Какой самый практичный/эффективный способ транспортировки между колониями/поселениями на Марсе?

Будет ли транспорт между поселениями на Марсе похож на транспорт между городами на Земле?, за исключением отсутствия лодок, потому что нет океанов. Итак, что было бы наиболее практичным видом транспорта между этими поселениями, железными дорогами?, дорогами?, вездеходами?, самолетами? или суборбитальными космическими кораблями? Какой вид транспорта будет наиболее эффективным или действенным, предполагая наличие ресурсов для строительства транспортной инфраструктуры.

Предположения

Марс еще не подвергался терраформированию, поэтому состояние поверхности такое же, как и в настоящее время. Рассматриваемые поселения в основном находятся под землей для защиты от радиации, и большинство из них были основаны примерно 100 лет назад. Среднее расстояние между населенными пунктами составляет около 2000 км, также можно предположить широкое распространение ISRU, (In-Situ-Resource Use), для строительных материалов и других ресурсов. так что ресурсов для строительства транспортной инфраструктуры достаточно. для межпланетных путешествий наиболее часто используемой формой двигателя являются ядерные тепловые ракеты, поэтому время полета между Землей и Марсом примерно такое же, как и при использовании современных технологий, хотя и с большей топливной эффективностью.

«Практично и эффективно» зависит от спроса. ISRU, кажется, предполагает, что торговля между поселениями незначительна, но ваш вопрос должен прояснить это. Исторически сложилось так, что строительство автомобильных и железных дорог, как правило, было довольно дорогим, требовало эксплуатации ресурсов вдоль маршрута, чтобы оправдать такие расходы, и стимулировало развитие поселений вдоль маршрута для поддержки новых отраслей промышленности.
«время в пути между Землей и Марсом примерно такое же, как при использовании современных технологий, хотя и с большей топливной эффективностью»: поскольку топливо дешевле грязи, а ядерные энергетические системы ... нет, это кажется маловероятным. Я ожидаю, что они будут использоваться для сокращения времени в пути судов, перевозящих пассажиров и другие срочные грузы. Химические вещества также, вероятно, останутся в силе из-за стоимости и сложности, по крайней мере, до тех пор, пока не появится что-то гораздо лучшее, чем NTR.

Ответы (5)

Железные дороги – это корабли земли. Они являются наиболее эффективным видом наземного транспорта на большие расстояния и единственным видом транспорта для тяжелых грузов. Вы не сможете эффективно перевезти тяжелый груз грузовиком на 500 км, не говоря уже о 2000 км. Это по-прежнему практически единственное решение для перевозки тяжелых грузов, таких как строительные материалы и ресурсы, по суше.

Дороги и вездеходы не могут перевозить такой груз. Они больше предназначены для случайной транспортировки, чего не произойдет, если среднее расстояние между колониями составляет 2000 км, даже если все уже было терраформировано, не говоря уже о том, чтобы не быть терраформированным. Вам также необходимо перевозить достаточное количество топлива и кислорода, чтобы все это время поддерживать жизнь как вашего автомобиля, так и тела. Это может сделать поезд.

Перевозка реальных людей между колониями, будучи неслучайной, ресурсоемкой и опасной, должна осуществляться в форме общественного транспорта, который, вероятно, будет осуществляться поездами. Самолеты и суборбитальные космические корабли, если честно, являются своего рода роскошью, и позже их можно будет использовать для общественного транспорта между колониями только из-за скорости, но поезда по-прежнему будут основой, поскольку поезда могут перевозить как людей, так и тяжелые грузы.

Вкратце: поезда по многим причинам были первой формой дальнего транспорта на Земле, даже когда мы не задохнулись.

