Die Masse des Mondes beträgt 7,342 × 10 ²² kg. Eine Tonne sind 10 ³ kg. Wie viel sind Tausende von Tonnen? Nehmen wir an, Sie haben Tausende von Tausenden von Tonnen. Das sind eine Million Tonnen oder 10 ⁹ kg. Das ist immer noch zehntausendmal eine Milliarde weniger als die Masse des Mondes.

^{( Quelle: Diego Delso )}

Nur zum Vergleich, eine der größten Minen, die jemals auf der Erde betrieben wurde, Chuquicamata in Chile , produzierte viel mehr als „Tausende Tonnen“:

...es bleibt die Mine mit der mit Abstand größten Gesamtproduktion von rund 29 Millionen Tonnen Kupfer bis Ende 2007...

Und obwohl es ein großes Loch im Boden ist, ist es im Vergleich zur Masse der Erde (oder des Mondes) völlig vernachlässigbar.

Zur Beantwortung Ihrer Frage:

Wird der Abbau riesiger Ressourcenmengen auf dem Mond seine Umlaufbahn verändern?

Die Antwort ist nein .

BEARBEITEN - das Folgende ist falsch, weil ich Physik nicht so gut kenne, wie ich dachte

Nehmen wir an, Sie haben 100 Chuquicamatas auf dem Mond abgebaut und diese Masse entfernt, um Ihre Kolonisierungsflotte aufzubauen. Lassen Sie uns die Auswirkungen von Impuls und potentiellen Energien usw. ignorieren. Die Umlaufgeschwindigkeit ist definiert durch$v=\sqrt{GM/r}$, Wo$M$ist die Masse. Unter der Annahme einer konstanten Umlaufbahn ist die neue Geschwindigkeit definiert durch$v' = \sqrt{M_0 / M_1}$.

Lassen Sie uns einige Zahlen einsetzen:

$v' = \sqrt{\frac{7.342×10^{22}}{7.342×10^{22} - 100\times26×10^6}} = 1.0000000000000178$

Die Umlaufbahn des Mondes wird 1.000000000000178 Mal schneller sein.

EDIT - also ändern wir es ein wenig.

Seit$M$in der Gleichung$v=\sqrt{GM/r}$ist die Masse der Erde, die Masse des Mondes bedeutet nichts. Dann ist das Verhältnis von Geschwindigkeit zu Radius unabhängig davon festgelegt. Es wird sich nichts ändern!

Wir können jedoch immer noch den Massenänderungsprozentsatz berechnen. Es wird sein:

$\frac{7.342×10^{22} - 100\times26×10^6}{7.342×10^{22}} = 0.99999999999996458$

Die neue Masse des Mondes beträgt 99,999999999996458 % der alten Masse des Mondes. Völlig bedeutungslos.

Nebenbei wird oft über den Abbau von Asteroiden, Monden und allerlei anderen außerirdischen Körpern gesprochen. Zum Beispiel hat der Mond, wie Sie sagten, viel Helium-3. Asteroiden haben viele Edelmetalle wie Platin oder Iridium. Aber das ist sinnlos, denn wissen Sie, wo es noch mehr Helium, Platin und Iridium gibt? Erde. Die Erde hat viel mehr. Und es ist einfacher abzubauen, weil Sie dafür keine Raumschiffe und Einrichtungen in feindlichen Umgebungen bauen müssen.

EDIT 2 - Weltraumbergbau

In einigen Kommentaren wurde erwähnt, dass es einfacher ist, Dinge vom Mond zu holen als auf der Erde, und dass man Dinge ohne Umweltbelastung auf dem Mond abladen kann. So geht das nicht.

