Robinson Crusoe sur Mars

Des éoliennes sur Mars est-ce rentable avec la faible masse de l'atmosphère? Est-ce possible d'utilisé la géothermie pour chauffé une colonie sur Mars? Si l'eau est rare, est-ce raisonable d'utilisé la culture hydroponique, serait il envisageable d'utilisé de la terre Marsienne? Est-ce que les premier colons seront a 95% végétarien et 5% insectivore?

Il y a surement quelqu'un a trouvé les réponses a ces questions, sont elle farfelu ou réaliste?

lambda0 a écrit:Salut
Tu n'aurais pas quelques références sur ce sujet de la culture sous serre dans l'environnement martien ?

Argh ....
J'ai plein de documentation en vérité, car j'ai participé à plusieurs confs de la Mars Society (donc j'ai des actes de conférences) et j'ai plein d'autres choses aussi. Il faudra un jour que je me décide à faire le tri de tout ça, tout en gardant un esprit critique car c'est pas toujours très rationnel.
J'étais abonné aussi à Marsbugs avec un certain Terry Kok spécialiste de CELSS, il avait fait sa propre serre de simulation et tentait de recycler le maximum.
J'ai aussi des actes de conférences de l'ESTEC concernant les LSS, avec des articles concernant Mars.
La NASA avait également fait des trucs (j'ai téléchargé il y a quelques années des rapports qui ne sont plus dispo (je crois)) à propos de cultures et de productivité pour une petite serre dans un vaisseau spatial.
En ce qui concerne les dômes, c'est à part, il faudrait que je fouille dans les actes de conf. et c'est vrai que dans The Case for Mars il y a un passage là-dessus.
A+

En fait, si on revient à la question initiale, il s'agissait d'avoir une évaluation des besoins énergétiques, et la question de savoir s'il faut chauffer les serres la nuit, et à quel niveau, me semblait importante, car si c'est le cas, on peut vite se retrouver à devoir fournir des MW, comme ce serait le cas si on devait éclairer.
Et comme la température extérieure peut descendre à -50°C, -80°C, il n'était quand même pas si évident qu'on puisse se passer de chauffage, même avec l'effet de serre.
A-t-on des serres non chauffées dans les stations de l'Antarctique par exemple ?

Le besoin énergétique par habitant est un paramètre de premier ordre, et il s'agit de savoir si on a besoin d'une puissance installée équivalente à 10 kW/habitant, ou plutôt 100 kW parce qu'il faudrait chauffer de grandes surfaces pendant la nuit et pendant l'hiver.
Je ne suis pas encore très documenté sur la colonisation martienne, mais jusqu'à présent, je n'ai pas vu d'évaluation de ce chiffre, alors qu'on se concentre par ailleurs sur des détails.
Sur Terre, notre niveau technologique dépend à 80% d'énergies fossiles, non disponibles sur Mars, et dans les 20% restant, certaines sont probablement inutilisables (hydraulique, combustion de la biomasse)...
Et il s'agit de vivre pendant une durée indéfinie dans un environnement plus hostile.
Je vais voir si Zubrin donne quelque part ce besoin énergétique réel.

A+

lambda0 a écrit:A-t-on des serres non chauffées dans les stations de l'Antarctique par exemple ?

Apparemment non : voir http://www.antarctichydroponics.com/index.html
Les serres sont toutes couvertes et ils utilisent la lumière artificielle. Mais ce serait surtout dû au fait que l'hiver est une longue nuit froide qui tuerait les plantes et que le verre est un mauvais isolant.
La serre la plus haute serait à ChangTang au Tibet à près de 5000 mètres d'altitude. Je n'ai pas réussi à trouver d'informations précises sur cette serre, mais elle n'est certainement pas d'une technologie très avancée, elle doit donc fonctionner à l'effet de serre classique, avec des températures très basses la nuit.

Oui, c'est vrai que les conditions d'éclairage ne sont pas comparables à celle de l'Antartique, puisqu'on installerait une colonie martienne plutôt au voisinage de l'équateur, donc avec une alternance jour-nuit de 24h.
Cette expérience du Tibet doit se rapprocher plus de nos conditions martiennes, du point de vue éclairement et écarts de température.

