Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Колонизация марса

Перевод Большая марсианская проблема энергия

24.03.2021 18:04:11 | Автор: admin

Вы слышали о планах SpaceX отправить нас на Марс и построить долгосрочную базу. Изыскания человечества в межпланетном пространстве! Звучит фантастически, правда? Но с Марсом есть одна вопиющая проблема, о которой мало кто говорит. Это не токсичная почва, не смертельная радиация, не разреженная атмосфера, слабая гравитация или ничтожное количество воды. Даже если мы решим эти проблемы, Марс не станет нам уютным домом. Большая проблема заключается в энергии.


Чтобы поддерживать человечество, особенно на такой негостеприимной планете, как Марс, нужно много энергии. В сравнении с Землёй Красная планета холодная, токсичная и безвоздушная, а это значит, что как только мы доберёмся туда, понадобится устрашающее количество жизнеобеспечения.

База нуждается не только в давлении, но и в постоянном уравновешивании уровней углекислого газа, кислорода и азота, и всё это в то время, пока поддерживает тепло, чтобы защититься от холода снаружи.

Чтобы наши пионеры выжили на Марсе, еду и воду нужно вырастить, дистиллировать и переработать. Всё это отнимает довольно много энергии. Не говоря о том, сколько нужно кофе, чтобы оставаться в здравом уме.

Подсчитано, что марсианской базе потребуется около 90 кВт на человека. а значит, на миссию в 12 человек потребуется 1080 кВт. Это примерно такая же мощность, что и у Bugatti Chiron на непрерывном полном газу. Для сравнения: в среднем американском доме потребляется 1,4 кВт, а это потребление постоянно включенного чайника. Как доставить такое огромное количество энергии на Марс?

Один из вариантов Солнце. Солнечные батареи относительно недороги, просты в установке и настройке. Даже я могу взять простую схему солнечной панели, чтобы заряжать телефон. Не нужно иметь степень физика-ядерщика, чтобы их эксплуатация была безопасной. Так почему бы не построить на Марсе массивную ферму солнечных батарей?

Ну, есть две причины, почему эта идея плохая. Марс дальше от Солнца и получает намного меньше солнечной энергии, то есть около 60 % от той, что доходит до Земли. Я легко сгораю на Солнце, так что для моих ушей это звучит как музыка. Солнечные панели на Земле могут производить 0,175 кВт на квадратный метр батареи, но на Марсе они смогут выдать только 0,105 кВт/м. Для питания базы понадобится 10 286 кв.м, но это при условии, что панели всё время идеально освещены!

На самом же деле половинусуток одна из сторон планеты не освещена, так что нужно умножить площадь на 2, получается 20,571 кв.м., а это 4,6 полей для регби. Нужна огромная батарея с ёмкостью не меньше 12960, чтобы обеспечивать питание ночью.

Если измерять в нынешних батареях Tesla, такая батарея весила бы около 82 тонн. Для команды в 12 человек это огромный груз, чтобы просто взять и установить его, имея в виду, что сделать это нужно достаточно быстро, иначе у наших исследователей не будет еды, тепла и кислорода.

Но ещё эта цифра предполагает чистое небо На Марсе нет облачного покрова, как на Земле, но есть покрывающие всю планету пыльные бури, они закрывают Солнце на недели или, возможно, месяцы. Когда ваша жизнь зависит от солнечной энергии, это нехорошо: из-за этих бурь мощность упадёт фатально. Прекратится рост растений, то есть еды, отключатся кислородные машины, уйдёт тепло, остановится переработка воды, перестанет работать даже кофемашина. Из-за большой бури наша солнечная база погибнет. Так что давайте не будем полагаться на Солнце.

Модели вида марсианского неба во время пыльной бури в июне 2018 года, Curiosity NASA/CalTech.Модели вида марсианского неба во время пыльной бури в июне 2018 года, Curiosity NASA/CalTech.

А что насчёт возобновляемых источников, ветряными или геотермальными? Атмосфера Марса настолько тонкая, что сила ветра нам не подходит, но геотермальные источники, возможно, будут работать.

Прямых доказательств существования термальных источников у нас нет, кроме случайных выбросов метана, однако они могут исходить от организмов, подобных бактериям. Более того, если и есть геотермальные источники, то они пролегают на глубине километров. Чтобы добраться до такого источника энергии, потребуется огромная инфраструктура, которой на Марсе нет.

В сравнении с Землёй Марс геологически мёртв. На планете нет активных вулканов, разломов или всплесков магмы, поэтому количество энергии от одной геотермальной станции сомнительно. Вполне возможно, что возобновляемая энергия не будет стоить монументальных усилий.

Значит, никакие современные возобновляемые источники энергии на Марсе работать не будут. А что насчёт чего-нибудь более опасного, например ядерной энергии?

Мы бы посмеялись, если бы на Земле уже работала энергия синтеза . Можно было бы задействовать поток электричества, чтобы разделить марсианскую воду на кислород и водород, насытив кислородом базу и обеспечив реактор топливом. Даже грустно, что такого технологического чуда не существует.

