Энергоносители на Марсе

au>> Space-based solar power - Wikipedia, the free encyclopedia
ChiefPilot> Ага, я понял, спасибо! Только вот мне кажется, что простая солнечная батарея рядом с колонией гораздо проще, чем SPS. А проще - значит надёжнее! Разве это не важнее для колонии?

Почитайте о жизни анемичных марсоходов, как там у них с простой солнечной энергией дела. Марс — не Луна, там бывают глобальные пылевые бури неделями — инсоляция будет падать в разы, там пыль и песок летают — износ и загрязнение панелей, надо как-то бороться. SPS в случае с Марсом представляет собой (к примеру) пару панелей от МКС и излучатель, плюс платформа для вывода и ориентации. Или просто готовый кусок (truss) МКС с панелями повесить на орбите Марса


Эта штука, работая в UHF, будет нормально питать базу в любых условиях, не требуя всякого обслуживания. Таких можно повесить несколько, и получить питание в любой точке Марса в любое время, в том числе для мобильных нагрузок. В общем, если уж бросаться словом "база", или при какой угодно масштабной программе возни на Марсе, первым делом должна быть создана надёжная и достаточно мощная энергетика и связь. Эти спутники могли бы быть узлами энергетики и связи, делать их можно серийно и пулять когда надо, и не только к Марсу, но и к Луне или куда угодно. Это уже по-взрослому, а не фигня флаговтыкательная.

ChiefPilot> Так что - солнечная энергия, согласно данным alex_zeed и Alexandrc, тоже не отбрасывается, а вполне можно на неё всерьёз рассчитывать?

Ну ныне ездящие по Марсу роверы уже много лет исключительно ей питаются...
Вопрос - в производстве батарей из местных материалов...

Dem_anywhere> Вопрос - в производстве батарей из местных материалов...

Такого вопроса просто не существует Скорее уж "колонисты" специальную траву на Марсе выращивать начнут под солнцем, чем батареи из местных материалов.

au> Марс — не Луна, там бывают глобальные пылевые бури неделями
В этот момент переключаемся на ветроэнергетику. Или, точнее будет сказать - ветроэнергетика начинает давать больший процент энергии (так как средняя скорость ветра возрастает). И вполне возможно, что общая выработка батарей с ветряками в эти периоды будет не хуже, чем в ясные и маловетренные солы.

au> SPS в случае с Марсом представляет собой (к примеру) пару панелей от МКС и излучатель, плюс платформа для вывода и ориентации. Или просто готовый кусок (truss) МКС с панелями повесить на орбите Марса
Видите как много сложных элементов (излучатель, платформа ориентации и, видимо, многое другое ) отличают SPS от обычного "тупого" размещения панелей рядом с базой. Всё это негативно сказывается на надёжности системы. При всей своей "тупости" панели, размещённые на поверхности рядом с базой, гораздо легче обслуживать, ремонтировать, наращивать мощность и т. п. Причём всё это своими силами! Не надо зависеть от Земли и отвлекать её от более важных дел (тут я имею ввиду Управление этой группировкой спутников, а не поставки запчастей и т. п., без которых, понятное дело, не обойтись). Вроде бы так...

au> не требуя всякого обслуживания.
Вот это (лично мне ) как-то сомнительно! И опять же, я говорю не о ремонте устройства, а об управлении им.

au> Таких можно повесить несколько, и получить питание в любой точке Марса в любое время, в том числе для мобильных нагрузок. В общем, если уж бросаться словом "база", или при какой угодно масштабной программе возни на Марсе, первым делом должна быть создана надёжная и достаточно мощная энергетика и связь. Эти спутники могли бы быть узлами энергетики и связи, делать их можно серийно и пулять когда надо, и не только к Марсу, но и к Луне или куда угодно. Это уже по-взрослому, а не фигня флаговтыкательная.
Это всё очень верно, только, мне кажется, мы с Вами говорим о разных периодах в освоении (исследовании) Марса. То, что описывает этот Ваш абзац, очень похоже на более поздний период. Тут у Вас и серийность и большое количество подобных спутников и мобильность нагрузок. Я же пытаюсь понять, с чего можно начать? Чем можно (тут, на месте! а не за счёт регулярных посылок с Земли! Хотя без этого, вполне понятно, невозможно будет обойтись совсем!) относительно надёжно и дёшево прокормить самую первую базу.

ratte07> Я бы совсем нефть или что-то подобное не отвергал. Кислород можно медленно нарабатывать из воды, и для подвижной технике использовать тепловые двигатели.

au>> Марс — не Луна, там бывают глобальные пылевые бури неделями
ChiefPilot> В этот момент переключаемся на ветроэнергетику. Или, точнее будет сказать - ветроэнергетика начинает давать больший процент энергии (так как средняя скорость ветра возрастает). И вполне возможно, что общая выработка батарей с ветряками в эти периоды будет не хуже, чем в ясные и маловетренные солы.

