Венера против Марса для колонизации

Причина, по которой Марс привлекает больше внимания, чем Венера, заключается в том, что мы можем ходить по Марсу. Наши современные технологии могут справиться с Марсом. С другой стороны, на Венере все растворяется за несколько часов от тепла и кислоты, что делает ее ужасной планетой для посещения.

Но на тему терраформирования. Терраформирование по-прежнему очень похоже на научную фантастику и далеко от фактов. Речь идет о распределении ресурсов в планетарном масштабе. Но я смотрел на оба и тоже согласен с тем, что Венера более терраформируема, чем Марс. В отличие от Марса, которому предстоит преодолеть массу проблем, у Венеры есть только одна — слишком жарко.

Но геологически и химически Венера имеет более благоприятные условия, чем Марс.

Но для вида, у которого в настоящее время тепловой кризис на его родном мире, я думаю, мы далеки от того, чтобы исправить это.

Если оставить в стороне вопрос терраформирования, наличие плавучей среды обитания нетривиально, поскольку практически единственное, что похоже на землю на предполагаемой высоте, — это температура. Давление очень близко к зоне смерти , ветры циклонические, до 100 м/с, а атмосфера содержит серную кислоту.

Это может работать для научной миссии, в которой вы прибываете, запускаете ограниченный пожизненный шар и прерываете выход на орбиту, когда заканчиваются ресурсы, вы попадаете в циклоническую область или что-то еще идет не так, но постоянная среда обитания должна сохраняться, надеюсь, навсегда в этой среде и становится намного сложнее, когда необходимость оставаться на плаву на высоте около 18000 футов над землей, выдерживая турбулентность, означает, что ваш вес будет критическим (подумайте о жизни в доме на колесах / караване, а не на шахтной станции Беспин).

Есть некоторые вещи, которые убьют вас на Луне/Марсе, но не на Венере (потеря мощности на нагрев/охлаждение, и утечки будут чуть менее срочными), но у вас также нет удобного доступа к поверхности, чтобы хранить запасные части, шахты, закопать ваш реактор или просто держать два ваших купола в одном и том же положении по отношению друг к другу.

Я согласен с некоторыми комментариями, терраформирование не следует рассматривать как серьезную цель на этом раннем этапе колонизации Солнечной системы.

И у Венеры, и у Марса есть свои проблемы, но что действительно важно, так это отсутствие у нас опыта в миссиях, которые не являются наземными, поскольку на Венере мы должны колонизировать верхние слои атмосферы. С Марсом мы можем повторно использовать то, что узнали на Луне.

Терраформирование:

Терраформирование не обязательно для колонизации, но: Венера требует импорта около 40 квадриллионов тонн водорода, чтобы запереть достаточное количество избыточного углерода и кислорода в ее атмосфере в виде воды и биомассы, прежде чем ее атмосфера может быть разрежена настолько, чтобы сделать поверхность легко переживаемый.

На Марсе может быть достаточно захваченных летучих веществ, чтобы можно было ходить по поверхности в кислородной маске, просто нагревая планету. Пригодная для дыхания кислородная атмосфера низкого давления может быть построена с использованием кислорода, полученного из горных пород, с побочным продуктом, являющимся огромным количеством металлов и кремния.

Транспорт:

Колонизация в любом месте потребует перемещения большого количества материала, и в идеале вы захотите совершить несколько полетов на космическом корабле, используемом для этой работы.

Для приземления большого количества массы на Венеру требуются теплозащитные экраны и парашюты, а также огромные воздушные шары, если вы хотите избежать поверхности.

Венера имеет почти такой же глубокий гравитационный колодец, как и Земля, и гораздо более плотную атмосферу. Для запуска космического корабля с Венеры требуется многоступенчатая ракета-носитель, такая же, как и на Земле, за исключением того, что ее нужно запускать с воздушного шара, плавающего в атмосфере. Полностью многоразовый транспорт Венеры практически невозможен ни с одной доступной технологией.

