110 personnes pour survivre sur Mars

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@lambda0 a écrit:Oui, il y a cette possibilité du Stirling.
Et pour stocker l'électricité, je n'ai rien contre les batteries (parce que les poids, ça ne stocke quand même pas grand chose, sauf à manipuler des tonnes).
...
Les Suisses le font  :Energy Vault

Et les barrages hydroélectriques appliquent ce principe depuis longtemps.


Dernière édition par Giwa le Ven 26 Juin 2020 - 17:37, édité 1 fois

Giwa
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@lambda0 a écrit:Oui, il y a cette possibilité du Stirling.
Et pour stocker l'électricité, je n'ai rien contre les batteries (parce que les poids, ça ne stocke quand même pas grand chose, sauf à manipuler des tonnes).
...
Les Suisses l'envisagent  : Energy Vault
 
Et les barrages hydroélectriques appliquent ce principe depuis longtemps. Certes sur Mars , l'eau liquide , il faudra attendre la terraformation pour en retrouver comme aux premiers âges !
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Giwa
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@Giwa a écrit:
@lambda0 a écrit:Oui, il y a cette possibilité du Stirling.
Et pour stocker l'électricité, je n'ai rien contre les batteries (parce que les poids, ça ne stocke quand même pas grand chose, sauf à manipuler des tonnes).
...
Les Suisses le font  :Energy Vault

Et les barrages hydroélectriques appliquent ce principe depuis longtemps. Certes sur Mars , l'eau liquide , il faudra attendre la terraformation pour en retrouver comme aux premiers âges !

J'en prend note : prévoir un contingent de Suisses et d'ingénieurs en hydraulique dans notre petite colonie :D
lambda0
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Ce procédé de stockage de l'énergie au moyen de masses solides mobiles verticalement a plusieurs avantages par rapport à des bassins étagés utilisant de l'eau:
- les cailloux  pour remplir des nasses sur Mars se trouvent plus à profusion que l'eau - qui, de plus, doit être dans un récipient pressurisé pour rester liquide et pas sous 0°C  pour ne pas faire éclater les tuyauteries ... or les nuits sont très froides sur Mars ! ;)
De plus ces cailloux ont une masse volumique presque 3 fois supérieurs à celle de l'eau, donc on réduit l'encombrement
De plus le levage et l'abaissement des blocs solides est lent (donc quasiment réversible) et on ne gaspille pas d'énergie sous forme cinétique, puis thermique par les frottements.
D'ailleurs le rendement est de 90% supérieur à ceux ds barrages hydroélectriques étagées
La durée de vie est aussi importante : plus de 40 ans ... terrestres ! ;)
Avec un coût de maintenance quasiment nul... intéressant pour la charge de travail !  ;)  
Energy Vault a bien pris en compte tous ces problèmes, et s’en est inspiré. En effet, cette solution est non seulement très efficace, mais aussi plus indépendante puisqu’elle aura une durée de vie supérieure à 40 ans. Ce qui est très impressionnant, lorsque l’on sait que certaines solutions ne durent qu’environ 20 ans. De plus ,le coût de la maintenance est quasiment nul et le rendement est de 90% supérieur à celui d’un barrage hydroélectrique. Enfin, la station peut être installée n’importe où, à condition d’avoir un espace de 100 mètres de diamètre.
Un dernier avantage par rapport à l'eau est qu'il n'y a plus la pression hydrostatique qui peut causer la rupture à la base des barrages ou l'éclatement des tuyauteries lorsque la hauteur d'eau devient trop grande : la tour de levage est de 120 mètres soit 12 bars à la base d'un barrage hydraulique de même hauteur.
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Energy Vault a bien pris en compte tous ces problèmes, et s’en est inspiré. En effet, cette solution est non seulement très efficace, mais aussi plus indépendante puisqu’elle aura une durée de vie supérieure à 40 ans. Ce qui est très impressionnant, lorsque l’on sait que certaines solutions ne durent qu’environ 20 ans. De plus ,le coût de la maintenance est quasiment nul et le rendement est de 90% supérieur à celui d’un barrage hydroélectrique. Enfin, la station peut être installée n’importe où, à condition d’avoir un espace de 100 mètres de diamètre

