Откуда технологически продвинутая группа людей, выброшенных в космос в результате стихийного бедствия, могла взять воду?

Флот в моем сеттинге вынужден покинуть планету из-за изменчивого вируса и уйти на заранее подготовленных космических кораблях, способных перевозить по десять миллионов человек на корабль. На кораблях есть фермы, основанные на выращивании водорослей, но еда не так важна, как вода. Вода может быть переработана из мочи, но моча может быть переработана столько раз, прежде чем она потеряет все свои преимущества. Есть ли в космосе куски льда, которые корабли могли бы собирать и использовать в качестве воды? Корабли могут поставляться с массивным резервуаром с водой, чтобы поддерживать гидратацию в течение длительного времени, но, очевидно, он не будет полностью перерабатываться.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Можно ли бесконечно перерабатывать мочу в воду? Я исходил из того, что каждый раз, когда моча перерабатывается, будет производиться меньше воды и больше отходов.

Корабли оборудованы для путешествий как через межзвездные области, так и внутри солнечных систем. Основная цель - найти другую планету с постоянными условиями жизни, которые соответствуют их потребностям. Еще одна планета, похожая на Землю, если хотите. Очевидно, что поблизости от нашей Солнечной системы нет другой похожей на Землю планеты, поэтому эти корабли будут служить долговременными условиями жизни, пока в далекой галактике не будет найдена другая Земля.

"до того, как он потеряет все свои преимущества" - можно поподробнее, пожалуйста? Вода должна быть потеряна для космоса, чтобы стать действительно недоступной.
Было бы полезно уточнить, куда направляются космические корабли — путешествуют ли они внутри Солнечной системы или путешествуют через межзвездное пространство?
Всеобщий любимый источник воды в космосе: регенерация из сточных вод!
Не забудьте проголосовать, если вы считаете, что это было достаточно интересно, чтобы написать ответ или комментарий!
@user535733 Reclaimed From Sewage!работает и с водой на Земле. Рекультивация немного сложнее, с использованием тепла термоядерного реактора, огромных прудов-испарителей, возможно, криогенного хранилища, но это рекультивация сточных вод. С тех пор, как они изобрели жизнь.
Чтобы ответить на редактирование: да, вы можете бесконечно перерабатывать воду. Когда опреснительная установка в городе производит чистую воду, она делает это из воды, которой миллиарды лет и которая была отравлена ​​динозаврами. Пока у вас есть энергия, вы можете делать чистую воду.
@SirAdelaide теоретически можно, однако на практике некоторые из них теряются из-за случайной химической комбинации.
@ Джон, ты мог бы компенсировать некоторые потери, сжигая водород. Атомы не теряются, даже если они объединены в разные молекулы. (Ядерные реакции и потери в космосе игнорируются).
В Seveneves они заарканили комету.
Вы когда-нибудь видели Марсианина ?
Учитывая то, что мы узнали из нынешней чумы, я сомневаюсь, что вы смогли бы доставить в космос столько свободных от вирусов людей, если бы вирус был таким опасным. А если не было, то зачем спешить?
Зачем покидать планету? Не проще ли построить серию космических сред обитания на орбите планеты, чем флот космических кораблей?
@PonderStibbons (кстати, отличное имя) они не потеряны в абсолютном физическом смысле, но с точки зрения доступности они исчезли. вы можете заменить воду только из другого источника, если только вы не планируете расплавить весь корабль.
@Джон согласился. В то время как горение водорода - это вещь - позже я понял, что вода уходит в другие места. Ты прекрасно уловил это, когда говорил о расплавлении всего корабля. (Спасибо, я выбрал это имя из-за совпадения личности и любви к литературе).

Ответы (7)

Пока система закрыта, материя внутри системы не может быть потеряна. Это закон сохранения массы - массу нельзя уничтожить. Так что, пока люди на корабле не делают глупостей, например, не выбрасывают воду из корабля, у них всегда будет столько же воды, сколько было изначально. (Ну, столько же водорода и кислорода, сколько было изначально.)

Вы правы в том, что будут проблемы, и я рассмотрю здесь две проблемы и решения. Во-первых, не вся вода, которую выпивает человек, теряется с мочой. Изрядное количество его теряется через дыхание, потоотделение или твердые отходы. Но все это можно восстановить различными способами, пока система закрыта, например, извлечение чистой воды из отходов и использование осушителя воздуха.

Второй проблемой является второй закон термодинамики, который гласит, что энтропия увеличивается при каждом обмене энергией. То есть, пока вся масса на корабле остается прежней, энтропия неизбежно возрастает, а это плохо — это «потеря пользы». Ведь вода с повышенной энтропией — это водород и кислород. Экипаж должен каким-то образом получить больше энергии, чтобы бороться с увеличением энтропии, т. е. когда что-то выходит из строя, им нужна энергия, чтобы это починить. Это можно сделать просто используя источники энергии, т.е. солнечные батареи, или просто имея на борту действительно мощный ядерный реактор. Ядерные реакторы обладают безумно высоким уровнем энергии, и их должно хватить для того, чтобы корабль генерации смог добраться до следующей планеты, если там достаточно топлива.