Поинтересуйтесь энергией в этом ветре на Марсе. Поинтересуйтесь во что обойдётся доставка и развёртывание ветрогенератора на 100кВт на Марсе. Речь о Марсе, это другая планета.

au>> SPS в случае с Марсом представляет собой (к примеру) пару панелей от МКС и излучатель, плюс платформа для вывода и ориентации. Или просто готовый кусок (truss) МКС с панелями повесить на орбите Марса
ChiefPilot> Видите как много сложных элементов (излучатель, платформа ориентации и, видимо, многое другое ) отличают SPS от обычного "тупого" размещения панелей рядом с базой. Всё это негативно сказывается на надёжности системы. При всей своей "тупости" панели, размещённые на поверхности рядом с базой, гораздо легче обслуживать, ремонтировать, наращивать мощность и т. п. Причём всё это своими силами! Не надо зависеть от Земли и отвлекать её от более важных дел (тут я имею ввиду Управление этой группировкой спутников, а не поставки запчастей и т. п., без которых, понятное дело, не обойтись). Вроде бы так...

Какая чушь! Коммерческие спутники пачками висят более десятка лет без обслуживания и ремонта. Их постоянно "наращивают" методом замены или дополнения группировки.

au>> не требуя всякого обслуживания.
ChiefPilot> Вот это (лично мне ) как-то сомнительно! И опять же, я говорю не о ремонте устройства, а об управлении им.

Если вы сомневаетесь что геостационарные спутники по 15 лет работают без ремонта и обслуживания, скажите это прямо, сэкономьте нам усилия.

ChiefPilot> Это всё очень верно, только, мне кажется, мы с Вами говорим о разных периодах в освоении (исследовании) Марса. То, что описывает этот Ваш абзац, очень похоже на более поздний период. Тут у Вас и серийность и большое количество подобных спутников и мобильность нагрузок. Я же пытаюсь понять, с чего можно начать? Чем можно (тут, на месте! а не за счёт регулярных посылок с Земли! Хотя без этого, вполне понятно, невозможно будет обойтись совсем!) относительно надёжно и дёшево прокормить самую первую базу.

А с чего вы думаете начать? С первого ветряка на поверхности Марса, от которого будет зависеть жизнь несчастных колонистов и всей этой программы? Гуд лак.

au> Поинтересуйтесь энергией в этом ветре на Марсе. Поинтересуйтесь во что обойдётся доставка и развёртывание ветрогенератора на 100кВт на Марсе. Речь о Марсе, это другая планета.
Уже интересуюсь! Именно для того и создал эту тему, чтобы выслушать тех, кому есть что сказать по существу в том числе и на тему ветряков на Марсе. Вас я понял - вы считаете, что энергии в ветрах Марса слишком мало, а доставка ветрогенератора на поверхность Марса слишком дорога для того, чтобы считать эту затею заслуживающей дальнейшего рассмотрения. Правильно?


au> Какая чушь! Коммерческие спутники пачками висят более десятка лет без обслуживания и ремонта. Их постоянно "наращивают" методом замены или дополнения группировки.
au> Если вы сомневаетесь что геостационарные спутники по 15 лет работают без ремонта и обслуживания, скажите это прямо, сэкономьте нам усилия.
Я специально подчёркивал, что говорю об управлении. Я сомневаюсь, что спутники 15 лет висят абсолютно автономно, что им не требуется передавать команды с Земли (или с базы на Марсе) для коррекции орбиты, смены ориентации, замены ПО и др. Всего этого можно избежать, если ориентироваться на размещение панелей на поверхности планеты. Это освободит ресурсы для управления действительно важными для миссии объектами. Поймите меня правильно! Я не против SPS. Я просто пытаюсь понять, действительно ли их использование необходимо и принесёт ли оно ощутимую выгоду? Не проще ли (дешевле, надёжнее, менее затратно в обслуживании в плане управления) использовать панели, размещённые на поверхности?


au> А с чего вы думаете начать? С первого ветряка на поверхности Марса, от которого будет зависеть жизнь несчастных колонистов и всей этой программы? Гуд лак.
Я вместе с вами (в смысле всеми вами, кому есть, что сказать) и пытаюсь это понять. На данный момент я думаю, что если ветряк и батареи на поверхности готовы предоставить некоторое значительное количество "бесплатной" (я понимаю, что плата - это доставка оборудования) энергии, которое перевешивает затраты на доставку оборудования для её получения, то это надо рассматривать. Если не перевешивает - не надо. Мы же не решение тут принимаем. Идёт простое обсуждение.