Hum, 90% supérieur à l'hydroélectrique, alors que ce dernier est de 70 à 80% ??? Le rendement est ptet de 90%, mais il n'est pas 90% supérieur ...
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@Argyre a écrit:



Hum, 90% supérieur à l'hydroélectrique, alors que ce dernier est de 70 à 80% ??? Le rendement est ptet de 90%, mais il n'est pas 90% supérieur ...
Tout dépend de quel rendement il s’agit !
C’est vrai que ce n’est pas assez explicite et qu’il faut interpréter. Je pense que c’est pour le stockage en énergie potentielle : dans un barrage , l’eau au fond du barrage emmagasine  moins d’énergie potentielle qu’en surface tandis que tous ces blocs de béton peuvent  chacun leur tour monter jusqu’au sommet avant de redescendre. De plus l’étanchéité d’un barrage n’est pas parfaite et des pertes ont lieu au fond par infiltration dans le sous-sol, là où la pression hydrostatique est maximale et sans compter celles par évaporation en surface.
 De plus le déplacement des masses s’ajuste plus exactement à la demande, ce qui est plus difficile de réaliser avec les vannes d’un barrage et les turbines associées.
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@Giwa a écrit:Tout dépend de quel rendement il s’agit !
C’est vrai que ce n’est pas assez explicite et qu’il faut interpréter. Je pense que c’est pour le stockage en énergie potentielle : dans un barrage , l’eau au fond du barrage emmagasine  moins d’énergie potentielle qu’en surface tandis que tous ces blocs de béton peuvent  chacun leur tour monter jusqu’au sommet avant de redescendre. De plus l’étanchéité d’un barrage n’est pas parfaite et des pertes ont lieu au fond par infiltration dans le sous-sol, là où la pression hydrostatique est maximale et sans compter celles par évaporation en surface.
 De plus le déplacement des masses s’ajuste plus exactement à la demande, ce qui est plus difficile de réaliser avec les vannes d’un barrage et les turbines associées.

A mon sens, l'eau de surface n'est pas exploitée du tout, elle sert seulement au bon fonctionnement du système. C'est comme si on prenait en compte dans l'autre système l'énergie potentielle des poutres qui supportent les poids et qui sont placées au-dessus.
De plus, si on a un dénivelé très important, par exemple 1000 mètres, une prise à 20 mètres de profondeur ne fait perdre que 2% de l'énergie potentielle de l'eau de surface.
Quant à l'étanchéité du barrage, elle dépend du sol, si c'est du granit, il y a 0 infiltration.

Cela dit, dans la microhydraulique, les rendements sont beaucoup moins bons. Or, vu les énergies en jeu, on est plutôt dans cette gamme. Donc, la comparaison ne serait valable que pour les petites installations d'hydroélectricité.
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Dans le cas de ces colonies martiennes primitives... ou plutôt premières pour être au goût du jour , nous aurons affaire à des groupes tribaux ou villageois ;)  de quelques centaines d’individus toujours pour s’exprimer selon les normes actuelles. Donc nous serons bien dans le cas de petites installations énergétiques - aussi bien pour la production que le stockage.
Si on adopte cette solution d’Energy Vault, on peut faire encore plus simple.
Pas besoin d’ordinateur, pour gérer le déplacement des blocs avec une grue multiple, on installe un ensemble de grues simples avec chacune un moteur Stirling à énergie solaire thermique pour soulever les masses le plus haut possible pendant la journée et restitution en énergie électrique au cours de la nuit au moyen d’alternateurs ou Dynamos au cours de la descente de ces masses. Certes on occupe ainsi plus de terrains au sol ....mais il n’y a pas de problème administratif de cadastre ou d’expropriation et d’expulsion des anciens habitants  accompagné d’indemnités :D
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Il faudra être aussi prévoyant , en particulier pour affronter les tempêtes de poussière martiennes qui peuvent durer plusieurs mois comme ceux que subirent MER en 2007 et Opportunity en 2018 pour une durée de deux mois terrestres