Мы могли бы использовать те же плутониевые реакторы, которые обеспечивают энергией марсоход Opportunity (MMRTG), они лёгкие, мощные и безопасные по замыслу. Они берут тепло радиоактивного распада и с помощью термоэлектрических генераторов превращают его в электричество, поэтому нет необходимости в массивных паровых турбинах, которые применяются на Земле. Но это даст только 0,124 кВт на реактор в 45 килограмм. Чтобы обеспечить энергией базу из 12 человек, (которая весила бы 391 тонну), нам понадобилось бы 8709 таких реакторов!

Схема OpportunityСхема Opportunity

Не знаю, что думаете об этом вы, но тащить такую массу на Марс всего на 12 человек, это звучит не очень практично.

К счастью, в NASA разработали новый реактор систему Kilopower Эта система использует уран и двигатели Стерлинга, чтобы получать 10 кВт электроэнергии в течение 15 лет, а весит всего 1500 кг! Чтобы обеспечить питанием базу и 12 человек, нам понадобилось бы 108 таких реакторов, а весить она будет в общей сложности 163 тонны. Это значительная экономия, но вес по-прежнему велик.

Тестовый прототип KilopowerТестовый прототип Kilopower

Космический корабль SpaceX может доставить на Марс до 150 тонн. Это означает, что несколько ракет могли бы доставить всю базу, припасы и 108 реакторов Kilopower, необходимых, чтобы обеспечить базу энергией. Нет необходимости в солнечной энергии нужна просто колоссальная ракета, до краёв набитая реактором и ураном около оружейного. Это кажется безопасным Но перспектива здесь краткосрочная.

Долгосрочный Марс совсем другая история, этих реакторов хватит на 15 лет, а нашим марсианам нужно больше. На поверхности Красной планеты есть урановая руда, которую могли бы использовать наши марсиане. Но есть две проблемы.

Во-первых, прежде чем использовать руду как топливо, её нужно очистить, что требует значительных усилий промышленного масштаба и огромного количества энергии. Даже если вам удастся переработать ядерное топливо на Марсе, мы не знаем, сколько его там. Возможно, большое количество урана распалось в естественных реакторах миллиарды лет назад. Другими словами, похоже, колония всегда будет зависеть от ядерного топлива с Земли.

По мере истощения активной зоны и потери мощности каждые 15 лет 108 реакторов будут нуждаться в замене урана. Каждому реактору необходимо 226 кг урана, то есть 24400 кг, чтобы загрузить топливом все реакторы. Это возможно сделать с помощью одного межпланетного корабля SpaceX, так что заправка базы из 12 человек вполне выполнима.

Полностью действующая база на Марсе видение SpaceXПолностью действующая база на Марсе видение SpaceX

Когда мы смотрим на крупномасштабный марсианский город, а не просто на одинокую базу, ситуация ухудшается и зависимость Марса от Земли становится очевидной. Допустим, в марсианском городе с населением 100 000 человек мы можем снизить потребление до 10 кВт на человека (оценочное предположение). Понадобится 100 000 реакторов Kilopower, требующих 22 600 тонн урана каждые 15 лет. Это, относительно небольшое количество урана. Типичная земная атомная электростанция потребляет в 4,6 раза раза больше.

Этот значительный груз помещается в чуть больше чем 150 кораблей разом, за один заход, можно отправлять на Марс 22 загруженных ураном звездолета каждые 26 месяцев, когда Марс максимально приближен к Земле. При этом даже не учитываются контейнеры, которые понадобятся для безопасного хранения урана, так что нужно ещё больше ракет. Счета за городское электричество будут мучительно болезненными.

В действительности мечта Илона Маска о независимом Марсе это залог. Если колония полагается на постоянный поток ядерного топлива с Земли, то как она вообще может стать независимой? Вряд ли марсиане смогут торговать с Землёй, поскольку на Марсе нет ни одного ценного ресурса, которого не было бы в изобилии на Земле. В смысле энергии Марс, кажется, навсегда связан с Землёй.

Что еще хуже, запасы урана иссякнут. Даже не принимая во внимание утечку топлива на Марс, при наших нынешних темпах потребления мы исчерпаем качественный в смысле топлива уран чуть больше чем через 200 лет: на Земле осталось приблизительно 5,5 миллионов метрических тонн этого вещества.

Если к тому времени Марс не сможет перейти на другой источник энергии, колонии придется искать ядерное топливо в другом месте. Это трудно, даже если возможно. Можно либо перерабатывать некачественный марсианский уран, либо добывать иные радиоактивные элементы из пояса астероидов. Оба варианта скорее всего не станут практичными ещё 200 лет, если практичность здесь вообще возможна.

Так какой источник энергии мы можем использовать? Если колония переключатся на солнечную энергию и если не будет достаточных запасов энергии, одна сильная пыльная буря убьёт всех людей на планете. Даже если иметь в виду очень большую солнечную ферму и лучшие аккумуляторы, люди всё равно жили бы в страхе перед пыльными бурями.

