Как извлечь объект с глубины 200 миль под поверхностью планеты Меркурий?

Из кратера на полюсах. Температура на полюсах никогда не поднимается выше 180К. Отсутствие атмосферы или гидросферы означает отсутствие теплообмена. Полюса - действительно единственное безопасное место, поскольку Меркурий на самом деле не заблокирован приливами, как считалось ранее.

Кратеры на полюсах никогда не освещаются солнечным светом и, как предполагается, содержат водяной лед, фактически это было подтверждено в 2012 году. По крайней мере, вы можете предположить это для целей истории.

Установите несколько солнечных батарей на мачте над краем кратера, и у вас должно быть электричество. Находясь так близко к солнцу без атмосферы, у вас не должно быть проблем с энергией.

Потом просто копаешься. Этому способствует низкая гравитация Меркурия. Давление под землей будет намного ниже, чем на Земле, и удаление материала наверх требует меньше энергии. Таким образом, вы должны быть в состоянии копать корку.

Проблема копать сквозь мантию. Цифра в 200 миль говорит мне о том, что вы хотите копать до границы между мантией и ядром или рядом с ней. Хотя мало что известно о мантии, предполагается, что ядро ​​расплавлено, поэтому температура будет проблемой. Я думаю, нам придется предположить существование очагов магмы, если не целых слоев расплавленного материала.

Пониженная гравитация должна в дополнение к снижению давления также снизить скорость конвекции, поэтому, вероятно, можно бурить, если доступно достаточное охлаждение. Я думаю, что сверло будет окружено изолирующим слоем из твердых силикатов с более низкой температурой. Что-то вроде охлаждения на основе жидкого металла или солей металлов.

После бурения корки дальнейшее бурение, вероятно, будет нецелесообразным. Вместо этого я думаю, что «сверло» должно иметь немного более высокую плотность, чем силикаты в мантии, чтобы оно погружалось естественным образом. Затем, когда он достигает своей цели и захватывает ее, замораживая материал вокруг цели, вы сбрасываете массу сверла, удаляя массу сверху и уменьшая массу жидкого металла внутри. Т.е. жидкий металл был бы и теплоносителем, и балластом.

После этого вы сможете нарисовать цель вверх. Или действительно "сверло" само всплывало и приносило с собой цель. Головку «сверла» пришлось бы сконструировать так, чтобы она ловила цель.

Вам также понадобится какой-то способ обнаружить цель и нацелиться на нее. Но если вы каким-то образом нашли интересные объекты глубоко под поверхностью Меркурия, у вас уже должна быть эта информация. И, вероятно, постоянная база на полюсе, которая случайно оказалась над одним из объектов, чтобы он мог его обнаружить.

Большая проблема - это действительно деньги. «Бур», очевидно, будет иметь длину 200 миль, и для достаточного охлаждения, балласта и механической прочности он также должен быть достаточно толстым. Головка сверла также должна быть достаточно широкой, чтобы захватить объект, даже если все не совсем идеально, что на расстоянии 200 миль, вероятно, означает, что его диаметр также должен измеряться в милях. Так что "муштра" будет абсолютно массовая.

С положительной стороны, это будет в основном «просто металл», жидкий или твердый, а у Меркурия должно быть много металла, особенно если вы уже строите буры, способные проникать в мантию. Но в основном вы все равно будете говорить о колонизации и индустриализации Меркурия для этого проекта.

Как и все большие инженерные проекты. Вы делаете это поэтапно.

Одним из шагов должно быть извлечение объектов, возможно, с глубины 200 миль под поверхностью земли. Учитывая наш текущий лимит около 7,5 миль , мы очень далеки от ответа на этот вопрос.

На этой глубине температура составляла около 180°С, и даже эта умеренная температура (по сравнению с температурой на Меркурии) была достаточной проблемой, поэтому это было частью решения прекратить бурение, поскольку достижение целевой глубины означало бы 300°С и буровое долото. не будет работать. Днем на поверхности Меркурия более 400 градусов.

Конечно, для вашей дрели доступны более экзотические материалы (когда деньги не имеют значения). Но самозапечатывание отверстия из-за того, что слои горной породы имеют тенденцию стекаться вместе под давлением и теплом, было бы очень большой проблемой. Вы достигнете точки, когда крутящий момент сломает любое сверло, которое мы только можем вообразить.

