Terraform durch Verschieben von Ceres in die Marsumlaufbahn mit Ionenantrieb

BEARBEITEN: Anscheinend hat sich die akzeptierte Physik geändert, und wir verwenden jetzt das Konvektionsmodell zur Erzeugung des planetaren Magnetfelds, nicht das Dynamomodell. Als nächstes werden mir die Leute sagen, dass Pluto kein Planet mehr ist. (Endbearbeitung)

Offensichtlich war mein erster Gedanke, den Mars mit Ceres zu treffen, auf PPV würde sich die Mission auszahlen, leider würden die Boffins das nie zulassen.

Verwenden Sie Ionenantriebe mit (H2O oder Nebenprodukten) als Reaktionsmasse, bewegen Sie Ceres in die Marsumlaufbahn (sie befinden sich bereits in nahegelegenen Umlaufbahnen), um als Mond zu fungieren und das Magnetfeld auf dem Mars neu zu starten, damit eine Atmosphäre auf unbestimmte Zeit aufrechterhalten werden kann. Ceres könnte auch als Nachschubbasis fungieren, da der Mars aufgrund der geringen Fluchtgeschwindigkeit und des reichlich vorhandenen Wassers (vorausgesetzt, es überlebt die Reise) ohnehin reichlich Wasser hat.

Ich brauche Hilfe bei der Berechnung, wie viel Schub für wie lange benötigt würde. Ich weiß, Zeit ist relevant. Ich möchte einen Zeitrahmen innerhalb meiner verbleibenden Lebenszeit, sagen wir 30 Jahre. Auch nur ein paar grobe Zahlen und ein Bild davon, wie es funktionieren würde, wären schön. Dann können wir ein Ziel dafür haben, wie viele und wie stark unsere Ionenmotoren sein müssten.

Ceres besteht zu etwa 1/3 aus Wasser, das ist also unsere maximale Reaktionsmasse. Und ich weiß, dass es eine Menge Ionenlaufwerke mit aktueller Technologie brauchen wird.

Ich bin neu in der Orbitalmechanik, also in welche Richtung soll ich die Ionen abfeuern, um Ceres auf eine niedrigere Umlaufbahn zu bringen und es zu beschleunigen? Schließlich müsste es für die Erfassung eine nahe Marsumlaufbahn erreichen. Google hat keine raffinierten Infografiken zum Absenken von Umlaufbahnen, alles deckt das Einsteigen in die Umlaufbahn von der Erde oder den Transfer in eine höhere Umlaufbahn ab.

Ceres hat ein viel kleineres Masse-Mars:Ceres-Verhältnis als unsere eigene Erde:Mond, daher müsste Ceres zunächst sehr nahe am Mars umkreisen, um den Dynamo wieder zum Laufen zu bringen. Später könnte Ceres wieder weiter nach außen bewegt werden, sobald die richtige Feldstärke erreicht ist.

Ceres dreht sich ziemlich schnell (~9 Stunden am Tag), daher müssten Ionenantriebe um den Planeten herum platziert werden und feuern, wenn sich der Zwergplanet dreht. Wenn sie am Äquator auf Kardanringen platziert würden, würde dies die vollständige Kontrolle über Orbitalkorrekturen ermöglichen.

Die Bahnneigung müsste höchstwahrscheinlich ebenfalls angepasst werden.

Ich denke, Ceres zu übertragen, um als Mond für den Mars zu fungieren, ist die beste Lösung, vergessen Sie die Verwendung von Atomwaffen, um den Kern anzutreiben, oder riesige Magnete ... geben Sie ihm einen Mond und vergessen Sie ihn für die nächsten Milliarden Jahre.

Das letzte Problem ist, dass es möglicherweise einen flüssigen Ozean tief unter der Oberfläche gibt, so dass zu viel Schub den Kern verschieben würde, die Nettokraft müsste dagegen abgewogen werden (wenn es eine Flüssigkeitsschicht gibt), um keine Katastrophe zu verursachen Ungleichgewicht.

Ich weiß, dass es ein großes Problem ist, aber die Belohnung wäre ein wartungsfreies Magnetfeld auf dem Mars, das zu einer reichhaltigen, möglicherweise atmungsaktiven Atmosphäre (mit der richtigen Mischung) führen würde.

