Храненето на Марс, предизвикателство, което можем да разберем - изследване на Космоса
Тъй като законите на Кеплер налагат ограниченията си при пътуване Земя-Марс, никакви превози до Марс не могат да се извършват извън изстрелващите прозорци, отворени от Земята на всеки 26 месеца. Встрани от тези прозорци енергийните разходи за транспорт много бързо стават непосилни, преди да бъдат напълно невъзможни в технологично отношение. Освен това, като се има предвид товароносимостта на нашите ракети, е немислимо да се транспортира цялата или дори значителна част от масата хранителни продукти, необходими за синодичен цикъл, до заведение с няколко десетки души. Последицата е, че почти цялата храна на човешка колония на Марс ще трябва да бъде произведена на Марс.
Отглеждането на животни е по-трудно от отглеждането на растения и е невъзможно да се отглежда или отглежда нещо извън среда под налягане. Следователно производството на храни ще бъде по същество зеленчуково и ще трябва да се практикува в оранжерии, аквариуми и между другото в обслужвани местообитания, специализирани за малки животни. Производителите на храни ще имат три цели: количество, разнообразие, органолептично качество и три специални съображения: да поддържат здравословна среда за своите продукти (всички ще бъдат живи същества), максимално качество на енергията и диетата за минимален обем и маса на храната. потребител, минимално количество отпадъци за многократна употреба.
Марс има огромни предимства пред други места извън Земята: (1) той предлага минимална гравитация (0,38 g), която позволява вертикалност и поток на водата; (2) облъчването на слънцето („облъчване“) в неговата орбита (между 492 и 715 W/m 2 срещу 1321 до 1413 за Земята) е такова, че си струва да се използва естествена светлина; (3) неговият циркаден ритъм, с нощи с приемлива дължина (за разлика от Луната), ще улесни отглеждането на висши растения и животновъдството; (4) почти 96% от атмосферата му е въглероден диоксид, от който растенията се нуждаят; (5) има воден лед на много места, включително междутропичната зона; (6) азотът може да бъде извлечен от атмосферата.
Производството на храна няма да е толкова лесно на Марс, колкото на Земята, но ние можем да го направим. Нека да видим различните важни моменти:
(1) атмосферната плътност е твърде ниска (по-малко от една стотна от тази на Земята, средно 6 милибара на средното ниво на надморска височина - „Дата“), дишащите атмосферни газове, съдържащи се в оранжериите, трябва да бъдат под налягане, което често се практикува; контролируемата трудност е разликата в налягането между екстериора и интериора и следователно рисковете от течове и рисковете от структурна слабост на оранжериите. Колкото повече намаляваме тази разлика, толкова по-добре.
(2) повечето живи същества се нуждаят от кислород и този газ ще трябва да се произвежда на Марс и след това да се пуска в оранжерии; може да се получи от CO 2 в атмосферата (реакция на Сабатие, с добавяне на водород от марсиански воден лед, но също така и от „естествената“ работа на спирулина - виж по-долу). NB: Термичното разлагане на CO 2, което е твърде скъпо в енергията, е изключено.
(3) Ще е необходимо да се осигури добра атмосферна „смес“ за растенията; ще трябва да поддържаме количества и проценти, сравними с тези, които имаме на Земята, кислород около 21%, защото трябва да избягваме хипероксия, както и хипоксия, въглероден диоксид до 1000 ppm (около 1% от общия брой на земята), но не всички време (това е оптималното за фотосинтеза ... когато има достатъчно светлина, но нуждите варират в зависимост от светлината и развитието на вегетативния цикъл през сезоните). Решението за поддържане на количеството на тези два газа при понижаване на налягането е да се поддържат оптималните им количества в абсолютна стойност и да се намали количеството азот, буферен газ, неутрален. Така бихме могли да слезем до 0,52 бара. Под минимално количество неутрален газ рискът от пожар би станал твърде голям и кислородът би бил твърде агресивен за дихателните системи. Имайте предвид, че 1000 ppm въглероден диоксид е валиден за растения, но не и за хора или животни (текущите нива на Земята 400 ppm и това е исторически висок процент).
(4) може да има недостатъчна естествена светлина през дългите месеци на южната марсианска зима (облъчването пада под 500 W/m 2) или по време на прашни бури; следователно тя трябва да бъде допълнена от изкуствена светлина (която представлява енергийни разходи); ние изчисляваме (работа на Ричард Хайдман) средната мощност на спомагателното осветление, необходима за 1000 жители при 15 MW (няколко хиляди светлинни тръби!);