Angesichts der Tatsache, dass die wissenschaftlich fundierten und Realitätsprüfungs-Tags auf diesem sind, beginne ich mit der offensichtlichen Widerlegung:

Als flüssiges Gestein ist Magma sehr schwer. Es gibt praktisch keine Situation, die es rechtfertigen würde, es aus der Schwerkraft zu transportieren, weil die dafür aufgewendete Energie größer wäre als die Energie, die daraus gewonnen werden könnte.

Die einzige mögliche Ausnahme, die mir einfällt, wäre, wenn der Mantel des Planeten (vor der Katastrophe) fantastisch radioaktiv wäre. Vulkane waren, bevor der Planet vollständig zerstört wurde, so gefährlich wie eine Reaktorschmelze. Ich vermute, dass Sie auf Probleme mit der natürlichen Kritikalität stoßen könnten, wenn der Kern eines Planeten hauptsächlich aus spaltbaren (oder sogar dichteren) Materialien besteht, aber es würde eine Rechtfertigung dafür liefern, das Material aufzusammeln, um in die Umlaufbahn zu fliegen; Spaltbare Materialien würden eine Energiequelle darstellen, die wahrscheinlich wertvoller wäre als die Energie, die aufgewendet wird, um sie in die Umlaufbahn zu bringen, vorausgesetzt, Sie haben wirklich effiziente Reaktoren.

Sie könnten besser dran sein, den Strom auf dem Planeten zu erzeugen und die Energie über Mikrowellen zur Station zu strahlen.

Die Rückseite dieses Artikels. Ihr erschafft die Energie auf dem Planeten und schickt sie in den Weltraum. https://phys.org/news/2015-03-japan-space-scientists-wireless-energy.html

Es gibt eine bestimmte Art von Raumstation, für die dies absolut sinnvoll wäre, nämlich einen "Weltraumbrunnen", obwohl dies von Ihrer ursprünglichen Vision abweichen kann.

In dieser Situation haben Sie einen großen Turm, der in den Weltraum ragt (wenn auch nicht unbedingt), der durch einen konstanten Lavafluss durch ein Rohr in der Luft gehalten wird. Der Großteil der Energie, die aufgewendet wird, um die Lava durch dieses Rohr nach oben zu treiben, wird auf dem Rückweg wiedergewonnen Nieder. An der Spitze dieses Turms haben Sie Ihre Raumstation, die eine große Kühleranordnung und eine Sterling- (oder andere Wärme-) Maschine hat. Dieser Sterling-Motor nimmt die "Kälte" des Weltraums aus dem Kühler und die "Heiße" der Lava und verwendet sie zur Stromerzeugung. Dadurch wird das Problem der hohen Masse von Lava umgangen, da Sie sowieso viel Masse benötigen, damit ein Weltraumbrunnen funktioniert, und ein Großteil der Energie, die Sie aufwenden, um ihn aus einem Gravitationsbrunnen herauszuholen, zurückgewonnen wird.

Dies wäre in mehrfacher Hinsicht nützlich.

• Es ist ein Semi-Space-Aufzug, der als Startplattform für Raumfahrzeuge dienen kann.
• Es kann einen Teil seiner Energie an die Planetenoberfläche zurücksenden, um alle dortigen Installationen mit Strom zu versorgen (insbesondere wenn dieser vulkanische Planet mit Wolken aus Ruß oder Treibhausgasen bedeckt ist, was wahrscheinlich erscheint).

Technologie, die Sie dafür brauchen: ein (reibungsarmes) Rohr, das Lava transportieren kann, einigermaßen effiziente mechanische Generatoren und ein paar Kleinigkeiten, die wir seit Jahrzehnten haben.

Die Raumstation an der Spitze des Weltraumbrunnens kann natürlich auch andere Einrichtungen enthalten.

Geothermische Energie

Bringen Sie eine Flüssigkeit mit einem heißen Teil der Erde in Kontakt. Holen Sie es zurück, wenn es heiß ist. Verwenden Sie dieses Differential, um Energie zu erzeugen, sei es auf Dampfbasis oder wie bei einer Wärmepumpe. Dies ist eine mittlerweile gängige Methode, um Energie aus dem Erduntergrund zu gewinnen . Island bezieht einen großen Teil seiner Energie daraus.