Etwa 10 km tief unter der Oberfläche sind der Druck und die Temperatur des Mars nicht weit davon entfernt, von uns geatmet zu werden. Aber realistischer sehe ich eine große Wolke ausrichtbarer Sonnensegel auf verschiedenen Umlaufbahnen um den Mars. Sie könnten sowohl als Wetterkontrolleure als auch als Abwehr gegen den Sonnenwind dienen. Es würde viel weniger Aufwand erfordern, als dieser Ceres-Transfer (obwohl die Kosten immer noch astronomisch wären). In großen Pflanzen konnte dem Boden Sauerstoff entzogen werden. Wasser gibt es genug auf dem Mars, da ist es wie auf einem Erdbewohner
Wüste, aber ein planetengroßes Tunnelsystem könnte es optimieren.
Für ein nachhaltiges Ökosystem ist das Leben an der Oberfläche ein Muss. Sie könnten unterirdische Wälder in riesigen Höhlen haben, in die Licht über Glasfaser eingespeist wird, aber das Leben im Untergrund ist eine vorübergehende Lösung und erfordert ewige Instandhaltung.
Durch die Verwendung von lokal abgebautem H2O als Reaktionsmasse können wir Geld sparen, da wir nur die Ionenantriebe und die Bergbauausrüstung dorthin bewegen müssen, was eine enorme Kosteneinsparung darstellt. Theoretisch könnte die Landung eines einzelnen Ionenantriebs und eines Bergmanns dort die Umlaufbahn schließlich genug für eine Marserfassung verändern. Zeit ist der limitierende Faktor. Wollen wir es in einem Jahrzehnt oder Jahrhundert dort haben? Ich habe mich für Ceres entschieden, weil das Delta V von allen möglichen Transfers am niedrigsten ist, aber seine Masse (hoffentlich) hoch genug ist, um die differenzielle Rotation neu zu starten.
Wie viele Mars-Terraforming-Fragen konzentriert es sich auf das Magnetfeld (auch bekannt als Lösung des Atmosphärenverlustproblems), das Milliarden von Jahren dauert, während das eigentliche Problem ist: Es gibt zunächst keine Atmosphäre. Wenn Sie die zweite lösen, haben Sie die erste bereits gelöst!
Das "Konvektionsmodell" und das "Dynamomodell" sind das gleiche Modell. Geodynamos werden durch Konvektion angetrieben. Und die Gezeitenerwärmung durch einen so winzigen Mond wird nicht helfen, ihn neu zu starten.
Ich sehe einen schieren Mangel an Maßstabsgefühl. Sie können Körper mit dieser Masse nicht einfach in einem vernünftigen Zeitrahmen herumwerfen.

Antworten (3)

Davon sind wir weit entfernt.

Ist es theoretisch möglich? Mal sehen, ob wir genug Delta-V haben: Masse ist 10 21 kg, wobei 1/3 als Treibstoff zur Verfügung steht.

Verwendung der Raketengleichung:

Δ v = ich s p   g   l n ( m ich m f )

Isp = 10 4

? = 10 5 * In (10 21 /7*10 20 )

? = 35.000

Delta-V, um von Ceres zum Mars zu gelangen, liegt im Bereich von 2 km / s, also wäre es rein darauf basierend machbar.

Aber:

