Сколько льда с самой подходящей ледяной луны (пусть) космический корабль, запущенный с помощью SLS Block 2, может доставить в верхние слои атмосферы Венеры?

Приступая к терраформированию Венеры, работающие там люди должны были бы сначала жить в верхних слоях атмосферы в течение очень долгого времени, потому что там условия, наиболее приближенные к земным.
Но воды там очень мало и бывает почти только в смеси с серной кислотой.
Пол Берч предложил столкнуть одну из ледяных лун из внешней Солнечной системы с Венерой для доставки необходимой воды , и я хотел бы получить представление о возможности реализации его плана.
Я не знаю, было ли уже обнаружено, когда он писал эту статью, что три галилеевых спутника также имеют много льда на своей поверхности.
Но, возможно, они менее подходят для добычи льда из-за более высокой поверхностной гравитации, чем предполагаемые спутники Сатурна.

Конечно, для энергоэффективной траектории помощь гравитации необходима, но я полагаю, что они не отнимают слишком много времени, и их последовательность должна происходить в конфигурации планет и лун, что может происходить часто.

Итак, запущенный с Земли с помощью SLS Block 2 и снабженный как можно большим количеством топлива, сколько льда может быть добыто на ледяной луне или спутнике Сатурна или Юпитера космическим кораблем и доставлено в верхние слои атмосферы Венеры?
Какой была бы наиболее энергоэффективная траектория и какая из ледяных лун Сатурна или Юпитера была бы наиболее подходящей с точки зрения этой эффективности?

Хотелось бы получить ответ с необходимыми уравнениями и расчетами для проверки.

Может ли существовать подходящее созвездие планет и лун каждые 20 лет, соответствующее периодам обращения Юпитера и Сатурна?