In Ihrem Fall könnten Sie die Lava am Boden verwenden, um billige Energie zu erzeugen, und sie in etwas leichter zu transportierendem Material wie Wasserstoff speichern .

Beispiel:

Holen Sie sich auf dem Boden etwas Lava, stellen Sie es in die Nähe von Wasser und verwenden Sie den Dampf, um Strom zu erzeugen.

Verwenden Sie dann diesen Strom, um etwas Wasserstoff zu erzeugen. Packen Sie es in Dosen und schicken Sie es in den Weltraum.

Vorteil Die pro Kilo gewonnene Energie ist höher und nutzbarer als durch das Versenden von heißen Steinen in den Weltraum. Es wird auch nicht kalt, sodass Sie es später verwenden können.

Problem Wasserstoff braucht Sauerstoff zur Energiegewinnung, Sauerstoff ist im Weltall knapp.

Anmerkungen: Ihr Problem ähnelt in der Tat dem Problem, mit dem wir auf der Erde konfrontiert sind.

1. Orte, an denen billige Energie verfügbar ist (sonnige Wüsten für Photovoltaik oder windige Meere für Windkraft), sind nicht dort, wo die Energie benötigt wird. Also müssen wir es transportieren.
2. Momente, in denen Energie benötigt wird, sind nicht immer dann verfügbar, wenn sie verfügbar ist (die Sonne ist untergegangen, wenn Menschen das Licht und den Fernseher einschalten). Also müssen wir es speichern.

Angesichts der Tatsache, dass die Kommentare darauf hindeuten, dass Sie bereit sind, Lösungen in Betracht zu ziehen, die das Magma auf dem Planeten belassen, habe ich eine meiner Meinung nach ziemlich elegante Lösung: Verwandeln Sie Ihre Raumstationen in Gegengewichte für einen Weltraumaufzug und bauen Sie ein Thermoelement in das Halteseil ein .

Technische Anforderungen: Sie müssen in der Lage sein, ein sehr starkes, sehr leichtes Aufzugskabel mit einer Länge von mindestens 40.000 km zu bauen. Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind normalerweise das Material der Wahl für Einstellungen, die Space Elevators verwenden.

Sie müssen auch in der Lage sein, einen Anker auf der Oberfläche des Planeten zu bauen, der nicht von flüssigem Magma gestört wird, das darüber fließt. Auch dieses Problem lässt sich mit Advanced Carbon Composites leicht lösen

Schließlich benötigen Sie für Ihr Thermoelement einen schönen Raumtemperatur-Supraleiter. Dieser kann direkt im Inneren Ihres Aufzugskabels verlaufen und ein Ende mit dem flüssigen Magma und das andere mit dem kalten oberen Bereich Ihres Halteseils verbinden. Ich muss hier weiter recherchieren, weil ich denke, Sie möchten tatsächlich, dass sich Ihr „kaltes“ Ende des Thermoelements tatsächlich in der hohen Atmosphäre und nicht im tatsächlichen Weltraum befindet, da Sie sich in der hohen Atmosphäre auf Hochgeschwindigkeit verlassen können Winde, um VIEL konvektiven Wärmeaustausch zu erzeugen, wo Sie im Weltraum nur Strahlung verwenden können, was (wieder denke ich) in dieser Anwendung einschränkender ist.

In jedem Fall erhalten Sie mit dieser Lösung eine sehr effektive Stromquelle auf Magmabasis, die keinerlei bewegliche Teile hat und daher äußerst zuverlässig ist.

Zwei mögliche Verwendungen fallen mir ein:

1. Verwenden Sie das Magma als Hochtemperaturthermostat in einem Rankine-Zyklus . Laienhaft ausgedrückt, verwenden Sie das Magma, um unter Druck stehendes Wasser zu erhitzen, und verwenden Sie den (über)hitzten Dampf in einer Turbine. Verwenden Sie den Raum als Niedrigtemperatur-Kühlkörper, indem Sie Heizkörper über der Atmosphäre bauen.

2. Verwenden Sie das Magma als IR-Emitter und verwenden Sie eine Art Seebeck-Effekt -basiertes Gerät, um Strom zu erzeugen. Verwenden Sie den Raum erneut als Niedertemperatur-Kühlkörper, indem Sie Heizkörper über der Atmosphäre bauen.