Для посадки большого количества массы на Марс требуются теплозащитные экраны и ракетные двигатели. Небольшие полезные грузы могут получить некоторое применение от парашютов.

Запуск с Марса намного проще, чем с Земли или Венеры. Космический корабль, который может стартовать с НОО и приземляться на Марсе, может легко иметь двигательную установку, необходимую для запуска обратно на Землю для другой миссии, если он сможет дозаправиться на поверхности. А на Марсе есть сырье, необходимое для производства топлива.

Жилье:

Венере потребуются плавучие среды обитания, дрейфующие по небу, наполненному туманом концентрированной серной кислоты. Поверхностная робототехника должна быть построена таким образом, чтобы выдерживать условия, при которых плавятся обычные припои, размягчаются алюминиевые сплавы и испаряется большинство пластиков.

Марсу требуется немного больше, чем сосуд под давлением и средства жизнеобеспечения, которые вам понадобятся где угодно. Вероятно, будет активный контроль температуры, но было бы возможно пассивно поддерживать выживаемость. С точки зрения температуры и радиации здесь лучше, чем на НОО. Горнодобывающее оборудование может использовать те же материалы и конструкции, что и на Земле... большая разница в том, что вы, вероятно, будете запускать контур охлаждающей жидкости через радиатор для многих вещей, которые будут использовать воздушное охлаждение на Земле.

Ресурсы:

Единственное, что легко усваивается на Венере, это компоненты ее атмосферы: CO ₂ , N ₂ , SO ₂ , H ₂ SO ₄ . Поверхность кажется полностью вулканической, базальтовой, насколько хватает глаз (около 3 км в поверхностных условиях).

На Марсе тоже много базальта, но он имел достаточную тектоническую активность, чтобы дать ему более похожее на Землю разнообразие магматических и метаморфических пород, и достаточно долгую историю жидкой воды, чтобы образовать всевозможные интересные концентрированные минералы. Там есть глины, полезные соли... один из наших марсоходов застрял в куче порошка, похожего на сульфат железа, и там будут аналогичные залежи медных минералов и других материалов, которые вам понадобятся, чтобы что-то построить.

Позвольте мне подойти к вашему утверждению из комментариев:

Что касается добычи полезных ископаемых с поверхности, было бы невозможно разработать дроны для добычи полезных ископаемых, которые работали бы на поверхности.

Нет. В настоящее время любая непрерывная работа потребует непрерывного использования большого количества расходных материалов — например, испарения воды — для поддержания охлаждения такого дрона. Стабильная работа вообще невозможна.

Температура поверхности Венеры: 475 градусов Цельсия src .

Современные парокомпрессионные холодильные установки (наиболее энергоэффективный из известных нам способов) имеют КПД, равный примерно 4,5 src , то есть на 4,5 киловатта передаваемой тепловой энергии они производят 1 киловатт отработанного тепла. Типичный температурный градиент, достигаемый при таком энергосберегающем режиме, составляет около 65 °C (тот же источник).

Чтобы понизить температуру Венеры с 475 °C до чего-то работающего, нам нужно передать тепло через 7 стадий охлаждения (65*7 = 455, 475 - 455=20; нам может сойти с рук 6, если мы разработаем системы для работать в жарких 85 ° C, но давайте предположим, что 7 этапов):

В отличие от всех криокулеров, которые работают на Земле, при температуре окружающей среды просто отлично, эта штука должна учитывать все тепло, выделяемое при собственной работе.

Это означает, что наш хороший КПД в 4,5 кВт, передаваемый на 1 кВт произведенного отработанного тепла, означает, что 1 кВт съедает наш тепловой бюджет - нам нужно передать его и вычесть из того, что у нас есть, чтобы охладить Системы управления. У нас осталось 3,5 кВт на реальные нужды — и это только от одного двигателя, одной ступени.

