Kann ich eine Kugel um meinen Asteroiden legen?

Projektvorschlag zur Bereitstellung einer Atmosphäre für Mikeys Asteroid

Dieser Vorschlag beschreibt das Produktdesign, die auszuführenden Arbeiten, die erforderlichen Materialien und die Kosten-Nutzen-Analyse. Alle hier beschriebenen Pläne sind vertraulich und nur für die Regierung von Mikey's Asteroid bestimmt.

Bekannte Anforderungen

• Ein- und Austritt aus dem Inneren des Asteroiden. Dies bedeutet, dass Ihre Luftschleusen/Raumhäfen durch die Blase gehen müssen.
• Redundanz im Umschlag, um die unvermeidlichen Lecks zu kontrollieren. Da es sich um eine Raumfahrtgruppe handelt, sind die Gefahren des Weltraums bekannt, sodass eine kleine Reifenpanne wahrscheinlich nicht tödlich ist, aber so viel Luft an einem Ort zu bekommen, ist mit Sicherheit teuer.
• Strahlenschutz für alle, die im Umschlag herumlaufen.

Umschlag-Design

Der naive Ansatz wäre, einen einzigen riesigen Ballon zu bauen, der den gesamten Asteroiden umhüllt. Wie die Erfahrung gezeigt hat, treten unvermeidliche Lecks auf, und in einem einzigen riesigen Beutel erfordert die Kontrolle dieser Lecks eine ständige Wartung. Lassen Sie uns also nicht unsere ganze Luft in einen "Korb" stecken.

Lassen Sie uns stattdessen eine Reihe von Luftkuppeln konstruieren, deren Ränder hermetisch mit der Asteroidenoberfläche versiegelt sind. Auf diesen Kuppeln werden wir eine asteroidenbreite Hülle platzieren. Dieser Vorschlag soll davon ausgehen, dass Mikeys Asteroid aus Nickel/Eisen besteht.

Im Grunde, Herr Bürgermeister, werden wir Ihren schönen Asteroiden in doppellagige Luftpolsterfolie einwickeln.

Bauablauf

1. Standortvorbereitungsteams legen ein sechseckiges Gitter über die Oberfläche des Asteroiden und fräsen dann das Äußere des Asteroiden mit unserem patentierten Mill-A-Roid(TM) zu einem glatten Finish. Dieser Fräsprozess stellt sicher, dass, wenn die Kanten jeder Blase am Asteroiden befestigt sind, ein minimaler Luftaustritt zwischen dem Blasenrand und dem Asteroiden auftritt. Eine zusätzliche Auskleidung aus selbstabdichtendem Bubble-Foam (TM)-Schaumstoff zwischen Schürze und Asteroid fügt eine zusätzliche Schicht zum Schutz vor Auslaufen hinzu.

2. Sobald das Gitter gelegt und die Kanten gefräst sind, platziert unsere Armee von Schürzenlegerobotern die Schürzenteile und befestigt sie am Asteroiden.

3. Eine zweite Gruppe von Teams wird dann die Blasenmembran auslegen und an der Schürze befestigen. Nachdem die Membran an der Schürze befestigt wurde, wird eine kleine Menge Luft in die neue Blase eingeführt, um sicherzustellen, dass keine Lecks vorhanden sind. Jeder Schürzenabschnitt ist mit einer Luftschleuse zum schnellen Ein- und Aussteigen aus jedem Abschnitt ausgestattet. Die Membran ist speziell konstruiert, um schädliche ionisierende Strahlung wie UV- und Röntgenlicht zu blockieren, während sie normales sichtbares Licht durchlässt.

4. Die Hex-Gitter, die die Asteroiden-Landegebiete umgeben, werden nicht von einer Blase oder der größeren asteroidenweiten Membran bedeckt. Die Membran der äußeren Schicht wird an den Randabschnitten befestigt, die die Landebereiche umgeben. Dies sind die einzigen Stellen, an denen die äußere Membran den Asteroiden direkt berührt, obwohl zusätzliche Trennwände zwischen der äußeren Membran und dem Asteroiden möglich sind.

