Терраформирование путем перемещения Цереры на орбиту Марса с использованием ионного двигателя

РЕДАКТИРОВАТЬ: Очевидно, общепринятая физика изменилась, и теперь мы используем модель конвекции для создания планетарного магнитного поля, а не модель динамо. Следующее, что вы знаете, люди будут говорить мне, что Плутон больше не планета. (конец редактирования)

Очевидно, моей первой мыслью было поразить Марс с помощью Цереры, на PPV миссия окупится, к сожалению, Боффины никогда бы этого не допустили.

Используя ионные двигатели с (H2O или побочными продуктами) в качестве реакционной массы, переместите Цереру на орбиту Марса (они уже находятся на близлежащих орбитах), чтобы она действовала как луна, чтобы перезапустить магнитное поле на Марсе, чтобы атмосфера могла поддерживаться на неопределенный срок. Церера также может служить базой снабжения из-за низкой скорости убегания и большого количества воды (при условии, что кто-то выживет во время полета). Марс в любом случае имеет много воды.

Мне нужна помощь в расчете того, какая тяга и как долго потребуется. Я знаю, что время имеет значение. Я хотел бы временные рамки в пределах моей оставшейся жизни, скажем, 30 лет. Было бы неплохо даже просто приблизительные цифры и изображение того, как это будет работать. Тогда у нас может быть цель, сколько и насколько мощными должны быть наши ионные двигатели.

Церера примерно на 1/3 состоит из воды, так что это наша максимальная реакционная масса. И я знаю, что для этого потребуется несколько дисков Ion с использованием современных технологий.

Я новичок в орбитальной механике, так в каком направлении стрелять ионами, чтобы сбросить Цереру на более низкую орбиту и ускорить ее? В конце концов, для захвата ему нужно будет выйти на околомарсианскую орбиту. В гугле нет никакой красивой инфографики по понижению орбиты, все касается выхода на орбиту с земли или перехода на более высокую орбиту.

У Цереры гораздо меньшее отношение массы Марса к Церере, чем у нашей Земли к Луне, поэтому Церере сначала нужно было бы вращаться очень близко к Марсу, чтобы динамо-машина снова закрутилась. Позже Церера может быть снова перемещена дальше, как только будет достигнута надлежащая напряженность поля.

Церера вращается довольно быстро (около 9 часов в день), поэтому необходимо разместить ионные двигатели вокруг планеты и активировать ее по мере вращения карликовой планеты. Размещение их на экваторе на шарнирах позволило бы полностью контролировать орбитальные поправки.

Наклонение орбиты, скорее всего, также необходимо будет отрегулировать.

Я считаю, что использование Цереры в качестве луны для Марса — лучшее решение, забудьте об использовании ядерного оружия для раскрутки ядра или гигантских магнитов… сделайте ей луну и забудьте о ней на следующий миллиард лет.

Эта последняя проблема заключается в том, что глубоко под поверхностью может быть жидкий океан, поэтому слишком большая тяга сместит ядро, результирующая сила должна быть сбалансирована с этим (если есть жидкий слой), чтобы не вызвать катастрофические последствия. дисбаланс.

Я знаю, что это большая проблема, но наградой будет магнитное поле на Марсе, не требующее обслуживания, что приведет к богатой, возможно пригодной для дыхания атмосфере (с соответствующей смесью).

