Eine Mondatmosphäre

Mein Werkzeug

Ich habe einen Atmosphärenrechner geschrieben, der auf Thermik (Jean's Escape) basiert, mit empirischen Fudge-Faktoren, um die Raten des atmosphärischen Verlusts auf mehr zu erhöhen, wie wir es im Sonnensystem sehen. Es sagt korrekt voraus$N_2$Atmosphäre für Titan und keine Atmosphäre für die Jupitermonde.

Was ich sehe

Dieser Rechner zeigt die Halbwertszeit von Wasser als ~$2 \cdot 10^5$Jahre in einer Mondatmosphäre. Es gibt die Halbwertszeit für$O_2$&$N_2$als ~$10^6$Jahre.

Einige Annahmen

Menschliche Zeitskalen

Angenommen, eine menschliche Generation hat 20 Jahre. Wir würden in 200.000 Jahren nur die Hälfte des Wassers in der Atmosphäre verlieren – was bedeutet, dass eine nicht-technologische Gesellschaft mindestens 10.000 menschliche Generationen überleben könnte (dh 1 atmosphärische Halbwertszeit für$H_2O$) ohne die Mondatmosphäre aufzufüllen.

Mondatmosphäre

Die Schwerkraft des Mondes beträgt etwa 1/6 der irdischen Schwerkraft. Der atmosphärische Druck ergibt sich aus dem Gewicht (Masse * Gravitation) der Luftsäule über dem Messpunkt. Um also den terrestrischen atmosphärischen Druck an der Mondoberfläche aufrechtzuerhalten, benötigen wir 6* der Gasmasse über dem Beobachtungspunkt.

Die Oberfläche des Mondes beträgt 7,5 % der der Erde. Wenn Sie die 6-fache Atmosphärensäule * 7,5 % der Oberfläche multiplizieren, erhalten wir 45 % der atmosphärischen Masse der Erde. 45 % der atmosphärischen Masse der Erde ausmacht$2.35 \cdot 10^{18} kg$($2.35 \cdot 10^{15}$Tonnen) flüchtiger Stoffe in der richtigen Kombination.

Für die Atmosphäre benötigen wir:

• $N_2$-$1.8 \cdot 10^{18} kg$
• $O_2$-$0.5 \cdot 10^{18} kg$
• $H_2O$-$0.2 \cdot 10^{18} kg$
• Zwischensumme -$2.5 \cdot 10^{18} kg$

Hydrosphäre Wir brauchen überschüssiges Wasser für stehende Gewässer und Eiskappen. Ich werde den Bedarf an flüssigem Wasser abschätzen, indem ich die Ozeanmasse von Mond / Erde mit dem Verhältnis der Mond- / Erdoberfläche skaliere.

• $H_2O$-$1.05 \cdot 10^{20} kg$
• Gesamt -$1.07 \cdot 10^{20} kg$(Atmosphäre + Ozean)

Nehmen wir an, unsere Gase reagieren nicht mit der Oberfläche des Mondes (wahrscheinlich eine schlechte Annahme, aber es macht das Leben einfacher, also bleibe ich dabei), also müssen wir diese Zahlen nicht auf der Grundlage wahrscheinlicher chemischer Reaktionen jonglieren.

Hindernis

Das Auffinden von Wasser und Sauerstoff in unserem Sonnensystem würde keine Probleme bereiten. Es könnte jedoch schwierig sein, diese Menge an N2 zu finden.

Saturnmond Enceladus (ca. 240 km Durchmesser u$1.08 \cdot 10^{20} kg$von hauptsächlich Wassermasse) würde die notwendige Masse liefern. Es hätte jedoch nicht das richtige Verhältnis der Elemente. Wir müssten wahrscheinlich auf einen etwas größeren Mond skalieren und eine Menge Wasser "knacken", um es freizusetzen$O_2$in die Luft. Wir könnten die gebrauchen$H_2$als Treibmittel, um Enceladus (oder seinen Ersatz) so zu bewegen, dass er mit der Luna kollidierte. Ich habe keine Ahnung, was es ist$N_2$Inhalt wäre, würde aber erwarten, dass es mangelhaft ist.