После четырех стадий мы произвели 4 кВт отработанного тепла, у нас осталось 0,5 кВт на охлаждение системы, и мы снизили температуру с 480 до 220 °C. Это все еще слишком жарко, чтобы работать.

Если мы добавим оставшиеся три этапа, наша система охлаждения производит 7 кВт отработанного тепла, при этом удаляя 4,5 кВт — она больше не охлаждает дрон, а нагревает его.

Если бы нам удалось получить стадию охлаждения COP = 7, то мы бы (едва) достигли безубыточности, производили 7 кВт, выделяли 7 кВт, не оставалось бы места для систем - так что фактически эффективность должна быть выше. Максимальный теоретический COP для охлаждения составляет 7,8, и технологически мы далеки от его достижения. И даже если бы мы это сделали, это оставило бы 10% энергии, потребляемой дроном, на все остальное, кроме охлаждения — например, на майнинг!

Венера будет проще по нескольким причинам. Чтобы добраться туда, требуется меньше топлива и времени. Водород там гораздо более плавучий, чем на Марсе, и может использоваться для плавания корабля на высоте 90 миль над поверхностью, где атмосферное давление равно земному, а температура всего 120-140 градусов по Фаренгейту. Доступны строительные материалы, которые не разъедают серная кислота. Вы сможете брать с собой большие полезные нагрузки, а Земля может отправлять больше беспилотных полезных нагрузок за доллар и размещать их на орбите до тех пор, пока они не потребуются. 3D-печать сделает доступными все необходимые запчасти. Причина, по которой мы с большей вероятностью отправимся на Марс в первую очередь, заключается в том, что долгосрочное обитание на нем более осуществимо, мы не будем добывать Венеру для получения сырья, поэтому любое обитание на ней будет осуществляться в чисто научных исследовательских целях. О терраформировании не может быть и речи, пока мы не сможем полностью автоматизировать процесс. Технология, необходимая для создания полезной нагрузки, которая могла бы использовать машины, которые добывают астероиды, и создавать больше машин для выполнения работы, в конечном итоге создавая гигантские солнечные шторы для Венеры или зеркала для Марса и т. Д., И все это без космической рабочей силы и не более чем первоначальная стоимость не является невыполнимой.

Даже жизнь на поверхности Венеры могла бы быть намного лучше, чем жизнь на Марсе, если бы там было гораздо меньше радиации, более высокая гравитация, меньше проблем с пыльными бурями, может быть, на Венере даже было бы что-то вроде унобтания или наквадаха, если бы были лучшие технологии для создания вещей. на поверхности, которая не тает и не раздавливается, и лучшее освещение в течение долгих ночей, и лучшие способы сохранять свежий воздух в зданиях на поверхности Венеры.

С терраформированием планет Марс ... невозможен, гравитация Марса недостаточно сильна, чтобы удерживать достаточно воздуха и воды от солнечных ветров, и в настоящее время нет способа предотвратить этот распад, поэтому постоянная самодостаточная терраформированная марсианская колония невозможно.

Венера, однако, имеет атмосферу, которая может поддерживать изменения в конце времен, однако для терраформирования атмосферы требуется гораздо более сложная работа, чем для Марса.

Венера могла бы поддерживать вторую Землю, а Марс не может предоставить знания, технологии и волю для этого.

Самая большая проблема в том, что у Марса нет магнитосферы, потому что его ядро ​​стало слишком холодным. Это в принципе бессмысленно, так как вы умрете от рака в течение нескольких лет, поскольку недавно было указано, что марсианские миссии должны длиться менее 4 лет. Не существует реального способа решить проблему магнитосферы. Учитывая то, что другие уже говорили о Венере, я бы сказал, что это гораздо лучшая цель для колонизации. Тем не менее временная шкала простирается на сотни лет вперед, поэтому установление равновесия на Земле с точки зрения населения и возобновляемых ресурсов должно быть главным приоритетом…