5. Es wird ausreichend Atmosphäre in die äußere Membran eingeführt, die ausreicht, um sie von den Blasen abzuheben. Der Druck in der äußeren Membran wird absichtlich niedriger gehalten als in den Blasen, um Luftverluste zu minimieren, wenn der unvermeidliche Durchschlag auftritt.

Materialien

• Ausreichende Rockabschnitte, um den Asteroiden in einem sechseckigen Gitter zu bedecken.
• Ausreichend Hex-Membran, um jedes Hex-Gitter mit einer Blase zu bedecken.
• Ungefähr 468 km^2 Außenschichtmembran.

Kosten-Nutzen-Analyse

Obwohl die Double-Layer-Bubble-Technik in Bezug auf Material und Arbeitsaufwand teurer ist, bietet sie einige erhebliche Vorteile gegenüber dem weniger kostspieligen Single-Bubble-Ansatz. Sie sind:

• Größere Fehlertoleranz Eine ungeteilte einschichtige Blase verliert im Falle eines katastrophalen Durchschlags die gesamte Atmosphäre. Eine katastrophal durchstochene unterteilte äußere Membran kann nur 50 % der ausgefallenen Trennwand plus alle Blasen, die ebenfalls durchstochen wurden, verlieren. Dies stellt ein deutlich geringeres Risiko für Asteroidenbewohner dar, die sich während des Ereignisses möglicherweise an der Oberfläche aufhalten.
• Größere Sicherheit Jeder Schürzenabschnitt ist vollständig in sich geschlossen, sodass Luftschleusen sichere Fluchtwege für alle Personen im Inneren bieten, falls atmosphärische Dichtungen versagen sollten. Aufgrund der äußeren Membran können atmosphärische Verluste in einer Blase wieder eingefangen werden.
• Größere atmosphärische Flexibilität Aufgrund der modularen Natur dieses Ansatzes können einige Blasen je nach sich ändernden Anforderungen größer oder kleiner gemacht werden. Außerdem kann die Atmosphäre einer gegebenen Blase deutlich anders als bei anderen Blasen gemacht werden, wodurch eine Flexibilität bereitgestellt wird, die mit einer einschichtigen Blase nicht verfügbar ist.

Das wäre ein relativ einfaches Konstrukt. Sie müssten es nicht einmal so starr machen: 1 Atmosphäre Druck kann ausreichen, um ein Tuch in eine Blase zu verwandeln, und wir haben viele Materialien, die dieser Atmosphäre standhalten können. Ich würde mir mehr Sorgen machen, sicherzustellen, dass Sie mit dem unvermeidlichen Leck fertig werden.

Ich würde jedoch davor zurückschrecken, es eine Dyson-Sphäre zu nennen. Der Größenordnungsunterschied in den Größenordnungen bedeutet, dass jeder, der das Wort sieht, eine unabhängige Vorstellung von Ihrer Konstruktion bekommt. Ihre Struktur hat 468 Quadratkilometer. von Bereich. Eine typische gerenderte Dyson-Kugel bei 1 AE ist 280.000.000.000.000.000 Quadratkilometer groß. im Bereich. Irgendwann verschiebt sich die Art der Bauaufgabe leicht, und es gibt auch die unterschiedlichen Ziele (eine Dyson-Kugel fängt die Energie des Sterns ein).

Aufbauend auf der Antwort von Cort Ammon können wir eine unter Druck stehende "Blase" als konzeptionelles Modell verwenden, aber es müssen strenge Verfeinerungen vorgenommen werden, damit dies voll funktionsfähig ist.

Die "Blase" kann aus praktisch allem bestehen, und der Asteroid selbst kann die meisten Rohstoffe für die grundlegende Blasenstruktur liefern. Elemente wie Silizium, Aluminium, Eisen oder sogar Kohlenstoff sind alle auf Asteroiden in verschiedenen Mengen vorhanden, so dass die Membran je nachdem, was leicht zugänglich ist, so einfach wie eine riesige Aluminiumfolienblase oder ein komplexes Material auf Siliziumbasis sein kann.