Это может прозвучать мрачно, но Марс энергетически мёртв. Есть шанс, что на Марсе существует какая-то жизнь, зацепившаяся за небольшое количество химической и планетарной термальной энергии, но Земля в этом смысле в другой лиге, именно поэтому человечество может процветать здесь. Если мы действительно собираемся оккупировать Марс, нам нужно адаптироваться к окружающей среде с малым количеством энергии. Мы можем создать герметичные базы, даже терраформировать планету, но есть одна вещь, изменить которую мы не можем: энергии на Марсе меньше, чем на Земле.

Однако надежда есть. Мы знаем, что современное общество крайне нуждается в энергии, из за неё мы превратились в жирных котов, но не хотим так жить. Человечество столь успешно потому, что может адаптироваться, чтобы процветать; то же самое мы можем сделать и на Марсе.

Хотя я показал в этой статье, что обеспечить энергией марсианскую базу или колонию сложная задача, я также показал, что решить её не невозможно. Мы сможем это сделать. Это будет трудно, но мы, люди, чертовски хороши в том, что трудно! Так что увидимся на Марсе?

P.S. А как же межпланетный интернет, а значит и энергия на связь? Не оставим же мы свою марсианскую колонию в информационном вакууме? Вечная зависимость Марса от Земли тоже вызывает вопросы, такая ли она вечная, как говорит о ней автор статьи. В общем и целом остаётся много неосвещенных тем и неучтённых факторов, зато нам есть о чём поговорить в комментариях.

Узнайте, как прокачаться в других специальностях или освоить их с нуля:

Другие профессии и курсы
Подробнее..

Космос по-арабски или как ОАЭ стремятся покорить Луну и Марс

18.04.2021 08:20:15 | Автор: admin

Когда речь заходит о космонавтике, в основном внимание уделяется крупнейшим космическим державам США, Китаю и России. Периодически в новостях можно увидеть что-то от Европейского космического агентства или, к примеру, от Японии. Но одно арабское государство может сравниться со всеми вышеперечисленными, по крайней мере, по амбициозным планам и заявлениям.

Начало космической программы ОАЭ

6 февраля 2006 года Мохаммед бин Рашид Аль Мактум, вице-президент и премьер-министр ОАЭ учредил Национальный институт перспективной науки и техники (EIAST). Цель этой организации развитие космической отрасли, проектирование, создание, запуск и обслуживание спутников, подготовка необходимых специалистов и т. д.

29 июля 2009 года был запущен первый спутник дистанционного зондирования Земли DubaiSat-1. Аппарат на орбиту вывела российская ракета-носитель Днепр с космодрома Байконур. Спутник был изготовлен по заказу EIAST южнокорейской корпорацией Satrec Initiative. DubaiSat-1 представляет собой шестигранную призму массой 190 кг. Оборудование позволяет ему работать в двух оптических режимах: черно-белом с разрешением 2,5 м и цветном с разрешением 5 м. Срок службы спутника оценивался в 5 лет.

После удачного запуска специалисты из ОАЭ совместно с коллегами из Южной Кореи приступили к созданию следующего спутника DubaiSat-2. Некоторые работы были полностью выполнены арабскими инженерами. Запустили аппарат 21 ноября 2013 года ракетой Днепр с космодрома Ясный в Оренбургской области. Оптическое оборудование спутника позволяло получать изображение Земли с разрешением в 1 м.

DubaiSat-1 и DubaiSat-2. Источник: EIASTDubaiSat-1 и DubaiSat-2. Источник: EIAST

17 апреля 2015 года Аль Мактум подписал указ о создании Космического центра имени Мухаммеда бин Рашида (MBRSC), сюда же был включен Национальный институт перспективной науки и техники. Председателем MBRSC был назначен наследный принц Дубая Хамдан бин Мохаммеда Аль Мактум.

С этого момента Центр Мухаммеда бин Рашида стал работать над развитием космической программы ОАЭ. Помимо этого, организация сотрудничает с другими государственными структурами по вопросам ликвидации последствий стихийных бедствий, мониторинга окружающей среды, планирования застройки крупных городов и т. д.

Следующей вехой космической программы ОАЭ стала разработка и создание собственного спутника. Он получил название KhalifaSat (известный также как DubaiSat-3) и позиционируется как аппарат, полностью произведенный в эмиратах. В своем интервью, заместитель гендиректора MBRSC охарактеризовал его так:

KhalifaSat был полностью разработан в ОАЭ. Часть технологий, использованных в производстве, также были разработаны в ОАЭ, что-то мы закупали у иностранных поставщиков, в частности, и у российских; мы не делали все сами с нуля. Можно провести аналогию с производством автомобиля: вы разрабатываете свой кузов и двигатель, но закупаете шины, потому что их производство требует налаживания отдельной технологической цепочки. Намного более рационально купить их, чем производить самостоятельно. KhalifaSat включает много российских приборов, таких как гироскопы, но общий дизайн-макет полностью разработан в Эмиратах.

Запуск состоялся 30 октября 2018 года. В этот раз эмиратцы решили воспользоваться услугами японского аэрокосмического агентства JAXA. Спутник на орбиту вывела двухступенчатая ракета-носитель H2A 202. Это событие в своем твиттере отметил и премьер-министр ОАЭ:

Новый исторический день для ОАЭ запуск KhalifaSat, первого арабского спутника, на 100% изготовленного руками эмиратцев.

