Достаточно ли высока гравитация каждой луны, чтобы бороться с неблагоприятным воздействием на людей в условиях микрогравитации?

Нет. См. расчеты здесь , у лун Марса гравитации по сути нет.

Есть ли у Марса такие же радиационные пояса, как у Земли, и входят ли в эти пояса орбиты Фобоса или Деймоса?

Нет. Марс не имеет поясов Ван Аллена , как Земля (или Юпитер), потому что не имеет магнитного поля. Излучение, которое вы получите на поверхности этих лун, будет таким же солнечным ветром , который вы увидите в глубоком космосе.

Большая часть опасности будет исходить от протонов в солнечном ветре и периодических рентгеновских всплесках от Солнца, которые не будут смягчены какой-либо атмосферой. В солнечном ветре также должны быть электроны и альфа-частицы, а также различные другие электромагнитные излучения Солнца.

Насколько плотна поверхность каждой луны, и можно ли превратить этот материал в пригодные для строительства структуры под поверхностью?

Фобос имеет плотность 1876 кг/м.$^3$и спектроскопически похож на астероид D-типа , вероятно, состоящий из органических силикатов и карбонатов. Деймос 1471 кг/м$^3$и спектроскопически похож на астероид типа D или C с составом, аналогичным Фобосу.

Так как вода имеет плотность 1000 кг/м$^3$, земная кора около 2500 кг/м$^3$, и железа 7870 кг/м$^3$, вы можете видеть, что в этих лунах относительно низкое содержание металлов. На самом деле и то, и другое, вероятно, не сплошная порода, они значительно пористые, возможно, как куча гравия, смешанного со льдом. Деймос намного более гладкий, чем Фобос, что указывает на присутствие реголита , что делает его больше похожим на шар из гравия и льда, покрытый мелким песком.

Учитывая пористость и отсутствие гравитации, эти спутники, вероятно, довольно хрупкие. Один ракетный удар мог бы взорвать их в кольцо вокруг Марса. Даже если бы были полезные материалы (которых, вероятно, нет), я бы не стал добывать что-то настолько хрупкое, если только не хотел бы его уничтожить.

Какие орбиты потребуются спутникам связи, чтобы поддерживать постоянную (или почти постоянную) связь с Землей?

Три геостационарных спутника вокруг Марса смогут обеспечить постоянную связь с Землей. Спутники будут вращаться в точках, расположенных под углом 120 градусов друг к другу, в плоскости орбиты любой луны, которую вы выберете. Тогда по крайней мере один из трех всегда будет иметь прямую видимость с Землей, если на пути не окажется Солнце. Луна всегда будет в поле зрения по крайней мере двух из трех. Три спутника всегда будут находиться в зоне прямой видимости друг друга, поэтому при необходимости они смогут осуществлять ретрансляцию с Луны на Землю.

Чтобы обойти проблему нахождения Солнца между Землей и Марсом, вам понадобится какой-нибудь ретранслятор связи в дальнем космосе.

Учитывая современные технологии: добраться до Марса достаточно сложно из-за сложности доставки людей туда живыми и здоровыми, но я собираюсь оставить вопрос «как мы туда попадем» или, возможно, вернемся к нему позже.

Теперь время рассмотреть каждый вопрос по очереди:

1) Гравитация

Несколько дней назад был задан аналогичный вопрос , чтобы обобщить ответы: если вы остаетесь на Марсе в течение нескольких лет, пока у вас есть пищевые добавки и вы делаете регулярные упражнения (каждый день), вы, вероятно, сможете прожить десятилетие (оценка), но кроме этого у нас нет реальных данных, поэтому мы не можем сказать наверняка

2) Радиация

У Земли есть магнитное поле, которое помогает нам выжить, блокируя большую часть радиации (также озоновый слой помогает поглощать УФ-излучение). У Марса, однако, его нет, потому что у Земли есть горячее железное ядро, тогда как у Марса более высокая температура. отношение площади поверхности к объему, его собственное ядро ​​остыло, что позволило радиации очистить атмосферу, а это означает, что на поверхность может попасть намного больше радиации, чем на Земле.

