Wie würde sich eine semipermanente Kolonie, die den Jupiter umkreist, vor Strahlung schützen?

Die von der Kommunikation verwendeten Wellenlängen sind nicht diejenigen, in denen der größere Teil der Strahlung des Jupiters emittiert wird. Darüber hinaus können Sie auch bei Hintergrundgeräuschen kommunizieren, solange Sie eine Amplitudenänderung in einer ganz bestimmten Wellenlänge erzeugen können, sodass dies kein allzu großes Problem darstellen sollte. Für Details können Sie die Kommunikationsausrüstung der Juno-Mission der NASA recherchieren.

Was die Strahlung für Menschen betrifft, ist der beste Ort im System Ganymed. Ganymed hat ein eigenes Magnetfeld, das ihm eine Oberflächenstrahlung von etwa 50 bis 80 msV verleiht, etwa ein Zehntel der europäischen 540 msV. Trotzdem wäre ein zusätzlicher Schutz erforderlich, da das bei ausreichender Zeit (zwei Monate?) immer noch zum Töten ausreicht, aber dies wäre relativ einfach, wenn man bedenkt, dass das ungefähr auf Augenhöhe mit dem Mond ist. Erdhaufen werden für diesen Zweck weit reichen.

Für Raumschiffe oder frei schwebende Kolonien möchten Sie wahrscheinlich etwas Leichteres. Am besten eignet sich hier flüssiger Wasserstoff. Da es relativ dicht konzentriert ist und kaum selbst zur Strahlungsquelle werden kann, ist es ein idealer Strahlungsschild. Die NASA erwägt es tatsächlich: https://www.techbriefs.com/component/content/article/tb/pub/techbriefs/manufacturing-prototyping/26330

Die Gewinnung von Wasserstoff erfolgt am besten durch Elektrolyse von Wasser aus Europa, da der Eintritt in die Jupiter-Atmosphäre und wieder heraus wahnsinnige Schubkräfte erfordert.

PS Metallic-Wasserstoff könnte auch funktionieren, aber das ist noch nicht ganz real.

Benutz Europa!

Europa hat 2 Vorteile für ein jovianisches Unterfangen.

1: Europa hat ein Magnetfeld.

https://europa.nasa.gov/resources/174/duced-magnet-field-from-europas-subsurface-ocean/

Jupiters Magnetfeld induziert ein entgegengesetztes Magnetfeld im Ozean Europas. Ein Magnetfeld ist das, was Sie brauchen, um Jupiters Strahlung abzulenken, die ich als geladene Teilchen und nicht als elektromagnetische Strahlung verstehe.

An der Oberfläche könnte man bauen. Oder wenn Sie im Orbit bleiben möchten, umkreisen Sie Europa. Das Magnetfeld wird sich von der Oberfläche aus erstrecken. Wählen Sie eine niedrige Umlaufbahn, um unter dem Schirm zu bleiben. Wenn Sie Sachen aus dem Feld hängen lassen, könnten Partikel Sie erwischen.

2. Eis Eis Baby.

Quelle

Dieser wäre an der Oberfläche einfacher. Europas Oberfläche ist Eis. Es wird einfach sein, damit zu bauen! Ihre Kolonisten können in dicken Gebäuden leben, die aus dem europäischen Eis geschnitten wurden. Eis bietet einen guten Schutz vor Strahlung. Außerdem werden Sie für Ihre Fiktion interessantere architektonische Optionen haben als die typischen Dinge von Expanse / Outland.

Sie könnten eine Mini-Magnetosphäre um Ihre Station herum erstellen. Ein Magnetfeld, das stark genug ist, um die hochenergetischen, geladenen Teilchen von der Station wegzulenken. So wie es die Erde für uns tut.

Man kann mit Sicherheit sagen, dass dies wahrscheinlich eine enorme Menge an Energie erfordern würde, um es aufrechtzuerhalten. Könnte mit einem Kernreaktor gehen. Abhängig davon, wie weit Sie den Reaktor so weit in der Zukunft automatisieren können, würde es meiner Meinung nach immer noch ein mittleres bis großes Personal von Technikern, Ingenieuren, Bedienern und Managern erfordern, um es zu warten. Ich könnte sehen, dass dies Ihre Zahl von 50 pro Station mindestens verdoppelt, wenn es Ihr Reaktorpersonal nicht zur überwältigenden Bevölkerungsgruppe auf der Station macht. Dieser Quora-Beitragsagt, dass ein typischer US-Reaktor rund 700 Mitarbeiter beschäftigt. Ich könnte mir vorstellen, dass dies in Zukunft stark reduziert und automatisiert wird, aber es könnte immer noch eine viel höhere Zahl als 50 sein. Außerdem könnte ich nicht sagen, ob dieser 700-Personen-Reaktor für diese Verwendung viel übertrieben oder untertrieben wäre. Möglicherweise könnten Sie mit einem kleineren Reaktor mit mehr Automatisierung und weit weniger Arbeitern auskommen.

Ich würde voraussagen, dass dieser Weg immer noch eine Reihe zusätzlicher Arbeiter erfordern würde, die es rechtfertigen oder sogar erfordern würden, Ihr Stationspersonal als Ganzes zu vergrößern, um die Operation überhaupt zu rechtfertigen.

