Если мы растения сидят на гидропонике то вопрос рекультивации почвы превращается в вопрос подготовки минерального раствора.
Надо посмотреть как это решается в центре и в промышленных теплицах.

По мере расходования минеральных веществ они добавляются из концентратов. Через какое то время, раствор полностью заменяется свежим с необходимой концентрацией, соотношением компонентов и нужным PH.

Обязательно. Без источников минеральных веществ ни получится ни гидропоника, ни органическое земледелие. Лучше использовать обе эти системы. Старый раствор идет на полив растений на органическом земледелии. Не используемые отходы растениеводства частично в компост, частино скармливать грибам.

Зависит от степени избыточности - в общем случае для очень большой колонии, если на каждом уровне будет  более чем 10-кратная избыточность, то ресурс автономности практически бесконечен.
Например, тут говорили про массу с/х животных - если их будет вдесятеро больше регулярно съедаемых, то даже в случае какого-то массового мора животных, всё равно останется существенный резерв.
То же и с прокладками/фильтрами - при десятикратной избыточности будет возможность свободно выводить какую-то часть объемов и систем из оборота, на время ремонта/модернизации.
И как обычно - чем раньше начнем натурные эксперименты, тем быстрее получим точную информацию о необходимой степени избыточности.

Ну, я, собссно, об этом.
Что сделанная оценка принципиальной потребной массы доставляемого оборудования и РМ основана на правильных методически посылках, но является "чисто оптимистической".
И что на самом деле вычисленную массу надо еще умножить на некий коэффициент.
Да, "порядка десяти".

   
Это не совсем так. Даже если субстрат инертен, не расходуется и не меняет свои физические свойства, периодически его придется промывать, удаляя остатки корней растений, или вообще обновлять. Кстати, были эксперименты по выращиванию растений без субстрата (для корни периодически орошают и поддерживают определенный уровень влажности), это возможно, но вряд ли оправдано на поверхности планет.

Вообще-то консервов всегда требуется больше, чем позволяет обойтись именно Замкнутая СЖО.
Именно для того, она, собссно, и замкнута.

А "коэффициент 10" помимо дублирования жизненно важных элементов станции расходуется еще и на неучтенные трусы и туалетную бумагу.

ПыСы.
Да, и зубные щетки, забыл добавить!

ПыПыСы.
И пустолазные скафандры еще, ресурс которых, как известно, не весьма велик.
Или "марсианам" всю многолетнюю миссию взаперти сидеть?
Для чего тогда летели-то?

ПыПыПыСы.
Ну, там, роверы всякие, аккумуляторы-манипуляторы, микроскопы-телескопы...
В общем, и в "коэффициенте 10" есть определенная доля "оптимизма", но уже существенно более реалистическая.
Как-нибудь впихнем, если ногами.
"Постоянную" (лет на 10-ть) "марсианскую базу" тонн в 40-50 тысяч.
А если о-очень постараться, то и в 10-20, может быть, но это вряд ли.
Разумеется, это если "сразу" строить, а не раскручивать "постепенно автоматами".
Последнее, впрочем, намно-о-ого дольше.

Абсолютно согласен. Но тут ведь мораль, что вывод на орбиту настолько дорогой, что там даже 1% уменьшения общей массы, уже будет весьма весомо влиять на стоимость экспедиции, так что наверняка возможен вариант, что съэкономят с помощью замкнутости 50% консервов и на этом ПОКА остановятся.

Вес колонии (первичный, до развёртывания) должен начинаться ОТ 100 тысяч тонн.
По минимуму.
ИМХО, коровам в цикле места не будет - трава, простите это биомасса, клетчатка+углеводы+витамины которая нужна колонистам.
Разумнее создать молочную породу свиней, чем возиться с коровами.

Я бы предложил в первом контуре, отличающемся от Марса лишь давлением, работу не гидропонных оранжерей, а грунтовых - дроблёный "материнский" грунт "погашенный" серой водой, с добавлением перегноя переработанного в "танках" после мух, навозников и дождевых червей.
Естественно, надо будет отработать вопросы с составом почвы и риском её а) заражения; б) перерождения; в) поддержания.