Железные дороги кажутся лучшим вариантом. Плюс поезд на Марсе выглядел бы круто! Но продукция этих колоний должна быть достаточно ценной, чтобы Родина могла покрыть огромные расходы на создание даже базовой сети железных дорог. Теперь, какие ценности могут быть произведены на Марсе, может быть интересным вопросом, но, возможно, не подходящим для SE (нет ответов).
Интересно, насколько сложно было бы очистить гусеницы от пыли/песка. На Марсе довольно сильные ветры...
@DuncanDrake Я полагаю, вы могли бы использовать беспилотные автомобили, просто бегающие по путям, чтобы было ясно, если дорожки используются недостаточно.

Вызов кадра - Нереальные расстояния

За исключением политических конфликтов, которые сделали бы торговлю маловероятной даже на Земле, колонии, как правило, группировались для взаимной поддержки. Если вам нужно место, сотни км более чем достаточно. Две тысячи км (в среднем! За столетие!) — это совершенно неразумно.

Грузоперевозки на короткие расстояния

Если уменьшить расстояние между колониями, в основном «все вышеперечисленное» становится более разумным. Во-первых, колонисты использовали вездеходы, которые поставлялись с оборудованием для колонизации. Следующими будут дороги (они дешевле в строительстве и обслуживании), а затем железные дороги. Если общего терраформирования не происходит, грузовой самолет не будет стартовым, так как ваше отношение мощности к весу должно быть намного выше.

@Fred Я думаю, что разница в том, что все эти общества сформировались независимо, а затем начали торговать. Если вы создаете колонии, полностью осведомленные о том, где находятся другие, вы можете не размещать их на другой стороне планеты, если знаете, что им нужно будет поддерживать друг друга.
@Fred - мы знаем, что на Марсе. Местные колонии не собираются производить что-то для экспорта на Землю из-за огромных затрат на это. Анобтаниума не будет. Взаимная поддержка будет оказана, если только это не соревнование за колонизацию времен холодной войны — в этом случае торговли не будет , и вопрос спорный.

Ракеты «точка-точка»

Если Марс колонизировать до такой степени, что будет много поселений, у нас будут очень недорогие многоразовые ракеты, и у нас будет производство топлива для них на Марсе.

Проблемы строительства любой автомобильной или железнодорожной инфраструктуры на Марсе, охватывающей всю планету, сложны. Нам понадобятся плавильни для стали, добыча сырья и т. д. Любая работа будет выполняться в скафандрах, и если у вас уже нет другой транспортной системы, рабочие должны будут привозить свои собственные жилища и жить в дороге. Это то, что мы не будем делать на Марсе в течение очень долгого времени.

С другой стороны, допустим, Starship в конце концов летит на Марс. Нет никакой причины, по которой звездолет нельзя было бы загрузить 100 тоннами груза и людей и отправить в другую точку планеты. Имея на каждой базе установку ISRU (In-Situ Resource Utilization), производящую ракетное топливо, ракеты могли путешествовать туда и обратно. В тонкой атмосфере Марса и низкой гравитации ракеты будут намного эффективнее, чем на Земле.

Суть в том, что они будут использовать ту же инфраструктуру, которая используется для доставки людей и товаров на Землю и обратно. В худшем случае им, возможно, придется построить дополнительные мощности ISRU для обслуживания местных полетов, но это намного дешевле, чем строительство автомобильной или железнодорожной системы через другую планету.

Гиперпетля

Воспользуйтесь и без того низким давлением атмосферы на Марсе, а также меньшей гравитацией, и получите высокоскоростной режим транспортировки.

Альтернативой с более низкими технологиями могут быть железные дороги, но изменения температуры на Марсе могут быть довольно экстремальными с циклом дня и ночи в диапазоне от -73°C до +20°C, так что это далеко от типичных условий земной железной дороги.

С чехлом или тубусом можно как-то держать вещи в более постоянных условиях, без таких качаний. И если есть причины иметь такое покрытие, то почему бы и нет.

Это может быть комбинированное решение, означающее, что в качестве альтернативы может быть железная дорога внутри, или некоторые потребности в обслуживании, или наследование процесса сборки, или резервное копирование.

