Атмосфера терраформированного 10-километрового планетоида с земной гравитацией

Сферы Бернала и другие цилиндры О'Нила — сложные, требующие обслуживания и хрупкие звери. Кто-то начал делать микрочерные дыры и помещать их в астероиды, чтобы получить каменные сферы размером от 1 до 10+ км с поверхностной гравитацией ~ 1 г, и начал их терраформировать.

Микрочерная дыра находится в состоянии равновесия: горизонт событий слишком мал, чтобы эффективно питаться, давление ее излучения Хокинга не дает материи попасть в нее. Давайте предположим, что все это стабильно в геологическом масштабе. (Как эта работа является предметом другого вопроса в другом месте , давайте предположим, что это так.)

На что будет похожа атмосфера такого планетоида? Цель состоит в том, чтобы сделать его максимально приспособленным к немодифицированной человеческой жизни. Итак, нужное количество азота и кислорода, водяной пар, способность удерживать некоторое количество гидросферы, защита от радиации, стабильная температура... Расстояние до Солнца, период вращения, точный радиус и гравитация на поверхности, которую можно настроить по мере необходимости, и расплавленный ядро может вращаться с разной скоростью, если это помогает генерировать магнитное поле. Как должна выглядеть идеальная (или наилучшая) атмосфера и насколько она будет стабильной в течение длительного периода времени?

Первоначально этот вопрос был вдохновлен книгой Алистера Рейнольдса «Мститель », где большая часть Солнечной системы, похоже, была преобразована в них, хотя у большинства из них, похоже, нет особой атмосферы.

Вы, вероятно, столкнетесь с проблемами, сколько атмосферы вам нужно для одной атмосферы давления. Более крутой гравитационный градиент потребует гораздо более высокой атмосферы для того же поверхностного давления.
Это было бы не стабильно. Проблема в очень крутом гравитационном градиенте; 1G на поверхности будет очень быстро падать с высотой, что приведет к значительному сбросу и сопутствующей потере атмосферного давления. Тот факт, что вам потребуется более высокая атмосфера для создания такого же уровня поверхностного давления, как отмечает @notovny, еще больше усугубит проблему.
Мой подход к этой проблеме — не терраформирование, а паратерраформирование. Это означает, что установка глобального купола вокруг этого места кажется лучшим вариантом. Высота в несколько километров и несколько башен для жилья и структурной поддержки. Тем не менее, решения с активной поддержкой могут быть более элегантными. Будет ли этого достаточно для вас предлагает?

Ответы (2)

Расчет GM

Если мы хотим, чтобы поверхностная гравитация была 1 г "=" 10  м  с − 2 (достаточно близко!) в радиусе 10 км, то поверхностная гравитация равна

10 "=" г М р 2 "=" г М 10000 2
г М "=" 1 × 10 9  м 3  с − 2

Учитывая значение константы г , это ставит массу объекта около 1 × 10 19  кг ; в ареале такие объекты, как Мимас , спутник Сатурна, пояс астероидов Метис и Гектор , крупнейший троянский Юпитер.

Спасательная скорость

Скорость убегания

2 г М р "=" 2 × 10 9 10000 "=" 447  м  с − 1

Скорость убегания обычно выражается в км/с; Например, у Земли около 11 км/с. При скорости 0,45 км/с этот планетоид имеет очень низкую скорость убегания.

Поскольку у меня глубокая и неизменная любовь к электронным таблицам, у меня есть таблица со скоростью убегания всех достопримечательностей Солнечной системы. 447 м/с находится прямо между Церерой (~ 500 м/с) и Тефией (~ 400 м/с) среди достаточно хорошо изученных объектов.

Проблема

Как показано ниже, при такой скорости убегания на планете не останется атмосферы; конечно, не кислородно-азотный тип, и уж точно не при переносимых человеком температурах.

Вам понадобится другое решение, помимо гравитации, для поддержания стабильной атмосферы на вашем планетоиде.

введите описание изображения здесь

Ну, вот и тяжелая фантастика, не требующая обслуживания Baby Planets...

Тег точных наук беспощаден

А это значит, что я должен сказать нет вашей предпосылке. Это вызов кадра .

Чтобы добавить к превосходному ответу Кингледиона, я считаю, что у вас есть проблема с пределом Роша для микрочерной дыры в вашем сценарии. Короче говоря, микрочерная дыра может и не всасывать поверхность планеты, но нет никакого способа сохранить поверхность предсказуемо твердой и стабильной на расстоянии 10 км. Похоже, что планетоид разорвется на части и сформирует кольцо вокруг микрочерной дыры.

@kingledion абсолютно! Дайте мне знать, когда будете готовы, и я даже удалю свой ответ, чтобы он не конкурировал с тем, что вы делаете.
Оказывается, ограничение Роша не распространяется на объект внутри другого объекта. Но дифференциальная гравитация от черной дыры, разрывающей астероид, будет проблемой. Слишком сложный, чтобы хорошо разбираться в математике, поэтому я просто оставлю свой ответ как есть.
@kingledion, вся эта масса должна была как-то сформироваться. Микрочерная дыра не могла начаться внутри планетоида (я так не думаю). После того, как планетоид будет измельчен, применимо ли оно тогда? Вы возбудили мое любопытство.
Вопрос здесь предполагает, что 10-километровый планетоид уже существует и является стабильным, поэтому это выходит за рамки вопроса. Однако вопросы «будет ли он стабильным» и «может ли он быть построен» вызывают хорошие вопросы. Однако не уверен, задавать ли их здесь, в физике или в астрономии.
Спросили, как это будет выглядеть и будет ли вообще существовать по физике.
@Eth, вот почему это вызов кадра. Он не мог существовать или быть стабильным.
@JBH Не уверен, что предел Роша окажет здесь влияние: Земля (и каждая планета, которую я подозреваю) находится в своем собственном пределе Роша и не разорвалась на части. Вот почему я запросил физику (пока, увы, без особого успеха), чтобы посмотреть, что на самом деле произойдет.
Это может быть плохой пример. Земное притяжение уменьшается по мере продвижения от поверхности к центру. Этого не происходит с микрочерной дырой, что является еще одной причиной моей проблемы с кадром. Я не искал это, но лучшим примером было бы, если бы Луна находилась в пределах земного предела Роша.
Атмосфера терраформированного 10-километрового планетоида с земной гравитацией
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v