Die Verfeinerung ergibt sich aus den verschiedenen anderen Parametern, die erfüllt werden müssen. Bei einem riesigen Ballon wird ein großer Innendruck über die Oberfläche verteilt, sodass eine Verstärkungsstruktur hinzugefügt werden muss, um die Spannung pro Flächeneinheit zu verringern. An der Außenseite der Blase muss sich ein Netz oder Netz aus einem Material mit hoher Zugfestigkeit befinden, das so konstruiert ist, dass es eng an der Blase anliegt, wenn es unter Druck steht. Materialien wie Titan oder Kohlefaser bieten für diese Aufgabe eine ausreichende Festigkeit (Wenn die Blase selbst aus gewebten Kohlenstoff-Nanoröhren besteht oder ein einzelnes Blatt Graphin ist, ist sie möglicherweise allein stark genug, aber der Ansatz mit Gürtel und Hosenträgern ist es immer besser mit Technik).

Da Sie sich im Weltraum befinden, muss die Strahlung von der Oberfläche blockiert werden, sonst ist die Übung sinnlos. Eine zweite "Blase" mit ähnlicher Verstärkung wird mit einer Lücke zwischen den beiden Blasen benötigt. Eine mit Wasser gefüllte Lücke von 5 m bietet einen ziemlich einfachen, technisch einfachen Strahlungs- und Aufprallschutz und hat zusätzliche Vorteile wie die Bereitstellung eines thermischen Puffers (Wärme von direktem Sonnenlicht wird durch das Wasser diffundieren und überschüssige Wärme wird von der schattigen Seite abgestrahlt). Wenn das „Blasen“-Material transparent oder durchscheinend ist, dann bekommen Sie auch gefiltertes Sonnenlicht auf die Oberfläche Ihres Asteroiden. Eine Reihe von Spiegeln, die sich um den Asteroiden herum bilden, kann verwendet werden, um die Sonne zu mäßigen oder zu modulieren (künstliche Sonnenaufgänge und Sonnenuntergänge können auf Wunsch auf diese Weise arrangiert werden).

Da Sie Zugang zum Weltraum wünschen, gibt es mehrere Optionen. Die Blase könnte von "Türmen" durchbohrt werden, die sich vom Asteroiden zur Luftschleusenstruktur erheben. Aus Sicherheits- und Redundanzgründen würde ich vorschlagen, dass der eigentliche Eingang zum Luftschleusenturm weit unter der Erde liegt, sodass bei einer Fehlfunktion der Luftschleuse die "Oberfläche" geschützt ist. Ich würde tatsächlich vorschlagen, dass die Blase "außermittig" ist, wobei der Asteroid die Blase an der Rotationsachse berührt, und dieser Punkt als Ein- / Ausstiegspunkt dient. Auch hier sollte es keine direkte Verbindung zwischen der aufgeblasenen "Oberfläche" und der Luftschleuse geben, die gesamte Verbindung zum Vakuum erfolgt über Kammern, die in die Tiefen des Asteroiden gebohrt wurden.

Da wir uns im Weltraum befinden, wird die Blase immer anfällig sein, also sollte der Untergrund eine wabenartige Struktur haben. Wenn die Blase beschädigt ist und ein Leck entdeckt wird, ertönt ein Alarm an der Oberfläche, und die Menschen befinden sich immer in angemessener Nähe zu einer Revisions- oder Nottür, die in den sicheren Bereich unter der „Erde“ führt. Der Untergrund wird in mehrere Kammern unterteilt, ähnlich wie bei einem U-Boot mit vielen verschließbaren Türen und Räumen, daher sollte es niemals eine 100% ige Opferrate durch versehentliche Pannen oder Naturkatastrophen geben.

Green beschreibt das allgemeine Setup recht gut.

Lassen Sie uns etwas tiefer in die Frage der Schäden an der Hülle, den Materialien und der Unterstützung sowie dem Schutz vor Strahlung und Mikrometeoren schauen.

Wir möchten vielleicht ein Magnetfeld, um energetische Teilchen abzuwehren, so wie es unser eigener Planet bereitstellt. Das ist jedoch nicht Teil des aktuellen Projekts, also lassen wir das beiseite.

