирового правительства (глобальной коалиции) заинтересованного в подобных проектах.)
Иначе вахтовые поселки, города под куполом, жизнь в теплоизолированном окружении, и если не на твердой породе, а на леднике, то у всего этого должны быть какие-то колеса, возможно даже охлаждаемое днище

[eugenebo.livejournal.com]

Тут, увы, первая проблема -- энергетическая. Чтобы выкинуть кило воды на орбиту, нужно не меньше 30 мегаджоулей энергии (это если без потерь). В пересчёте на весь антарктический щит это составит где-то 8*10²⁶ Джоулей, что как бы в полтора миллиона раз превышает сегодняшний годовой энергетический бюджет человечества. Если бы у нас были в распоряжении подобные энергии, мы бы уже давно освоили космос и вынесли туда всё "греющее" Землю производство...

Справедливо, что ключ к таким энергиям -- ядерная и в особенности термоядерная энергетика. Развитие которой сегодня тормозится в первую очередь не инженерными, а социально-политическими причинами. Что есть вторая и основная наша проблема на этой планете...

[insane-reader.livejournal.com]

Не помню, где прочитал и довольно давно, вот такая мысль для небесных тел с низкой гравитацией или для планет с низким атмосферным давлением:
небесное тело (или его большая часть) покрывается сплошной надувной оболочкой со шлюзами,висящая на твердых опорах или на аэростатах, в которую нагнетается вся атмосфера планеты, если она есть(увеличиваем давление), или создаём искусственную. Тут главное - успевай дырки заделывать.
Отсюда возникает несколько мыслей:
1) интерактивная роботизированная оболочка состоящая из дублирующихся слоев нанороботов сцепленных между собой и держащихся на высоте за счет пузырьков с водородом или гелием. Функции создание и удержание необходимого атмосферного давления, возможно парниковый эффект( если материалы из которого она будет изготовлена отражают инфракрасное излучение планеты.
2) слои пены из пузырьков из алмазной плёнки или какого-нибудь прозрачного материала с низким коэффициентом трения заполненной гелием или водородом,отражающий инфракрасное излучение.
Естественно пузырьки с легким газом не должны быстро лопаться или пропускать его, или выход из строя элементов оболочки должен быть легко восполним.
Слои пены наиболее простой и интересный вариант, возможно легче создать подобный слой, чем синтезировать необходимое количество перфторуглеводородов.