Planet hat diese Eigenschaften:
Die Technologie zur Wasserherstellung muss diese Einschränkungen erfüllen:
Die Technologie muss auf dem Raumschiff sein. Dieses Raumschiff kann riesig sein.
Im Grunde hat die Menschheit die Erde gerade unbewohnbar gemacht, also müssen sie fliehen. Jedes Land stellt sein eigenes Raumschiff her und wählt einen Planeten aus, von dem es glaubt, dass er das Leben unterstützen wird.
Etwas geht schief: Eines der Schiffe stürzt auf einem Wüstenplaneten ab. Die Menschen sind nun dort für mindestens ein paar Jahrhunderte eingesperrt, während sie die Produktionsbasis aufbauen, um das Raumschiff zu reparieren.
Sie können im Raumschiff leben, aber sie müssen aus irgendeinem Grund Wasser machen.
Können sie Wasser herstellen? Wenn das so ist, wie?
"Wüstenplanet" bedeutet wahrscheinlich Siliziumdioxid, das SiO 2 ist, oder andere Silikate und Oxide . Mit der Technologie des 20. Jahrhunderts und genügend Energie (entweder aus dem Kraftwerk des Raumschiffs oder zusätzlichen Sonnenkollektoren) können wir Sauerstoff aus dem Sand extrahieren .
Auf der anderen Seite brauchen wir auch Wasserstoff, um Wasser herzustellen .
Wasserstoff ist mit ziemlicher Sicherheit vorhanden, da dies ein felsiger Planet ist, der sich also aus dem „felsigen“ Abschnitt einer stellaren Akkretionswolke oder eines planetarischen Nebels gebildet hat. Abgesehen von exotischen kosmologischen Umständen mussten Eis und Kohlenwasserstoffe einfach dort gewesen sein . Aber Oberflächenwasserstoff wurde wahrscheinlich weggesprengt, als die Atmosphäre Äonen früher verdunstete ; Ihre Kolonisten müssen also tiefe Löcher bohren, um an das Wasser, die Hydroxylgruppen, Kohlenwasserstoffe und Hydrosäuren zu gelangen, die im Kern des Planeten eingeschlossen sind . Es sei denn, der Planet ist jung genug und tektonisch aktiv genug, um vulkanische Schlote oder Fumarolen zu haben; in diesem Fall können Wasserstoffverbindungen bis zu 1 % der Dämpfe ausmachen.
In einem Vakuum können Protonen durch ionisierende Dämpfe unter Verwendung einer beliebigen Quelle ionisierender Strahlung – z. B. Röntgenstrahlen – und unter Verwendung eines Gitters aus positiv geladenen Kupfer- und negativ geladenen Platindrähten eingefangen werden. Die Protonen (Wasserstoffkerne) werden vom Platin angezogen und adsorbiert und können dann durch Erhitzen zurückgewonnen werden. Wenn die Emission nicht zu heftig ist, kann die gesamte Site vielleicht "gedeckelt" werden und alle ihre Ausgaben können erfasst und komprimiert werden.
Andererseits, wenn der Planet eine signifikante "wässrige" Periode erlebt hat, dann haben sich mehrere langzeitstabile Oxidhydrate und Silikate (z. B. Jenniten ) gebildet und sollten immer noch ohne zu viel Bohren verfügbar sein; Wenn der Planet in ferner Vergangenheit CHON -Lebensformen beheimatet hat, könnten sogar biogene Kohlenwasserstoffe verfügbar sein.
Techniken zur Herstellung von Wasserstoff , die mit der derzeitigen Technologie nicht sehr effizient sind, umfassen induzierte Protonenspallation und erfordern geeignete Quellenisotope, die selten sind .
Wenn Ihr Planet zufällig Methan hat, können Sie damit arbeiten. Es wird auf der dunklen Seite des Planeten auftauchen und höchstwahrscheinlich in gefrorener Form.
Nachdem Sie dieses Methan in die Hände bekommen haben, haben Sie einige Möglichkeiten.