Фото береговой линии Дубая, сделанное спутником KhalifaSat. Источник: MBRSCФото береговой линии Дубая, сделанное спутником KhalifaSat. Источник: MBRSC

Как и предыдущие, новый спутник используется для мониторинга окружающей среды и фотосъемки. Оборудование позволяет снимать объект с двух ракурсов, а также объединять снимки в панораму шириной до 12 км и протяженностью до 1500 км.

Подготовка космонавтов

После спутников наступает время космонавтов. В декабре 2017 года, все тот же шейх, все в том же твиттере опубликовал своеобразный призыв:

Я приглашаю всех эмиратских юношей и девушек принять участие в программе по отбору и подготовке астронавтов в Космическом центре имени Мохаммеда бин Рашида. Самые лучшие и достойные из вас отправятся в космос. Я подчеркиваю, что каждый юноша или девушка смогут сыграть важную роль в будущем ОАЭ.

По официальным данным откликнулись 4022 человека, причем каждым третьим кандидатом была женщина. Возрастной диапазон претендентов составлял от 17 до 67 лет. После медкомиссий, психологических тестов и интервью была сформирована группа из 9 человек. Они проходили окончательное обследование в Центре подготовки космонавтов Ю. А. Гагарина.

Из них были выбраны двое: Хаззаа Аль-Мансури летчик-истребитель ВВС ОАЭ и Султан Аль-Нейади специалист по защите информации и средствам связи. Последний также проходил службу в ВС в качестве инженера сетевой поддержки.

Хаззаа Аль-Мансури и Султан Аль-Нейади на тренировке. Источник: MBRSCХаззаа Аль-Мансури и Султан Аль-Нейади на тренировке. Источник: MBRSC

25 сентября 2019 года на корабле Союз МС-15 Хаззаа Аль-Мансури отправился к Международной космической станции с космодрома Байконур. Он провёл на МКС восемь дней и 3 октября вернулся на землю на корабле Союз МС-12.

Аль-Мансури стал третьим арабским космонавтом. Первым побывал в космосе Султан ибн Салман Аль Сауд в далеком 1985 году. Полет выполнялся на корабле Дискавери. Вторым был Мухаммед Ахмед Фарис, который в составе экипажа Союз ТМ-3 22 июля 1987 года совершил полет к станции Мир. Однако Фарис был гражданином Сирии, а не подданным ОАЭ.

По данным MBRSC, подготовка космонавтов ОАЭ продолжится, поскольку 32 года перерыва между полетами людей из арабского мира это большой пробел в космической программе.

Осенью 2020 года стало известно, что ОАЭ отказались от услуг Роскосмоса и продолжат готовить будущих астронавтов в сотрудничестве с НАСА. Об этом опять же в своем твиттере заявил Мохаммед бин Рашид Аль Мактум. Уже с 21 сентября Аль-Нейади и Аль-Мансури начали подготовку в Космическом центре имени Линдона Джонсона в Хьюстоне.

Надежда на Марс

Если перефразировать одно известное выражение, то получится следующее: плох тот космонавт, который не мечтает полететь на Марс. Создано немало концепций, которые предполагают создание колонии-поселения на красной планете. ОАЭ не остались в стороне.

В 2017 году была представлена долгосрочная программа эмиратов под названием Марс 2117. Ее цель создание города на этой планете с населением около 600 000 человек через 100 лет. Первый пункт программы создание марсианского поселения, пока, правда, на Земле.

Визуализация концепции Mars Science CityВизуализация концепции Mars Science City

Город Mars Science City позиционируется как пространство, где будут проводится все исследования связанные с возможностью добычи воды, энергии и пищи на другой планете. Заявленная площадь комплекса 17,5 Га, а бюджет проекта составил порядка 140 млн. долларов. Завершить марсианский город планировали в 2021 году, но пока о Mars Science City информации в открытом доступе не так много найти новости о прогрессе строительства не удалось, как и какие-либо фотографии. Поэтому пока можно наслаждаться только авторскими визуализациями.

Еще один шаг для покорения Марса был сделан ОАЭ 20 июля 2020 года. С космического центра Танегасима в Японии стартовала автоматическая межпланетная станция, которая вышла на орбиту Марса 9 февраля этого года. Станция получила довольно символическое название Аль-Амаль, что в переводе на русский значит Надежда.

ОАЭ пятая страна в мире и единственное арабское государство, осуществившее такую миссию. После выхода на орбиту зонд отправил первый снимок красной планеты на Землю 14 февраля.

Основная цель Надежды всестороннее изучение атмосферы и погодных явлений Марса. Исследования будут проводится тремя основными приборами:

  • Emirates eXploration Imager (EXI) многофункциональная камера, способная создавать снимки с пространственным разрешением 8 км.

  • Emirates Mars Infrared Spectrometer (EMIRS) инфракрасный спектрометр, предназначенный для измерения температуры нижних слоев атмосферы

  • Emirates Mars Ultraviolet Spectrometer (EMUS) ультрафиолетовый спектрометр, предназначенный для измерения концентраций кислорода и водорода в верхних слоях атмосферы.

