宇宙吧 关注:760,649贴子:6,260,694

火星殖民指南

只看楼主收藏回复

哈哈,起一个吓人的名字,攒点人气。
随着spacex重型猎鹰成功发射,马斯克的火星殖民计划越来越近了。
火星平原广阔,阳光充足,温度适宜,矿产资源丰富,水资源充沛,有足够科技实力的话,毫无疑问是个种田的好地方。
火星距离地球比较远,没有任何 国家政治势力军事力量可以干涉到。毫无疑问是个绝对ziyou的地方。意味着马斯克有足够人力的话,火星有立国之资。
另外地球经历过多次大灭绝事件。在火星多一个人类的备份,一个随时可以逃难的庇护所。对于人类来说还是很有必要的,哪怕要花不少钱。所以我也声援一下,XXX不想去也可以忽悠别人去建造这个火星殖民地不是。
下面我们来谈一谈一下地球到火星的旅行和火星殖民地开发。
图片取自游戏:火星求生


1楼2018-09-03 19:18回复
    二楼马克楼。


    2楼2018-09-03 19:18
    回复
      下图是地月系和火星之间的速度变量图,也就是旅行△V图。


      3楼2018-09-03 19:19
      回复
        这个图片是另一种画法,和上面的图差别不大,△V单位是千米每秒。


        4楼2018-09-03 19:19
        回复
          引用祖布林的《赶往火星》,目前的火箭技术例如土星5号或者space的BFR。大约旅行时间如下图所示



          5楼2018-09-03 19:19
          回复
            这个图是马斯克给的BFR旅行时间图,走快速合点轨道。


            6楼2018-09-03 19:20
            回复
              从数据中我们可以看出,选择合适的发射窗口出发,走霍曼转移轨道,最终到达的时候是在出发点相对的太阳的另一边。这个是最节省能量也是最优的一种轨道。下面是用以上方案火星旅行四人团队生活所需的估计。


              7楼2018-09-03 19:20
              回复
                到达火星以后,飞船需要借助火星的大气层多次减速,然后降落到火星上面。整个旅行过程中受到的射线和太阳风辐射如下图。这个辐射是人类可以承受的


                9楼2018-09-03 19:21
                回复
                  更好的旅行方法:除了祖布林和马斯克这些旅行方法。还有一些其他的方法也是有帮助的。
                  1.捕获一颗岩质近地小行星到环地球高轨道,需要的最小速度变量为50米每秒。利用一个核电裂变电源作为能源,把小行星岩石粉碎为粉末后电离,用电推进器喷出。可以成功捕获这样的近地小行星到地球高轨道。如果要捕获到地月拉格朗日点。需要的速度变量为300米每秒。
                  太阳系旅行速度变量图delta-V △V

                  最近的近地小行星需要的速度变量很小。


                  10楼2018-09-03 19:21
                  回复
                    近地小行星中有一些公转轨道和地球轨道火星轨道都相切。如果选择好发射窗口。飞船可以停靠在这类近地小行星上面。一边通过系绳固定在小行星上,让飞船围绕小行星旋转获得1g的离心加速度。一边用携带的高温熔盐电解设备电解熔盐获得氧气等推进剂氧化剂作为飞船减速和变轨所需,一边用电解获得的金属加厚屏蔽层或者建造小型基地和太阳炉获得更多能量来源。
                    另一方面。一根5千米的芳纶凯夫拉绳子一端固定在小行星上,一端固定在飞船上。可以让飞船加速旋转到5g离心加速度。根据飞船离开地点的不同,可以获得正负500米每秒之间的一个速度增量△V。这个设施可以用于加速,也可以用于减速。
                    下图是太阳系小行星分布图。红色的是近地小行星,在金星轨道到火星轨道之间,目前观测到的数量是19560颗。绿色的是小行星带。目前观测到的数量是70多万颗。


                    12楼2018-09-03 19:21
                    回复
                      另外,在火卫一和火卫二上面也可以用电解高温熔盐的方法获得氧气等推进剂氧化剂和金属。
                      金属可以用于在火星基地正上方的静止轨道建造大面积的金属反射镜用于提高基地的温度,并提供充足的阳光用于温室种植作物和光热光伏发电。有了静止轨道的反射镜。火星基地在夜间也会有充足的光能,可以用比较简单的方法获得合适的温度。
                      反射镜方向调节是用可以遥控的动量轮来实现的,这个技术正是火箭调整方向和卫星空间站让太阳能板一直朝向太阳的成熟技术。
                      火卫一(Phobos,英语发音"FOH bus"福博斯)呈土豆形状,一日围绕火星3圈,距火星平均距离约9378公里。 它是火星的两颗卫星中较大也是离火星较近的一颗。火卫一与火星之间的距离也是太阳系中所有的卫星与其主星的距离中最短的,从火星表面算起只有6000千米。它也是太阳系中最小的卫星之一。
                      火卫二(英语:Deimos ,中译:戴摩斯)是火星最小的一颗卫星,逃逸速度为5.6 m/s (20 km/h),它是火星较小和较外侧的已知卫星,轨道半长轴: 23,460 km,轨道离心率: 0.0002,轨道周期: 1.26244 d,平均公转速度: 1.35 km/s,轨道倾角: 0.93° (to Mars' equator) 1.793° (to the local Laplace plane) 27.58° (to the ecliptic)
                      大小: 9 × 7 × 6 km,平均直径: 7.3 km,质量: 2.244×1015 kg (3.756×10-10 Earths),平均密度: 2.2 g/cm³
                      赤道表面重力: 0.0039 m/s²(3.9 mm/s²) 0.00040 g (400 μg),宇宙速度: 0.0069 km/s (6.9 m/s),自转周期:同步自转,反照率:0.07,温度: ≈233 K,火卫二和火卫一是由像C型小行星那般的富含碳的岩石组成的,并且它们都有很深的地坑


                      13楼2018-09-03 19:22
                      回复
                        现在快到火星了,准备开始选择火星上的着陆点也就是未来基地的地址。我们先来看看火星的全地形图和水文图。火星北半球地势低而平缓。南方多高山山地和高原。但也有一个直径2000公里的撞击盆地海拉斯,又叫希腊平原(Hellas Planitia)。海拔低于基准点8200米。是火星上面地势最低的地方。水资源十分丰富。


                        14楼2018-09-03 19:22
                        回复
                          下面我们看看火星探测器获得的的氢当量分布图和中低纬度冰川分布图。这代表着有比较容易获得的水源。这些资料来自JPL发布的火星研究论文中。
                          火星高纬度氢当量分布图。也就是火星水含量分布图。

                          火星中低纬度氢当量分布图。来自
                          这篇文章:Distribution and character of mid-latitude glacier-like forms on Mars;


                          15楼2018-09-03 19:22
                          回复
                            这个图片是火星的冰川分布图。配一个火星地名图便于对照查看。


                            16楼2018-09-03 19:22
                            回复
                              虽然南半球的希腊盆地非常完美,海拔低,纬度不算高。但是有两个问题,一个是因为火星夏季的时候南半球靠近太阳,冬季的时候南半球远离太阳。所以冬夏温差非常大。这个也造成了南半球的风暴比北方强很多。
                              所以早期开发排除了希腊盆地。基地的选址。首先要靠近赤道,节省火箭发射需要的燃料,阳光充足,温度适宜,;其次水资源必须丰富,有丰富冰川和地下水可以方便地取用;其次是地势要低而平坦,便于发展种田发展种植大棚。最后需要矿产资源丰富,便于建造大型工业基地。
                              我们初步选定了三个地区。如下图红框所示。


                              17楼2018-09-03 19:23
                              回复