Wie machbar ist es, Isotope von Helium oder Wasserstoff von den Gasriesen zu ernten?

Es gibt Studien zum Bergbau im Weltraum, aber nicht für die Gasriesen. Die äußeren Planeten sind massiv. Sehr massiv. Das bedeutet, dass sie sehr große Gravitationsbrunnen haben. Irgendetwas vom Jupiter zu heben, wird extrem energieintensiv sein, es vom Jupiter zur Erde zurückzubringen ist es auch. Derzeit ist dies also das Reich der Science-Fiction.

Zum zweiten Teil Ihrer Frage: nicht von den äußeren Planeten; Dies ist, wenn überhaupt, viel zu weit entfernt, als dass die NASA (oder eine andere Weltraumbehörde) konkrete Pläne für eine dauerhafte Basis haben könnte. Früher hatte die NASA ein Institute for Advanced Concepts , wo Leute dafür bezahlt wurden, Theorien über Dinge aufzustellen, die derzeit unmöglich sind, aber selbst dort, glaube ich, haben sie sich nicht mit dem Abbau der äußeren Planeten beschäftigt. Es ist einfach nicht machbar. Der Abbau anderer Ressourcen im Weltraum, wie Asteroiden, Luna oder die inneren Planeten, liegt jedoch im Rahmen von Machbarkeitsstudien, obwohl die NASA derzeit keine konkreten Pläne hat.

Die NASA hat sich tatsächlich mit dem Abbau der Gasriesen befasst, http://mdcampbell.com/TM-2006-214122AtmosphericMining.pdf , dieses Papier skizziert einige der Methoden, die sie verwenden könnten, ob sie es tun oder nicht, ist eine andere Frage.

Sie erwogen Abbaumethoden für Uranus aufgrund seiner relativ niedrigen Windgeschwindigkeiten (im Vergleich zu Jupiter, Saturn und Neptun), wie Aerostaten, "Schaufeln" und riesige Atmosphärenkreuzer.

Die Aerostaten würden einfach in der Atmosphäre schweben, Gas absorbieren und die nützlichen Isotope extrahieren. Soweit ich mich erinnere, würde der Aerostat von einem Kernreaktor angetrieben, der die angesaugten Gase als Brennstoff verwendet. Dann würde ein Sammelschiff kommen und die seltenen und wertvollen Gase für die Rückkehr in die Umlaufbahn sammeln, wo sie mit NEP (nuklearer elektrischer Antrieb) oder NTP (nuklearer thermischer Antrieb) zur Erde (oder anderswo im Sonnensystem) zurückgebracht würden. Das Problem dabei war, dass es unabhängig davon, wie niedrig die Windgeschwindigkeit von Uranus im Vergleich zu anderen Planeten ist, immer noch einige ernsthaft starke Winde gibt (obwohl diese an Geschwindigkeit abnehmen können, je höher Sie in der Atmosphäre sind, je höher Sie werden, desto niedriger die Druck, also je weniger Gas Sie aufnehmen können und desto weniger 3-He können Sie produzieren).

Die Scooper würden genau das tun, was ihr Name vermuten lässt, sie würden in die Atmosphäre eintauchen und das Gas „aufnehmen“, die nützlichen Teile extrahieren und den Rest wegwerfen, sie würden dann in die Umlaufbahn zurückkehren und das Gas in NTP- oder NEP-betriebener Fracht abschicken Schiffe. Hier erkannten sie, dass der Bau vieler Schiffe, die zu atmosphärischen Wiedereintritten mit sehr hoher Geschwindigkeit fähig sind, die unzählige Male ertragen werden müssten, extrem schwierig, wenn nicht unmöglich (mit der aktuellen Technologie) wäre.

Die atmosphärischen Kreuzer sind vielleicht die Science-Fiction-Art, Material von einem Planeten zu sammeln, von dem ich seit langem gehört habe. Diese Fahrzeuge wären gigantische Kreuzer, die für immer durch die Atmosphäre von Uranus fliegen, riesige Mengen an Gas aufnehmen und die wertvollen Isotope für den Transport zu einer Orbitalstation mit einem kleineren Kreuzer speichern, der meines Wissens währenddessen tatsächlich auf dem Kreuzer landen würde ist geflogen. Das Problem hierbei war, dass es eine fast unmögliche Aufgabe wäre, ein so großes Schiff zu bauen und es zu einem anderen Planeten zu schicken (oder es sogar vor Ort zu bauen).