НЕТ лимита вообще. Потому что вы указываете, что у ракеты может быть столько топлива, сколько она хочет. Если вы имеете в виду что-то, что мы можем в настоящее время запустить с Земли, долететь до ледяной луны, собрать лед и доставить его на Венеру, ответ — ноль. При нескольких годах развития, пара грамм. Возможно, до одного килограмма. Вам действительно нужно указать некоторые реалистичные числовые параметры для вашего вопроса.
Вероятно, проще и энергоэффективнее направить какой-нибудь ТНО или комету на Венеру.
@planetmaker Вы должны знать заранее, куда вы идете, не так ли? Итак, где сейчас находится эта комета или TNO?
@Cornelis Выберите любую из известных с орбитами от центра малой планеты: minorplanetcenter.net/data или сформируйте один из этих списков: en.wikipedia.org/wiki/Lists_of_small_Solar_System_bodies - особенно en.wikipedia.org/wiki/List_of_long-period_comets или en. wikipedia.org/wiki/List_of_trans-Neptunian_objects или en.wikipedia.org/wiki/…
@planetmaker Хорошо, много кандидатов, но я думаю, что из-за того, что они так далеко, потребуется гораздо больше времени, чтобы доставить их на Венеру. Или уже есть несколько, которые вошли в орбиту Сатурна?
Если вы посмотрите на данные, в списке комет на сайте MPC есть список комет с перигелием внутри орбиты Земли... это не так уж и плохо. Кроме того, это не означает, что вам нужно больше энергии, чтобы доставить их на Венеру... скорее наоборот. Конечно, при терраформировании Венеры время давит не так сильно, как получение достаточного количества материала (воды) в это место.
Корнелис, в настоящее время у вас есть целая куча вопросов, все из которых будут открытыми, поскольку вы не установили никаких границ для «наиболее эффективных» или «самых тяжелых из возможных», поэтому я проголосовал за закрытие. Я думаю, вам нужно определить свои ограничения, иначе, как говорит PcMan, ограничений нет вообще.
@RoryAlsop Разве сегодня не предел самой мощной ракеты?
Нет, потому что к тому времени, когда вы построите миссию, это будет уже не одна из сегодняшних ракет.
@RoryAlsop Хорошо, если быть более конкретным, я изменил его на SLS.
Помимо того, что ракета-носитель имеет мало отношения к тому, на что способен космический корабль, Венере не нужна вода, ей нужен водород . Там в атмосферном СО2 достаточно кислорода для производства воды (и углеводородов, углеводов и основной массы белков), нет смысла транспортировать больше через Солнечную систему в связанном с водой, одновременно удаляя ее из атмосфера за большие деньги. Расколите лед и выбросьте большую часть кислорода, оставив часть его для использования в качестве реакционной массы для транспортировки примерно 11% льда, состоящего из водорода.
@ChristopherJamesHuff Я не понимаю, «одновременно удаляя его из атмосферы с большими затратами». Об атмосфере какой планеты идет речь? И проблема, конечно же, в том, что солнечной энергии так мало для производства водорода там, где лед. Я думаю, что для производства водорода лучше находиться на Марсе или делать его из серной кислоты в облаках Венеры.
У Венеры есть весь кислород, который вы хотите, в атмосфере CO2. Добавление большего количества воды просто означает, что вам нужно удалить больше. Что касается энергии, терраформирование Венеры будет энергоемким, и точка. Если у вас недостаточно энергии, этого не происходит. Что касается серной кислоты... этот водород уже есть . Извлечение его из Венеры делает противоположность его транспортировке на Венеру.
Корнелис, точка зрения @Christopher заключается в том, что у Венеры огромная атмосфера, и вам нужно избавиться от ~ 98% ее, если вы хотите, чтобы атмосферное давление на поверхности было земным. На Венере (скорее всего) изначально было намного больше воды, но она потеряла большую ее часть из-за безудержного парникового эффекта и фотодиссоциации.
@PM2Ring Понятно, я хочу сказать, что на ледяных спутниках Сатурна солнечной энергии более чем в сто раз меньше, чем на Венере. Вам придется производить водород на ледяном спутнике и преобразовывать его обратно в воду на Венере с помощью CO2, что также требует энергии. . Моя идея состоит в том, что транспортировка воды вместо водорода будет стоить меньше, чем эти два преобразования.
Конечно, если вы просто хотите снабжать водой свою колонию в облаках. Но если ваша цель состоит в том, чтобы в конечном итоге терраформировать Венеру, доставка воды — второстепенная проблема. Ваша основная задача состоит в том, чтобы справиться со всем этим CO2, но я думаю, что вода может быть полезна, если вы хотите химически связать углерод с поверхностными минералами. Земля изолировала большую часть своего избытка CO2 в виде известняка в ходе различных неорганических и органических процессов, но на это ушло много сотен миллионов лет.
Также имейте в виду, что Венера получает примерно в 1,9 раза больше солнечной энергии, чем Земля, на единицу площади. Вероятно, вам нужен какой-то механизм затенения, чтобы смягчить это.
@ PM2Ring Да, сама масштабность такого проекта является главной проблемой. Лично я считаю, что самым экономичным способом было бы затенить Венеру в точке L1 большими листами графена. Я примерно подсчитал, что к этому моменту будет достаточно «только» многих тысяч полезных нагрузок Starship.

Ответы (2)

Почти никакие, если честно, по предложенному Вами методу. SLS может доставить на Юпитер около 6 тонн по прямому маршруту (на основе Europa Clipper). Чтобы затем приземлиться, разрезать и повторно запустить, на Венеру было бы доставлено очень небольшое количество льда. Точное количество не знаю, потому что оно зависит от способа изготовления космического корабля, но я скажу несколько килограммов.

Однако лучшим способом было бы каким-то образом использовать лед, чтобы получить больше топлива на упомянутой луне, использовать гравитацию и т. д., чтобы облегчить путешествие. SLS должен быть в состоянии нести около 20 тонн к пролету Венеры. Посадка на ледяной спутник Юпитера сводится к 15 тоннам. Большая часть этой массы будет состоять из пустых баков (не топлива для посадки) и выработки электроэнергии, но я предполагаю, что несколько тонн можно было бы поднять.