Вы даже не можете просто вырыть большую яму в виде кратера, поток горных пород также сделает это самозапечатанным задолго до того, как ваша яма достигнет глубины 200 миль.

Вы должны очистить, по сути, всю планету, убрав поверхностные слои в космос (чтобы предотвратить поток горных пород) — возможно, создав новую луну для Меркурия.

Я рекомендую вам рассмотреть машины фон Неймана для добычи полезных ископаемых и рельсовые пушки на солнечных батареях для доставки материала на орбиту.

Поверхность Меркурия очень горячая (430С). Кроме того, солнечное излучение, когда вы приближаетесь к Меркурию с вашей миссией по добыче полезных ископаемых, может сжечь электронику и персонал вашего корабля. Итак, вам нужно найти способ приблизиться к Меркурию. Лучше всего подойти к Меркурию под таким углом, чтобы большую часть времени находиться в его тени. К сожалению, Меркурий маленький, поэтому я думаю, что вы могли бы извлечь выгоду из его тени только на последних нескольких миллионах км (я не считал, сколько) вашего подхода.

Это подводит меня к первому вопросу. Вы должны убедиться, что электроника вашего корабля устойчива к теплу. Это упускает из виду множество отличных открытий в области микроэлектроники, которые делают возможными современные вычисления. Электроника вашего корабля должна быть простой и чрезвычайно надежной. Миссия «Маринер-10» приблизилась к Меркурию, так что многое возможно. Но вы не можете доставить людей на Меркурий, если не разработаете систему охлаждения и защиту от радиации для защиты своего корабля. Если вы этого не сделаете, вам придется разрабатывать материалы и новую электронику, которые позволяют обрабатывать и хранить информацию с высокой плотностью при температуре не менее 500 ° C.

Затем вам нужно разработать ИИ для вашего корабля и роботов, который позволит вам выполнять миссию и справляться с непредсказуемыми ситуациями. Я не уверен, что это выполнимо сейчас, но машинное обучение достигло большого прогресса, и это возможно.

Как только вы доберетесь до Меркурия, лучше приземлитесь на темной стороне (Меркурий заблокирован приливами). Вам нужно построить свою базу и принести достаточно материала, чтобы начать добычу полезных ископаемых. Ваши космические корабли могут принести достаточно материала, только если у них есть ядерные реакторы. Если у вас нет технологии, лучше надеяться, что у вас есть все, что нужно для строительства на планете. В этом случае вам нужно провести много исследований, и это может навсегда продлить вашу миссию.

Копать на 200 миль я думаю можно только атомными взрывами. Предположим, что ваша яма похожа на те, что используются для добычи алмазов, вы должны вырыть территорию радиусом не менее 100 м, чтобы иметь шанс добраться до награды. Это примерно 1 миллиард кубометров материала, если предположить, что у вашей ямы вертикальные стены. Но, если выбить грязь атомными взрывами, скорее всего, это будет перевернутый конус. В этом случае, если предположить, что угол конуса составляет 15 градусов, что я считаю консервативным, но возможным, материал, который вам нужно извлечь, находится в диапазоне десяти тысяч миллиардов кубических метров. Другое дело, что Меркурий достаточно плотный ($5.4g/cm^3$) так что нужно как-то сломать скалу.

Вы также можете заняться добычей полезных ископаемых на горячей стороне планеты. Вы можете использовать солнечные концентраторы, чтобы расплавить, а затем укрепить стены вашей ямы, чтобы стабилизировать их после того, как вы извлекли камень.

Глядя на цифры, я думаю, что самая большая проблема — достать камень. Для этого вы не можете привезти с Земли достаточное количество оборудования, потому что Земля имеет ограниченный запас металлов. Я думаю, вы должны найти достаточно металла на Меркурии, но вам следует развивать химическую промышленность по всей планете, чтобы отделить его и производить больше машин. На это, вероятно, уйдут целые жизни. Один из способов сделать это — сделать ваши машины самовоспроизводящимися.

Если бы у нас был практически неограниченный бюджет, мы могли бы просто использовать беспилотные аппараты, чтобы вытолкнуть астероиды из пояса астероидов до такой степени, что они будут отброшены гравитацией более крупных планет к Меркурию. Предоставьте НАСА оптимизировать точное количество, орбиты, размеры и скорости, необходимые для максимально безопасного извлечения ядер.