Alles in allem kamen sie auf einige ziemlich interessante Ideen, aber ich fürchte, wir sind noch ein ganzes Stück von der Entwicklung der eigentlichen Technologie entfernt. Schön zu wissen, dass die NASA sozusagen ein echtes "Dream-Team" hat. Es scheint ihre Aufgabe zu sein, sich die verrücktesten, aber auch interessantesten Dinge auszudenken.

Ich weiß, dass es Theorien über das Ernten von Isotopen von Helium oder Wasserstoff im Weltraum gibt, einschließlich Studien für / von der NASA.

Tatsächlich hat die NASA den Abbau von Himmelskörpern, einschließlich anderer Planeten, untersucht und tut dies immer noch. Der Studienbericht „Space Resources“ (NASA SP-509, 1992) ist zu einem Klassiker geworden. Es kann hier gefunden werden http://www.nss.org/settlement/spaceresources/library.htm Ein weiteres Beispiel für eine aktuellere Studie ist das Konzept des Robotic Asteroid Prospector (RAP), das derzeit untersucht wird: http ://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2012_phase_I_fellows_cohen.html

Es sollte jedoch beachtet werden, dass sich diese Studien hauptsächlich auf Monde, Asteroiden und innere Planeten beziehen, während Gasgiane nicht im Detail untersucht werden.

Erde zu Jupiter Hohmann:$V_{\infty}$Abschied von der Erde 8.8$\frac{km}{s}$,$V_{\infty}$Annäherung an Jupiter 5.6$\frac{km}{s}$, Hyperbolische Periapsengeschwindigkeit bei Jupiter (0 km Höhe) 60$\frac{km}{s}$, Auslösezeit 2,7 Jahre

Erde zu Saturn Hohmann:$V_{\infty}$Verlassen der Erde 10.3$\frac{km}{s}$,$V_{\infty}$Annäherung an Saturn 5.4$\frac{km}{s}$, Hyperbolische Periapsengeschwindigkeit bei Saturn (0 km Höhe) 36$\frac{km}{s}$, Auslösezeit 6 Jahre

Erde zu Uranus Hohmann:$V_{\infty}$Abflug von der Erde 11.3$\frac{km}{s}$,$V_{\infty}$Annäherung an Uranus 4.7$\frac{km}{s}$, Hyperbolische Periapsengeschwindigkeit bei Saturn (0 km Höhe) 22$\frac{km}{s}$, Fahrzeit 16 Jahre

Erde zu Neptun Hohmann:$V_{\infty}$Abflug von der Erde 11.6$\frac{km}{s}$,$V_{\infty}$Annäherung an Neptun 4$\frac{km}{s}$, Hyperbolische Periapsengeschwindigkeit bei Saturn (0 km Höhe) 24$\frac{km}{s}$, Fahrzeit 31 Jahre

Die Zahlen stammen von Hohmann.xls , das von kreisförmigen, koplanaren Bahnen ausgeht. Da die Umlaufbahnen geneigt sind, ist die tatsächliche$V_{\infty}$s wäre höher.

Die Fahrzeiten u$V_{\infty}$s allein machen diese Ressourcen schwer zugänglich. Aber die Geschwindigkeiten, die erforderlich sind, um Gas aus diesen tiefen Gravitationsbohrungen zu schöpfen, sind die wahren Showstopper. Wie andere bereits erwähnt haben, sind diese riesigen Planeten schwer zu verlassen.

Bezüglich$\Delta V$, gibt es nähere mögliche Quellen für Wasserstoff. Die polaren Kältefallen unseres Mondes können reiche Ablagerungen von enthalten$NH_3$und$H_2O$– oder vielleicht auch nicht – wir wissen immer noch nicht viel über diese Regionen. Eine weitere mögliche Wasserstoffquelle sind kohlenstoffhaltige Asteroiden mit erdähnlichen Umlaufbahnen.

Was Helium betrifft, so kenne ich keine zugänglichen Lagerstätten außer denen, die wir auf der Erde haben. Es wird angenommen, dass sich etwas Helium im Mond-Regolith befindet, aber Sie müssten viel Regolith für eine kleine Menge Helium verarbeiten.

Wofür möchten Sie das Helium verwenden?