Strahlenschutz 101

Strahlung ist überall, nicht nur um Jupiter herum. Wir kümmern uns erst darum, wenn das Energieniveau zu hoch wird. Es gibt elektromagnetische Strahlung, die pro Photon sehr energieintensiv ist (UV, Röntgen und Gamma). Das Problem dabei ist, dass die Photonen im Gegensatz zu längerwelligem Licht Elektronen nicht nur bewegen oder anregen, sondern sie wegstoßen können das Atom oder könnten sogar Protonen aus dem Kern schlagen. Diese Art von Strahlung lässt sich am besten mit Abschirmmaterialien behandeln, die riesige Kerne und eine hohe Dichte haben. Denken Sie an die Leitung, die Sie verwenden, wenn Sie eine Röntgenaufnahme machen.

Normale elektromagnetische Strahlung kann gefährlich sein, wenn die Intensität zu hoch wird. Auf dem Radar eines Kampfflugzeugs kann man ein Ei braten. Solange du nicht zu nahe kommst, geht es dir gut.

Was Sie im Jupiter-System interessiert, ist Teilchenstrahlung. Das sind Teilchen (Elektronen, Protonen, Kerne oder schwere Ionen), die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen. Dies ist ziemlich gleichbedeutend mit Kugeln im atomaren Maßstab. Dagegen schützt man sich, indem man Materialien verwendet, die ein wenig Wasserstoff enthalten. Die Partikel werden in diesen Materialien verlangsamt (Wasser und Kunststoffe sind großartig). Seien Sie jedoch vorsichtig, da dies Bremsstrahlung (buchstäblich brechende Strahlung) erzeugt, sodass Sie einen metallischen Strahlenschutz unter dem Partikelschutz wünschen.

Gegen Partikelstrahlung kann interessanterweise auch ein Magnetfeld helfen, da es die Partikel ablenkt. Solange die Teilchen sowieso geladen sind. Neutronenstrahlung, die von Spalt- und Fusionsanlagen erzeugt wird, durchdringt jedes Magnetfeld und kann je nach Geschwindigkeit alles, was sie trifft, wiederum radioaktiv machen, direkt durchdringen oder Löcher in die atomaren Strukturen schlagen.

Die allgemeine Erkenntnis ist, dass eine spezielle Abschirmung zwar großartig ist, aber jede große Menge an Materie, die Sie und eine Strahlungsquelle haben, großartig ist. Denken Sie an die Atmosphäre der Erde. Es schützt uns vor dem gefährlichen UV-Licht der Sonne.

Außerdem ist der Link oben zu Atomic Rockets ausgezeichneter Bericht zu diesem Thema. Nun zu deiner Frage.

Jupiters Zorn

Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass die Jupiter-Magnetosphäre repräsentativ für Gasriesen-Magnetosphären ist. Es ist nicht. Das Problem ist der innerste Mond Io, der geladene Teilchen aus seinen Hunderten von Vulkanen ausspeit. Diese machen die Umlaufbahn des Jupiters besonders rau. Nicht, dass die anderen Gasriesen strahlungstechnisch harmlos wären, aber Jupiter ist der schlimmste.

Wenn Sie das System wirklich beruhigen wollen, werden Sie die Strahlung höchstwahrscheinlich langfristig beseitigen. Dies wurde bereits für die Magnetosphäre der Erde untersucht. Es ist nicht so kompliziert, es braucht nur lange Seile, die elektrische Felder verwenden, um die geladenen Teilchen einzufangen. Energie ist um Jupiter herum praktisch kostenlos, da Sie die Magnetosphäre einfach mit langen Kabeln anzapfen können, die sich mit Ihren Stationen bewegen.

Kurzfristig werden Sie höchstwahrscheinlich Strahlungsunterstände in Wassertanks für Ihre Schiffe verwenden. Wenn Sie bestimmte Motoren verwenden, wie Minimag-Orion-Antriebe oder irgendetwas anderes, das massive Magnetfelder verwendet, könnten diese als Strahlungsschilde dienen. Oder Sie haben um die Raumschiffe strahlungshemmende Magnetkäfige gebaut. Achten Sie darauf, dass die Magnetfelder für Menschen nicht gefährlich werden.

Was die Basen angeht, wenn Sie zu einem der großen Monde hinuntergehen, sollten Sie sich einfach begraben oder einschmelzen. Unter zig Metern Eis oder Fels (im Falle von Io) ist es Ihnen egal, wie viel Strahlung auf der Oberfläche ist. Außerdem ist es sehr wahrscheinlich, dass wir ziemlich anständige Medikamente gegen Strahlenschäden bekommen werden. DNA-Schäden sind ziemlich wichtig, wenn es um die Langzeitforschung geht, und dies wird wahrscheinlich in den nächsten Jahrzehnten zu einem großen Interessengebiet werden.

Ich schätze, Sie möchten Ressourcenbasen auf jedem der großen Monde. Das Zentrum des Systems wird meiner Meinung nach Callisto sein, da man an seiner Oberfläche arbeiten kann und es wahrscheinlich einen anständigen Mineralienreichtum hat.

Orbitale Basen können auch in die vielen unregelmäßigen Jupitermonde eingebaut werden. Dabei handelt es sich meist um eingefangene Asteroiden und Kometen. Sie können sie einfach aushöhlen und sich drehende Raumstationen darin bauen. Dies wird die bevorzugte Lösung sein, wenn sich herausstellt, dass Menschen nicht nur in der Schwerelosigkeit, sondern auch in niedriger Schwerkraft (wir wissen es nur noch nicht, null g ist sehr von jeder Schwerkraft sehr stark entfernt) eine schlechte Gesundheit haben. Außerdem gibt es Materialien, keine Schwerkraft, die den Bau oder die Herstellung stören könnte, und einen großartigen Raumhafen.