Wenn Sie Sauerstoff zu verbrauchen haben und / oder das Wasser unbedingt benötigen, können Sie das Methan einfach verbrennen, wodurch Wasser freigesetzt wird.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
Dazu müssen Sie in der Lage sein, Wasser aus Gesteinen (da sie bereits Sauerstoff enthalten) mit Wasserstoff zu extrahieren, was später erklärt wird. Obwohl dies ein Wagnis ist, wird es langfristig besser sein als die Sauerstofftechnik.
Sie müssen eine Technik anwenden, um Wasserstoff aus dem Methan zu extrahieren , ohne Sauerstoff verwenden zu müssen.
CH 4 + H 2 O (+ Wärme) → CO + 3H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (+ geringe Wärmemenge)
Nachdem Sie all diesen Wasserstoff haben, müssen Sie laut diesem Papier Gestein extrahieren und mit dem Wasserstoff reagieren lassen .
FeTiO 3 + H 2 → Fe + TiO 2 + H 2 O
Ein Problem ist, dass Ihr Gestein entweder gleich sein oder auf ähnliche Weise reagieren muss. Wenn Sie jedoch dieses Wasser erhalten, können Sie es im ersten Schritt verwenden, um mehr Wasserstoff zu erhalten und mehr Wasser zu erzeugen, bis Ihnen das Methan ausgeht .
Wenn Sie etwas Sauerstoff übrig haben, verwenden Sie ihn, um Methan zu verbrennen und etwas Wasser zu holen, um die Wassertechnik zu starten, wodurch die Menschen auf dem Schiff (wenn auch nur für ein winziges bisschen) davon befreit werden, mit Wasserknappheit leben zu müssen.
Wie LSerni betonte, können Sie auch eine Technik namens Methancracken verwenden. Sie benötigen jedoch Nickelgaze (ein feines Netz aus Nickel).
Obwohl es auch andere Techniken wie die Verwendung von Zinn gibt .
CH4 → C + 2H2
Dies würde Ihnen den Wasserstoff geben, der benötigt wird, um mit den Felsen zu reagieren.
Bearbeiten: Wenn Sie nach Möglichkeiten suchen, Wasser zu erzeugen, nur weil Ihre Leute es brauchen, dann sollten Sie das Wasser wahrscheinlich recyceln, anstatt sich auf Glück und Glücksspiel zu verlassen
Du hast Glück! Viele, viele, viele einfache chemische Reaktionen führen zu Wasser. Aus diesem Grund sind Science-Fiction-Shows, die Menschen mit mächtigen Raumschiffen zeigen, die um Wasser kämpfen, irgendwie albern, es ist die Chemie des 19. Jahrhunderts.
Einige von ihnen sind exotherm (sie erzeugen Wärme und damit Strom), andere sind endotherm (sie benötigen Strom). Je nachdem, welche Materialien Sie haben, kann die Herstellung von Wasser entweder Strom verbrauchen oder ein Nebenprodukt der Stromerzeugung sein. Solange Sie Strom und eine Wasserstoff- und Sauerstoffquelle haben, können Sie Wasser herstellen.
Eine Seite des Planeten ist immer im Sonnenlicht und bietet Ihnen eine SEHR zuverlässige Quelle für Solarenergie. Und es gibt keine Atmosphäre, die die Sonne blockieren könnte. Das Hauptproblem wird die Wärmeableitung sein, die gelöst werden kann, indem sie in der Nähe des Tag/Nacht-Terminators platziert werden. Sie können sogar zur Kühlung auf der Nachtseite stehen, aber hoch oben platziert werden, um über den Horizont zu blicken.
Eine weitere Energiequelle ist die Wärmedifferenz. Da der Planet durch die Gezeiten an seinen Stern gebunden ist und es keine Atmosphäre gibt, werden die beiden Seiten enorme Temperaturunterschiede haben. Damit kann Strom erzeugt werden. Ein einfaches Thermoelement , das sich über den Tag-Nacht-Terminator erstreckt, erzeugt Strom. In ähnlicher Weise kann eine Wärmekraftmaschine, die den Terminator überspannt, Strom erzeugen.
