Wie kann man ein Objekt aus 200 Meilen unter der Oberfläche des Planeten Merkur extrahieren?

Aus einem Krater an den Polen. Die Temperatur an den Polen steigt nie über 180K. Keine Atmosphäre oder Hydrosphäre bedeutet keine Wärmeübertragung. Die Pole sind wirklich der einzige sichere Ort, da Merkur nicht tatsächlich von den Gezeiten gesperrt ist, wie früher angenommen wurde.

Krater an den Polen bekommen niemals Sonnenlicht ab und es wird angenommen, dass sie Wassereis enthalten, tatsächlich wurde dies anscheinend 2012 bestätigt. Sie können dies zumindest für die Zwecke der Geschichte annehmen.

Stellen Sie einige Sonnenkollektoren am Mast über dem Rand des Kraters auf und Sie sollten Strom haben. Wenn Sie der Sonne ohne Atmosphäre so nahe sind, sollten Sie keine Energieprobleme haben.

Dann gräbst du einfach nach unten. Dies wird durch die geringe Schwerkraft von Merkur unterstützt. Der Druck im Untergrund wird viel geringer sein als auf der Erde und das Entfernen von Material erfordert weniger Energie. Sie sollten also in der Lage sein, sich durch die Kruste zu graben.

Das Problem ist, durch den Mantel zu graben. Die 200-Meilen-Zahl legt für mich nahe, dass Sie bis oder in die Nähe der Grenzfläche zwischen Mantel und Kern graben möchten. Obwohl wenig über den Mantel bekannt ist, wird angenommen, dass der Kern geschmolzen ist, sodass die Temperatur ein Problem sein wird. Ich denke, wir müssen davon ausgehen, dass es Magmataschen gibt, wenn nicht sogar ganze Schichten geschmolzenen Materials.

Die verringerte Schwerkraft sollte zusätzlich zur Verringerung des Drucks auch die Konvektionsrate verringern, sodass es wahrscheinlich möglich ist, nach unten zu bohren, wenn eine ausreichende Kühlung verfügbar ist. Der Bohrer würde meiner Meinung nach von einer Isolierschicht aus festen Silikaten mit niedrigerer Temperatur umgeben sein. So etwas wie Kühlung auf Basis von Flüssigmetall oder Metallsalzen.

Nach dem Durchbohren der Kruste wäre es wahrscheinlich unpraktisch, weiter zu bohren. Ich denke, stattdessen sollte der "Bohrer" nur eine etwas höhere Dichte haben als die Silikate im Mantel, damit er auf natürliche Weise nach unten sinkt. Nachdem es sein Ziel erreicht und es durch Einfrieren des Materials um das Ziel herum eingefangen hat, lassen Sie die Masse des Bohrers fallen, indem Sie Masse von der Oberseite entfernen und die Masse des flüssigen Metalls darin reduzieren. Dh das flüssige Metall wäre Kühlmittel und Ballast zugleich.

Sie sollten dann in der Lage sein, das Ziel zu zeichnen. Oder wirklich, der "Bohrer" würde von selbst kommen und das Ziel mit sich bringen. Der Kopf des „Bohrers“ müsste so gestaltet sein, dass er das Ziel trifft.

Sie benötigen auch eine Möglichkeit, das Ziel zu erkennen und darauf zu zielen. Aber wenn Sie irgendwie so tief unter der Oberfläche von Merkur interessante Objekte gefunden haben, sollten Sie diese Informationen bereits haben. Und wahrscheinlich eine permanente Basis an der Stange, die sich zufällig über einem der Objekte befand, damit es es entdecken konnte.

Großes Problem ist wirklich Geld. Der "Bohrer" wäre offensichtlich 200 Meilen lang und für ausreichende Kühlung, Ballast und mechanischen Widerstand müsste er auch ziemlich dick sein. Der Bohrkopf müsste auch breit genug sein, um das Objekt einzufangen, auch wenn nicht alles perfekt ist, was bei einer Entfernung von 200 Meilen wahrscheinlich bedeutet, dass der Durchmesser ebenfalls in Meilen gemessen werden sollte. Der "Bohrer" wäre also absolut massiv.

Auf der positiven Seite wäre es meistens "nur Metall", flüssig oder fest, und Merkur sollte viel Metall haben, besonders wenn Sie bereits Bohrer bauen, die in der Lage sind, in den Mantel einzudringen. Aber im Grunde würden Sie für dieses Projekt immer noch davon sprechen, Merkur zu kolonisieren und zu industrialisieren.

Wie alle großen Ingenieurprojekte. Sie tun dies in Schritten.

Einer der Schritte sollte darin bestehen, Objekte aus einer Tiefe von vielleicht 200 Meilen unter der Erdoberfläche zu bergen. Angesichts unseres derzeitigen Limits von etwa 7,5 Meilen sind wir noch sehr weit davon entfernt, diese Frage zu beantworten.

In dieser Tiefe lagen die Temperaturen bei etwa 180 °C, und selbst diese milde Temperatur (im Vergleich zu Merkur) war so problematisch, dass dies Teil der Entscheidung war, die Bohrungen einzustellen, da das Erreichen der Zieltiefe 300 °C und den Bohrer bedeuten würde würde nicht funktionieren. Merkur ist an der Oberfläche tagsüber über 400 C heiß.

Sicherlich gibt es exotischere Materialien für Ihren Bohrer (wenn Geld keine Rolle spielt). Aber es wäre ein sehr großes Problem, wenn sich das Loch selbst abdichtet, weil die Gesteinsschichten dazu neigen, unter dem Druck und der Hitze wieder zusammenzufließen. Sie werden einen Punkt erreichen, an dem das Drehmoment jeden denkbaren Bohrer brechen würde.