Тем не менее, у Марса есть тонкая атмосфера, которая остановит все альфа-излучение и, вероятно, хорошие 99+% бета-излучения, которое оставляет гамма-излучение, и вам не нужно об этом беспокоиться, возможно, сделайте ежемесячную проверку. для воздействия длительного низкоуровневого излучения, а затем держать их на базе, если у них есть признаки радиационного отравления. Но это не должно быть проблемой, фильм «Марсианин» очень точен с научной точки зрения (не считая штормов) и костюмы, показанные в нем: блокируют любое оставшееся бета-излучение, и вы можете не слишком беспокоиться о гамма, там Это гамма-излучение, проходящее через вас ПРЯМО СЕЙЧАС, но большая его часть имеет настолько низкую энергию, что проходит через вас чисто.

3) Поверхностная плотность

теперь, для бурения и уточнения, давайте рассмотрим контекст: средняя плотность континентальной коры составляет около 2,7 г/см3, а средняя плотность Марса составляет 3,9 г/см3. проблема, просто имейте в виду, что земное оборудование должно быть немного приспособлено для учета низкой гравитации: если вы возьмете кувалду и ударите ею по земле, вы не двигаетесь, однако на Марсе или Луне, если вы ударите кувалдой достаточно сильно, вы оторветесь от земли за счет сохранения импульса. Что касается лун... давайте просто начнем с Марса и посмотрим, куда мы доберемся. Марс содержит много полезных минералов и металлов, пока вы можете отправлять туда и обратно космические корабли (например, тот, что видели в «Марсианине»), вы можете установить именно то оборудование для переработки, которое вам нужно (это будет очень дорого).

4) Общение

С постоянной базой на Марсе связь всегда будет проблемой, пока у вас не будет времени настроить разветвленную спутниковую сеть с задержкой в ​​0,75 секунды для того, чтобы электромагнитный спектр фактически достиг Земли, с такой же задержкой, чтобы вернуться, затем, вероятно, несколько секунд обработки и спутниковой связи на обоих концах. До этого момента будет большой период времени (марсианский день равен 1 дню и 40 минутам, то есть примерно половина этого времени), когда связь будет невозможна.

5) Дополнительные вопросы

Запчасти. На земле, если что-то пойдет не так, вы, вероятно, сможете найти замену в Интернете и отправить ее в течение 5 рабочих дней, на Марсе это время в пути может составлять годы, поэтому вам потребуются огромные склады, полные запасных частей и запасных частей, а это означает, что потребуется все оборудование. быть относительно модульным, с небольшим количеством специализированных деталей, по крайней мере, до тех пор, пока вы не сможете создавать сложные заводы по производству электроники.

Еда. Да, я продолжаю ссылаться на Марсианина, но он очень прав, вам нужно МНОГО энергии, чтобы вырастить еду. Использование старого вопросадля справки: все будут есть сладкий картофель - в долгосрочной перспективе он получит отравление витамином А, что может привести к повреждению печени, но в краткосрочной перспективе он дает больше всего калорий по сравнению с энергией, поступающей в организм. Я собираюсь предположить, что колония состоит из 100 человек и что им нужно 2000 калорий в день (да, они занимаются физическими упражнениями, но низкая гравитация, поэтому меньше калорий), число составляет «98 420 000 ккал/км^2/день, что может накормить всего 49 210 человек на диете 2000 ккал/день из сладкого картофеля», если мы используем отсеки для аэропоники. Теперь нам нужно всего 100 человек, поэтому нам нужно около 2030 м ^ 2 отсеков для аэропоники, теперь скажем, 2500 на резерв, чтобы у нас было немного запасной еды, если по какой-либо причине не урожаи. Для этого по-прежнему требуется ОГРОМНОЕ количество питательных веществ, большинство из которых можно получить из фекалий, если у вас есть необходимое оборудование. НО вам также нужно огромное количество высокоэффективных солнечных батарей для питания ультрафиолетовых ламп, необходимых для выращивания такого количества сельскохозяйственных культур. Это слишком сложно и неэффективно для домашнего скота, так что это сладкий картофель!

Отредактируйте, чтобы включить луны: единственная разница здесь в том, что им потребуются немного другие настройки для учета немного разных гравитаций, и у нас нет достаточно точной информации об их геологическом состоянии, поэтому я не включаю их в раздел 3, но остальные ПО-ПРЕЖНЕМУ ПРИМЕНЯЮТСЯ