Для дорог на Марсе не так много доступных материалов, то есть это не ваш типичный асфальт, и затраты на их строительство не ниже - так что это либо каменная дорога, либо не прохладная грунтовая дорога - там помогает отсутствие воды, но . Может быть разумно иметь их в качестве резервной копии.

Вам нужна резервная копия менталитета резервных копий на Марсе, потому что, если что-то не работает слишком долго, удар астероида, метеорит - ситуация может очень быстро накаляться.

Проблемы

Для создания любой наземной транспортной системы потребуется много работы.

  • и я имею в виду, многое, даже если представить его как грунтовую дорогу, потребуются огромные усилия, чтобы заполнить все выбоины и получить всю энергию материалов для перемещения всей земли вокруг.

да, есть факторы, которые помогают, в основном это отсутствие воды/дождя, но вместо него есть еще один фактор - пыльные бури и движение пыли.

если у вас есть открытая, не покрытая колея - будь то железная дорога или просто дорога с твердым покрытием (будь то камень, армированный цемент, спеченный грунт и т. д.), вам нужна какая-то защита для предотвращения оседания пыли или регулярное техническое обслуживание - так что никакое решение не является техническим обслуживанием. -бесплатно в марсианских условиях.

А меньшая гравитация и мелкая пыль работают против хорошего сцепления, это было проблемой на Луне, так будет и на Марсе. А это значит, что нет скоростных магистралей.

  • независимо от проблем, вам также нужны обычные дороги, так как они имеют определенные преимущества, такие как простота создания ответвлений, боковых дорог, чтобы добраться до нескольких пунктов назначения в некоторой области. Так и у нас на земле, а что касается дальнего пути, то не так уж и велико.

Большие города или маленькие - нужна быстрая и надежная транспортная сеть. с гиперпетлей - давление примерно правильное, поэтому меньшая гравитация играет роль фактора преимущества.

  • с небольшими городами им приходится делиться некоторыми ресурсами, такими как медицинские центры для сложных случаев.
  • вам нужна вода, переработанная или нет, и не так много мест, где ее можно найти (?) - они должны ее доставить
  • ресурсы ака полезные ископаемые и т. д.

Таким образом, сначала вы строите дорогу, а затем строите город, перевозя для этого множество материалов и оборудования, бытовую технику, трубы, провода, химикаты, машины, запасные части, продукты питания, воду, кислород, источники энергии (или энергетическую линию с дорога любого типа), люди, если они должны присутствовать на площадке, экстренная эвакуация (отдельные или все рабочие), список не заканчивается даже задолго до того, как вы построите этот город.

А когда город становится большим, возникает потребность в высокой пропускной способности системы.

Вещи типа Hyperloop могут быть хорошим решением на долгое время от старта до города среднего размера.

И имеет удобство соединения городов в один большой мегаполис. столько технологических усилий тратится на то, чтобы добраться туда и начать первый город — так что держите планку высоко, получайте от этого максимум удовольствия. Имейте роскошь посетить городской сад - потому что это очень долгий путь к дому, и прежде чем он появится в вашем городе.

Результаты

ясно, что все результаты и варианты будут зависеть от способностей и того, что у человека есть для работы, с точки зрения технологии, с точки зрения инструмента, с точки зрения энергии.

Так как это будет зависеть от Марса - что на самом деле означает и что он чувствует, чтобы построить что-то там.

мы можем отклонить этот тип строительства, но после того, как он пройдет оценку в конкретных условиях и доступных средствах, как и любое другое потенциальное решение.

если говорить о первом городе и необходимости разведать и добраться до каких-то месторождений руды/минералов/каких бы то ни было - то старая добрая железная дорога, вероятно, хороший выбор, так как лаборатория низкого дальнего вездехода.

Но когда этот этап пройден, и нам нужно подключиться ко второму городу, то это должно быть что-то быстрое и удобное.

в общем, разнотипных дорог не избежать, но если говорить о связях между городами - выбирайте побыстрее, это поможет иметь более здоровый психологический климат во всех городах, ко всему прочему.