Eine der einfachsten Möglichkeiten, Strom zu gewinnen, wäre die Aufstellung eines solarthermischen Kollektors. Es erfordert nicht viel an ausgefallenen Materialien. Errichten Sie einen Turm aus Salz oder einem anderen Material mit hoher spezifischer Wärme und hoher Schmelztemperatur direkt auf der Nachtseite. Der Turm ist hoch genug, um über den Horizont zu blicken. Stellen Sie auf der Tagesseite Solarreflektoren auf, um das Sonnenlicht auf den Turm zu konzentrieren. Dadurch wird das Salz erhitzt, das nun als Energiequelle genutzt werden kann. Der extreme Temperaturunterschied zwischen dem geschmolzenen Salz und der kalten Nachtseite macht alles sehr effizient, und Vakuum ist ein großartiger Isolator. Ein Beispiel dafür ist heute die Ivanpah Solar Power Facility .
Wasser besteht aus 2 Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Wenn Sie Wasserstoff- und Sauerstoffgas haben, reagieren sie, um Wasser zu bilden ... ziemlich explosiv. Lässt man einen Strom durch Wasser fließen, erhält man Wasserstoff und Sauerstoff.
Wasserstoff ist im Universum extrem reichlich vorhanden, es ist das am häufigsten vorkommende Element. Sauerstoff ist auch im Universum sehr reichlich vorhanden, großartig! Großartige Neuigkeiten für unsere Crew! Die Chancen stehen gut, dass sie auf ihrem Planeten viele Verbindungen mit viel Wasserstoff und Sauerstoff finden werden.
Sauerstoff liebt es, mit Dingen zu reagieren, um stabile Verbindungen zu bilden, das ist nicht so gut für unsere Crew. Sauerstoff liebt es, Elektronen abzustreifen und an ihnen festzuhalten, zu oxidieren , Sauerstoffverbindungen sehr, sehr stabil zu machen und viel Energie freizusetzen. Brennen ist Oxidation.
Es reicht nicht aus, nur feine Verbindungen zu finden, die reich an Sauerstoff und Wasserstoff sind, sie müssen Verbindungen finden, die dazu gebracht werden können, zu reagieren, um Wasser zu bilden. Und wenn Sauerstoff einmal eine Verbindung eingegangen ist, lässt er sich nicht mehr gerne los.
Wie andere bereits betont haben, impliziert „Wüstenplanet“ beispielsweise Sand, der hauptsächlich aus Siliziumdioxid besteht . Das Problem ist, dass es sehr stabil ist und nicht gerne mit anderen Chemikalien reagiert. Sand brennt nicht, weil Brennen Oxidation ist und Sand bereits oxidiert ist.
Aber Fluor liebt Elektronen noch mehr! Wenn Sie eine Quelle von Fluorwasserstoff in der Nähe haben, reagiert es mit Siliziumdioxid, um Hexafluorkieselsäure und Wasser zu bilden.
SiO2 + 6 HF → H2SiF6 + 2 H2O + Heat
Da Fluor beteiligt ist, wird dies wahrscheinlich eine sehr energiereiche Reaktion sein, die Wärme erzeugt, die für Energie verwendet werden kann.
Eine andere Reaktion besteht darin, eine starke Base wie Natriumhydroxid plus Wärme zu verwenden, um Wasser herzustellen.
SiO2 + 2 NaOH + Heat → Na2SiO3 + H2O
Das sind nur zwei einfache Beispiele. Es gibt unzählige Möglichkeiten, Wasser mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Mengen an Energie herzustellen. Es gibt so viele, dass es nicht viel Sinn macht, sie alle aufzuzählen, Wasserstoff und Sauerstoff sind so reichlich vorhanden, und ihre Rasse ist weit genug fortgeschritten, um interplanetare Raumflüge durchzuführen, die Leute auf Ihrem Planeten werden etwas finden, das funktioniert. Im schlimmsten Fall können sie ihren eigenen Abfall recyceln.
Das nächste Problem ist die Reinigung. Wasser nützt dem Menschen nicht viel, wenn es Hexafluorkieselsäure enthält.