Схематичный план выхода на орбиту Марса станции Аль-Амаль. ИсточникСхематичный план выхода на орбиту Марса станции Аль-Амаль. Источник

Хотя Аль-Амаль и считается первой в мире арабской межпланетной станцией, к ее созданию и разработке оборудования приложили руку ученые из США: были задействованы специалисты университета Колорадо, университета штата Аризона и Калифорнийского университета в Беркли.

Надежда находится в начале своего исследования, результаты которого можно будет оценить в скором времени.

Курс на Луну

Реализация космических миссий, запуски спутников и испытания новых ракет-носителей часто откладываются и переносятся на более поздний срок и финансирование подводит, и ЧП случаются. Во всяком случае такие заявления от космических агентств и компаний разных стран не редкость. Но редкость другое сообщение о том, что космическая миссия стартует ранее запланированного срока.

В 2020 ОАЭ анонсировали собственную исследовательскую программу Луны. Ее запуск планировался на 2024 год. Но 14 апреля 2020 газета The National сообщила, что миссия на Луну стартует уже в 2022 году с опережением на два года.

Луноход Rashid будет доставлен посадочным модулем Hakuto-Reboot японской компании Ispace. Ранее ее представители анонсировали договоренность с корпорацией SpaceX модуль будет запущен ракетой Falcon 9. С помощью Rashid, специалисты из ОАЭ планируют изучить территорию, которую ранее не исследовали другие лунные миссии. В ближайшее время будет объявлено о месте посадки.

Hakuto-Reboot. Источник: IspaceHakuto-Reboot. Источник: Ispace

Луноход Rashid позиционируется как аппарат, полностью изготовленный в ОАЭ. Он будет передвигаться со скоростью 10 см в секунду, сможет преодолевать препятствия высотой 10 см и двигаться по уклону в 20 градусов. Аппаратное обеспечение лунохода представлено двумя камерами, тепловизором и зондом Ленгмюра. Планируется, что Rashid отправит около 1000 изображений Луны на Землю.

Модель лунохода Rashid. Источник: The NationalМодель лунохода Rashid. Источник: The National

В случае успеха миссии, Япония и ОАЭ совместно разделят четвертое место на пьедестале стран, аппараты которых побывали на Луне.

Здоровые амбиции вместе с финансовыми возможностями могут помочь осуществить ОАЭ все запланированные миссии. Даже программа колонизации Марса не звучит так невероятно, учитывая временной отрезок в 100 лет. Иногда встречается мнение, что вся космическая отрасль ОАЭ своеобразная игра для людей, которым некуда девать деньги, к тому же не несущая никакой практической пользы. Определить, так это или нет поможет время, хотя в любом случае увидеть арабский город на Марсе своими глазами (при условии, что его создадут) у нас уже вряд-ли получится.


Дата-центр ITSOFT размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. За последние годы UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.

Подробнее..

Первые 5 грамм кислорода на Марсе установка MOXIE на марсоходе Настойчивость работает

23.04.2021 00:07:18 | Автор: admin

Об успешно проведенном эксперименте по получению кислорода из атмосферы Марса сообщило НАСА 21 апреля. Само испытание состоялось 20 апреля на 60-й день после приземления марсохода "Настойчивость". Результаты пока скромные получено 5 грамм кислорода, которых должно хватить примерно на 10 минут дыхания астронавта.

О MOXIE

Эта экспериментальная установка представляет собой небольшой прибор, размером с аккумулятор легкового автомобиля, который располагается в правой передней части марсохода.

Схематичное расположение приборов на Perseverance. Источник: NASAСхематичное расположение приборов на Perseverance. Источник: NASA

MOXIE (Mars OXygen In-situ Resource Utilization Experiment) состоит из трех основных узлов. Первый это система сбора и сжатия (CAC), которая собирает марсианский воздух через пылевые фильтры и создает давление, примерно равное земному. Далее сжатый воздух, который на 95% состоит из диоксида углерода, поступает в электролизный блок (SOXE), где электрохимически расщепляется на кислород и моноксид углерода. И наконец в третьем блоке анализа состава (СМ) определяется чистота полученного кислорода, измеряется его количество и оценивается работа системы в целом. После этого он вместе с CO возвращается в марсианскую атмосферу.

Процесс подачи сжатого газа в блок SOXE должен быть тщательно откалиброван, в противном случае может начаться процесс расщепления марсианского воздуха на кислород и твердый углерод, который может вывести систему из строя. Еще один нюанс электролиз идет при температуре около 800 градусов по Цельсию. Для работы в таких условиях теплообменники, которые охлаждают и нагревают сделаны из термостойкого никелевого сплава, а аэрогель выступает в качестве теплоизоляции.

Схема узлов MOXIE. Источник: NASA Схема узлов MOXIE. Источник: NASA

Расщепление двуокиси углерода происходит в электролизных ячейках с твердым электролитом (в MOXIE используется оксид циркония). В результате полученный СО накапливается на катоде, а ионы кислорода объединяются в молекулы на аноде.

Для начала первого цикла работы, MOXIE потребовалось примерно два часа прогрева, после чего он вошел в рабочий режим. После часа работы было получено 5,4 грамма кислорода.