  • Sie haben Ceres zerlegt, um das gesamte Wasser herauszubekommen, sodass Ihnen statt eines Planetoiden ein Haufen loser Trümmer bleibt.
  • Um 3*10 20 kg Wasser in Ionen umzuwandeln, werden gottlose Mengen an Energie benötigt, viel Glück, das in 30 Jahren zu erzeugen.
  • Ionenmotoren verwenden kein Wasser, sie verwenden inerte schwere Gase, sodass Isp sinkt
  • Sie müssten einen großen Teil der Masse von Ceres in Ionentriebwerke umwandeln, um genügend Schub zu erhalten.
  • Die größten Industrien der Welt (z. B. Kohlebergbau) bewegen 10 12 kg pro Jahr. Wenn Sie diese gesamte Industrie nach Ceres verlagern würden, würden sie 10 Millionen Jahre brauchen, um das gesamte Wasser zu extrahieren.
  • Um all diese Ausrüstung nach Ceres zu transportieren, müssten wir unsere Raketenindustrie um den Faktor 10 3 vergrößern, wenn wir von einem Zeitplan von 30 Jahren ausgehen und 10 9 kg Ausrüstung transportieren müssten.
„Sie müssten einen großen Teil der Masse von Ceres in Ionentriebwerke umwandeln, um genug Schub zu bekommen.“ - Gibt es überhaupt genug Fläche auf der Oberfläche von Ceres, um die Triebwerke zu platzieren? Wie viele Ionenmotoren sind das? Aufwärts von vielen zehn oder hundert Millionen?
Übrigens eine großartige Antwort, die mit Sicherheit die Machbarkeit beantwortet.
Ceres muss möglicherweise nicht auf herkömmliche Weise zerlegt oder abgebaut werden, wenn es flüssige Ozeane gibt, eine Leitung zur Oberfläche, eine Elektrolyse, um Ionen für den Schub und den Ausstoß zu erhalten. Das größte Problem ist das Falten der Kruste, wenn die Masse abfließt (Ballonentleerung). Nicht so effizient wie schwere Ionen mit der gegenwärtigen Technologie, aber vielleicht immer noch lebensfähig. Und die planetare Masse wird abnehmen, da die Masse offensichtlich ausgestoßen wird.
Selbst wenn all das Wasser bequem verfügbar wäre, müssten Sie es verarbeiten (abpumpen, ionisieren). Für eine Fermi-Schätzung wie diese beziffere ich unsere Kapazität dafür ebenfalls auf 10<sup>12</sup> kg pro Jahr, und die Antwort wird sich nicht ändern.

Ausgehend vom Mond wäre die charakteristische Zeit des Atmosphärenverlusts etwa zehn Millionen Jahre * . Mars ist weiter von der Sonne entfernt und hat eine höhere Schwerkraft. Das würde uns reichen. Das Problem ist, dass es keine Möglichkeit gibt, ihm diese Atmosphäre zu verleihen.

Von der Ceres und von kleinen Asteroiden herrscht der Volksglaube, dass sie klein sind. Und ja, sie sind klein – verglichen mit den Planeten. Tatsächlich ist die Masse der Ceres ≈ 10 21 kg Art.-Nr. _ Es ist etwa die Masse der Ozeane der Erde ref .

Ich habe keinen Hinweis gefunden, wie die Zeitachse des Aufbaus / Abbaus des planetaren Magnetfelds aufgrund der Gezeitenwirkung eines Mondes aussehen würde, aber es ist wahrscheinlich nicht augenblicklich.

Wenn der Mars ein Magnetfeld hat, hat er immer noch keine Atmosphäre. Um eine Atmosphäre zu haben, sollte das Gas von irgendwo dorthin transportiert werden.

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Warum nicht das bereits reichlich vorhandene CO2-Eis und Wassereis in Oberflächennähe umwandeln? Wäre bei niedrigerem Druck nicht ein höherer O2-Gehalt vorzuziehen? WENN das nicht genug ist, sind wir wieder bei der Bombardierung durch Kometen/Planetoiden mit hohem Wassergehalt
@Aerothorn Es würde gut funktionieren. Das Hauptproblem ist, dass Politiker sich auf die menschliche Gesellschaft von heute konzentrieren, alle ihre Ziele und Spiele sind auf der Erde. Sogar die wenigen Weltraumforschungen, die wir (die Menschheit) unternommen haben, hatten tatsächlich irdische Ziele (den Kalten Krieg zu gewinnen und den Menschen in den USA zu zeigen, dass sie immer noch das beste Land sind). Ich denke, es könnte einfach gemacht werden, einfach große, atom- oder solarbetriebene Maschinen sollten die Erde schmelzen und elektrolysieren.
@Aerothorn Das meiste davon sind verschiedene Metalloxide, also hätten wir viel Eisen und Aluminium, viel Glas (Siliziumdioxid kann nicht elektrolysiert werden) - auf einem Planeten mit einer frischen Sauerstoffatmosphäre. Was ich als schwierigeres Problem sehe: Sowohl auf dem Mond als auch auf dem Mars gibt es sehr wenig Wasserstoff und Stickstoff. Auch nicht im Boden. Also wird beides Wüste sein, es wird keine Meere geben – ein Bewässerungssystem auf planetarischer Ebene wird benötigt. Stickstoffhaltige Mineralien müssen abgebaut und zu Düngemitteln verarbeitet werden.
Wasser ist reichlich vorhanden und es gibt genug Wasser, um eine Atmosphäre zu schaffen, sind zwei völlig verschiedene Dinge
@Antzi Nein, Wasser ist nicht reichlich vorhanden. Auf beiden ist etwas Wasser, aber alles in allem sind sie immer noch so trocken wie die Sahara.