Glücklicherweise ist die Wasserreinigung mit genügend Leistung einfach: Destillieren Sie es. Für unser Beispiel einer Lösung von Hexafluorkieselsäure zersetzt sie sich bei 108C knapp über dem Siedepunkt von Wasser. Koche die Lösung und kondensiere den Dampf in einem neuen Gefäß. Sie haben ein Gefäß mit sauberem Wasser und einer konzentrierten Lösung von Hexafluorokieselsäure.
Wenn ich darüber nachdenke, brauchst du nicht einmal die Kraft. Der Siedepunkt von Wasser hängt von seinem Druck ab. Senken Sie den Druck und der Siedepunkt sinkt ebenfalls. Da es keine Atmosphäre gibt, ist es trivial, ein Vakuum noch zu erzeugen . Dies erfordert weniger Energie, und die niedrigere Temperatur vermeidet die Denaturierung der gelösten Verbindungen.
In der Chemie gibt es keinen „Abfall“, nur Nebenprodukte, die darauf warten, in einer anderen Reaktion verwendet zu werden. Im Fall unserer konzentrierten Lösung von Hexafluorkieselsäure können wir diese mit einer anderen Chemikalie reagieren, um mehr Wasser zu erhalten. Sprich, Aluminiumoxid, auch sehr reichlich vorhanden.
H2SiF6 + Al2O3 → 2 AlF3 + SiO2 + H2O
Bleiben noch Aluminiumtriflorid und Siliziumdioxid. Wir können das Siliziumdioxid mit mehr Hydrogenflorid verwenden, um mehr Wasser herzustellen. Und das Aluminiumtriflorid kann wahrscheinlich mit etwas anderem umgesetzt werden und so weiter und so weiter.
Solange Sie Energie und Material haben, können Sie diese Reaktionsketten endlos am Laufen halten und Wasserstoff und Sauerstoff in Form von Wasser extrahieren.
Es stellt sich heraus, dass da draußen viel Wasser herumschwimmt, das Universum ist bei weitem nicht so trocken, wie wir dachten. Ihre Crew könnte buchstäblich Wasser von Asteroiden abbauen.
Da der Planet keine Atmosphäre hat, gibt es keinen lästigen Widerstand, um den man sich Sorgen machen muss, und es ist viel einfacher, den Planeten zu verlassen. Sie benötigen viel, viel weniger Strom, und es gibt keine Probleme mit der Erwärmung, um die Sie sich Sorgen machen müssen.
Herkömmliche Raketen brauchen riesige Booster, um durch die Atmosphäre zu kommen. Sie fliegen direkt nach oben, um so schnell wie möglich durch die dichte untere Atmosphäre zu schlagen, und drehen sich dann zur Seite, um ihre Umlaufgeschwindigkeit zu erhöhen. Dies ist ineffizient, die gesamte Kraft, die aufgewendet wird, um direkt nach oben zu gehen, könnte stattdessen verwendet werden, um die Umlaufgeschwindigkeit zu erreichen. Aber es stellt sich heraus, dass es effizienter ist, zuerst hoch zu kommen und den Luftwiderstand zu verringern.
Ohne Atmosphäre gibt es keinen Widerstand. Kein Widerstand bedeutet, dass weniger Kraft benötigt wird. Kein Luftwiderstand bedeutet, dass die Rakete der effizientesten Flugbahn in die Umlaufbahn folgen kann, was auch weniger Leistung bedeutet. Weniger Leistung bedeutet kleinere Motoren und weniger Kraftstoff. Kleine Motoren und weniger Kraftstoff bedeutet noch kleinere Motoren und noch weniger Kraftstoff. Dies ist die Tyranny Of The Rocket-Gleichung in umgekehrter Reihenfolge.
Ihre Crew wird es also viel einfacher finden, ihren luftleeren Planeten zu verlassen, als sie es tat, die Erde zu verlassen. Abhängig davon, wie beschädigt ihr Fahrzeug ist, könnten sie ein kleines Raumschiff daraus bergen, es zu einem nahe gelegenen Asteroiden fliegen, es in eine Umlaufbahn um ihren Planeten bringen (oder es einfach auf den Planeten stürzen, es ist nicht so, als gäbe es ein Ökosystem zu zerstören). und baue es nach Wasser und anderen Elementen ab.
Katalysator
Malkev
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