A+

Quelques idées sur le controle environnemental et le chauffage pour des climats extrêmes (Canada).
http://www1.agric.gov.ab.ca/$department/deptdocs.nsf/all/opp2892

Autres références :
http://www.attra.org/attra-pub/ghwebRL.html#gh_design

La meilleure réf. que j'ai pu trouver sur les serres martiennes :
http://www.marshome.org/files2/Bucklin1.pdf

En fait, il y a pas mal de problèmes :
- Les plantes ne supportent pas si bien que ça les pressions faibles.
- Le verre ne laisse pas passer les IR, alors que les membranes déformables si.
- L'humidité est un problème important, elle pourrait se déposer sur les murs froids et faire diminuer l'effet de serre.
- L'été, la chaleur obtenue par effet de serre pourrait suffire, mais l'hiver ?
- Il faut contrôler la pression de l'air.
Bref, pas mal de questions encore en suspend ...

Hum, effectivement... Le contrôle de température est donc bien un problème critique, et il semble que le chauffage soit parfois nécessaire même une partie du jour. De plus, que ce soit dans une serre terrestre ou martienne, le contrôle d'environnement semble assez complexe.

On risque bien d'avoir un problème de source d'énergie pour chauffer des serres destinées à alimenter des centaines ou milliers de personnes.
Je vais continuer à me documenter pour voir quelles sont les solutions proposées.

A+

Je peux vous garantir qu'il faut chauffé les serres canadienne en hiver. Même les maisons qui sont très bien isolé doivent être chauffé en permanence et croyez moi ça consomme beaucoup d'énergie. Est -ce que l'intérieur de Mars est chaud ?

Effectivement, vous autres canadiens, vous savez ce que c'est, un climat polaire...
En ce qui concerne Mars, à ma connaissance, on n'a pas détecté d'activité volcanique. S'il y a encore des sources de chaleur, c'est très très profond... Mars est bien plus petite que la Terre et s'est refroidi plus vite.

J'ai bien l'impression que tout celà va dans le sens de l'intuition de départ : on va avoir besoin d'une centrale atomique.
Pas vraiment du "low tech", et s'il n'y a pas d'uranium sur Mars, on a intérêt à en avoir une bonne réserve, pour quelques siècles.
Mais bon, peut-être que tout n'est pas perdu, il faut se documenter un peu plus.

A+

Alpha a écrit:Je peux vous garantir qu'il faut chauffé les serres canadienne en hiver. Même les maisons qui sont très bien isolé doivent être chauffé en permanence et croyez moi ça consomme beaucoup d'énergie. Est -ce que l'intérieur de Mars est chaud ?

Non, l'intérieur de Mars n'est pas chaud.
Petit bémol cependant : en hiver, sur Terre, les rayons du soleil traversent une atmosphère bien plus épaisse qu'en été et sont même partiellement réfléchis ce qui diminue d'autant l'énergie finale reçue au sol.
Sur Mars, ce n'est pas le cas. Du coup, pendant l'été austral, l'endroit le plus chaud est situé très au sud (J'avais lu un article là-dessus de Mc Kay).
Sur Mars, la quantité de rayonnement solaire reçue par la serre serait pratiquement la même en été comme en hiver (à durée du jour constant bien entendu). La comparaison avec l'hiver canadien pourrait donc être trompeuse. Mais bon, je n'ai toujours pas de chiffre à proposer ...

Oui, mais justement, on n'est pas vraiment à durée de jour constant : l'axe de rotation de Mars est un peu plus incliné que celui de la Terre, et les saisons plus marquées.
De plus, l'orbite est plus excentrique, variant de 1.38 à 1.66 UA, ce qui produit une variation d'éclairement de plus de 40%...
Voici quelques données à ce sujet :
http://www.nirgal.net/saisons.html

A+

Si la colonie est situé en équateur Marsien, l'angle de la planète n'auras que peu d'influence sur le climat environnant, mais a quoi peut ressemblé une tempète de sable marsien à partir du sol, il semble qu'elles peuvent duré plusieurs mois parfois. Si l'on parle d'hypotèse futuriste, doit on envisagé des capteurs solaire placé en orbite qui transfèrerait l'énergie accumulé au sol via un rayon laser?

