Какова потребность в энергии для перемещения части атмосферы Венеры на Марс?

Скажем, мы построили два крупномасштабных портала и отправили один на Венеру, а другой на Марс, как в этом вопросе , но с порталами, достаточно большими, чтобы массовые потоки не были проблемой, поскольку никто не хочет ждать 108 миллиардов лет для некоторых более пригодных для жизни планет . .

Идея состоит в том, чтобы сбросить часть атмосферы Венеры на Марс, чтобы нагреть ее до приемлемой температуры, таким образом оставив нам две полутерраформированные планеты, а не одну. (остальная часть избыточной атмосферы Венеры сбрасывается в космос и поэтому не является частью нашей энергетической проблемы)

Теперь в одном из ответов Деми указала, что, естественно, газ будет течь к Венере, несмотря на разницу в атмосферном давлении на уровне земли 15 000: 1, поскольку Венера находится намного глубже в гравитационном колодце Солнца. Отсюда наша проблема, нам нужно переместить часть атмосферы Венеры на Марс, но насколько большая электростанция нам понадобится...

Вот что я хотел бы знать: если предположить, что мы построили целый парк воздушных компрессоров, чтобы нагнетать атмосферу Венеры на Марс через наш портал (в идеале до конца тысячелетия), сколько энергии нам реально потребуется для достижения это? (при условии, что порталы составляют лишь небольшую часть общего расхода энергии)

Редактировать: эти порталы действительно сохраняют энергию и импульс, если бы они этого не делали, то все, о чем нам нужно было бы беспокоиться, это разница атмосферного давления. Но когда мы начинаем добавлять гравитационные колодцы (гравитационную потенциальную энергию) и орбитальную скорость (кинетическую энергию), то конечный результат становится... слишком большим для моего мозга, чтобы понять. По-видимому, что-то плохое, если судить по текущим ответам.

Давление - это наименьшая из ваших проблем ... вам нужно соответствовать орбитальной скорости Марса, начиная с Венеры.
@ L.Dutch А, я забыл об этом. Ну, я полагаю, это немного ударит по энергетическому бюджету.
Вероятно, имеет смысл сказать, что эти порталы представляют собой настоящую технологию или способ перемещать воздух и предназначены для простоты вопроса. И они сохраняют энергию и импульс этой системы двух тел. А энергия создания порталов - показатель эффективности системы прокачки. Если это так, то иначе Q не интересен, а свойства этих порталов неизвестны и могут быть любыми.
@L.Dutch OP имеет «Порталы». Уже одно это исключает орбитальные характеристики из списка соображений.

Ответы (4)

Я бы установил портал на Юпитере и добавил бы требование о том, что извлекаемая атмосфера подвергается фракционной перегонке. Это позволило бы взять газы, необходимые в соотношениях, необходимых для фактического выполнения терраформирования.

Вам не нужно будет тратить силы, чтобы загнать атмосферу Венеры в портал, так как при таком перепаде давления (90 атмосфер против 0,006) принцип Бернулли дает нам скорость:

Скорость воздуха знак равно 2 * Давление на поверхности Венеры (9 000 000) − Давление на поверхности Марса (незначительно) Плотность воздуха на поверхности Венеры(67) знак равно 518  РС

Проблем с прохождением воздуха не будет. Вы получите 34 706 кг в секунду на квадратный метр портала (518 м/с * 67 кг/м^3).

Однако (и это то, о чем я предполагаю вопрос) все еще существует разница в энергии между Венерой и Марсом, о которой вам нужно беспокоиться.

Энергия от орбитальной скорости

Минимальная орбитальная скорость Венеры составляет 34,78 км/с, а максимальная — 26,5 км/с. Воздух идет примерно с 605 МДж/кг до 351 МДж/кг. Ваш портал должен будет поглотить 244 МДж/кг с орбитальной скорости. Предполагая, что площадь портала составляет 1 квадратный метр, вы будете рассеивать около 8,22 ТВт. Я не знаю, из чего сделан ваш портал, но он, вероятно, расплавится от поглощенной энергии, за исключением следующей части.

Энергия с высоты орбиты

Но есть также затраты энергии, необходимые для изменения высоты (от солнца). На Венере воздух имеет гравитационную энергию -12,2 ГДж/кг. На Марсе воздух имеет гравитационную энергию -6,41 ГДж/кг. Чтобы доставить воздух на Марс, нужно затратить 5,8 ГДж/кг. Или, с вышеупомянутым порталом (1 м ^ 2, 518 м/с, низкая скорость), это 201 ТВт для работы. Теперь отработанное тепло работы расплавит его.

Заключение

Вы будете тратить около 5,6 гигаджоулей на килограмм отправленного воздуха. Если открыть портал площадью один квадратный метр, воздух будет проходить через него со скоростью 518 м/с. Учитывая плотность атмосферы Венеры, это означает, что для работы вашего портала потребуется 192 ТВт. Я не знаю, из чего он сделан, но отработанное тепло, вероятно, расплавит его.