График первого цикла работы. Источник: NASAГрафик первого цикла работы. Источник: NASA

За время исследовательской миссии марсохода Perseverance планируется еще минимум 9 циклов работы MOXIE. Прибор будет испытан при различных погодных условиях, смене времени суток и сезонов.

Перспективы

MOXIE один из проектов программы НАСА под названием ISRU. Она подразумевает использование, хранение и получение ресурсов на других планетах и космических телах. Соответственно их не нужно будет доставлять с Земли.

По словам главного исследователя MOXIE, Майкла Хехта, чтобы вернуть четырех астронавтов с Марса понадобиться около 7 т ракетного топлива и 25 т кислорода. В то же время для дыхания такому экипажу в течение года понадобиться чуть больше тонны кислорода. Поэтому одна из сложностей марсианской экспедиции доставка кислорода с Земли для использования, в первую очередь, в качестве топлива.

Транспортировка такого груза на сегодня представляется сложной и дорогой задачей. По мнению разработчиков, гораздо выгоднее будет доставить на красную планету версию MOXIE, которая справиться с генерированием кислорода в таких объемах. По расчётам прибор будет весить около тонны.

Но для создания полномасштабной версии аппарата, необходимо учитывать некоторые нюансы. Во-первых, это колебания давления и температуры на поверхности Марса. Именно для оценки работы при разных условиях MOXIE будет запускать циклы по выработке кислорода в течение всего года. Датчики прибора будут оценивать эффективность работы и сообщать о проблемах. По словам разработчиков, MOXIE может работать в диапазоне давления от 2 до 12 мм рт. ст. (среднее значение на Марсе 4,5 мм рт. ст.)

Второй момент это энергия. Здесь потребуется альтернатива солнечным батареям, которые на Марсе, скорее всего будут не совсем эффективны. Возможное решение программа НАСА Kilopower, которая направлена создание ядерных реакторов для размещения на космических аппаратах, а также на Луне и Марсе. Тестовый образец был построен в 2017 году. Спустя два года, руководитель проекта Патрик Макклюр сообщил, что первый реактор для летных испытаний будет готов в 2022 году.

Визуализация реактора Kilopower, размещенного на ЛунеВизуализация реактора Kilopower, размещенного на Луне

И третий нюанс хранение. Сжижение кислорода сам по себе процесс энергозатратный. Плюс понадобятся емкости для его хранения. Пока решение этого вопроса остается открытым.

Несмотря на вышеперечисленные проблемы, возможно работа MOXIE один небольшой шаг, который может приблизить нас к покорению других миров.


Дата-центр ITSOFT размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. За последние годы UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.

Подробнее..

Колония на Марсе насколько это реально?

09.05.2021 14:14:20 | Автор: admin
image

В прошлых статьях мы уже разобрались с космическими скоростями, эффектом Оберта и формулой Циолковского, а в этой статье мы сравним Лунную программу с колонизацией Марса и на сколько реально вообще отправить на Марс высших Приматов.

К слову недавно Илон Марс наш Маск заявил что собирается потратить все свои деньги на колонизацию Марса (188 млрд. долларов). Считать чужие деньги конечно же не прилично, но не переживайте я сделаю всю грязную работу вместо вас.

188 Млрд долларов сегодня это сколько Лунных программ?

На всю Лунную программу США потратили 25,4 млрд (за 10 лет). В 1970 году все государственные расходы США составляли ~200 млрд (за год). Т.е. Лунная программа стоила ~12% от суммарных расходов США за 1 год.
Гос. Бюджет США в 2019 году составлял ~3 000 млрд. а 13% это 390 млрд. Состояние Илона Маска 188 млрд, т.е. у Илона Маска есть сегодня ~48% от того, что США потратили на всю Лунную программу.

Получается Илон Маск может свозить на Луну и обратно 6 человек? нет конечно, запустить и управлять ракетой в 60-х годах и сегодня это совершенно разные вещи. Один запуск ракеты Сатурн 5 стоил около миллиарда долларов и это было 0,5% от расходов целого государства за год.
Сегодня таких тяжелых ракет нет, но если мы сравним тупо по массе, то Сатурн 5 весил 3000 тонн на старте, а Faclon 9 весит 550 тонн, т.е. 1 Сатурн=6 Falcon. Запуск Falcon стоит 62 млн. *6= 372 млн, даже без учёта инфляции вывод груза на орбиту стал в 3 раза дешевле.

В лунной программе, цена ракет составляла лишь 40%, остальные расходы это технологии жизнеобеспечения и т.п., но в данной статье я буду рассматривать в основном массу самих ракет, топлива и полезной нагрузки.

Сколько массы можно посадить на Марс за 188 Млрд. Долларов?


