Как люди будут приводить в движение транспортные средства на планете без ископаемого топлива (например, на Марсе)?

Меня интересуют реалистичные и практичные источники топлива или энергии для транспортных средств (особенно военных), где нет доступных ископаемых видов топлива. Действие происходит на 400 лет вперед. Единственная непростая задача — сверхсветовые путешествия к близлежащим звездным системам для исследования и колонизации. Большинство обнаруженных планет представляют собой безжизненные породы без жидкой воды, поэтому на них нет инопланетных месторождений угля или инопланетных месторождений нефти, которые можно было бы использовать.

Мой вопрос похож на этот, но меня интересуют не только основные боевые танки.

Типы мест в сеттинге:

  • Марс. Колонизирован 350 лет назад. Терраформирование началось, но за 350 лет далеко не уедешь, поэтому большинство поселений представляют собой города с куполами, паратерраформированные участки каньона или зарытые в скалы.
  • Экзопланета X. Размеры Венеры, но без парникового эффекта. Нет жидкой воды, потому что она находится за пределами зоны Златовласки — орбита немного дальше, чем у Марса. Никакого терраформирования даже не предпринималось.
  • Земля. Все полезные ископаемые источники топлива найдены, извлечены и израсходованы. Однако, по сравнению с другими менее гостеприимными планетами, земляне могут засадить огромные участки земли плантациями пальмового масла для производства биодизеля, сахарного тростника для производства этанола и т. д. И у них все еще есть много расщепляющегося и плавящегося (это слово?) материала.

На любой планете могут быть резервуары с микробами, производящими интересные углеводороды — если это возможно с генетической и биохимической точки зрения?

Игнорировать производство электроэнергии, ЕСЛИ это не относится к транспорту (например, зарядка аккумуляторов или электропоездов). Просто предположим, что для повседневных потребностей в электроэнергии повсюду есть как ядерные, так и термоядерные реакторы, а также источники зеленой энергии на планетах, которые имеют соответствующие ингредиенты (например, океаны и луна для приливной энергии на Земле). Но в ситуации войны линии электропередач могут быть отключены… враг может удерживать электростанции и лишать вашу часть национальной сети электричества… или вам, возможно, придется пересечь пустую область планеты, которая не была включена в сеть, чтобы начать. с…

Типы транспортных средств, для которых следует учитывать потребность в мощности:

  • Любая боевая техника планетарного базирования от боевых машин пехоты до артиллерии и самолетов.
  • И не только транспортные средства, но и самоходное оружие, которое, таким образом, требует собственной мощности, например, ракеты.
  • Гражданский транспорт из города в город – автомобильным, железнодорожным, воздушным или морским транспортом.
  • Наземный транспорт (военный и гражданский)

Какие виды топлива или источники энергии осуществимы и практичны? Особенно для военных.