Wie würde es aussehen

Die Skalenhöhe einer Mondatmosphäre (angenommen, die gleichen Temperaturen wie die der Erde) wäre das 6-fache der Skalenhöhe von 3,7 Meilen der Erdatmosphäre. Das bedeutet, dass es über 22,2 Meilen Skalenhöhe wäre. Niemand würde auf irgendwelchen Mondbergen Probleme beim Atmen haben.

Der größte Teil des Landes würde sich auf der sogenannten „dunklen Seite“ des Mondes befinden, die von der Erde abgewandt ist. Der größte Teil der der Erde zugewandten Region wäre ein riesiger Ozean.

Nettes Zeug

Fliegend

Angesichts dieser Atmosphärendichte und Mondgravitation sollten die Menschen keine Probleme haben zu fliegen, indem sie einige speziell gefertigte Flügelärmel anziehen und mit den Armen schlagen.

Stellen Sie sich Villen vor, die auf Mondgipfeln liegen. Körperlich fitte Menschen besuchten ihre Nachbarn, indem sie ihre Flügel anlegten und zum nächsten Gipfel flogen.

Auf Wasser laufen

Menschen könnten über Gewässer laufen , ohne hineinzufallen (Oberflächenspannung könnte sie halten).

Schutz vor Radioaktivität

Trotz des Fehlens eines starken Magnetfelds hat diese Idee den zusätzlichen Vorteil, dass sie viel Strahlenschutz bietet. Die zusätzliche Luftmasse (6x die der Erde) bedeutet, dass Kolonisten gut vor Strahlung geschützt sind.

Vergiss es. In dem Bemühen, eine irdische Atmosphäre auf dem Mond zu haben, werden Sie die gesamte Atmosphäre Ihres Heimatplaneten stehlen und investieren und sie dort ablegen :@. Die Dinge werden jedoch immer noch nicht so gut funktionieren. Der größte Teil der Mondatmosphäre wird von der Erde geraubt (ja, sie landet dort, wo sie begonnen hat!) und ein Teil könnte vom Sonnenwind in Richtung Mars oder Jupiter weggeblasen werden.

Wenn wir mit schwereren Gasen beginnen (C02 wäre ein wirklich guter Anfang), können wir den Mond in eine Atmosphärenschicht einhüllen, die (aufgrund ihrer hohen Dichte) stark genug gehalten wird, um sich nicht in den Weiten des Weltraums aufzulösen. Wir können dann beginnen, andere Gase langsam hinzuzufügen und das wöchentliche Abblasen zu bemerken. Wenn sie haften bleiben, könnten wir dort bald eine erdähnliche Atmosphäre erwarten. Abgesehen davon, dass die Mondatmosphäre zu 50 % aus CO2, zu 25 % aus Stickstoff und zu 25 % aus Sauerstoff besteht.

Ich wollte noch schwerere Gase wie Chlor hinzufügen, aber dann wurde mir klar, dass die Leute dort nicht wollen, dass sich Salzsäure in ihren Augen und Lungen bildet :(

Schauen Sie sich Wil McCarthys Roman To Crush The Moon an, den letzten in seiner Queendom of Sol-Reihe, in dem der Mond auf einen Radius von 1400 Kilometern statt seiner derzeitigen 3500 Kilometer geschrumpft wird (unter Verwendung sehr fortschrittlicher Gravitationstechnik), was ihm eine Oberfläche verleiht Schwerkraft von 1 g, so dass es eine geeignetere Perspektive für eine langfristige Besiedlung wird. Schwierig, aber wahrscheinlich nicht schwieriger, als den gesamten Mond mit Kuppeln zu bedecken, und Sie erhalten auch eine bessere Oberflächengravitation (obwohl eine viel kleinere Oberfläche).

Bearbeitet, um hinzuzufügen : Ich habe vergessen zu erwähnen, dass das Schrumpfen des Mondes auch eine bessere Tageslänge ergibt, etwa 120 Stunden (fünf Tage) anstelle von derzeit 28 Tagen.

Kuppeln

Das ist nicht so vernünftig, aber es ist vernünftiger als das ständige Auffüllen der Atmosphäre, da das ständige Auffüllen der Atmosphäre viel kostet und ewig viel kostet.