Au milieu de l'année 2007, une grande tempête de poussière menaça sérieusement la mission Mars Exploration Rover en réduisant la quantité d'énergie reçue par les panneaux solaires, nécessitant l'arrêt de nombreuses expériences en l'attente la fin de la tempête38. Une autre tempête de poussières, détectée à partir du 30 mai 2018 et se développant jusqu’au mois de juillet de la même année, posa des problèmes similaires39.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Climat_de_Mars#Temp%C3%AAtes_de_poussi%C3%A8res

Donc des stocks suffisants de vivres ( nourritures, eau, dioxygène) devront être constitués, ainsi que des groupes électrogènes avec réservoirs de méthane et de dioxygène pour assurer le fonctionnement des appareils indispensables lors de ces événements.
De plus toutes les activités humaines devront être réduites au maximum et s'en tenir alors à ce qui est vraiment indispensable pour la santé.
Toutefois ces événements climatiques ne sont pas totalement aléatoires et se déclenchent préférentielle lors des périhélies
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Histoire de se passer des technos sophistiquées reposant sur des semi-conducteurs pour produire de l'énergie électrique, il y a les moteurs solaires :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_solaire#Moteur_solaire_%C3%A0_vapeur (qu'on peut coupler à des alternateurs et à des redresseurs à oxyde de cuivre ou au sélénium ou à vapeur de mercure pour la charge des batteries)
Pour les batteries, les capacités de stockage par unité de masse (ou de volume) et les rythmes de décharge spontané n'ont pas grande importance pour un stockage en poste fixe au sol avec des alternances jours-nuit d'une douzaine d'heures. Des technos assez anciennes et maitrisables sans grande industrie de pointe sont disponibles depuis de nombreuses décennies, comme les accumulateurs nickel-fer par exemple :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Accumulateur_nickel-fer
Enfin pour des électroniques de régulations et de contrôle pas trop sophistiquées, les tubes à vides sont un bon compromis faisabilité-performances à condition de savoir générer des vides suffisants.
Tout est question de ressources minérales disponibles...

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@Henri a écrit:
...
Tout est question de ressources minérales disponibles...

Effectivement , même en se passant des technologies sophistiquées , on devra disposer quand même d'un minimum de ressources minières exploitables facilement, soit en surface ou à faible profondeur. Donc une cartographie détaillée s'impose au préalable.
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@Giwa a écrit:
@Henri a écrit:
...
Tout est question de ressources minérales disponibles...

Effectivement , même en se passant des technologies sophistiquées , on devra disposer quand même d'un minimum de ressources minières exploitables facilement, soit en surface ou à faible profondeur. Donc une cartographie détaillée s'impose au préalable.

Il s'agit plutôt de prospection minière, et ça ne semble pas facile de le faire par satellite... Il faudra des bonhommes au sol à mon avis... Il nous a fallu assez longtemps sur la Terre pour découvrir les gisements minéraux intéressants et je ne suis pas sûr que sur Mars les mêmes processus géologiques que sur la Terre aient aboutis à la formation de gisements assez concentrés pour être aisément exploitables.