«Все полезные ископаемые источники топлива найдены, извлечены и израсходованы». В этот момент я бы предложил бежать с Земли, если есть разумная альтернатива. Это приведет к абсолютно разрушительным изменениям климата. Это также маловероятно, если только Трамп не сможет бесполым путем размножаться до президентов других стран.
@Feyre У них было 4 века, чтобы использовать его, и 4 века, чтобы разобраться с эффективными технологиями улавливания углерода, чтобы справиться с выбросами. Кроме того, Земля была настолько теплой, что на протяжении всей геологической истории на ней не было ледяных шапок. Белые медведи вымрут, а прибрежные города будут затоплены, но это не катастрофа «бегства с планеты». Если они могут терраформировать Марс, они могут терраформировать Землю до «заводских настроек».
Если в радиусе есть солнце, то солнечное. Если деление/слияние настолько распространены, то нет никаких причин, чтобы в каждом меньшем регионе не было своего собственного. Безусловно, гражданский город в город — это электромобили и выше. Многие, но не все, могут быть преобразованы для работы от электричества.
Улавливание углерода возвращает вам «ископаемое» топливо (если только вы не говорите о самых примитивных «помещениях оксидов углерода/карбонатов глубоко под землю»). превратить его обратно в полезное топливо с помощью солнечной энергии - на самом деле, древесина и другое биотопливо - это просто очень окольный способ сделать именно это. Сырье не исчезает - единственное, что теряется, - это энергия, и мы получаем тонн этого от Солнца.
@Luaan "Немного солнечной энергии"?!? Ископаемая энергия собиралась с Солнца более полумиллиарда лет, и ее хватило всего, скажем, на 200-300 лет, так что... удачи с этим. Забудьте о дешевых джоулях, дающих вам дешевые тракторы для биотоплива, дешевые заводы по производству фотогальваники или дешевые ветряные турбины. Джоули станут безумно дорогими, и поэтому все остальное станет безумно дорогим.
@kubanczyk Нет, ископаемое топливо — это крошечная часть солнечной энергии, собранной за последние полмиллиарда лет. Не забывайте, какие специфические условия вам требовались для получения угля и нефти — большая часть захваченной солнечной энергии просто тратилась впустую в виде тепла (в основном в живых существах), и это без учета того, насколько неэффективными были эти растения-предшественники. В планетарном масштабе это едва заметно — нам просто нужно стать намного богаче, чтобы правильно использовать это. Конечно, тогда мы просто исчерпаем этот ресурс, потому что так устроена эволюция :)
@Luaan Вы искали «фотоэлектрический EROEI»? Требуется улучшение. Сравните ядерный EROEI с углем, и вы, надеюсь, увидите, как энергия со временем станет дороже. Больше дешевого угля можно ожидать не ранее чем через полмиллиарда лет. А пока нам нужно максимально использовать то, что у нас есть.
@kubanczyk Я никогда не говорил о фотогальванике, а тем более о наших современных технологиях. Мы говорим о культуре, у которой около 400 лет от нас без ископаемого топлива — поскольку ОП предполагает, что они были такими же цивилизованными, как мы (и даже больше), можно с уверенностью ожидать, что их EROEI немного отличается. . Атомная энергетика все еще довольно плоха по сравнению с углем, но, по крайней мере, без субсидий она конкурентоспособна, в отличие от большинства солнечных и ветряных установок. Ископаемое топливо — отличный старт, без него мы вряд ли были бы там, где мы есть.
Взгляните на планы Илона Маска относительно Марса, если вам нужен серьезный ответ, основанный на реальности. Ответ в основном солнечный, солнечный, солнечный. Потому что на самом деле больше ничего нет. Эта солнечная энергия может храниться в батареях или использоваться для производства топлива, такого как водород, или подаваться непосредственно в транспортные средства, но каким бы ни был метод, основным источником будет солнечная энергия.

Ответы (7)

Разные источники питания для разных целей.

  • Биотопливо , включая спирт и масла.
  • Водород, полученный из воды с использованием какого-либо источника электроэнергии.
  • Аккумуляторы, снова подзаряжаемые от источника электроэнергии.
  • Электрическая контактная мощность, например, поезда, использующие воздушную энергию, а также индукционная мощность для маглевов.

Боевые машины могут работать на биотопливе, с ним относительно легко обращаться и хранить. Представьте себе большие резервуары с веществом, возможно, под землей.

Гражданские автомобили могут перейти на водород. Опять же, будут резервуарные парки, чтобы выровнять сезонные изменения спроса, но они могут быть уязвимы.

Для ракет и артиллерийского топлива это будет высокоочищенное топливо, возможно, на основе биотоплива. Небольшие суммы в абсолютных числах, поэтому их можно хранить.

С поверхности на орбиту будет сложно, а качество ваших двигателей и топлива сильно повлияет на сеттинг. Если это водород/кислород или очищенное биотопливо/кислород, у вас будут гигантские космодромы, чтобы вывести на орбиту несколько тонн.

