Kann "Vakuum" aus dem Weltraum gebracht werden?

Anstatt Vakuum in Kammern auf der Erde zu erzeugen, warum kann Vakuum nicht aus dem Weltraum in Kammern gebracht werden? Der Weltraumdruck reicht von 10 6 tor zu 10 17 Torr sehr sehr niedrig. Ist es überhaupt möglich?

Antworten (5)

Vieles ist möglich, wenn man viel Geld dafür ausgeben will.

Ist es praktisch? NEIN.

Erstens würde ich schätzen, dass eine Rakete Tausende von Dollar kosten würde. Eine niedrige Erdumlaufbahn würde Ihnen die hohe Reichweite bringen ( 10 6 torr), wäre eine hohe Erdumlaufbahn möglich 10 9 Torr. Die nächste Schwierigkeit besteht darin, den Container zur Erde zurückzubringen (er muss vor der Hitze des Wiedereintritts geschützt werden) und von wo auch immer er gelandet ist (mehrere tausend Dollar).

Natürlich muss der Behälter gut abgedichtet sein, da Luft versuchen wird einzudringen.

Ein gutes Vakuumsystem (ca. 2000 $ ) kann reichen 20 10 9 Torr für eine kleine Kammer in etwa 30 Minuten. Ich habe eine für die Massenspektrometrie bei der Arbeit.

Um es kurz zu machen – Ja, es ist möglich, aber Sie hätten keinen praktischen Grund dafür.

Um eine lange Geschichte lang zu machen, lesen Sie weiter.

Der Weltraum ist zwar kein perfektes Vakuum, wie Sie sagten, aber er ist nahe dran, und viele Anwendungen von erdgeneriertem Vakuum dienen dazu, die Bedingungen des Weltraums zu simulieren.

Theoretisch könnte man einen Druckbehälter in eine orbitale - oder sogar suborbitale - Flugbahn bringen, ihn für das "Vakuum" des Weltraums öffnen, ihn wieder versiegeln und dann den Behälter auf der Planetenseite bergen. Dies wäre jedoch aus mehreren Gründen nicht praktikabel.

1) Die Planung, der Start, die Bergung usw. einer Weltraummission dauert Monate. Das ist viel länger als das Erzeugen eines Vakuums mit einer Pumpe dauert.

2) Vakuumkammern sind aufgrund der Kraft, die erforderlich ist, um den großen Druckunterschied zu handhaben, sehr schwer. Der Start einer Rakete ist nicht billig, und die Kosten steigen mit zunehmendem Gewicht der Nutzlast.

Was die konkreten Kosten betrifft, bin ich kein Experte, daher kann ich nur sehr grobe Schätzungen abgeben.

Selbst wenn die Kosten für den Start einer Rakete zur Erzielung eines Vakuums oder die Anschaffung/Installation einer Vakuumkammer, Pumpen usw. ungefähr gleich sind (wie ich mir das vorstelle), wäre die Vakuumkammer praktischer, da sie fast überall verwendet werden kann -Demand (kein Warten auf einen Raketenstart) könnte mehrfach wiederverwendet werden (während eine neue Rakete gekauft und gestartet werden müsste) und nicht wie eine gestartete vom Wiederherstellungsort zum "Einsatzort" transportiert werden müsste Druckbehälter.

Egal, Kosten in Dollar, es kostet mehr Energie. Angenommen, Sie hätten absolut effiziente Pumpen. Um ein Vakuum zu erzeugen, müssen Sie die Luft aus Ihrer Kammer drücken, wenn wir davon ausgehen, dass wir das wollen 1  L des Vakuums dauert dies

W = P v = ( 1  Geldautomat ) ( 1  L ) = 10 9  Erg
der Arbeit.

Aber wenn Sie Ihr Vakuum aus dem Weltraum holen wollen, müssen Sie, selbst wenn Sie einen perfekt effizienten Weltraumaufzug haben, zuerst Ihr Schiff in den Weltraum heben, versiegeln und zurückbringen. Auf dem Weg nach unten müssen Sie gegen die Auftriebskraft Ihres Schiffes arbeiten. Dies erfordert Arbeit

W ρ v G H 0 = ( 1  kg/m 3 ) ( 1  L ) ( 9.8  MS 2 ) ( 9  km ) 10 9  Erg
Wo H 0 ist die Skalenhöhe der Atmosphäre, d. h. der exponentielle Abfall mit der Höhe. Wir können die Skalenhöhe durch ein einfaches statistisch-mechanisches Argument abschätzen. Wenn die Atmosphäre im Gleichgewicht wäre, müssten alle ihre Energiezustände nach dem Boltzmann-Faktor besetzt sein e E / k T , also sollte die Dichte der Atmosphäre ungefähr sein
ρ ( H ) = ρ 0 e M G H k T = ρ 0 e H / H 0
Wo M G H ist die Gravitationsenergie eines Stickstoffmoleküls. Das gibt
H 0 = k T M G 9  km

Die Schätzung der Größenordnung kommt aus einer Wäsche (sie sind von Natur aus die gleiche Berechnung, die auf zwei verschiedene Arten durchgeführt wird), aber sie sind eine Wäsche, vorausgesetzt, wir hatten einen Weltraumaufzug. Wir haben keine Weltraumaufzüge, wir haben Raketen, die viel Energie verlieren, um sie zu ziehen. Raketen kosten viel mehr Energie. Also sollte "Weltraumvakuum" immer hinter "Erdvakuum" stehen.

Wahrscheinlich nicht. Ein Problem ist das Ausgasen:

http://en.wikipedia.org/wiki/Outgassing#Outgassing_in_a_vacuum

Selbst wenn Sie einen luftdichten Behälter bauen, ihn in den Weltraum bringen, ihn öffnen, um das Gas herauszulassen, ihn versiegeln und ihn zur Erde zurückbringen, wird das Vakuum immer noch durch Ausgasen zerstört. Im Material des Behälters selbst eingeschlossene kleine Atome würden ständig zur Innenfläche diffundieren und in das Innere des Behälters ausgestoßen werden.

Bis zu einem gewissen Grad kann dies reduziert werden, indem man die Materialien lange im Vakuum ausgasen lässt, damit die Verunreinigungen im Behälter langsam austreten. Ich weiß nicht, wie lange es dauert, bis dies einen stabilen Zustand erreicht.

(Es kann andere ernstere Probleme geben, die Ihnen ein Experte sagen könnte. Mein Wissen über Vakuumtechniken ist sehr bescheiden.)

Es ist physikalisch möglich, aber die chemische Anlage unterhielt einen großen LN2-Tank mit einem Gerät wie einer Öldiffusionspumpe, um das Vakuumvolumen aufrechtzuerhalten. so wirtschaftlich ist es eine schlechte Idee.