На глубине около 10 км под поверхностью марсианское давление и температура не так уж далеки от того, чтобы мы могли дышать. Но более реалистично я вижу большое облако ориентируемых солнечных парусов на различных орбитах вокруг Марса. Они могли служить как регуляторами погоды, так и защитой от солнечного ветра. Это потребует гораздо меньших усилий, чем этот перенос Цереры (хотя стоимость все равно будет астрономической). Кислород можно было извлекать из почвы крупными растениями. Воды на марсе достаточно, там как на земном
пустыни, но систему туннелей планетарного размера можно было бы оптимизировать.
Для устойчивой экосистемы жизнь на поверхности является обязательным условием. У вас могут быть леса под землей в гигантских пещерах со светом, подаваемым по оптоволоконному кабелю, но подземная жизнь — это временное решение и требует вечного обслуживания.
Использование местной H2O в качестве реакционной массы позволяет нам сэкономить деньги за счет перемещения туда только ионных двигателей и горнодобывающего оборудования, что значительно снижает затраты. Теоретически посадка одного ионного двигателя и майнера могла бы в конечном итоге изменить орбиту достаточно для захвата Марса. Время является ограничивающим фактором. Хотим ли мы его там через десятилетие или столетие? Я выбрал Цереру, потому что дельта V является самой низкой из всех возможных передач, но ее масса (надеюсь) достаточно высока, чтобы перезапустить дифференциальное вращение.
Как и многие вопросы терраформирования Марса, он фокусируется на магнитном поле (он же решает проблему потери атмосферы), на что уходят миллиарды лет, в то время как реальная проблема заключается в том, что атмосферы нет с самого начала. Если вы решили вторую, вы уже решили первую!
«Модель конвекции» и «модель динамо» — это одна и та же модель. Геодинамо работают за счет конвекции. И приливное нагревание такой крошечной луны не поможет перезапустить его.
Я вижу явное отсутствие чувства масштаба. Вы не можете просто разбрасывать тела с такой массой в любой разумный период времени.

Ответы (3)

Мы далеки от того, чтобы сделать это.

Это теоретически возможно? Посмотрим, хватит ли нам дельта-V: Масса 10 21 кг, из которых 1/3 доступна в качестве топлива.

Используя уравнение ракеты:

Δ в знак равно я с п   грамм   л н ( м я м ф )

Исп = 10 4

? = 10 5 * пер (10 21 /7*10 20 )

? = 35 000

Дельта-V, чтобы добраться от Цереры до Марса, составляет около 2 км/с, поэтому чисто исходя из этого это было бы выполнимо.

Но:

  • вы разобрали Цереру, чтобы удалить всю воду, так что у вас осталась груда развалин вместо планетоида.
  • преобразование 3*10 20 кг воды в ионы потребует неимоверного количества энергии, удачи в создании этого за 30 лет.
  • ионные двигатели не используют воду, они используют инертные тяжелые газы, поэтому Isp упадет
  • вам придется преобразовать большую часть массы Цереры в ионные двигатели, чтобы получить достаточную тягу.
  • крупнейшие отрасли промышленности в мире (например, добыча угля) перемещают 10-12 кг в год. Если вы переместите всю эту промышленность на Цереру, им потребуется 10 миллионов лет, чтобы добыть всю воду.
  • чтобы переместить все это оборудование на Цереру, нам нужно увеличить нашу ракетную промышленность в 10 3 раз , учитывая ваш график в 30 лет и необходимость переместить 10 9 кг оборудования.
«вам придется преобразовать большую часть массы Цереры в ионные двигатели, чтобы получить достаточную тягу». - А... достаточно ли на поверхности Цереры площади, чтобы разместить двигатели? Сколько ионных двигателей? Свыше многих десятков или сотен миллионов?
Между прочим, отличный ответ, точно отвечает на осуществимость.
Цереру, возможно, не нужно будет разбирать или добывать обычным способом, если существуют жидкие океаны, поднимать трубы на поверхность, проводить электролиз для получения ионов для тяги, выбрасывать ионы. Самой большой проблемой является сморщивание корочки при выходе массы (сдувание воздушного шара). Не так эффективно, как тяжелые ионы с нынешними технологиями, но, возможно, все еще жизнеспособно. И масса планеты будет уменьшаться по мере того, как масса выбрасывается, очевидно.
Даже если бы вся эта вода была легко доступна, вам пришлось бы ее обрабатывать (откачивать, ионизировать). Для такой оценки Ферми, как эта, я полагаю, что наша способность делать это также составляет 10<sup>12</sup> кг в год, и ответ не изменится.

Например, с Луны характерное время выпадения атмосферы составило бы несколько десятков миллионов лет * . Марс находится дальше от Солнца и имеет более высокую гравитацию. Этого было бы достаточно для нас. Проблема в том, что нет возможности передать эту атмосферу.

От Цереры и от маленьких астероидов распространено мнение, что они маленькие. И да, они маленькие - по сравнению с планетами. На самом деле масса Цереры ≈ 10 21 кг исх . Это примерно масса океанов Земли исх .

Я не нашел ссылку, какова была бы временная шкала нарастания/спада планетарного магнитного поля из-за приливного эффекта луны, но это, вероятно, не мгновенно.