Wir könnten zwar eine metallische Blasenstruktur bauen, und das würde viel Strahlung abhalten, aber es würde auch bedeuten, dass wir die Sicht sowie jegliches einfallende Licht blockieren würden, was ansonsten sehr praktisch wäre, da sich Menschen sehr darauf verlassen Sicht für fast alles, was wir tun.

Wir möchten also vielleicht eine transparente Hülle für unseren Lebensraum. Was hätte es schließlich für einen Sinn, die Oberfläche zu durchstreifen, wenn es sich immer noch wie eine Reise in Tunneln und Höhlen anfühlen würde? So transparent muss es sein.
Wir werden einen mehrschichtigen Ansatz verwenden, bei dem die gesamte Hülle jeder Blase aus Schichten derselben Polymere hergestellt wird, die wir heute für UV-blockierende Sonnenbrillen verwenden. Als netten Nebeneffekt können wir sogar unterschiedliche Farben für die einzelnen Blasen haben, was schöne künstlerische Effekte ergibt. Wir zahlen ein Vermögen für dieses Projekt, also könnte es genauso gut schön sein.

Offensichtlich hält eine einzelne Kunststoffschicht dem Aufprall eines sehr schnellen Steins nicht stand. Wir haben also mehrere Schichten und zwischen die Schichten injizieren wir ein Polymergel. Der Druck des Gels stärkt die Struktur und hilft, die Form der Blase zu erhalten. Außerdem bremst das Gel nicht nur jedes aufprallende Objekt ab, es härtet auch aus, wenn es mit der Atmosphäre in Kontakt kommt oder mit ultravioletter Strahlung beleuchtet wird. Auf diese Weise werden Mikrometeoriten nicht nur erheblich verlangsamt, während sie sich durch die Schichten der Blase bewegen, oft genug verlangsamt, um in den unteren Schichten eingeschlossen zu werden, das Gel schließt auch automatisch kleine Einstiche, was zu einem Verlust von nahezu Null führt Atmosphäre.

Der Aufbau aus einer Vielzahl einzelner Blasen bietet zusätzlichen Schutz, auch wenn es zu einem größeren Bruch kommen sollte, ähnlich wie in Greens Antwort oben beschrieben.

Das Abmauern jedes der Abschnitte ist eine Option. Es ist möglich, aber es wäre schöner, große offene Flächen zu haben, also schauen wir uns an, wie das bereitgestellt werden kann.
Es sollte ausreichen, die Blasen auf jeweils sechs Punkte, die Ecken der vorgeschlagenen Sechsecke, zu legen. Der Druck sowohl innerhalb der Membranstruktur als auch unter den Blasen sorgt dafür, dass die Dinge hochgehalten werden. Die Säulen bieten meistens Verankerungspunkte und stellen sicher, dass die gesamte Struktur nicht herumwackelt.

Erwarten Sie einen Abstand zwischen den Säulen zwischen 100 und 500 Metern.

Der Druck innerhalb des Membransystems wird vom Boden aus über Rohre oder Schläuche in den Säulen bereitgestellt. Sensoren bemerken einen Druckabfall und zeigen somit einen größeren Bruch an. Bei Erkennung können um die Grenzen des fraglichen Abschnitts herum schnell Airbag-ähnliche Strukturen aufgeblasen werden, um den gefährdeten Abschnitt abzugrenzen.

Die Angst vor einem kompletten Atmosphärenverlust dürfte unbegründet sein. Ein Druck von 1 bar ist nicht so viel, und Luft braucht Zeit, um durch jedes Loch zu entweichen, sodass selbst ein vollständiger Verlust mehrerer Sektoren der Atmosphäre weniger Schaden zufügt als dem Asteroiden selbst. Der Druckabfall kann spürbar, sogar unangenehm, aber niemals lebensbedrohlich sein, es sei denn, man befindet sich in dem getroffenen Sektor, aber selbst dort wird der Schaden durch den Aufprall höchstwahrscheinlich eine viel größere Bedrohung darstellen als der Verlust des atmosphärischen Drucks.