#1 stammt viel früher als die Raumfahrt, daher sollte es kein Problem sein, es für eine raumfahrende Zivilisation zu meistern.

Nr. 2 wurde häufig für Weltraumausrüstung verwendet, wenn kein anderer brauchbarer Stromgenerator verfügbar ist.

In beiden Fällen würde ich mir nicht die Mühe machen, das Magma aus dem Schwerkraftschacht des Planeten zu transportieren. Sie müssen die Flüssigkeit nur von der Oberfläche wegbewegen, um sie durch Abstrahlen in den Weltraum zu kühlen. Obwohl es immer noch Energie benötigt, bewegen Sie weniger Masse als ganze Mengen Magma zu transportieren. Und der Transport der masselosen Energie ist weniger schwierig, da Sie Mikrowellen- oder Laserstrahlen verwenden können.

Wenn der Planet bereits den Punkt überschritten hat, an dem es kein Zurück mehr gibt, um menschliches Leben zu erhalten, ist es dann möglich, das „Problem“ noch schlimmer zu machen und damit eine Lösung zu finden?

Nutzen Sie die Hochtemperaturelektrolyse , um Wasserstoff in Hülle und Fülle auf dem gesamten Planeten zu produzieren. Dies erfordert natürlich Wärme (was so klingt, als hätten Sie sie im Überfluss) und wahrscheinlich Wasser (das, wenn der Planet zuvor bewohnt war, wahrscheinlich auch existiert, vielleicht in riesigen unterirdischen Reservoirs).

Ein mögliches Szenario könnte sein, dass bei all der vulkanischen/geothermischen Aktivität viele verschiedene schwere Gase in die Atmosphäre gepumpt wurden, wodurch sie unglaublich dicht wurde. Dies würde es zusammen mit einer entsprechend starken Schwerkraft ermöglichen, dass der Wasserstoff auf natürliche Weise an die Spitze der Atmosphäre schwebt und der Sauerstoff eine weitere Schicht darunter bildet, wo die Raumstationen, die den Planeten umgeben, ihn zur Energiegewinnung nutzen könnten. Das Schöne daran ist, dass kein Speichermechanismus erforderlich ist, was zu interessanten Handlungsideen führen könnte, bei denen es dichtere „Flecken“ von Wasserstoff gibt, was einen sich ständig ändernden Ressourcenwettbewerb ermöglicht.

Obwohl es sich nicht um ein unglaublich effizientes System handelt, könnten Verbesserungen vorgenommen werden, z. B. eine direktere Versorgung mit tatsächlichen Rohrleitungen oder etwas Exotischeres (basierend auf den Tags bin ich mir nicht sicher, ob Ihre Welt Science-Fiction ist). Handlungsfortschritt: Dies könnten auch Designs sein, an denen derzeit gearbeitet wird, um in Zukunft eingesetzt zu werden.

Als zusätzlichen Vorteil haben Sie herausgefunden, wie Sie auch die Bewohner Ihrer Raumstation mit Wasser versorgen können, da dies ein Nebenprodukt des Wasserstoff-Brennstoffzellen-Prozesses ist.

Eine andere mögliche Handlungsidee wäre, dass die dünne N2-Schicht, die den Sauerstoff von der Wasserstoffgasschicht trennt, manipuliert oder auf natürliche Weise abgenutzt werden könnte und eine Bedrohung durch ein katastrophales atmosphärisches „Ereignis“ darstellen könnte.

Etwas Wissenschaft hinter Gasschichten.

Magnetische Fluktuation ?

Ich gebe zu, dass ich nicht wirklich genug darüber weiß, um eine Machbarkeitsstudie zu dieser Methode zu erstellen. Aber da das Tag wissenschaftsbasiert ist , geht es hier weiter.

Da das Magma des Planeten jetzt als Lava auf der Oberfläche fließt, befinden sich die magnetischen Pole und Felder in einem ständigen Flusszustand. Wenn diese Magnetfelder leitfähiges Metall kreuzen, wird Elektrizität erzeugt. Anstatt also die Wärme direkt vom Planeten zu nehmen, nutzen Sie die Magnetfelder der geschmolzenen Ströme, um im Weltraum Strom zu erzeugen.