Die Umlaufgeschwindigkeit von Ceres beträgt 17 km/s

Um es abzufangen, müssen Sie gemäß http://www.projectrho.com/public_html/rocket/appmissiontable.php mit 5 km/s brennen

Ceres ist 9x10 20 kg groß

Mit anderen Worten, Sie müssen Ceres dazu bringen, 1x10 30 J zu verlieren

Natürlich sollten wir diese Zahl reduzieren, da Sie die Masse von Ceres selbst als Reaktionsmasse verwenden. Da Sie vorschlagen, bis zu ⅓ der Masse zu verwenden, und ich zu faul bin, um zu berechnen, sagen wir 10 29 J

Im Jahr 2013 verbrauchte die Welt 5 20 J Energie

Mit anderen Worten, die gesamte Energie, die auf der Welt verwendet wird, reicht nicht aus, um Ceres in 10.000 Jahren zu bewegen ... und wir haben noch nicht einmal angefangen, über den Transport dieser Energie dorthin, Effizienzverluste, ...

Nein, Ceres zu deorbitieren ist unmöglich.

@uhoh Ich schätzte, dass es 10 km / s dauern würde, um das Périgée für ein Abfangen ausreichend abzusenken. Ich weiß nicht, ob es eine intelligentere Umlaufbahn geben würde oder ob die Zahl korrekt ist
Bearbeitet, weil ich km / h anstelle von km / s verwendet habe
Oh, verstanden, ja, das macht Sinn. Das war mein Pre-Coffee-Brain am Sonntagmorgen ...
Für ein Objekt mit einer kreisförmigen Umlaufbahn bei 2,77 AE beträgt die Anfangsgeschwindigkeit etwa 17,9 km/s. Bei einer elliptischen Umlaufbahn zwischen 2,77 und 1,0 AE beträgt die große Halbachse 1,88 AE. Diese Umlaufbahn hätte eine Apopapsis-Geschwindigkeit von 13,0 km/s. Ich denke, wenn Ceres auf 7 km / s verlangsamt würde, würde es bei Periapsis 0,2 AE erreichen?
@uhoh tatsächlich war ich komplett raus. Ich habe eine echte Nummer gefunden. Wenn jemand meine Mathematik überprüfen möchte ...
Ich habe ein Delta-v von 17,9 - 13,0 = 4,9 km/s darüber, also betrachten Sie Ihre Mathematik als "geprüft"!
Das Ziel ist nicht nur, es über die Marsoberfläche zu spritzen, sondern es zu verwenden, um das Magnetfeld neu zu starten, in der Überzeugung, dass dies für das Terraforming benötigt wird. Dies würde bedeuten, dass der Kern und der Mantel wieder aufgeheizt werden müssen, was nicht nur bedeutet, Ceres in die Umlaufbahn zu bringen, sondern ihn auch ständig gegen den Gezeitenwiderstand neu zu verstärken. Und wahrscheinlich etwas viel Größeres und Dichteres als Ceres ... vielleicht Europa? Vielleicht brauchen Sie ein paar Galiläer. Das einzige Beispiel, das wir für einen Kerndynamo haben, der durch Gezeitenerwärmung angetrieben wird, ist Merkur ... der durch Sonnengezeiten erwärmt wird .
@ChristopherJamesHuff, also ist es noch unmöglicher: D
Terraform durch Verschieben von Ceres in die Marsumlaufbahn mit Ionenantrieb
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