Илон Маск обещал нам 188 млрд, но так и быть уж оставим ему 2 млрд. на пенсию. Итак 186 млрд это 3 000 ракет Falcon, 1 ракета выводит на НОО 22,8 тонны = разгоняет их до 7,9 км/с и может отправить 4 040 кг. на орбиту перехода Земля-Марс. Чтобы отправиться на Марс, нужна скорость 11,6 км/с = следовательно при разгоне на 3,7 км/с (11,6-7,9) полезная нагрузка снижается в 22,8/4,04=5,6435 раз. К Марсу мы подлетим на скорости ~5,7 км/с, а у Марса есть хоть и очень разряженная, но всё таки атмосфера и об неё можно тормозить. При первом касании нам нужно затормозить на ~700 м/с (до второй космической скорости = 5,03 км/с), мы выйдем на орбиту Марса и сможем тормозить каждый оборот вокруг него до 3,55 км/с (1-ая КС), при меньшей скорости мы уже сойдем с орбиты и начнем падать на поверхность. Конечно мы можем сбросить еще несколько км/с при снижении тормозя об атмосферу, но давайте возьмем прошлую цифру = 3,7 км/с т.е мы начнем тормозить двигателями с 3,7 км/с до нуля. Значит масса полезной нагрузки опять уменьшится в 5,6435 раз = 4 040/5,6435=~716 кг.

У нас 3 000 ракет = 2 148 000 кг.=2 148 тонн. Много это или мало? Ну это 596 тракторов (по 3,6 тонны) это прилично. (Причем мы очень рано начали тормозить двигателями и на самом деле полезная нагрузка может быть в 2-3 раза больше).

image

596 тракторов это сколько в обезьянах?


До Марса путь не близкий (400 млн. км) и не быстрый (270 дней) и понадобится транспортная станция, стоить она конечно будет очень дорого, но её нужно построить всего 1 раз. Например к Луне летали 3 человека, а на поверхность спускались только 2, один оставался в командном модуле на орбите Луны. И с Марсом очевидно можно сделать тоже самое, транспортную станцию не нужно сажать на Марс, а её можно бросить на орбите Солнца, через 5-6 лет она будет опять пролетать возле Земли и её можно будет использовать повторно. Её нужно будет просто догнать, припарковать ракету и лететь на Марс с комфортом и второй полет на Марс для человека будет стоить гораздо дешевле.

Но первый то раз её всё равно придется построить. У нас 3 000 ракет, давайте разделим их на транспорт/техника для Марса/живая масса для Марса. 1 ракета выводит 4,04 тонны на орбиту Земля-Марс, 1000 ракет=4 040 тонн (это масса 10 МКС). Но нам еще понадобится еда. Для путешествия на Марс бизнес-классом, человеку понадобится 20 кг припасов каждый день (еда+вода+кислород) 20*270= 5,4 тонны, за время полета человек съест 1,5 трактора. С одной стороны много, но с другой стороны припасы будут стоить около 80 млн. долларов на человека (и это с нулевой переработкой и без учета того, что за 270 дней урожай можно 2 раза собрать). А суммарная масса получается как у 10-ти МКС человек по 40 то точно можно отправлять. 220 тонн припасы и 3 820 тонн станция. На МКС экипаж 5-6 человек, а тут по 4 человека на МКС. При этом рядом еще будет лететь 8 080 тонн для Марса и ими можно прикрыться не то что от Солнечной радиации, но и вообще от всей галактики. На Марс при этом спустится 716 тонн техники и 716 тонн живой массы.

Можно ли из 716 тонн техники построить колонию?


Вряд ли это можно будет назвать колонией скорее питомник. Никакого сложного производства из такой массы не получится и если закончится скотч (или не дай бог синяя изолента), то заказывать их придется с Земли. Но вот биологически самодостаточную колонию построить вполне реально. На самой первой атомной подводной лодке атомный реактор весил 35 тонн и выдавал мощность 10 МегаВатт.

image

А 10 МВт это 120 тракторов работающих одновременно и этой энергии хватит не то что для жизнеобеспечения, но еще останется на работу техники для строительства или выкапывание чего-нибудь из под Земли Марса и всё это за 48% от того, что потратили на Лунную программу 50 лет назад. Хотя это цена только самих ракет, без учета технологий. Но с другой стороны мы считали потребление с нулевой переработкой по 5,4 тонны на человека (20 кг. в день) каких еще технологий не хватает? Холодильника?

Честно говоря, лично меня эти цифры немного шокировали раньше мне казалось, что колония на Марсе это что-то на уровне Египетских пирамид гробница для фараонов, но на самом деле ракеты сильно подешевели. Если разделить всю эту экспедицию на 40 человек то получится по 4,5 млрд с человека. Дороговато конечно, но это далеко не Египетские фараоны, да и не гробница это 1500 тонн, причем масса реактора 35 тонн, +30 тракторов= 100 тонн, +300 тонн припасов на год для 40 человек и остается еще тысяча тонн этого вполне хватит для строительства домов, шахт, ферм, дорог. Еда для перелета будет стоить 80 млн, а что бы привезти с собой на Марс еще 10 тонн груза понадобится еще ~900 млн даже миллиарда хватит для переезда на Марс.

Дак может отправить всё это на Луну?