Биотопливо крайне неэффективно. Растения преобразуют около 1% световой энергии в биомассу.
@Карл, с биотопливом может быть проще обращаться, чем с водородом. А военным много не надо, по сравнению с гражданским хозяйством.
@Karl: Но если у вас есть обитаемый (возможно, терраформированный, чтобы не было месторождений ископаемого топлива), у вас есть много и много биомассы, существующей для своих собственных целей. Эффективность не имеет значения, когда вы используете крошечную часть этого в качестве топлива.
@ Карл, на самом деле это 3-5%, а искусственный урожай может поднять его еще выше. биотопливо также чрезвычайно эффективно по сравнению с любым другим вариантом, и не только потому, что световая энергия бесплатна.
«Батареи», вероятно, будут присутствовать в любой ситуации на любом транспортном средстве. Каким-то образом энергия должна храниться, будь то батареи, масло и т. Д. Вопрос не столько в том, «были бы батареи», сколько в том, «что бы они использовали для зарядки батарей».
Крекинг водорода из воды возможен на мирах с водой; это верно только для одного из случаев, указанных OP, поэтому это может быть неэффективный метод
@Zxyrra, можно восстановить воду в топливном элементе с замкнутым циклом и снова запустить ее через электролиз.
@John Пять процентов - наглая ложь, и очень немногие растения могут достигать 2%. Или у вас есть какой-нибудь надежный ресурс, который говорит об обратном? en.wikipedia.org/wiki/Photosynthetic_efficiency (Я не знаю, что они придумали с сахарным тростником в этой статье. Ссылки, приведенные для этого числа, очень плохого качества. Сама мысль о том, что он в четыре раза лучше, чем другие растения смешно.)
@om Итак, вы бы отфильтровали водород из воды, сожгли его в качестве топлива, а затем осталось бы такое же количество воды для переработки? И все же энергия не сохранялась бы, а создавалась бы? Это кажется невозможным en.wikipedia.org/wiki/Conservation_of_energy
@Zxyrra Конечно, ты бы хотел. Вы только теряете энергию связи - вот почему процесс требует затрат энергии. Использование водорода здесь для хранения энергии, а не в качестве источника энергии . Просто даже с современными технологиями это довольно приличная система хранения энергии. Дело в том, что топливный элемент — это, по сути, аккумулятор, и подобные водородные элементы замкнутого цикла уже существуют. Они не волшебные. У вашего «крекинга водорода из воды» точно такая же проблема — даже при 100% эффективности вы получаете ровно столько энергии от окисления, сколько теряете от лизиса.
@Zxyrra Zxyrra, нет такой вещи, как «фильтрация» водорода из воды. Вы должны взломать его, что требует энергии, так как вода является результатом горения.

Кислородное топливо

Для горения требуется кислород (в атмосфере или в запасах).

Водород

Водород легко производить — просто крекинг-вода, но он имеет низкую плотность и требует тяжелых и дорогих резервуаров для хранения. Высокая эффективность при использовании в качестве ракетного топлива.

Метан

Реакция Сабатье (CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O + энергия) может быть использована для получения метана из водорода и углекислого газа (из атмосферы), производя метан и воду (которые можно расщепить на водород и использовать повторно). Может использоваться в качестве топлива на Марсе (95,9% марсианской атмосферы составляет углекислый газ). Все еще нужны герметичные / криогенные резервуары, хотя и меньше, чем для водорода.

Жидкие углеводороды

Реакция обратного сдвига водяного газа (CO2 + H2 → CO + H2O) с последующим процессом Фишера – Тропша ((2n + 1) H2 + n CO → C(n) H(2n+2) + n H2O) могут быть использованы для синтеза жидких углеводородов. Вода может быть переработана обратно в водород.