Это, по-видимому, делает любые попытки переместить какое-либо заметное количество планет дальше в Солнечной системе довольно бессмысленными, поскольку в основном, если я не коснусь целой звезды, либо у меня просто не будет энергии, либо я собираюсь обуглиться. жарить планету, о которой идет речь. Думаю, мне нужно поискать мою новую марсианскую атмосферу в другом месте.
несколько предложений о том, как вы предполагаете поток через портал и, следовательно, необходимые мощности, значительно улучшат ответ.
@Samwise, если хочешь открыть банку с червями, нарушающими закон сохранения энергии, нокаутируй себя.
@MolbOrg Добавлена ​​строка после расчета скорости потока, которая объясняет это.

Предположим, мы можем отложить в сторону гравитацию, учитывая, что мы уже работаем с «порталами», которые соединяют две удаленные точки, как если бы они были смежными. (Думаю, в этом есть смысл, потому что если бы это было иначе, открытие одного конца портала в любом месте, но очень близко к другому концу, вызвало бы серьезные сбои.)

Атмосфера Венеры весит 4,8 × 10 20 кг, и почти весь это CO₂, самый удобный из парниковых газов. Если вы просто хотите повысить температуру на Марсе, вам нужно совсем немного CO₂ для парникового эффекта, так что вы можете импортировать, может быть, только одну стотысячную венерианской атмосферы. Это дало бы вам чуть более чем удвоенное содержание CO₂ в атмосфере Земли. Если вас беспокоит только относительное давление, я думаю, проблема будет заключаться в том, чтобы остановить исходящий поток после того, как вы откроете порталы.

Но, конечно, вам понадобится гораздо более плотная атмосфера, чтобы сохранить тепло, и было бы удобно увеличить атмосферное давление на Марсе, чтобы люди могли ходить снаружи без скафандра (только с воздухопроницаемыми баллонами). Так что, возможно, было бы лучше импортировать гораздо больше венерианской атмосферы. На поверхности Венеры давление составляет 93 бара. Марс имеет 42% гравитации Венеры, поэтому вам потребуется больше атмосферы, пропорционально, чтобы достичь того же поверхностного давления. Если вашей целью было давление на уровне моря на Земле (~ 1 бар), вам потребуется

4,8 × 10 20 к г 93 × 0,42 знак равно 1,2 × 10 19 к г

Это чрезвычайно грубый расчет, поскольку все не так точно прямолинейно. Кроме того, я понятия не имею, сможет ли Марс удерживать весь этот газ с течением времени.

Метан и водяной пар являются еще лучшими парниковыми газами. Просто говорю...
@ventsyv Да, но, по крайней мере, водяной пар имеет тенденцию быть не особенно парообразным при температурах, обычно наблюдаемых на Марсе, что может быть проблемой ...
Обратите внимание, что атмосфера Марса также почти полностью состоит из CO . 2 , работая при 96% CO 2 согласно Википедии . Однако, чтобы не отставать, Venus показывает 96,5% CO. 2 .
@ventsyv Метан можно было получить в больших количествах, разместив портал на Титане, но это было бы плохой идеей, потому что любая попытка затем добавить кислород в атмосферу спровоцирует возгорание.
На самом деле может быть хорошей идеей. Сжигание CH4 даст вам CO2 и воду, поэтому вы можете использовать CH4, чтобы быстрее поднять температуру, а затем сжечь его. Но мы тут не в тему...

Проще всего провести грубые вычисления, используя метафору гравитационного колодца ; во всех вычислениях, которые следуют за числами (как указано @MolbOrg), виртуальные метры эквивалентны 9,81 м / с ^ 2. Это означает, что мы превращаем переменное гравитационное поле в фиксированный эквивалент и делаем все расчеты «как будто» на поверхности Земли. Из-за закона сохранения энергии эти факторы можно добавить тривиально.

В гравитационном колодце Солнца Венера находится на расстоянии 124,9 Мм, а Марс — на 59,3 Мм, поэтому у нас есть разница 124,9-59,3 = 65,6.

Собственный гравитационный колодец Венеры составляет 5407 км, а Марса - всего 1274 км, поэтому вам нужно добавить еще 5,407-1,274 Мм = ~ 4,25 Мм, чтобы получить в общей сложности ~ 70 Мм.

Это означает, что Вам нужно поднять атмосферу, как будто вы поднимаете ее на 70000 км. Энергозатраты достаточно высоки.

Вам было бы намного лучше использовать Юпитер или Сатурн в качестве источника и получать энергию в процессе.

В противном случае Вы можете сбросить часть атмосферы Венеры очень близко к Солнцу, набирая энергию; правильно выбрав место, куда сбрасывать лишний «воздух», можно компенсировать именно ту энергию, которая необходима для прокачки того, что нужно для отправки на Марс.

"В гравитационном колодце Солнца Венера находится на расстоянии 124,9 Мм, а Марс – на 59,3 М" - неверные цифры, если вы имеете в виду орбиты и расстояния планет от Солнца.
@MolbOrg: нет, я имею в виду глубину гравитации. Поскольку число, которое вы приводите, показывает, насколько глубоко планеты находятся в гравитационном колодце Солнца, то есть гравитационный колодец самой планеты: вам нужно выбраться из венерианского и спуститься в марсианский (см . pdf ; на самом деле цифры были взяты из:объясненияxkcd.com/wiki/index.php/681: _Gravity_Wells )
хорошо, это виртуальные метры эквивалента 9,81 м/с^2. Вероятно, вам следует уточнить это в ответе.
Какова потребность в энергии для перемещения части атмосферы Венеры на Марс?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v