ChiefPilot> Вас я понял - вы считаете, что энергии в ветрах Марса слишком мало, а доставка ветрогенератора на поверхность Марса слишком дорога для того, чтобы считать эту затею заслуживающей дальнейшего рассмотрения. Правильно?

Правильно. Плотность атмосферы Марса более чем в 100 раз меньше — кинетической энергии во столько же раз меньше при той же скорости ветра. На сегодня даже посадить марсоход на поверхность является проблемой, а посадить саморазвёртывающийся ветряк нешуточных даже для земли размеров — это фантазии. На земле под 100кВт турбину нужна 150м мачта и три 9м лопасти. И это максимальная мощность — при максимальной скорости ветра.
http://www.four-winds-energy.com/Relative sizes.jpg [not image]
Скорость ветра на Марсе можно было узнать заранее: What is the wind speed on Mars
Если просто на пальцах прикинуть, то 17км/ч на Марсе соответствует полному штилю на земле. Даже 100км/ч не сильно отличается от полного штиля — давление низкое там.

ChiefPilot> Я специально подчёркивал, что говорю об управлении. Я сомневаюсь, что спутники 15 лет висят абсолютно автономно, что им не требуется передавать команды с Земли (или с базы на Марсе) для коррекции орбиты, смены ориентации, замены ПО и др. Всего этого можно избежать, если ориентироваться на размещение панелей на поверхности планеты. Это освободит ресурсы для управления действительно важными для миссии объектами. Поймите меня правильно! Я не против SPS. Я просто пытаюсь понять, действительно ли их использование необходимо и принесёт ли оно ощутимую выгоду? Не проще ли (дешевле, надёжнее, менее затратно в обслуживании в плане управления) использовать панели, размещённые на поверхности?

Спутники висят 15 лет абсолютно автономно в физическом смысле — не требуют никаких замен и протирок. А управлять по радио и сегодня замечательно удаётся даже на Марсе, лишь с эпизодическими проколами. точно так же на орбите висел бы спутник с панелями на 100кВт, и передавал бы энергию на приёмную антенну, наводясь автономно на её маяк, с потерей не более 50%, а скорее ближе к 25%, на всю передачу. Причём передавать он может это не только на одну базу, но и на любой потребитель в любой точке под его орбитой, будь то мобильный или стационарный, по запросу=маяку. К тому же этот же спутник может быть узлом связи для всех объектов на поверхности. Какие ещё выгоды можно хотеть? Энергия, связь, и минимальный риск.
Следующим по привлекательности вариантом является только реактор на поверхности. Но его нужно 1) садить — это большой риск и огромные затраты, 2) а он будет десяток тонн минимум, и 3) его поведение на протяжении длительного времени в условиях Марса будет изучаться на нём же — это мягко выражаясь неприемлемый риск. Корретнее и яснее было бы сказать не "реактор", а атомная электростанция, потому что кроме реатора там ещё куча всего что может легко сломаться или неизвестнок как себя поведёт. За эти деньги и с несравненно меньшим риском можно утыкать орбиту Марса кучей SPS, и получить там мобильную энергетику и связь с большим резервированием.

ChiefPilot> Я вместе с вами (в смысле всеми вами, кому есть, что сказать) и пытаюсь это понять. На данный момент я думаю, что если ветряк и батареи на поверхности готовы предоставить некоторое значительное количество "бесплатной" (я понимаю, что плата - это доставка оборудования) энергии, которое перевешивает затраты на доставку оборудования для её получения, то это надо рассматривать. Если не перевешивает - не надо. Мы же не решение тут принимаем. Идёт простое обсуждение.

Бесплатная энергия — это самообман. Считайте количество произведённой за период эксплуатации. В стоимость энергии будет входить доставка на поверхность, доставка средств для обслуживания и ремонта — это неизбежно для Марса. Пока что ветряк даёт вам ноль энергии и обойдётся минимум в миллиард баксов (глядя на MSL). За тот же миллиард баксов можно посадить антенну и оставить на орбите SPS — это легко сотня киловатт на 15-20 лет, плюс связь.

