Насколько реально собирать изотопы гелия или водорода с газовых гигантов?

Есть исследования по добыче полезных ископаемых в космосе, но не для газовых гигантов. Внешние планеты массивны. Очень массивный. Это означает, что у них очень большие гравитационные колодцы. Подъем чего-либо с Юпитера будет чрезвычайно энергозатратным, как и возвращение с Юпитера на Землю. Так что пока это из области фантастики.

Что касается второй части вашего вопроса: не с внешних планет; во всяком случае, это слишком далеко для НАСА (или любого другого космического агентства), чтобы иметь конкретные планы относительно постоянной базы. В НАСА раньше был Институт передовых концепций , где людям платили за теорию о вещах, которые в настоящее время невозможны, но я не думаю, что даже там они изучали добычу полезных ископаемых на внешних планетах. Это просто невыполнимо. Однако добыча других ресурсов в космосе, таких как астероиды, Луна или внутренние планеты, находится в пределах досягаемости технико-экономических обоснований, хотя у НАСА пока нет конкретных планов.

НАСА на самом деле изучило добычу газовых гигантов, http://mdcampbell.com/TM-2006-214122AtmosphericMining.pdf , в этой статье описаны некоторые методы, которые они могли бы использовать, будут они или нет, это другой вопрос.

Они рассматривали методы добычи Урана из-за его относительно низкой скорости ветра (по сравнению с Юпитером, Сатурном и Нептуном, такие как аэростаты, «черпаки» и огромные атмосферные крейсеры.

Аэростаты будут просто плавать в атмосфере, поглощая газ и извлекая полезные изотопы. Насколько я помню, аэростат приводился в действие ядерным реактором, использующим в качестве топлива поступающие газы. Затем прибывает корабль-сборщик и собирает редкие и ценные газы для возвращения на орбиту, где они будут возвращены на Землю (или в другое место в Солнечной системе) с использованием NEP (ядерно-электрическая двигательная установка) или NTP (ядерно-термальная двигательная установка). Проблема здесь заключалась в том, что независимо от того, насколько низка скорость ветра на Уране по сравнению с другими планетами, на нем все еще есть очень сильные ветры (хотя они могут уменьшаться в скорости, чем выше вы находитесь в атмосфере, тем не менее, чем выше вы поднимаетесь, тем ниже скорость ветра). давление, поэтому чем меньше газа вы можете принять и тем меньше 3-He вы можете произвести).

Самосвалы будут делать именно то, что предполагает их название, они будут погружаться в атмосферу и «зачерпывать» газ, извлекая полезные части и выбрасывая остальные, затем они возвращаются на орбиту и отправляют газ в грузовых двигателях НТП или НЭП. корабли. Здесь они поняли, что построить много кораблей, способных к очень быстрому входу в атмосферу, которые пришлось бы выдерживать бесчисленное количество времени, было бы чрезвычайно сложно, если не невозможно (с современными технологиями).

Атмосферные крейсера — это, пожалуй, самый научно-фантастический способ сбора материала с планеты, о котором я слышал за долгое время. Эти транспортные средства будут гигантскими крейсерами, которые будут вечно летать в атмосфере Урана, собирая огромное количество газа и сохраняя ценные изотопы для транспортировки на орбитальную станцию ​​меньшим крейсером, который, насколько мне известно, фактически приземлится на крейсер, пока он летел. Проблема, которую они поняли, заключалась в том, что построить такой большой корабль и отправить его на другую планету (или даже построить его на месте) было бы почти невыполнимой задачей.

Так что в целом они придумали несколько довольно интересных идей, но я боюсь, что мы все еще немного отстаем от разработки реальной технологии. Приятно знать, что у НАСА есть, так сказать, настоящая «команда мечты». Кажется, их работа состоит в том, чтобы придумывать самые безумные, но в то же время и самые интересные вещи.

Я знаю, что были теории о сборе изотопов гелия или водорода в космосе, включая исследования для НАСА.

Фактически, НАСА изучало добычу полезных ископаемых на небесных телах, в том числе на других планетах, и продолжает это делать. Доклад об исследовании «Космические ресурсы» (NASA SP-509, 1992 г.) стал классическим. Его можно найти здесь http://www.nss.org/settlement/spaceresources/library.htm Другим примером более современного исследования является концепция Robotic Asteroid Prospector (RAP), которая в настоящее время изучается: http ://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2012_phase_I_fellows_cohen.html

Однако следует отметить, что эти исследования в первую очередь относятся к спутникам, астероидам и внутренним планетам, тогда как газовые гиганты детально не исследованы.

Земля к Юпитеру Хохманну:$V_{\infty}$отлетающая от Земли 8,8$\frac{km}{s}$,$V_{\infty}$приближается к Юпитеру 5,6$\frac{km}{s}$, Гиперболическая периапсидная скорость на Юпитере (высота 0 км) 60$\frac{km}{s}$, Время в пути 2,7 года

Земля к Сатурну Хоманн:$V_{\infty}$отлетающая от Земли 10,3$\frac{km}{s}$,$V_{\infty}$приближается к Сатурну 5.4$\frac{km}{s}$, Гиперболическая скорость периапсида на Сатурне (высота 0 км) 36$\frac{km}{s}$, Время в пути 6 лет

Земля к Урану Хоманну:$V_{\infty}$отлетающая от Земли 11.3$\frac{km}{s}$,$V_{\infty}$приближается к Урану 4.7$\frac{km}{s}$, Гиперболическая скорость периапсида на Сатурне (высота 0 км) 22$\frac{km}{s}$, Время поездки 16 лет

Земля к Нептуну Хоманну:$V_{\infty}$отлетающая от Земли 11,6$\frac{km}{s}$,$V_{\infty}$приближается к Нептуну 4$\frac{km}{s}$, Гиперболическая скорость периапсида на Сатурне (высота 0 км) 24$\frac{km}{s}$, Время в пути 31 год

Цифры взяты из Hohmann.xls , который предполагает круговые копланарные орбиты. Поскольку орбиты наклонены, фактическая$V_{\infty}$было бы выше.

Время поездки и$V_{\infty}$только они делают эти ресурсы труднодоступными. Но скорости, необходимые для извлечения газа из этих глубоких гравитационных колодцев, являются настоящим препятствием для шоу. Как уже упоминалось, эти массивные планеты трудно покинуть.

С точки зрения$\Delta V$, есть более близкие возможные источники водорода. В полярных холодных ловушках нашей Луны могут быть богатые залежи$NH_3$а также$H_2O$-- а может и нет -- мы до сих пор мало знаем об этих регионах. Другой возможный источник водорода — углеродсодержащие астероиды с орбитами, подобными земным.

Что касается гелия, то я не знаю никаких доступных месторождений, кроме того, что есть у нас на Земле. Есть мнение, что в лунном реголите содержится некоторое количество гелия, но для получения небольшого количества гелия вам придется переработать много реголита.

Для чего вы хотите использовать гелий?