Kuppeln sind da sinnvoller: nicht zuletzt, weil man in den Kuppeln wohnen und weiter ausbauen kann. Es ist kein Alles-oder-Nichts-Vorschlag wie das Hinzufügen von Atmosphäre. Die anfänglichen Kuppeln werden viel kosten, aber sobald sie fertig sind, müssen Sie sich wegen der Atmosphäre nicht mehr so ​​viele Sorgen machen. Ich gehe davon aus, dass die Technologie auf dem aktuellen Stand ist, um Luft zum Mond zu bringen, sodass Sie sich immer noch viele Sorgen machen müssen, aber es ist nicht so viel, als wenn Sie ständig Luft einlassen müssten, um den Luftdruck auf einem bewohnbaren Wert zu halten Ebenen (obwohl Sie möglicherweise etwas mit den Gasmischungen tun können, um alle für eine Weile länger aus der Todeszone zu halten).

Der andere Vorteil von Kuppeln ist, dass Sie andere Formen des Schutzes einbauen können. Sie haben die Punktverteidigung für Mikrometeore erwähnt: Aber mit einer Kuppel können Sie tatsächlich anfangen, kleine Bedrohungen vollständig zu ignorieren. Sie können auch einen Sonnenschutz einbauen oder Faraday-Käfige und Generatoren für elektromagnetische Felder hinzufügen, um zu verhindern, dass Ihre Insassen von den verschiedenen anderen Sternstrahlungen gekocht werden, die die Oberfläche ständig scheuern. Nochmals: Sie müssen sich nicht sofort eine vollständige Mondstrahlungsabwehr einfallen lassen: Sie müssen nur die Kuppeln abschirmen, die die Menschen benutzen.

Weitere Vorteile sind die Möglichkeit, Kuppeln abzuschalten, die Sie nicht mehr verwenden, um Atmosphäre und Energie zu erhalten/zurückzugewinnen, die Möglichkeit, Abschnitte im Falle einer Katastrophe oder Krankheit zu isolieren, und die vollständige Kontrolle über das Klima zu haben. Oh, und habe ich erwähnt, dass Sie weniger Atmosphäre benötigen, um Ihren idealen Druck überhaupt aufrechtzuerhalten, weil Sie eine harte Decke haben?

Alles in allem kann ich mir keinen Grund vorstellen, warum eine Zivilisation, die in der Lage ist, genügend Atmosphäre auf den Mond zu werfen, um ihn bewohnbar zu machen, stattdessen keine Kuppeln bauen würde.

Doming-Krater

Anstatt zu versuchen, den gesamten Mond zu kuppeln, sollten Sie nur die Krater kuppeln. Fangen Sie klein an und arbeiten Sie sich bis zu den großen Kratern vor, während Sie Erfahrung mit dem Prozess sammeln.

Dies hat zusätzliche Vorteile, wie unten beschrieben

Schutz vor Radioaktivität

Die Oberfläche des Mondes ist eine raue Umgebung. Die Strahlungswerte sind höher als auf der Erde und bei bestimmten Sonnenereignissen werden sie tödlich. Jede Mondkolonie benötigt einen Strahlenschutz. Die meisten Menschen stellen sich dies so vor, als würden sie sich unter den Mondfelsen graben und in Tunneln leben. Es gibt jedoch eine Alternative.

Kuppeln Sie Mondkrater und legen Sie die äquivalente Masse der Dicke der Erdatmosphäre in die Kuppel zum Strahlenschutz. Es stellt sich heraus, dass eine 32-Fuß-Wassersäule so viel Masse (und Strahlenschutz) bietet wie die Erdatmosphäre.

Strukturen

Bette das Wasser zwischen einem Sandwich aus strapazierfähigem, aber durchsichtigem Kunststoff (vielleicht in Wabenform) ein. Das Gesamtgewicht der Kuppel ist geringer als der atmosphärische Druck darunter, der versucht, sie abzublasen. Ihre Kuppel steht also unter Spannung (nicht unter Druck).

Sie haben immer noch Zugang zum Mondinneren über Tunnel, die Sie in die Kraterwände bohren, aber auf diese Weise haben die Mondkolonisten Grünflächen, auf denen sie die Sonne genießen können, ohne befürchten zu müssen, ihre Keimdrüsen zu braten.