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Le mot « exploitable » est assez relatif.
 Si sur Terre, on exploite de préférence des gisements concentrés, ce n’est pas parce que on ne puisse pas le faire avec des gisements moins concentrés et même extrêmement dilués, mais parce qu’ ainsi on augmente la productivité et la rentabilité.
Pour en revenir à Mars, certains éléments chimiques sont assez abondants comme le carbone, l’oxygène , l’hydrogène, le fer, le silicium, le sodium, le chlore, le soufre, le calcium, le magnésium et cette liste n’est pas exhaustive. On doit pouvoir se les procurer sans trop de difficultés si on n’exige pas une très grande pureté.
Par exemple le sodium pourrait être utilisé pour l’éclairage dans des lampes à vapeur de sodium et aussi à la fabrication d’oxylithe comme moyen de secours pour produire du dioxygène.
De même le calcium pourrait servir à la synthèse de l’hydrolithe pour stocker l’hydrogène sous forme d’hydrure de calcium.
Le magnésium peut entrer en combustion avec le dioxyde de carbone et faire fonctionner des moteurs Stirling
... etc
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Mais justement, tout dépend de la productivité du travail humain, c'est un paramètre fondamental.
Si elle est beaucoup plus faible que sur Terre parce qu'il faut exploiter des ressources à faible concentration, les chiffres annoncés de cent à quelques centaines de colons sont encore plus invraisemblables.
Il n'y a effectivement pas de problème pour le carbone, l'oxygène, ou l'hydrogène (on va supposer que l'eau n'est pas trop difficile à atteindre).
Mais pour les métaux, c'est à examiner au cas par cas.
On ne peut probablement pas exploiter le cuivre, le nickel, le plomb, ou l'étain n'importe où, et surtout au même endroit, ce qui implique qu'il faut aller chercher et exploiter des gisements distants, plus où moins hypothétiques.
Dans le principe, je n'y vois pas d'objection, mais pas avec un effectif total de quelques centaines de personnes qui doivent en plus assurer une production de choses gratuites sur Terre (rien que l'air pour respirer) et se nourrir.
Sans perte de généralité, en mode "survie", on doit néanmoins pouvoir supposer qu'une colonie dispose au départ de tout le nécessaire pour vivre, que les métaux peuvent être recyclés, et que tous les artefacts technologiques peuvent être refabriqués (si on ne prétend pas produire des microprocesseurs et des panneaux solaires), mais si l'effectif initial est trop faible pour mettre en place une industrie minière diversifiée, la colonie ne peut au mieux que se perpétuer, sans croissance.
Par contre, s'il y a dès le départ un effectif de 10000 ou 100000 (plus?), la tableau est assez différent, il peut y avoir un potentiel de croissance, on peut aller exploiter des ressources distantes, et une forme de commerce peut aussi se développer.
lambda0
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@lambda0 a écrit:Mais justement, tout dépend de la productivité du travail humain, c'est un paramètre fondamental.
Si elle est beaucoup plus faible que sur Terre parce qu'il faut exploiter des ressources à faible concentration, les chiffres annoncés de cent à quelques centaines de colons sont encore plus invraisemblables.
Il n'y a effectivement pas de problème pour le carbone, l'oxygène, ou l'hydrogène (on va supposer que l'eau n'est pas trop difficile à atteindre).
Mais pour les métaux, c'est à examiner au cas par cas.
On ne peut probablement pas exploiter le cuivre, le nickel, le plomb, ou l'étain n'importe où, et surtout au même endroit, ce qui implique qu'il faut aller chercher et exploiter des gisements distants, plus où moins hypothétiques.
Dans le principe, je n'y vois pas d'objection, mais pas avec un effectif total de quelques centaines de personnes qui doivent en plus assurer une production de choses gratuites sur Terre (rien que l'air pour respirer) et se nourrir.
Sans perte de généralité, en mode "survie", on doit néanmoins pouvoir supposer qu'une colonie dispose au départ de tout le nécessaire pour vivre, que les métaux peuvent être recyclés, et que tous les artefacts technologiques peuvent être refabriqués (si on ne prétend pas produire des microprocesseurs et des panneaux solaires), mais si l'effectif initial est trop faible pour mettre en place une industrie minière diversifiée, la colonie ne peut au mieux que se perpétuer, sans croissance.
Par contre, s'il y a dès le départ un effectif de 10000 ou 100000 (plus?), la tableau est assez différent, il peut y avoir un potentiel de croissance, on peut aller exploiter des ressources distantes, et une forme de commerce peut aussi se développer.
Effectivement, le commerce, et même de façon plus général le "tertiaire", pourrait employer une partie non négligeable des forces vives de la population.
Le commerce comprend aussi évidemment l'import / export de Mars vers l'extérieur de la planète notamment la terre.
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En fait, le cas développé ici est celui d'une colonie totalement coupée de la Terre (peu importe la raison), et qui devrait donc être réellement autonome avec les ressources martiennes.
Il s'agissait plutôt de transferts entre différents lieux de production sur Mars de ressources qui ne peuvent pas être toutes disponibles au même endroit.
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@lambda0 a écrit:En fait, le cas développé ici est celui d'une colonie totalement coupée de la Terre (peu importe la raison), et qui devrait donc être réellement autonome avec les ressources martiennes.
Il s'agissait plutôt de transferts entre différents lieux de production sur Mars de ressources qui ne peuvent pas être toutes disponibles au même endroit.
Tout à fait ! Pour pouvoir survivre sur Mars, il faut pouvoir s’y déplacer car les ressources n’y sont pas uniformément réparties.
D’ailleurs sur Terre aux âges préhistoriques, les populations étaient nomades et des échanges de silex, coquillages,etc, se faisaient entre des lieux éloignés les uns des autres.
Une population de 110 personnes pourraient survivre à la rigueur un siècle ou deux, mais avec les apports initiaux de matériaux issus de la Terre et des recyclages.
Mais il faudra bien pouvoir essaimer et que plusieurs groupes se créent en des lieux différents pour assurer une autonomie complète et la pérennité.
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Giwa
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@Giwa a écrit:
@lambda0 a écrit:En fait, le cas développé ici est celui d'une colonie totalement coupée de la Terre (peu importe la raison), et qui devrait donc être réellement autonome avec les ressources martiennes.
Il s'agissait plutôt de transferts entre différents lieux de production sur Mars de ressources qui ne peuvent pas être toutes disponibles au même endroit.
Tout à fait ! Pour pouvoir survivre sur Mars, il faut pouvoir s’y déplacer car les ressources n’y sont pas uniformément réparties.
D’ailleurs sur Terre aux âges préhistoriques, les populations étaient nomades et des échanges de silex, coquillages,etc, se faisaient entre des lieux éloignés les uns des autres.
Une population de 110 personnes pourraient survivre à la rigueur un siècle ou deux, mais avec les apports initiaux de matériaux issus de la Terre et des recyclages.
Mais il faudra bien pouvoir essaimer et que plusieurs groupes se créent en des lieux différents pour assurer une autonomie complète et la pérennité.