De plus, l'orbite est plus excentrique, variant de 1.38 à 1.66 UA, ce qui produit une variation d'éclairement de plus de 40%...

L'hiver Canadien correspond au moment où la terre est au plus près du soleil et cette nuit il fesait -20 C a l'extérieur. Oui vous me direz que le climat de la terre est plus complexe que ça, mais l'angle de la planète est très importante aussi.

Bonjour,

Je viens de me livrer à une petite étude concernant les serres sur Mars.
Voici quelques points clés auxquels je suis arrivé :
Pour le rayonnement :
- On peut tabler sur 500 W/m2 reçus au sol lorsque le soleil est au zénith. Ca doit faire grosso modo une moyenne journalière de 250 W/m2 (et bien sûr 0 la nuit).
- On peut augmenter cette valeur par des réflecteurs placés à côté de la serre.
- Il existe de nombreuses catégories de verre aux propriétés très différentes. L'idéal serait sans doute un verre qui laisse passer l'essentiel du rayonnement solaire, mais bloque en retour tous les IR. Un verre classique a déjà de très bonnes propriétés qui répondent bien à ce cahier des charges. Pour simplifier, on peut donc considérer que le rayonnement issu des objets de la serre, qui se comporteraient comme un corps noir, serait arrêté (donc réfléchi ou absorbé) par le verre.

Pour la conduction :
- Le verre a un coefficient de conduction thermique k d'environ 1 W/m/K. Application : un verre d'épaisseur 1 cm entre un milieu à température T1=20° et un milieu T2=0° perd k(T1-T2)/l = 2000W/m2 ! Même si le verre a une capacité thermique de 720J/kg/K, sa température descend donc assez vite.
- A cause des écarts thermiques et de la dilatation, on peut redouter un éclatement du verre. Il existe cependant des verres capables de résister à des écarts de température de 200°, donc ça peut passer.
- Pour minimiser les pertes, il faut isoler. La solution habituelle sur Terre est le double ou triple vitrage avec éventuellement un gaz comme l'argon injecté entre les vitres. L'air a une conductivité de 0,025, ce qui n'est pas si négligeable que ça quand la différence de température est de 50° (voir formule ci-dessus).
Cependant, sur Mars, l'air martien a une conductivité beaucoup plus basse (je n'ai pas réussi à trouver de chiffres). Si on table par exemple sur 0,001 on obtient pour un espace entre 2 vitres de 1 cm et un écart de température de 50° :
H=0.001x50/0.01 = 5 W/m2.
Ce coup-ci la capacité thermique du verre de la 2ème vitre peut réellement jouer son rôle. Si on a 10 kg de verre par m2, ça fait 7200/5 = 1440 secondes pour que sa température baisse de 1°.

Bon tout ceci ne donne qu'un ordre d'idée des choses, mais il semble bien que la faible pression de l'atmosphère martienne permette de s'en sortir, au moins au niveau température. Il faudrait cependant :
1) isoler correctement le sol de la serre et le mur non exposé au soleil pour éviter les déperditions supplémentaires.
2) ajouter dans la serre des pierres lourdes qui ont une capacité thermique
importante (505 Wh/m3.°K pour le granite) et pourront réguler la température nocturne.

Merci pour ces informations, que je vais étudier.
Cependant, si je ne me trompe pas, tout celà va nécessiter une masse de verre très importante. Je serais plutôt parti sur des plastiques, qui ont une masse volumique bien plus faible et d'excellentes propriétés mécaniques.
A voir ce que ça donne en transmission spectrale, mais de mémoire, le polycarbonate (par exemple) bloque tout au delà de 3µm, et en fait, c'est modulable au moyen de dopages.