Почему? Вам не нужен сверхскоростной транспорт, потому что плотность населения невелика, поездки по-прежнему будут относительно редкими, а более медленный транспорт легче обслуживать и он менее подвержен сбоям. Дополнительные расходы не стоят того, учитывая ограниченную доступную производственную базу. Бетон вполне разумен , а не асфальт. Все ваши причины не выдерживают никакой критики.
@jdunlop спасибо за редактирование. «50 процентов серы и 50 процентов марсианской почвы» удивляются, откуда берется эта сера в количествах, необходимых для дорог. Высокая скорость - это не только удобство перемещения из города в город, а в небольших городах она может понадобиться еще больше, - но и высокая пропускная способность - для перевозки большего количества используется меньше материалов и строительных работ. "...предполагая ресурсы для строительства транспортной инфраструктуры". Это также часть плана быстрой эвакуации, если это необходимо. Таким образом, вы в основном делаете большой город. Дороги удобные с множеством промежуточных точек, которых нет.
Железные дороги - это уже 80% земляных работ для гиперпетли, нужно просто добавить крышку от пыли и, может быть, немного отрегулировать давление. Не уверен, насколько настоящие железные дороги или обычные дороги вообще в марсианской ситуации. Но у типичной дороги больше проблем – остановки грузовиков, выбор топлива/энергии. Ракетные бункеры явно неэффективны для обычного использования. Это будет много работы в любом случае, независимо от выбора - тогда выберите тот, который доставляет.
Гиперпетля уступает обычному поезду почти по всем параметрам. Больше обслуживания. Меньше избыточности. Гораздо более высокая стоимость (железнодорожный путь не составляет 80% пути к гиперпетле). Большее потребление энергии. Выбоины также не будут проблемой на дорогах, так как выбоины вызваны выветриванием дорожного покрытия, усугубленным движением транспорта. Погоды нет, пробок мало. А серы на Марсе много .
@jdunlop под выбоинами я имел в виду кратеры - небольшого среднего размера - на исходной поверхности Марса - сделать ее даже удовлетворительно плоской и все такое. 80 – субъективная оценка, не настаивайте на ней, подразумевая под этим, что все упомянутые системы дорог нуждаются в подготовке грунта. Сера, хотелось бы увидеть число частей на миллион, но ладно, оно присутствует, но, насколько я могу сделать грубый вывод, оно не так уж велико, поэтому необходимо проделать существенный объем работы по его извлечению.
Подробности на эту тему можно найти здесь . Высокая концентрация серы в марсианском реголите означает, что добыча будет значительно проще, чем на Земле (сродни выделению кремнезема), и уж точно проще, чем добыча металлов. Опять же, все это намного проще, чем несбыточная мечта (ха!), которая представляет собой эвакуированную гиперпетлю. Это даже не лучшая идея на Земле!
@jdunlop хм, ладно, пропустил это в ui.adsabs.harvard.edu/abs/2013LPI....44.1751M/abstract , где говорится, что 1-2% процентов по массе, довольно много. Что в некотором роде соответствует среднему показателю 6% по вашей ссылке. Ладно, тогда проще построить гиперпетлю, лол. Кто-то должен исправить вики с легкой таблицей. Насчет вакуумной трубы, чувак, ты упустил главное - давление на марсе уже такое, какое должно быть для этой штуки, и ты смеешь сравнивать его с давлением земли, ты действительно смелый, мухаха. Эта штука в основном просто самолет с эффектом земли на Марсе, гладкая ровная поверхность, она должна лететь с промежутком
@jdunlop также обратите внимание, что сера отображается на радаре в моей ссылке при температуре около 550-850 ° C, и при этой температуре оксиды железа могут быть восстановлены до железа водородом, вы можете получить оба продукта в качестве побочных продуктов. Марс до краев заполнен оксидом железа. И в любом случае речь идет об обработке нескольких (10) миллионов тонн марсианского грунта, для дороги в 2000 км, с верхним слоем в несколько сантиметров. Его нельзя тянуть с незначительным запасом энергии, это должна быть серьезная установка, и тогда вы добываете материалы, потому что они вам нужны, а не потому, что это немного проще или сложнее. U закрывает гусеницу HL в основном для предотвращения скопления там пыли