з.ы. Насчёт батарей на поверхности: ещё раз предлагаю ознакомиться с буднями марсоходов, сколько у них энергии получается. И учтите что при большой мощности панели с гелиостатом, что было бы интересно, — это карточный домик, который нужно запустить, довезти, посадить и развернуть, а потом проработать те же 15 лет. Если первые два момента реалистичны, то как их нежно посадить и аккуратно развернуть (в рамках возможностей РН) — уже можно начинать биться головой об стенку, а как обеспечить 15 лет работы — лучше сразу об ту стенку... Почему у марсохода колесо заклинило, почему у вояджера платформу заклинило — мы никогда не узнаем. А если заклинит гелиостат за те 15 лет, замены колонисты не дождутся.

spam_test> А почему сторонники орбитальных систем так против наземных.
Я вот этого тоже никак не могу понять! При наземном базировании всё просто, надёжно и независимо от Земли. Независимо в том смысле, что - один раз привёз, установил и пользуйся. И никто тебе с Земли не пришлёт сообщение, что типа: "Робяты! У нас тут проблема с двигателем ориентации SPS-1, а на SPS-2, как вы уже знаете, не до конца развернулись панели батарей. Поэтому вы там пока помёрзнете слегка. А мы тут будем думать, что можно сделать."

А вот ещё вопрос! Как у SPS обстоят дела с безопасностью? В смысле, если этот энергетический луч от спутника попадает (случайно или специально) не в предназначенный для этого приёмник, а на другие посторонние приборы и живые организмы, какие последствия могут быть? И как обстоят дела с перехватом управления спутниками? Были в жизни реальные случаи какого-то постороннего вмешательства в управление спутниками или это всё исключительно Голивуд?

И ещё один вопрос! Вот из Википедии про SPS: "uses microwave power transmission to beam solar power to a very large antenna on Earth." Вот доставка этой "очень большой антены" на поверхность Марса и её монтаж там это как, нормально? Это круче, чем просто доставка аналогичной массы простых панелей солнечных батарей??? Чем круче?

uagg> Кстати, ChiefPilot, начать нужно было бы, хотя бы на пальцах, с примерной оценки энергитической потребности колонии.
Э нет! Вопрос так не ставился. Я не ставил задачу расчёта (и даже оценки) энергетической потребности колонии. Иначе надо было бы тогда начинать ещё раньше - с определения того, что такое должна представлять из себя эта колония. Мне было интересно лишь: "какую собственную энергетику (без завоза чего-либо с Земли) можно развернуть на Марсе?" и т. д. То есть, прежде, чем оценивать энергетические потребности, хорошо бы сначала (и это обязательно должно быть первым!) оценить энергетические возможности! Мало ли какие там потребности у них... Главное это то, что реально можно получить! Тогда становится понятно и либо какая колония там может существовать, либо сколько ещё энергии надо возить с Земли (если колонию нельзя таки втиснуть в вырисовывающиеся рамки).

Dem_anywhere> а пыль кто сметать будет?
Ну-у, разве это проблема?! Куча вариантов. Переворачивать панели или их части (как жалюзи на окнах - повернул и полоски встали вертикально (пыль ссыпалась), повернул - и они встали на место), сметать щётками, сдувать сжатым газом (как стрелки на железной дороге зимой чистят знаете?)

Dem_anywhere> техника переживёт, а живность поджарится
Вот! Ужас то какой! Что ни говорите, а эта особенность не добавляет безопасности и надёжности в... допустим в гипотетический проект энергетического снабжения базы. Да ещё эта very large антена, н-н-дя... Это не к тому, что я тут этот проект типа составляю - ничего такого! Это я к тому, что если, допустим, сидит где-то, например, в недрах NASA умный дядя и составляет подобный проект, то, как вы (это типа все, кому не лень ) думаете - как он к такой технологии отнесётся? Ещё раз: дядя умный, ответственный, серьёзный, прагматичный, уравновешенный и так далее.

А вот ещё новый вопрос. КОгда-то где-то проскакивала информация, что кто-то там считает, что все (или некоторые?) так называемые "речные русла" на Марсе могли быть образованы потоками не воды, а каких-то сжиженых газов. Кто в курсе - это чего такое? Есть в этом какой-то смысл или это, скорее, попытка притянуть за уши хоть что-нибудь, лишь бы не согласиться на теоретическую возможность кратковременного появления потоков жидкой воды на поверхности? Насколько такие потоки газов могут быть постоянны? Можно ли представить возможность использовать эти потоки в неких ГазоЭлектроСтанциях (по типу ГидроЭлектроСтанций на земных реках)?

uagg> А сколько будет весить этот квадратный километр, какие иметь габариты, и какую отдачу давать?
uagg> Прикинь хотя бы по земным аналогам, а потом умнож на 2-3.
По барабану сколько весить будет, при любом раскладе, при равной массе, КА с батареями и излучателем будет иметь меньшую энергоотдачу, значительно большую сложность, и меньшую надежность.

Что до эффективности, мурзилочно дается около 4кг/кВт. 4 тонны, МВт, правда, это земные параметры. Коробка с батареями выгоднее, чем КА имеющий ограничения на габарит из соображений прочности.