LASER

Laser ist die Antwort auf alles Sci-Fi. Um ehrlich zu sein, Sie könnten einfach modifizierte Sonnenkollektoren verwenden, um Strahlungswärme direkt vom Planeten zu gewinnen, aber das ist nicht der beste Weg, dies zu tun. Hier kommen Laser ins Spiel. Tatsächlich gibt es mehr als eine Möglichkeit, Laser zu nutzen, um die Energie des Magmas zu nutzen, also gebe ich Ihnen beide und lasse Sie entscheiden.

Die erste Wahl besteht darin, den Laser tatsächlich in den Weltraum zu schießen, wobei der Laser von einer Art Wärmeenergiewandler angetrieben wird. Sie können eine Dampfmaschine oder Thermoelemente Ihrer Wahl verwenden. Dann richten Sie den Laser auf alles im Raum, das Sie für Energie verwenden können. Sie können den Laser auf Sonnenkollektoren richten, was in Ordnung ist, aber Batteriezellen und so etwas erfordert und nicht meine erste Wahl ist.

Ich persönlich würde diesen Laser auf einen modifizierten Salzturm im All feuern. Sie kann Wärmeenergie speichern, die später als elektrische Energie verwendet werden kann, sowohl effizienter als Speicherzellen als auch mit weniger Wartungsaufwand. Und wenn der Laser repariert werden muss, haben Sie eine Energiereserve, die Sie nutzen können, bis der Laser wieder einsatzbereit ist. Außerdem muss kein Salz verwendet werden, also recherchieren Sie, ob es etwas gibt, das für Sie besser funktioniert.

Okay, das sind also die Möglichkeiten, mit einem Laser in den Weltraum zu schießen, aber was ist, wenn eine dichte Atmosphäre den Laser blockiert oder Sie eine Energiequelle wollen, die auch außerhalb des Planeten lange hält? Zu Ihrem Glück gibt es eine Möglichkeit, viel Energie in komprimierter und nutzbarer Form vom Planeten zu entfernen.

Es stellt sich heraus, dass Laser verwendet werden können, um Kernfusion zu erzeugen . Bisher verwenden wir Wasserstoff nur zur Herstellung von Helium, aber mit nur geringfügigen Fortschritten in der Technologie könnten wir leicht Materialien wie Uran herstellen, das als Kernbrennstoff nützlich ist. Wenn unsere Fusion natürlich von einer Energiequelle angetrieben wird, die unsere eigenen Ressourcen verbraucht, wird sie nicht funktionieren, aber soweit es darum geht, die Energie eines Planeten in den Weltraum zu bringen, ist dies ein guter Weg, damit umzugehen.

Ich weiß, es ist nicht ganz das, was Sie gefragt haben - aber andere haben die Plausibilität abgedeckt, schwere Materialien als Wärmespeicher in die Umlaufbahn zu "heben".

Die einzige Möglichkeit, die ich mir vorstellen könnte, ist eruptionsgetrieben.

ZB ein Planet mit einer ausreichend niedrigen Schwerkraft (und ausreichend starken Vulkanen), dass das Magma den "Raum" erreicht - entweder eine niedrige Umlaufbahn oder sogar eine potenzielle Fluchtgeschwindigkeit.

Dann hätten Sie einen doppelten Schlag - Ihre "Lieferung" mit heißem (ish) Magma würde kostenlos auf der Plattform ankommen (oder zumindest zu geringeren Kosten als ein Boost-to-Orbit), und Sie würden auch reduzieren 'Massenverlust' vom Planeten - weil jeder Planet, der seine eigene Masse mit mehr als der Fluchtgeschwindigkeit ausstößt, schrumpfen wird.