Также стоит отметить, что 100% закрытые системы действительно очень трудно поддерживать . Даже если вы предполагаете, что ваш корпус и двери идеальны (а они, скорее всего, таковыми не будут), вам все равно придется беспокоиться о том, как каким-то образом утилизировать воду из химических реакций (коррозия здесь не ваш друг) и поддерживать все различные части системы в идеальном состоянии. равновесие, даже когда возникают неожиданные проблемы или непредвиденные недостатки. Просто взгляните на биосферу 2 в качестве примера лучших планов, требующих дополнительных инъекций сырья для продолжения работы.
Э-э... видя, как горит водород , разве вода не является состоянием с более высокой энтропией?
@ Мэтью Нет. Газы почти всегда будут иметь большую энтропию, чем твердые тела, не говоря уже о том, что энергетический потенциал в связях воды выше, чем энергия водорода и газообразного кислорода, хотя он не так доступен. Проверка того, горит что-то или нет, является грубой мерой определения энтропии и не всегда верна.
В последнее время я много играю в Oxygen Not Included . Единственный раз, когда вы (должны) терять воду, это когда вы расщепляете ее на кислород и водород, чтобы дышать и сжигать топливо. - Я не уверен, как это связано с энтропией, но похоронным звоном в поздней игре (когда вы путешествуете по космосу, живя/зарываясь внутри астероида) является неспособность рассеять тепло в этой «замкнутой системе».
Вы также можете потерять воду из-за различных химических и биологических процессов. Например, в плесени, которая образуется в районах с высокой влажностью, будет немного воды.
@NomadMaker не только потому, что у вас будут реакции гидролиза с корабельными металлами, пластиковыми деталями и даже с силикатами. вода - реактивный всхлип. некоторые из них просто невозможно восстановить без перестройки корабля. потери будут довольно незначительными, но в течение достаточно длительного промежутка времени или на достаточно большом корабле они могут быть заметны.
Всегда будут небольшие потери воды, ни одна система не идеальна. Но да, процент потерь будет довольно низким. Кроме того, кислород и водород чрезвычайно распространены в космосе, я сомневаюсь, что у вас возникнут проблемы с восполнением ваших минутных потерь.

Кометы. Кометы описывались как плавающие шары из грязного льда , а добыча воды из комет фактически предлагалась для космических путешествий и десятилетиями использовалась в качестве источника воды и льда в научной фантастике (экипаж «Планетного экспресса» пытался добывать комету Галлея в На ум приходит Футурама ).

не только кометы, но и множество астероидов — это и ледяные шары.

«Есть ли в космосе куски льда, которые корабли могли бы собрать и использовать в качестве воды?»

Это нравится Сатурну и газовым гигантам:

При расчетной локальной толщине всего от 10 м до 1 км они состоят на 99,9% из чистого водяного льда с небольшим количеством примесей, которые могут включать толины или силикаты. Основные кольца в основном состоят из частиц размером от 1 см до 10 мкм. - Википедия

Это примерно в два раза меньше льда, чем шельфовый ледник Антарктиды .

Существует множество других источников льда , но загрязнение летучими веществами и тому подобное варьируется.

Это полезно, только когда вы путешествуете внутри солнечной системы. Нет льда, который нужно собирать, если вы путешествуете в пустоте между звездами.
@Halfthawed Честно говоря, мы этого не знаем.

Возьмите с собой гораздо больше воды, чем вам нужно для питья. Это удобная штука.

Вода хороша, если вы хотите пить. Это хорошо и для многих других вещей. Ваши водоросли будут использовать его для превращения CO2 в углеводы. Это хорошая радиационная защита. Это хорошая защита от микрометеоритов. Вы можете накапливать энергию с его помощью, расщепляя водород и кислород и рекомбинируя их. Вы можете использовать его в качестве реактивной массы, швыряя его за собой на скорости, чтобы привести в движение ваш корабль. Вы можете использовать его в атаке, швыряя куски льда перед собой, чтобы расчистить путь.

Из всего, что нужно взять с собой, вода — самая полезная.

В дополнение ко всем другим ответам, также обратите внимание, что вам не обязательно получать воду , все, что вам нужно, это водород и кислород, и вы можете создать воду.

Водород — самый распространенный элемент во Вселенной, но большая часть его неудобна в звездах, газовых гигантах или слабо распространена в открытом космосе. Однако водородосодержащие газы можно было получить из таких мест, как атмосфера Титана. Некоторые планеты содержат минералы, в том числе водород (как правило, более влажные, такие как Марс), как и некоторые астероиды. Если уж совсем отчаяться, можно собрать его также из солнечного ветра и межпланетной или даже межзвездной пыли.

Кислород менее распространен, но, вероятно, более доступен. Почти все породы содержат значительное количество кислорода как часть своего химического состава. Например, лунный реголит на 42% состоит из кислорода.

В закрытой системе рециркуляции вы, скорее всего, потеряете кислород, так как он является более реактивным химическим веществом и может связываться с различными оксидами, которые больше не участвуют в цикле. Поэтому удобно, что его легче заменить из двух. (А также причина, по которой почти все в первую очередь содержит кислород.)

вода на самом деле является одним из самых распространенных веществ во Вселенной. Это наиболее распространенное соединение. Вода — самый распространенный источник кислорода во Вселенной.

«Лучший» план (имхо) состоял бы в том, чтобы корабль (и) направился на Луну (например, на Европу); добыть достаточно льда/воды, чтобы заполнить танки корабля; затем направляйтесь к целевой солнечной системе.

Считается, что Европа (спутник Юпитера) имеет слой воды/льда глубиной около 100 км.

Как только корабли покинут внутреннюю Солнечную систему, они, возможно, смогут собрать лед (воду) из Облака Оорта , которое простирается далеко за пределы орбиты планет. Проблема будет заключаться в том, чтобы «собрать» материал — учитывая скорость, с которой будут двигаться корабли. Возможно, структура, похожая на «солнечный парус», может быть приспособлена для подачи материала на корабль. Но, если честно, я не понимаю, как его можно сделать достаточно сильным.

Скорее всего другие планеты. Это может быть не вода, но если это научно-фантастическое объяснение, которое вы ищете, может быть другая жидкость, которая, как мы точно знаем, не вредит людям благодаря обширной науке.