Дирижабли

Вашим колонистам следует использовать воздушное транспортное средство, потому что поверхность Марса ужасна, и вы хотите избегать ее, насколько это возможно. В частности, есть огромные участки неровной местности, которых вы хотите избежать любой ценой, и вездесущая пыль, которая вызовет головную боль при обслуживании наземного транспорта. Зачем мириться со всеми этими опасностями, если вместо этого можно безмятежно плыть над ними?

Вам нужен полет легче воздуха, потому что полет тяжелее воздуха — это настоящая головная боль . Из-за более легкой атмосферы вам нужно лететь абсурдно быстро, что (помимо того, что это не очень эффективно) очень затрудняет маневрирование или посадку. Винтокрылые машины менее подвержены влиянию, потому что, хотя вам и нужно вращать винт быстрее, это только инженерная задача, а не проблема, когда вы летите. Беспилотный вертолёт на Марсе испытывается буквально в тот момент, когда мы говорим , и, по крайней мере, с точки зрения аэродинамики, он кажется надёжным. Тем не менее, вертолеты обычно не известны как перевозчики на дальние расстояния, когда есть альтернатива.

Введите альтернативу: гибридные дирижабли большой грузоподъемности , новую технологию, которая призвана сочетать дальние, высокоэффективные (хотя и медленные) полеты дирижаблей с тяжелыми полезными нагрузками для эффективной доставки. На Земле эта технология отлично работает, но ей трудно найти нишу между морскими перевозками и обычными авиалайнерами. На Марсе ни одна из этих альтернатив не работает, оставляя пространство открытым для большегрузных летательных аппаратов легче воздуха.

Учитывая плотность атмосферы Марса (0,02 кг/м^3) по сравнению с земной (1,22 кг/м^3), ваша оболочка должна быть примерно в 60 раз больше по объему, чтобы поднимать такую ​​же массу. Кажется, что это сделало бы путешествия легче воздуха непомерно дорогими , если не полностью невозможными.
Приложение: учитывая, что гравитация Марса составляет около 1/3 от земной, оболочка должна быть всего в двадцать раз больше, но это все равно приводит к довольно нелепым дирижаблям.
@jdunlopGravity ниже, но я думаю, что атмосфера все еще намного тоньше, чем гравитация низкая, поэтому точка остается в силе, а не цифры.
Ах, ты победил меня!
Это было рассмотрено в SpaceEx Stack Exchange , подтверждающем мои предварительные расчеты - дирижабли эквивалентного объема поднимают 20-ю часть груза (по массе), который они поднимали бы на Земле. Я должен проголосовать за этот ответ.
(Следует отметить, что роль дирижаблей на Марсе, скорее всего, будет заключаться в разведке — отсутствие потребности в подъемной энергии делает их очень эффективными самолетами-разведчиками. Но перевозить тяжелые грузы — не лучший вариант.)
@jdunlop: Вес груза уменьшился, но уменьшился и вес воздуха! Весы с двумя чашами дают те же веса в кг, что и на Земле, и дирижабль поднимет такое же количество. ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ, то есть CO2 составляет 44 г/моль против 28 г/моль для N2, так что вы получаете немного больше подъемной силы от композиции. Но гораздо меньше моль/л!
@MikeSerfas Вот почему я указал массу .
Итак, марсианский воздух (610 Па/101325 Па) = 0,60% давления воздуха на Земле. Даже принимая во внимание, что он в 44/28,4 = 1,55 раза тяжелее, это означает, что для того, чтобы сравняться с земным воздухом, требуется в 107 раз больше марсианского воздуха. Я предполагал, что гравитация использовалась, чтобы компенсировать эту разницу, хотя на самом деле она все равно не опускалась ниже 40.