ГОРАЗДО лучшим способом сделать это было бы найти комету и немного изменить ее орбиту, чтобы заставить ее врезаться в Венеру, используя топливо, полученное от ракеты, чтобы доставить ледяной шар к Венере. Если удастся найти подходящего кандидата, можно будет запустить космический корабль с использованием SLS и совершить аварийную посадку небольшой кометы на Венере, вероятно, массой в десятки тысяч тонн, но будет ограничение на то, как часто это можно делать. .

И наконец, что не менее важно, что это даст? Атмосфера Венеры состоит из 20 частей на миллион водяного пара, а атмосфера в 92 раза больше, чем у Земли. Это означает, что на Венере уже есть значительное количество водяного пара, просто он слишком теплый, чтобы быть жидким. Удалите CO2, охладите планету, и будет вода.

Проблема с производством топлива на спутнике Юпитера, конечно же, связана с источником энергии, так как он находится так далеко от Солнца. Да, я уже подумал, не найдется ли сейчас подходящая комета, чтобы разбить ее о Венеру. Разве не очень малы шансы, что Венера находится в правильном положении своей орбиты и со скоростью кометы, чтобы внести такие незначительные коррективы в свою траекторию. Конечно, проще было бы попробовать с кусочком ледяного шарика.
Да, но там много комет. Наверняка существует множество комет, которые при небольшом толчке могут столкнуться с Венерой. Кроме того, я собираюсь добавить еще один аргумент: на Венере уже достаточно водяного пара, который, скорее всего, будет земным, просто он слишком теплый.
Да, и согласно этому вопросу space.stackexchange.com/questions/27467/… в облаках уже 3,10 ^ 13 кг воды, поэтому нам просто нужно извлечь ее из тамошней серной кислоты.

Давайте сравним это с миссией, которая сделала почти то же самое:
миссией OSIRIS-REx по отбору проб астероидов.

OSIRIS-REx прилетел с Земли в место назначения, которое ближе, чем любая из возможных ледяных лун или астероидов, но, если повезет, мы можем найти подходящую ледяную цель, до которой так же легко добраться. Определенно нет ничего проще, и большинство из них находятся намного дальше и в более глубоких гравитационных колодцах.

OSIRIS-REx возвращает свой образец на Землю. Вы хотите отправиться на Венеру. Давайте будем очень великодушны и притворимся, что до Венеры так же легко добраться, как и до Земли. Это не так, но разница не так велика.

OSIRIS-REx удалось вернуть образец весом 60 г.
Он был запущен на Atlas V 411, который подходит для НОО весом 12150 кг.
Вы хотите использовать STS Block 2 гораздо большего размера, который подходит для 130 000 кг на LEO. Это в 10,7 раз больше массы.

По предварительным оценкам, ваш льдогенератор на основе SLS b2 может доставить на Венеру 60 г * 10,7 = 642 грамма льда.

Это, безусловно, можно улучшить, но не используя современные технологии. (как будто блок SLS 2 является текущим?)

Хорошее сравнение, и без (некоторой) полезной нагрузки OSIRIS-Rex на борту может быть еще больше топлива и льда!
@Cornelis Ты намеренно тупишь? 642 грамма. Даже не кг. Даже если вы умножите это на 1000, это все равно меньше, чем капля в море, насколько полезная сумма уходит на терраформирование Венеры.
@CGCampbell Я хотел получить представление об осуществимости плана Пола Берча.
@Cornelis сообщает, что его планы требуют около 30 лет стабильной солнечной энергии мощностью 10 ^ 18 Вт вокруг Сатурна. Что в 375000 раз превышает текущую глобальную выработку энергии на планете Земля... Я не буду задерживать дыхание.