In Filmen und Videospielen "baut" man eine Ressource (z. B. Iridium) aus einem Planetenkörper ab. Im wirklichen Leben bauen Sie die Bergbauanlagen, Sie bauen die Raffinations- und Schmelzanlagen, Sie brauchen Menschen dafür, selbst wenn Sie Roboter haben, brauchen Sie Menschen, die die Roboter reparieren, Sie müssen die Menschen ernähren, die Menschen unterhalten, Sie benötigen einen konstanten Vorrat an Verbrauchsmaterialien, um das Zeug zu veredeln. Und das ist nur die "Ressource". Sie bauen keine Raumschiffe aus Helium. Sie bauen sie aus Stahl/Aluminium/Carbon-Verbundwerkstoffen. Also musst du das auch abbauen, und du musst das auch schmelzen. Sie müssen auch alles auf dem Mond bauen, weil Sie sonst alle Ihre Ressourcen an einen anderen Ort transportieren müssen, also brauchen Sie Fabriken. Um all das zu tun, werden Sie ziemlich viel Bevölkerung brauchen. Und dann wird der Umweltfaktor wichtig. Ihr Bergbau wird riesige Mengen an Staub erzeugen (Kombination aus Trockenheit und geringer Schwerkraft). Das funktioniert einfach nicht.

Um die Umlaufbahn des Mondes zu ändern, müssten Sie seine Geschwindigkeit ändern.

Sie könnten die Hälfte seiner Masse abtragen, ohne seine Geschwindigkeit wesentlich zu ändern, solange die gesamte Masse von so etwas wie Raketen abgehoben wurde. Wenn Sie Massentreiber verwenden und sie alle in die gleiche Richtung werfen, würden Sie beginnen, erkennbare Veränderungen in der Umlaufbahn des Mondes zu sehen, wenn Sie ein paar Millionen Tonnen geworfen haben (ein winziger Bruchteil von einem Prozent der Mondmasse, aber mit Mondfluchtgeschwindigkeit geschleudert).

Wenn Sie Massentreiber verwenden, die in verschiedene Richtungen werfen (vielleicht senden Sie das Produkt über das gesamte Sonnensystem, anstatt alle zur Erde oder zum LEO), könnte der durchschnittliche Impuls noch einmal auf Null eingestellt werden, wodurch der Mond ( der zumindest einen Teil, den Sie nicht in den Weltraum geworfen haben) genau dort, wo Sie ihn gefunden haben.

In erster Näherung ändert das einfache Entfernen von Masse von einem umlaufenden Körper seine Umlaufbahn nicht. Der Umlaufradius ergibt sich aus der Geschwindigkeit und der Anziehungskraft des Primärkörpers (in diesem Fall der Erde). Wenn die Masse des Satelliten im Vergleich zur Masse des Primärteils klein ist, hebt sich die Masse des Satelliten in der Gleichung auf und ist nicht relevant.

Um ein konkretes Beispiel zu sehen: Was passiert, wenn ein Astronaut von der ISS aus einen Weltraumspaziergang unternimmt? Nichts - der Astronaut und die ISS folgen weiterhin derselben Umlaufbahn, obwohl die ISS hundertmal massiver ist als der Astronaut.

Wie andere angesprochen haben, kann der Prozess des Entfernens großer Massenmengen Auswirkungen haben, je nachdem, wie er durchgeführt wird:

• Wenn Sie zum Beispiel chemische Raketen verwenden, würde die Reaktion auf den Raketenschub beim Start irgendwann eine Wirkung haben.
• Ein elektrischer Railgun-Werfer (wie von Arthur C. Clarke vorgestellt) würde die Beschleunigungskraft durch seine Struktur auf den Mond übertragen und so ein Drehmoment liefern.
• ein Weltraumaufzug hätte keine direkte Wirkung.

Aber diese sind außerhalb des Rahmens der Frage.

NEIN

Bergbau in vernünftigen Maßstäben, in dem Sinne, wie Sie es gewohnt sind, zu denken, wird keinen Einfluss auf die Planetenbewegung haben.

Ja

Wenn wir eine Zivilisation zwischen K1 und K2 annehmen , haben Sie das Energiebudget, um Dinge wie den Abbau von Monden zu tun.