Beispiele aus der Praxis finden Sie unter Io:

https://en.wikipedia.org/wiki/Volcanology_of_Io

Die mit diesen Schwaden verbundenen höheren Austrittstemperaturen und -drücke erzeugen Eruptionsgeschwindigkeiten von bis zu 1 Kilometer pro Sekunde (0,62 Meilen/s), wodurch sie Höhen zwischen 300 und 500 Kilometern (190 und 310 Meilen) erreichen können.[57] Federn vom Pele-Typ bilden rote (aus kurzkettigem Schwefel) und schwarze (aus Silikat-Pyroklastik) Oberflächenablagerungen, einschließlich großer 1.000 Kilometer (620 Meilen) breiter roter Ringe, wie sie bei Pele zu sehen sind

Beachten Sie jedoch, dass 1 km / s geringer als die Fluchtgeschwindigkeit von Ios ist, sodass die Ergebnisse des Massenschleuderns schließlich wieder auf der Oberfläche landen, sofern Jupiter nicht „eingreift“.

https://www.reddit.com/r/askscience/comments/1gkiz3/could_a_volcano_eruption_theoretically_be/

Da Sie bereits einen Teil des „schweren Hebens“ vom Boden in den nahen Orbit erledigt haben, hätten Sie es etwas einfacher, die Energie zu nutzen.

Der Stromgenerator selbst könnte etwas ziemlich Niedrigtechnologisches sein - eine Dampfmaschine. Dies ist wahrscheinlich die effizienteste Art, Arbeit aus einer Wärmedifferenz zu extrahieren.

Jetzt die Probleme:

1. Magma in den Weltraum zu heben ist lächerlich teuer. Wenn Sie einen Weltraumaufzug haben, können Sie einen Teil dieser Energie wiederverwenden, indem Sie den verbrauchten Stein als Gegengewicht nach unten fallen lassen, aber es ist immer noch ein Abfluss.

2. Das Magma kühlt ab, sobald es aus dem Boden kommt. Idealerweise möchten Sie den Generator so nah wie möglich an der Quelle haben.

3. Kühlung - Um ein Wärmedifferential zu nutzen, müssen Sie Wärme in etwas Kaltes leiten. Sie benötigen entweder eine konstante Wasserversorgung oder Sie müssen den Dampf wieder einfangen und kondensieren, indem Sie ihn mit Luft abkühlen lassen. Beide sind im Weltraum schwer zu bekommen. Sie können Wärme abgeben, indem Sie sie als Infrarot abstrahlen, aber es ist langsamer und belastet ein bereits sehr kritisches System - verlieren Sie eine Wärmepumpe und Ihre Wohnräume werden plötzlich sehr warm. (Abwärme ist im Weltraum sowieso schon ein Problem; das macht es nur noch schlimmer.) (Zugegeben, wenn der Planet selbst kein flüssiges Wasser oder Luft hat, wird es auch dort schwierig, Strom zu erzeugen - aber wahrscheinlich nicht mehr als in Platz.))

Zusammenfassend wäre es wahrscheinlich eine bessere Idee, Ihre Turbinen auf die Planetenseite zu stellen und dann Mikrowellenlaser zu verwenden, um sie auf Kollektoren auf der Raumstation zu strahlen. Es gibt etwas Abfall, aber es ist viel effizienter und sicherer.

Wenn die Oberfläche zu aktiv ist, um darauf zu bauen, müssen Sie die Kraftwerke möglicherweise auf große Zeppeline setzen, die sich bei Bedarf in Sicherheit bringen können. (Aber das war bereits ein Problem, wenn Sie nur die Magma-Ernte-Infrastruktur vor Ort haben.)

1. Wie bereits erwähnt, ist das erste Problem, das Sie haben, Ihr Magma in den Weltraum zu bringen. Im Allgemeinen hat geschmolzenes Gestein nicht genug Energie, um seine eigene Masse sehr weit zu heben, geschweige denn in den Weltraum. Entwicklungen in der Technologie zur Manipulation der Schwerkraft wären erforderlich, um zu erklären, wie die Maschinen das Magma anheben können.
2. Von der Oberfläche des Planeten abzuheben ist nicht dasselbe wie im Orbit zu sein. Die Dinge in der tatsächlichen Umlaufbahn bewegen sich sehr schnell, sodass die Drohnen das Magma auch auf Umlaufgeschwindigkeit beschleunigen und es anheben müssten. Und wenn Sie bereits ein System haben, um so viel Magma ohne viel Energieaufwand in den Weltraum zu heben und zu beschleunigen, benötigt Ihre Raumstation wahrscheinlich zunächst nicht viel Energie, was ein Plus sein könnte.
3. Aus thermodynamischer Sicht ist jedes Stromerzeugungssystem, das auf Wärme angewiesen ist, tatsächlich proportional zur Temperaturdifferenz zwischen der Quelle (Magma) und der Wärmesenke. Aus diesem Grund ist eine Schlüsseltechnologie, die sie benötigen würden, die Fähigkeit, diese Wärme sehr schnell in den Weltraum abzustrahlen. Die Erfindung einer innovativen Kühlertechnologie könnte sehr wohl der Schlüssel sein, um ein solches System rentabel zu machen.
4. Wenn Sie Magma abkühlen, wird es zu Gestein. Was machen Sie mit dem abgebrannten Brennstoff (Gestein)? Wenn Sie sie einfach aus dem Fenster werfen, wird sich im Laufe der Zeit ein buchstäblicher Asteroidengürtel aus verbrauchtem Magma bilden, der einen Ring um den Planeten bildet.