Sie können nicht einmal ein großes Loch im Kraterstil graben, der Felsfluss wird dies auch selbstdichtend machen, lange bevor Ihr Loch 200 Meilen tief ist.

Sie müssen im Wesentlichen den gesamten Planeten abbauen und die Oberflächenschichten in den Weltraum entfernen (um einen Gesteinsfluss zu verhindern) – vielleicht einen Neumond für Merkur machen.

Ich empfehle Ihnen, von Neumann-Maschinen in Betracht zu ziehen, um den Tagebau durchzuführen, und solarbetriebene Schienenkanonen, um das Material in den Orbit zu befördern.

Die Quecksilberoberfläche ist sehr heiß (430 °C). Darüber hinaus könnte die Sonnenstrahlung, wenn Sie sich mit Ihrer Bergbaumission dem Merkur nähern, die Elektronik und das Personal Ihres Schiffes zerstören. Sie müssen also einen Weg finden, sich Merkur zu nähern. Am besten nähert man sich Merkur in einem solchen Winkel, dass man sich die meiste Zeit in seinem Schatten befindet. Leider ist Merkur klein, daher denke ich, dass Sie nur auf den letzten paar Millionen Kilometern (ich habe nicht berechnet, wie viele) Ihres Anflugs von seinem Schatten profitieren könnten.

Damit komme ich zum ersten Problem. Sie müssen sicherstellen, dass Ihre Schiffselektronik hitzebeständig ist. Das lässt viele raffinierte Entdeckungen in der Mikroelektronik aus, die das heutige Computing möglich machen. Ihre Schiffselektronik muss einfach und extrem robust sein. Die Mariner 10-Mission näherte sich dem Merkur, so dass vieles möglich ist. Aber Sie können keine Menschen zum Merkur bringen, es sei denn, Sie entwickeln ein Kühlsystem und einen Strahlenschutz zum Schutz Ihres Schiffes. Wenn Sie dies nicht tun, müssen Sie Materialien und neue Elektronik entwickeln, die eine hochdichte Informationsverarbeitung und -speicherung bei mindestens bis zu 500 °C ermöglichen.

Dann müssen Sie die KI für Ihr Schiff und Ihre Roboter entwickeln, die es Ihnen ermöglichen, die Mission abzuschließen und unvorhersehbare Situationen zu bewältigen. Ich bin mir nicht sicher, ob das jetzt machbar ist, aber maschinelles Lernen hat große Fortschritte gemacht und es ist denkbar.

Sobald Sie Merkur erreicht haben, landen Sie besser auf der dunklen Seite (Merkur ist gezeitengesperrt). Sie müssen Ihre Basis aufbauen und genügend Material mitbringen, um mit dem Bergbau beginnen zu können. Deine Raumschiffe können nur dann genug Material bringen, wenn sie Atomreaktoren haben. Wenn Sie nicht über die Technologie verfügen, hoffen Sie besser, dass Sie alles haben, was Sie brauchen, um auf dem Planeten zu bauen. In diesem Fall müssen Sie viel erkunden und das könnte Ihre Mission für immer verlängern.

Auf 200 Meilen zu graben, ist meiner Meinung nach nur mit Atombomben möglich. Angenommen, Ihr Loch ähnelt denen für den Diamantenabbau, Sie sollten ein Gebiet mit einem Radius von mindestens 100 m graben, um eine Chance zu haben, an die Prämie zu gelangen. Das sind ungefähr 1 Milliarde Kubikmeter Material, vorausgesetzt, Ihr Loch hat vertikale Wände. Aber wenn Sie den Schmutz mit Atomstrahlen entfernen, wird es höchstwahrscheinlich ein umgekehrter Kegel sein. In diesem Fall liegt das Material, das Sie extrahieren müssen, bei einem angenommenen Kegelwinkel von 15 Grad, was ich für konservativ, aber möglich halte, im Bereich von zehntausend Milliarden Kubikmetern. Die andere Sache ist, dass Merkur ziemlich dicht ist ($5.4g/cm^3$), also musst du den Stein irgendwie brechen.

Sie können auch auf der heißen Seite des Planeten Bergbau betreiben. Sie können Solarkonzentratoren verwenden, um die Wände Ihres Lochs zu schmelzen und dann zu verfestigen, um sie zu stabilisieren, nachdem Sie das Gestein extrahiert haben.

Wenn ich mir die Zahlen anschaue, denke ich, dass die größte Herausforderung darin besteht, den Stein herauszuholen. Dafür können Sie nicht genügend Ausrüstung von der Erde mitbringen, da die Erde nur über einen begrenzten Vorrat an Metallen verfügt. Ich denke, Sie sollten auf Merkur genug Metall finden, aber Sie sollten eine weltweite chemische Industrie entwickeln, um es zu trennen und mehr Maschinen herzustellen. Das wird wahrscheinlich ein Leben lang dauern, bis es fertig ist. Eine Möglichkeit, dies zu tun, wäre, Ihre Maschinen selbstreplizierend zu machen.

Wenn wir ein praktisch unbegrenztes Budget haben, könnten wir einfach unbemannte Fahrzeuge einsetzen, um Asteroiden so weit aus dem Asteroidengürtel zu schieben, dass sie durch die Schwerkraft größerer Planeten in den Merkur geschleudert werden. Überlassen Sie es der NASA, die genaue Anzahl, Umlaufbahnen, Größen und Geschwindigkeiten zu optimieren, die erforderlich sind, um die Kerne so sicher wie möglich zu extrahieren.