Der Asteroidengürtel wiegt etwa 10^21 kg. Die Nicht-Titan-Monde des Saturn und die kleineren Jupitermonde haben eine Masse von wenigen Asteroidengürteln. Danach kommt Luna.

Mit einer vollautomatisierten Space-Mining-Wirtschaft (wo Roboter Roboter bauen und abbauen und verfeinern und rekursieren und Raumschiffe), ist der Abbau von Strukturen mit geringer Schwerkraft viel einfacher als solche, bei denen Sie einen Gravitationsschacht hinuntergehen müssen.

Eine raumfahrende Zivilisation könnte also mit Asteroidenschleppern beginnen, die Asteroiden zu einem Asteroiden mit zentraler Verarbeitung ziehen, mehr Sonnenkollektoren für Energie bauen und mehr Metall für Rohstoffe schmelzen und rekursieren.

Da dies exponentiell voranschreiten kann, werden Ihnen nach einer bescheidenen Zeit die Asteroiden ausgehen. Die nächsten Ziele wären der Bau von Bohnenstangen auf den Saturnmonden (Nicht-Titan-Monden) und den anderen "kleinen" Monden des Sonnensystems und deren Abbau für mehr Rohmaterialien. Das Material daraus würde dann den Bau von Bohnenranken auf den größeren Monden ermöglichen.

Bevor Sie die terrestrischen Planeten erreichen, müssen Sie Luna, die galiläischen Monde, Titan und die Unterplaneten wie Pluto und andere Post-Neptun-Körper zerlegen.

Danach Merkur, Mars und Venus.

An diesem Punkt haben Sie die Wahl; Wenn die Erde immer noch wichtig genug ist, müssen Sie die Gasriesen als Rohstoff verwenden.

Diese Art des Fortschritts ist in harter Science-Fiction plausibel, und es ist ein Weg, um von einer K1-Level-Zivilisation zu einer K2-Zivilisation zu gelangen (mit Dyson Spheres oder Swarms, um die Energieabgabe der Sonne effizient zu ernten).

Die Demontage der Monde könnte ihre Umlaufbahnen verändern; aber das Energiebudget, das mit dem tatsächlichen Abbau eines Planeten verbunden ist, ist so groß, dass das Problem der "Umlaufbahn wird verändert" trivial ist; die Umlaufbahnen ändern sich , wenn es sie interessiert , und sie bewegen sich in die Richtung, in die sie sich bewegen sollen .

Eine K2-Zivilisation hat 10^26 Watt Leistung. Der Mond hat eine Bindungsenergie von 10^29 J. Eine K2-Zivilisation könnte also den Mond in Tausenden von Sekunden demontieren; Eine K1-Zivilisation würde jedoch 10^13 Sekunden oder 7 Millionen Jahre benötigen.

Daher dieser Plan; Die Materie kleinerer Himmelskörper wird genutzt, um immer mehr Sonnenenergie zu gewinnen. Bei K1.3 dauert die Zerlegung des Mondes 10.000 Jahre. Bei K1.5 dauert der Abbau des Mondes weniger als ein Jahrhundert. Bei K1.7 handelt es sich um ein Jahresprojekt. Bei K1.9 dauert es Tage. Bei K2.0 dauert es Stunden.

Die Effizienz der Umwandlung von Materie in Sonnenenergie und die Effizienz des Abbaus des Materials (einschließlich des Heraushebens aus dem Gravitationsschacht) bestimmen, wie schnell Sie die Kardashev-Skala exponentiell erklimmen.

TL;DR

Die Besteigung des Kardashev durch den Abbau von Sternkörpern ist ein "vernünftiger" Weg nach vorne. Und es könnte bedeuten, den Mond für Rohstoffe bis zu dem Punkt abzubauen, an dem der Mond nicht mehr da ist.

Aber abgesehen von diesem Zivilisationsniveau wird der Bergbau die Orbitalmechanik nicht beeinträchtigen.