Батареи

Литий-воздушный

Литий-воздушные батареи имеют максимально возможную удельную энергию до 12 кВт·ч на килограмм (близко к бензиновым — 13 кВт·ч/кг) и являются перезаряжаемыми. Однако для работы им требуется воздух, хотя его можно хранить.

Лучевой двигатель

Мощность луча (с использованием лазеров или микроволн) может быть использована для кораблей с поверхности на орбиту. Преимущество в том, что судну не нужно нести собственный источник энергии. Однако это ограничено необходимостью прямой видимости с передатчиком. Вероятно, все, что достаточно велико, чтобы нести приемник луча, может нести ядерный или термоядерный реактор.

Светотехника

Лазерный луч отражается от параболического отражателя на космическом корабле, фокусируя его на небольшой площади, заставляя воздух внезапно расширяться с каждым импульсом, приводя корабль в движение. Может использоваться для запуска с земли на орбиту или для запуска больших гражданских самолетов в зоне действия лазерной установки.

Лазерная тепловая ракета

Лазерный луч фокусируется на ракетном топливе, нагревая его. Порохом, вероятно, будет водород. Вероятно, будет сочетаться с двигателем Lightcraft.

Микроволновая электрическая передача

Передача электроэнергии с использованием микроволн может использоваться для питания больших кораблей от орбитального передатчика или для беспроводной передачи электроэнергии небольших судов с использованием ректенны.

В итоге

Для небольших летательных аппаратов (дронов и т. д.) будут использоваться батареи или микроволновая электрическая передача. Для больших кораблей либо лучевая энергия, либо внутренние ядерные/термоядерные реакторы. Преодолеть разрыв могли бы жидкие углеводороды (или, может быть, метан) с хранящимися окислителями (возможно, с использованием топливного элемента). И аккумуляторы с высокой плотностью энергии или водород для гражданских поделок (поскольку, наверное, эффективнее было бы зарядить аккумулятор или кренить водород, чем синтезировать углеводороды).

Хороший призыв к кислородному топливу, нуждающемуся в кислороде. Я совершенно забыл принять это во внимание. О!

В мире со сверхсветовой скоростью ... Основные боевые танки, конечно, используют атомную энергию (синтез / расщепление) или супербатареи для зеленых государств. Лучшие перезаряжаемые батареи на сегодняшний день имеют плотность энергии около 0,8 МДж/кг по сравнению с 48 МДж/кг (в 60 раз выше) для дизельного топлива или 24 МДж/кг (в 30 раз выше) для обычного угля; к тому времени, когда мы изобретем сверхсветовой двигатель, батареи вполне могут достичь плотности энергии, сравнимой с ископаемым топливом. Тридцать лет назад лучшие перезаряжаемые батареи имели плотность энергии около 0,2 МДж/кг.

Вероятно, в вашей атмосфере будет много CO2, но в ней не будет материалов, которые можно было бы превратить в водород. Если это так, то с помощью электричества можно разделить CO2 на C и O. Чистый углерод можно использовать в качестве топлива в присутствии кислорода. Это может быть неэффективно, но может быть сделано без необходимости в организмах. Вероятно, со временем ученых и инженеров заинтересует необходимость создания преобразователей с большей эффективностью преобразования. Он все равно не будет гореть так хорошо, как нефтепродукты.

для небольших транспортных средств и ракет биотопливо, включая метан, очень осуществимо, есть грибы, которые производят дизельное топливо, его инженерная форма может сделать это легко. Бактериальный чан, используемый для превращения отходов в топливо, возможен. еще лучше вы можете адаптировать свое производство вместо использования фракционирования. на Марсе реакция Сабатье - это то, что вам нужно.

для поездов, транспортной инфраструктуры атомная и солнечная энергия — хорошие варианты.

Что касается орбитальных транспортных космических лифтов или запуска рельсотрона, то они резко снизят потребность в топливе, поскольку могут использовать электрическую сеть.