Mehrere Antworten haben geothermische Energie vorgeschlagen, um elektrische Energie zu erzeugen, die dann über einen Laser- oder Mikrowellensender in den Weltraum gesendet werden könnte, aber ein Einwand in den Kommentaren ist, dass es keine „kalte Senke“ gibt, damit eine Wärmekraftmaschine mit Carnot-Zyklus funktioniert.

Dieses Problem kann durch die Verwendung spezieller Materialien überwunden werden, die so ausgelegt sind, dass sie bei bestimmten Temperaturen strahlen, für die die örtliche Atmosphäre durchlässig ist. Dies wurde im Prinzip demonstriert und mehrere Unternehmen arbeiten nun an der Kommerzialisierung dieser Technologie. Im Wesentlichen ist der Strahler am Boden strahlungsmäßig mit dem Weltraum „gekoppelt“, der eine Temperatur von 2,7 K hat. Unter der Annahme, dass der Kühler einigermaßen effizient ist, ist das Problem einer "kalten Senke" ziemlich gelöst.

Nehmen wir einen Planeten an, der fast so groß wie die Erde ist (r = 6000 km), aber keinen Eisenkern hat. Die Dichte des Planets ist im Durchschnitt ähnlich wie bei Siliziumdioxid (2650 kg / m^3). Damit beträgt die Gesamtmasse des Planeten (MP) 2,4 * 10^24 Kilogramm.

Die Atmosphäre des Planeten wurde weggeblasen, sodass Sie in erstaunlich niedrigen 150 km umkreisen können (Die ISS befindet sich in einer Entfernung von etwa 400 km).

Ohne Atmosphäre bewegen sich die Scooper-Satelliten auf elliptischen Bahnen und bringen sie ohne zusätzliche Energie zwischen der Oberfläche und der Station hin und her. Wenn sie ihre Lava-Nutzlast aufheben, müssen sie etwas Energie aufwenden, um ihre Nutzlast anzuheben. Wenn sie an der Station ankommen, wird ihre Energie aus dem mit Lava betriebenen Wärmereaktor auf der Station wieder aufgefüllt.

Die Energie (E), um ein Kilogramm Material vom Boden auf eine Höhe von 150 km zu heben, ist MP * 1kg * G * (1/r + 1/(r + 150km)) = 651 Kilojoule

Nehmen wir an, die Lavatemperatur beträgt 1500 Kelvin und die kalte Seite des Reaktors auf Ihrer Station läuft mit 300 Kelvin. Nehmen wir außerdem an, dass der Reaktor mit 90 % des theoretischen Maximums (Carnot-Wirkungsgrad) läuft. Der Reaktorwirkungsgrad (N) beträgt dann 1500 K / (1500 K + 300 K) * 90 % = 75 %.

Wenn der Reaktor einen Wirkungsgrad von 75 % hat, müssen Sie mindestens E / N = 651 kJ / 75 % = 868 kJ / kg Material produzieren, um die Nase vorn zu haben.

Als einzige Voraussetzung bleibt übrig, dass die spezifische Wärme des Lavamaterials größer als 868 kJ/kg/1200 Kelvin = 0,72 kJ/kg ist.

Siliziumdioxid selbst würde die Anforderung kaum erfüllen. Aber mit einigen Lithiumverunreinigungen, um den Durchschnitt zu erhöhen, hätten Sie zusätzliche Energie.