C'est effectivement une clé du problème : il ne faut pas voir les 110 personnes comme une constante, mais bien comme un début, avec même si possible très peu de personnes très âgées, voire aucune, et une natalité assez forte (du style 3 enfants par femme), ce qui se traduit par environ 3 naissances par an, et ce qui permet donc de passer en 20 ans à quelque chose comme 150 personnes si on a une mortalité faible. Ca augmenterait donc assez vite au début, puis plus lentement, mais avec un rythme qui permettrait de doubler la population tous les 50 ans.
Argyre
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@Argyre a écrit:
C'est effectivement une clé du problème : il ne faut pas voir les 110 personnes comme une constante, mais bien comme un début, avec même si possible très peu de personnes très âgées, voire aucune, et une natalité assez forte (du style 3 enfants par femme), ce qui se traduit par environ 3 naissances par an, et ce qui permet donc de passer en 20 ans à quelque chose comme 150 personnes si on a une mortalité faible. Ca augmenterait donc assez vite au début, puis plus lentement, mais avec un rythme qui permettrait de doubler la population tous les 50 ans.

Bonjour Argyre,

L’article d’Alexandre CHAUVEL de ouest-France explique bien la problématique.

https://www.ouest-france.fr/leditiondusoir/2020-06-22/combien-de-terriens-faudrait-il-envoyer-sur-mars-pour-creer-une-colonie-viable-024bf80f-e25b-466d-9314-5ca7874810c3

Mais une actualisation de ton site L'HOMME SUR MARS sur ce sujet  serait bienvenue (un bon extrait de ton article en français, que je n’ai pas réussi à trouver) FB_ok
Firnas2
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