немногие транспортные средства будут хорошо работать более чем на одной планете только из-за разницы в атмосфере и температуре.

Замороженный метан

Вы можете добывать его из земных океанов (в виде клатрата метана) и транспортировать его на Марс и т. д. Или вы можете просто собирать замороженный/расплавленный метан из внешних пределов нашей солнечной системы (или других солнечных систем, за линией замерзания). .

Также весьма вероятно, что через 500 лет мы изобрели бы метод производства метана в результате эндотермической реакции между углеродом и водородом. Реакция может быть проведена довольно медленно с помощью современной технологии. Со временем будет все легче и легче ускорять процесс.

В этом случае у вас были бы огромные заводы, работающие на атомной энергии, производящие и замораживающие метан, который затем продавался бы на их охлаждаемых выходах, где куски были бы непосредственно вставлены в топливный бак транспортных средств, где их части постепенно сублимировались бы в в виде газа и сжигается как топливо.

Замороженный ацетилен

ацетилен ( С 2 ЧАС 2 ) имеет даже более высокий выход энергии, чем метан. Замораживание ацетилена и его последующее использование вместо метана было бы еще лучшим и энергоэффективным выбором. Однако производство больших количеств ацетилена затруднено, если не используются истощаемые запасы (например, карбид кальция).

Честно говоря, клатраты метана — это ископаемое топливо. Просто мы пока не используем его, так как нефть и уголь намного дешевле. Предположительно, в «бестопливном мире» ОП не было бы значительных запасов клатратов метана. Но да, использование подобных вещей в качестве накопителя энергии, а не источника анергии , имело бы большой смысл.
Клатрат метана не является ископаемым топливом, поскольку он не производится из окаменелостей каких-либо животных. Вместо этого его выпускают придонные морские существа.
Ну, это не определение ископаемого топлива, которое я когда-либо слышал раньше (и я предполагаю, что вы включаете ископаемые растения и микроорганизмы) :) В Википедии даже клатраты метана явно указаны как ископаемое топливо, как и во многих других исследованиях и документах. И то, и другое — просто солнечная энергия, накопленная растениями и животными в течение геологически значимого времени. Некоторые даже включают ядерное топливо в состав ископаемого топлива (поскольку оно не возобновляемое) — не то чтобы подобные определения не меняются все время. Но я здесь не для того, чтобы спорить об определениях - ОП должен сказать, доступны ли клатраты метана или нет.

Если у вас есть энергетический бюджет на сверхсветовую скорость, то у вас есть энергетический бюджет на расщепление и преобразование атомов (например, из камня) в любые другие полезные атомы, такие как углерод, водород и кислород. Сплавьте C&H и вуаля: углеводороды!

Мы можем сделать это уже сегодня. Проблема заключается в том, где вы получаете энергию для этого — вы не можете превратить углекислый газ и воду в углеводороды и обратно в углекислый газ и воду, извлекая при этом работу из процесса. Энергосбережение и все такое.
@ РонДжон Спасибо. Я не знаю, как вы рассчитываете энергетический баланс для сверхсветовой скорости, поскольку его не существует. Прыжок в гиперпространство, открытие червоточины или что-то еще может оказаться дешевым. (Строительство космического корабля все равно будет дорого!) Так что я думаю, что ваше решение немного высокотехнологично для того, что мне нужно. Однако мне всегда нравилась идея разбить 3 атома железа и 1 водород вместе, чтобы получить атом золота! :-)
@DrBob нононо, пусть это будет дешево FTL, но построить корабль тоже будет дешево. Потому что я просто говорю так и посмотреть, как реализовать. Один из них - поработить другую галактику, чтобы они производили эти сверхсветовые корабли. Не поймите меня неправильно, это не единственный способ, которым я вижу, и наименее интересный на мой вкус.
Как люди будут приводить в движение транспортные средства на планете без ископаемого топлива (например, на Марсе)?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v