A+

J'ai lu que les températures observé au sol marsien, se retrouvent parfois autour des + 20 C. Alors si la température a l'équateur est semblable au climat canadien, pourquoi ne pas utilisé ce qui fonctionne ici? J'ignore les écarts de température entre les nuits hivernal et les journée chaude d'été a l'équateur. Par contre, je doute que la lumière du soleil soit suffisante sur mars pour faire poussé les plantes nécéssaire a la survie de colons, cependant je crois qu'il serait plus simple d'avoir un hangar avec peu de vitrage et très bien isolé avec un éclairage syntétique et des plantes placé sur plusieurs étages de haut.

Mais Mars reste une planète hostile a la colonisation des humains.

En été, dans les conditions les plus favorables, effectivement, la température peut atteindre un caniculaire 20°C, mais il faut plutôt s'attendre à des températures inférieures à 0°C la plupart du temps, pendant la journée.
Et la nuit, -30, -40, -50°C, voire moins...
Il se peut bien qu'il soit sans espoir de se passer de chauffage pour une serre martienne, sinon on l'aurait peut-être déjà fait au Canada ou en Sibérie !

A+

lambda0 a écrit:Il se peut bien qu'il soit sans espoir de se passer de chauffage pour une serre martienne, sinon on l'aurait peut-être déjà fait au Canada ou en Sibérie !

Non, non, je persiste à croire le contraire, relis mon message précédent car l'atmosphère martienne, avec sa pression à 6 mBars n'est pas comparable à l'air froid du Canada : à l'heure actuelle, on ne sait pas faire de double vitrage avec du vide à l'intérieur, ce qui fait qu'on a une conductivité minimale de 0.023 W/m/K correspondant à l'air. Or, je viens de trouver sur Internet la formule donnant la conductivité de l'air en fonction du nombre de moles, et ça donne une fonction linéaire. Autrement dit, et en supposant que la pression est proportionnelle à ce nombre de moles (à volume et température constante), si on a une pression 100 fois plus faible sur Mars que sur Terre, la conductivité de l'air placé entre 2 parois de verre serait 100 fois plus faible ! Et encore, d'après les tableaux que j'ai le CO2 est moins conducteur que le N2 ou l'O2 !
Et comme le rayonnement IR serait stoppé en grande partie par la 1ère vitre, il n'y a que la conduction entre les 2 parois qui permettrait une perte d'énergie. Et comme je l'ai dit dans mon message précédent, avec une valeur aussi faible, la chaleur de la 2ème vitre (celle qui sépare la serre) mettrait du temps à passer !
Bref, selon mes calculs et sauf erreur, une serre avec un double vitrage conserverait assez bien sa chaleur la nuit, même avec des températures à -70.

Salut
J'écrivais au conditionnel, et je t'accorde le bénéfice du doute, le temps que je fasse aussi quelques calculs de mon côté.
Si tu as raison, ce serait évidemment un point très positif.
On a vu qu'on peut probablement se passer d'éclairage, mais si on peut en plus se passer de chauffage, celà représenterait une économie d'énergie importante.

A+

Est ce que les tempêtes de sable sont fréquente et je sais que parfois, elles durent plusieurs mois mais est ce un phénomène exeptionnel?

Quel est la luminosité au sol? Sera-t-elle suffisante pour réchauffé et activé la photosynthèse des plantes?

Si l'on transporte les additifs nécéssaire, est-il possible de fabriqué du verre a partir du sable Martien?

Alpha a écrit:Est ce que les tempêtes de sable sont fréquente et je sais que parfois, elles durent plusieurs mois mais est ce un phénomène exeptionnel?

Non, je crois qu'il doit y en avoir en moyenne 1 grosse tempête tous les 2 ans et grosse, ça veut dire une bonne partie de la planète !

Alpha a écrit:
Quel est la luminosité au sol? Sera-t-elle suffisante pour réchauffé et activé la photosynthèse des plantes?

Comme l'a dit lambda0, il est vrai que la luminosité n'est pas le facteur le plus important, car certaines plantes poussent très bien sous la forêt, avec donc une luminosité assez faible de façon permanente. La température, en revanche est un paramètre fondamental, car il ne faut pas que la température baisse trop pendant la nuit.
Ceci étant, après avoir effectué quelques recherches approfondies et lu quelques articles, il semble que nous soyons en manque de données pour ce problème. La plupart des études tablent sur une lumière artificielle complémentaire et un système de maintien de la température. A ma connaissance, personne n'a réalisé d'étude sérieuse sur une serre martienne dont la température ne serait pas régulée artificiellement.
Avis aux chercheurs amateurs et professionnels, ce sujet mérite donc une attention particulière, une étude théorique et des expérimentations, suivies de publications dans des journaux spécialisés ...
L'enjeu me semble d'importance, car il s'agit ni plus ni moins que de valider l'indépendance énergétique d'une colonie martienne.