Если у Марса есть магнитное поле, у него все равно не будет атмосферы. Чтобы была атмосфера, откуда-то этот газ должен туда перебрасываться.

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .
Почему бы не преобразовать лед CO2 и водяной лед, которых уже много у поверхности? Не предпочтительнее ли при более низком давлении более высокое содержание O2? ЕСЛИ этого недостаточно, мы вернемся к бомбардировке кометами/планетоидами с высоким содержанием воды.
@Aerohorn Это сработает хорошо. Основная проблема в том, что политики ориентированы на человеческое общество сегодняшнего дня, все их цели и игры на Земле. Даже то небольшое освоение космоса, которое мы (Человечество) сделали, имело на самом деле земные цели (выиграть холодную войну и показать народу США, что они по-прежнему лучшая страна). Я думаю, что это можно было бы сделать легко, просто большие, ядерные или солнечные машины должны расплавить почву и подвергнуть ее электролизу.
@Aerothorn Большинство из них представляют собой различные оксиды металлов, поэтому у нас было бы много железа и алюминия, много стекла (диоксид кремния нельзя подвергнуть электролизу) - на планете со свежей кислородной атмосферой. В чем я вижу более сложную проблему: очень мало водорода и азота и на Луне, и на Марсе. Даже не в почве. Так что и то, и другое будет пустыней, морей не будет — нужна будет система орошения планетарного уровня. Азотсодержащие полезные ископаемые необходимо будет добывать и перерабатывать в удобрения.
Воды много, и воды достаточно, чтобы создать атмосферу — две совершенно разные вещи.
@Antzi Нет, воды мало . На обоих есть немного воды, но в сумме они все еще такие сухие, как пустыня Сахара.

Орбитальная скорость Цереры 17 км/сек.

Чтобы заставить его перехватить, вам нужно прожечь 5 км/сек в соответствии с http://www.projectrho.com/public_html/rocket/appmissiontable.php

Церера 9х10 20 кг

Другими словами, вам нужно, чтобы Церера потеряла 1x10 30 Дж .

Конечно, мы должны уменьшить это число, потому что вы используете массу самой Цереры в качестве реактивной массы. Так как вы предлагаете использовать до ⅓ массы, а мне лень считать допустим 10 29 Дж

В 2013 году в мире было использовано 5 20 Дж энергии

Другими словами, всей энергии, используемой в мире, недостаточно, чтобы сдвинуть Цереру за 10 000 лет... и мы даже не начали говорить о транспортировке туда этой энергии, потерях эффективности,...

Нет, вывести Цереру с орбиты невозможно.

@uhoh Я прикинул, что потребуется 10 км/сек, чтобы понизить перижей достаточно для перехвата, я не знаю, будет ли более разумная орбита или число верное
Отредактировано, потому что я использовал км/ч вместо км/сек.
о, понял, да, это имеет смысл. Это был мой воскресный мозг перед кофе...
Для объекта с круговой орбитой на расстоянии 2,77 а.е. начальная скорость составляет около 17,9 км/с. Для эллиптической орбиты, которая находилась между 2,77 и 1,0 а.е., большая полуось составляет 1,88 а.е. Эта орбита будет иметь скорость апопапсиса 13,0 км/с. Я думаю, если бы Церера замедлилась до 7 км/с, она достигла бы 0,2 а.е. в перицентре?
@uhoh действительно я был полностью вне. Я получил реальный номер. Если кто-то хочет перепроверить мою математику...
Я получил дельта-v 17,9 - 13,0 = 4,9 км/сек выше, так что считайте, что ваша математика "проверена"!
Цель состоит не только в том, чтобы разбрызгать его по поверхности Марса, но и использовать для перезапуска магнитного поля, полагая, что это необходимо для терраформирования. Это означало бы повторный нагрев ядра и мантии, что означает не только вывод Цереры на орбиту, но и постоянную перезагрузку ее против приливного сопротивления. И, возможно, с использованием чего-то намного большего и более плотного, чем Церера... может быть, Европы? Может быть, вам понадобится пара галилеян. Единственный пример динамо-машины, который приводится в действие приливным нагревом, — это Меркурий... нагретый солнечными приливами.
@ChristopherJamesHuff, так что это еще более невозможно :D
Терраформирование путем перемещения Цереры на орбиту Марса с использованием ионного двигателя
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v