Тащить Людей на Марс намного дороже чем на Луну, но с грузами ситуация совершенно другая. Чтобы долететь до Луны, нужна стартовая скорость 11,1 км/с, а чтобы долететь до Марса 11,6 всего на 0,5 км/с больше. Но при подлете к Луне наша скорость будет ~2,6 км/с и всю её придется гасить двигателями. А при подлете к Марсу 5,7 км/с, но у него есть атмосфера и большую часть скорости можно погасить об неё. А ускорение стоит очень дорого (как мы считали вначале 3,7 км/с сжигают ~85% массы ракеты) и если мы сможем затормозить об атмосферу хотя бы до 1 км/с, то полезная нагрузка будет в 2 раза больше, чем при посадке на Луну.

Вернутся с Марса сложнее (нужно 5,7 км/с), но на Марсе проще построить само производство топлива и при посадке грузов у Марса есть огромное преимущество перед Луной. И в конечном итоге ну сожрет обезьянка 1,5 трактора, ну снюхает пол тонны кислорода из топливного бака, но из 2-х тракторов колонию всё равно не построить и их должно быть в десятки раз больше живая масса будет составлять в любом случае лишь несколько процентов от массы техники. Поэтому пропажа 1-2-х тракторов на их популяции никак не скажется они от этого не вымрут и даже ничего не заметят. И всё таки экономия при посадки техники на Марс во много раз превысит расходы на транспорт Людей, по сравнению с Луной.

Честно говоря, я сам очень сильно удивился когда сам во всём разобрался, раньше я думал:- отправят максимум 2-3 обезьяны и опять забудут лет на 50 (а может и вообще тупо в Голливуде снимут, хотя я бы с удовольствием посмотрел сериал с бюджетом хотя бы 300 млрд. USD (как 150 Аватаров))
Шокирующая правда о полётах на Луну
image

но всё оказалось совсем не так. Ракеты очень сильно подешевели и даже 1 человек, хоть и самый богатый может отправить на другую планету 1 500 Тонн. А если представить, что бюджет Лунной программы (10% от годового бюджета) потратят, и Китай, и ЕС, и Индия, а ещё и учесть массовое производство, которое в любом случае удешевит ракеты в несколько раз то на другую планету можно реально отправить сотню тысяч тонн грузов и построить несколько городов с тысячами жителей.

Зачем вообще что-то колонизировать?


Зачем? этот вопрос конечно же остается открытым. Хотя в прошлой статье, я уже писал про гравитационный двигатель, который на орбите Юпитера сможет производить 1 800 МДЖ*кг (как 60 кг. Бензина) из любого сброшенного камня, но у него минимальная масса конструкции больше миллиона тонн и с Земли столько не вытащить, но здесь я бы хотел обратить внимание на другое: на то что нефть скоро закончится, а без нефти вывести что нибудь на орбиту Земли будет вообще невозможно!!! Ядерные/ионные двигатели, солнечный парус и прочие фантастические двигатели имеют крайне маленькую тягу и не могут преодолеть ускорение свободного падения Земли, а работать они начинают только уже после выхода на минимальную орбиту Земли. И без нефти ничто не сможет оторвать нас от Земли гептил, гидразин, метан всё это производные нефти, вернее это огромное наследство которое досталось нам от динозавров и оно скоро закончится. И на самом деле, если мы ни чего не колонизируем ближайшие 20-30 лет то мы никогда ничего не колонизируем, мы так и останемся обезьянами цивилизацией одной планеты

В следующих статьях поговорим о том, что нужно колонизировать в первую очередь и как сделать перелеты между планетами в 10-15 раз дешевле.
Пссс....
Хочешь немножко рекламы?
Хочу.
Подписывайся на канал, ставь лайк, делай колокольчик (что бы это ни значило, просто все блогеры мечтают о колокольчике) дальше будет ещё удивительней. У меня есть несколько вариантов орбитальных конструкций, которые сделают перелёты между планетами в десятки раз дешевле, не говоря уже о гравитационной электростанции.

И ещё это слушай братишка есть 37 рублей на проезд? У меня украли все вещи на вокзале, даже на проезд до дома денег нету. Тут на хабре есть кнопка задонатить, если можешь, кинь рублей 30 от души душевно в душу. Спасибо братан.





Статья о гравитационном генераторе набравшая фантастические 7 тысяч просмотров

Иногда, между состояниями ни жив ни мертв я коллапсирую на твиче. сегодня буду стримить, ты это заходи если чё.
Подробнее..

Категории

Последние комментарии

  • Имя: Макс
    24.08.2022 | 11:28
    Я разраб в IT компании, работаю на арбитражную команду. Мы работаем с приламы и сайтами, при работе замечаются постоянные баны и лаги. Пацаны посоветовали сервис по анализу исходного кода,https://app Подробнее..
  • Имя: 9055410337
    20.08.2022 | 17:41
    поможем пишите в телеграм Подробнее..
  • Имя: sabbat
    17.08.2022 | 20:42
    Охренеть.. это просто шикарная статья, феноменально круто. Большое спасибо за разбор! Надеюсь как-нибудь с тобой связаться для обсуждений чего-либо) Подробнее..
  • Имя: Мария
    09.08.2022 | 14:44
    Добрый день. Если обладаете такой информацией, то подскажите, пожалуйста, где можно найти много-много материала по Yggdrasil и его уязвимостях для написания диплома? Благодарю. Подробнее..
© 2006-2024, personeltest.ru