Alpha a écrit:
Si l'on transporte les additifs nécéssaire, est-il possible de fabriqué du verre a partir du sable Martien?

Oui, ça doit pouvoir se faire sans trop de difficultés (Zubrin le suggère dans son livre). Il faut notamment un four solaire et arriver à séparer le silicium du reste de la roche.

A+.

Le chauffage est le plus couteux en énergie, quel peut être la température du sol Marsien en profondeur?

L'instalation de capteur de chaleur (thermo-pompe) dans un sous-sol a 0 C est suffisant pour permettre la survie d'une colonie.

Ou mieux, une colonie entière a 50 mêtres sous terre ferait surement d'énorme économie d'énergie, surtout si l'on prend soin d'utilisé l'éclairage en commun pour les hommes et les plantes.

Qui devons nous envoyé? La mission serait d'envoyé 100 personnes sur mars pour une période de 2 ans, le groupe aurait suffisament de nourriture, d'eau, et d'énergie pour vivre sans restriction pour la duré de la mission. Le but serait d'expérimenté toute les possibilités de colonnisation autonome, agriculture, élevage d'insectes et de petits animaux comestible, recherche de capacité de production d'énergie. Bref, Mars est elle colonisable?

Devons nous envoyé des femmes (mariées ou célibataires)? Combien de scientifiques, 50% ou 75% ou 10%? Combien d'ingénieurs, de médecins, d'agronomes, de chimiste, de géologues. Devrait il y avoir des manoeuvres (mécaniciens, électriciens, cuisiniers, plombiers) spécialisé?

C'est votre opinions que je recherche, vous pouvez me cité des programmes déjà élaboré par des experts, mais c'est l'opinions de chacun de vous qui m'intéresse. Soyez imaginatif ! :scratch:

Alpha a écrit:
...
Devons nous envoyé des femmes (mariées ou célibataires)? Combien de scientifiques, 50% ou 75% ou 10%? Combien d'ingénieurs, de médecins, d'agronomes, de chimiste, de géologues. Devrait il y avoir des manoeuvres (mécaniciens, électriciens, cuisiniers, plombiers) spécialisé?
...

Le plus probable est quand même qu'il s'agira au début d'individus très polyvalents, à haut niveau d'éducation, et de culture scientifique et technique : heureux colons martiens qui n'auront pas dans les pattes politiciens, gens de loi, bureaucrates, etc. !
(encore qu'il ne faut pas sous-estimer la capacité de nuisance, même à des centaines de millions de km).
Etant donné que le travail humain sera une ressource précieuse, on devrait beaucoup s'appuyer sur la robotique.

A+

Voici mon évaluation du personnel nécessaire pour évalué la possibilité de colonisation, ces gens ne sont pas des colons, mais des chercheurs. L'équipe serait exclusivement masculine pour évité des chassé croisé amoureux. Les participants auraient des capacité multiple comme le mentionne Lambda0, ainsi l'équipage des vaisseaux transporteur deviendraient agents de prévention de sécurité au travail mais également policiers si le besoin s'en fait sentir et manoeuvre dans les temps mort.

15 astronautes, 2 médecins, 3 infirmiers, 1 administrateur, 1 gestionnaire des stock, 5 géologues, 1 agronome, 1 entomogiste, 5 techniciens mécanique, 5 techniciens électrique, 1 ingénieur mécanique, 1 ingénieur électrique, 3 informaticiens, 1 chimiste, 5 cuisiniers, 3 spécialistes des scaphandres, 3 spécialistes des habitats pressurisé, 3 fermiers.

Cela fait 59 individus et je ne trouve pas qui manque dans cette équipe. Alors qui ai-je oublié. :scratch: