Fusionskerze - die Erde zum Jupiter bringen

In A World Out of Time , per Schlock Mercenary , wird die Erde durch das Anzünden einer Fusionskerze in ein neues Zuhause verlegt. Die Idee der Fusionskerze wird im Schlock-Zitat diskutiert:

Der Bau eines gasriesigen Kolonieschiffs ist nicht so schwierig, wie es aussieht.

  1. Baue eine Fusionskerze. Es wird "Kerze" genannt, weil Sie es an beiden Enden verbrennen werden. Der mittlere Abschnitt beherbergt eine Reihe von Einlässen, die die Atmosphäre der Gasriesen aufsaugen und zu den Fusionsreaktoren an jedem Ende leiten.
  2. Schieben Sie ein Ende tief in den Gasriesen und zünden Sie es an. Es hält die Kerze in der Luft und schwebt auf einer Flammensäule.
  3. Beleuchten Sie das andere Ende, das jetzt Feuer in den Himmel spuckt. Steuern Sie mit kleinen seitlichen Triebwerken, die die Kerze auf dem Gasriesen von einem Ort zum anderen bewegen. Lenken Sie sehr vorsichtig und signalisieren Sie rechtzeitig, wann Sie abbiegen. Das ist ein großes Fahrzeug.
  4. Balancieren Sie Ihre stoßenden Enden mit Genauigkeit. Sie wollen Ihre Kerze nicht in den Kern des Riesen krachen lassen oder ihn in eine brennende elliptische Umlaufbahn stürzen lassen.
  5. Wenn der Riese dein System verlässt, wird er seine Monde mitnehmen. Das ist die Schwerkraft, die für Sie arbeitet. Setzen Sie Ihre Kolonisten auf die Monde.
  6. Sicherheitshalber sollten die Monde senkrecht zur Fahrtrichtung kreisen. Sonst verbrennt deine Kerze sie.
  7. Sie sollten sich auch in derselben Ebene drehen, wobei ein Pol immer von Ihrer Kerze beleuchtet wird (denken Sie an „tragbares Sonnenlicht“).
  8. Der andere Pol absorbiert den Aufprall von interstellaren Trümmern, die Sie treffen sollten (denken Sie "bauen Sie keine Häuser auf dieser Seite")

Aber die Logistik ist umwerfend. Es scheint, als würde es schwierig werden, Jupiter zu steuern, um die Erde zu fangen (aber nicht unmöglich) - die Manöver, um in die Umlaufbahn zu gelangen, scheinen einfach zu sein, aber die Kerze muss ziemlich schnell gedreht werden, um die Erde nicht zu verbrennen (aus der Ekliptik herauszugehen , würde ich vorstellen).

Meine Frage dreht sich also um die Möglichkeit, die Erde stattdessen zum Jupiter zu bringen. Raketen, Explosionen, den Mond wie einen Baseball in Richtung Sonne werfen – was auch immer nötig ist, um dorthin zu gelangen. Angesichts des Massenhungers der Raketengleichung , wie viel Erde bleibt übrig, wenn wir in die Umlaufbahn um Jupiter gelangen? Ist es bewohnbar? Hauptfrage: Ist diese Idee plausibel oder werden wir gezwungen sein, Jupiter zu steuern, um die Erde aufzunehmen, wie ein Landstreicher, der in einen fahrenden Zug springt?

Ich nehme eine Hohmann-Transferbahn an , mit beginnender Methan-Sauerstoff-Verbrennung, aber wem mache ich etwas vor? Das rettet die Erde. Wenn Sie Rich Purnell ein paar Venus-Vorbeiflüge verpassen wollen , um den Planeten zu retten, tun Sie es. Wenn Sie eine Fusionskerze auf der Erde anzünden möchten, die den Ozean schlürft, tun Sie es. Wenn Sie alle Atombomben der Welt auf einer Seite einer wirklich großen Metallplatte zünden wollen, tun Sie es. Den Mond in die Sonne werfen und rückwärts geschleudert werden? Tue es. Die Erde wird Ihnen dankbar sein - ich suche nur nach plausiblen Lösungen. Natürlich ist die andere Logistik, Jupiter um die Erde zu kreisen (Gezeitenkräfte, Strahlung) schlecht, aber das ist eine andere Frage.

Ganz zu schweigen davon, dass die Erde zu einem Eisball werden würde, der so weit umkreist
what-if.xkcd.com/146 zeigt, wie ein Planet bewegt werden kann. Es kostet viel Zeit, Energie und Masse, also sei geduldig.........

Antworten (2)

Vorbeiflüge von Asteroiden

Beschreibung

  1. Verwenden Sie einen bequemen Asteroiden mit geringer Masse, wählen Sie einen bereits in der Nähe (in Δ v Begriffe) zu einem der Lagrange-Punkte von Jupiter. Asteroid Hektor ist ein guter Kandidat. Es befindet sich bereits in Jupiters L4-Punkt und ist in Massen unterwegs 1 ⋅ 10 19 k G
  2. Bringen Sie ein Solarkraftwerk an mehreren Stellen am Körper an.
  3. Platzieren Sie Massetreiber/Railgun/Coilgun so auf seiner Oberfläche, dass der Rückstoß von mindestens einem von ihnen durch den Massenmittelpunkt des Körpers zeigt, und verbinden Sie sie mit Ihren Solarpanel-Farmen.Massentreiber-Layout
  4. Verteilen Sie sogar die anderen Railguns/Coilguns um den Körper herum, um das Manövrieren zu ermöglichen.

  5. Beginnen Sie mit dem Abschuss von Materialien so, dass Sie beginnen, Ihren Asteroiden zu bewegen (und Sie können diese Materialien auch dorthin abschießen, wo sie benötigt werden – so erhalten Sie einen Twofer).

  6. Lenken Sie nun diesen Körper durch den nächsten Lagrange-Punkt, damit Sie beginnen können, das interplanetare Verkehrsnetz zu nutzen. (siehe Referenzen).
    Interplanetares Verkehrsnetz

Das Interplanetary Transport Network (ITN) 1 ist eine Sammlung von gravitationsbedingten Bahnen durch das Sonnensystem, die sehr wenig Energie benötigen, damit ein Objekt ihr folgen kann. Das ITN nutzt insbesondere Lagrange-Punkte als Orte, an denen Flugbahnen durch den Raum mit wenig oder keiner Energie umgelenkt werden. Diese Punkte haben die besondere Eigenschaft, dass Objekte um sie herum kreisen können, obwohl kein Objekt zum Umlaufen vorhanden ist. Während sie wenig Energie verbrauchen, kann der Transport sehr lange dauern.

  1. Sie werden dafür sorgen, dass der kleine Asteroid eine sehr lange Reihe abwechselnder Vorbeiflüge zwischen Jupiter und einem großen Asteroiden beginnt.
  2. An einem Ende der Umlaufbahn überträgt der Asteroidenvorbeiflug etwas Impuls zwischen dem kleinen Asteroiden und dem großen.
  3. Am anderen Ende der Umlaufbahn wird der Asteroidenvorbeiflug etwas Impuls zwischen dem kleinen Asteroiden und Jupiter übertragen.
  4. Jeder dieser Vorbeiflüge imitiert eine rein elastische Impulsübertragung ( M A S T e R Ö ich D ⋅ Δ v A S T e R Ö ich D = M J ⋅ Δ v J Kollision, aber das Endergebnis ist, dass Sie über Ihren kleinen Asteroiden Impuls zwischen dem Ziel und Jupiter übertragen.

Das Ziel ist es, den großen Asteroiden zu seinem nächsten (in Bezug auf Δ v ) Lagrange-Punkt, damit er auch in das interplanetare Verkehrsnetz eintritt. Sie werden die obigen Schritte wiederholen, nur die Erde wird das Ziel der Bewegung sein.

Anstatt die Erde in das interplanetare Verkehrsnetz zu bewegen, werden Sie den Umlaufradius der Erde allmählich vergrößern, bis Sie sie an den gewünschten Ort bringen.

Achtung, obwohl wir jetzt mit dieser Art von Sonnensystem-Engineering beginnen könnten, wird es wahrscheinlich Tausende von Jahren dauern, bis die Operation abgeschlossen ist.

Berechnungen

Grundsätzlich führen wir Impulsübertragungswechselwirkungen durch (modelliert als Kollisionen). Wir erhalten einen vollständigen Impulsübertragungsaustausch für jede Hin- und Rückreise zwischen Jupiter, dem Ziel und zurück zu Jupiter. Da sich die Umlaufphase (in der sich das Objekt in seiner Umlaufbahn um die Sonne befindet) ständig ändert und dass der Asteroid für die meisten Austauschvorgänge eine ganze Umlaufbahn um die Sonne absolvieren muss, bevor er eine weitere Chance zur Interaktion erhält.

Annahmen:

  • Schätzen Sie die Zeit, die benötigt wird, um einen einzelnen Impulsaustausch abzuschließen, als die Zeit an, die benötigt wird, um eine elliptische Umlaufbahn mit Perihel auf der Umlaufbahn der Erde und Aphel auf der Jupiterbahn zu absolvieren (5,2 Jahre) .
  • Asteroid, den wir verwenden, um Impuls zu übertragen, ist Vesta
  • M v e S T A = 2.6 ⋅ 10 20
  • M E A R T H = 5.9 ⋅ 10 24
  • M J u P ich T e R = 1.9 ⋅ 10 27
  • max Δ v von Jupiter-Begegnung ist 35 k M S e C aber realistischerweise werden wir Glück haben, zu bekommen 10 k M S
  • max Δ v von der Erdbegegnung handelt 10 k M S e C

Die Impulsübertragung von jeder Begegnung ist also ungefähr gleich und entspricht:

M J u P ich T e R ⋅ Δ v J u P ich T e R = M E A R T H ⋅ Δ v E A R T H = M v e S T A ⋅ Δ v v e S T A

Jede Interaktion ergibt also Folgendes Δ v :

  • Δ v v e S T A = 10 k M S e C
  • Δ v E A R T H = 4.4 ⋅ 10 − 4 k M S e C
  • Δ v J u P ich T e R = 1.37 ⋅ 10 − 6 k M S e C

Δ v erforderlich, um die Erde in die Umlaufbahn des Jupiters zu heben = 3.4 k M S e C .

Teilen Sie die Δ v Bedarf in Höhe von Δ v bereitgestellt durch eine einzelne Interaktion:

N ich N T e R A C T ich Ö N S = Δ v R e Q u ich R e D Δ v ICH N T e R A C T ich Ö N = 3.4 4.4 ⋅ 10 − 4 = 7 , 624 ich N T e R A C T ich Ö N S

Vesta-Vorbeiflüge an der Erde. Bei durchschnittlich 5,2 Jahren pro Vorbeiflug brauchen Sie dafür

7 , 624 × 5.2 = 39 , 648 j e A R S

Sie können den Prozess jedoch erheblich beschleunigen, indem Sie mehr als einen Asteroiden zur Impulsübertragung verwenden.

Verwandte Diskussion darüber, wie man Planeten mit Asteroiden-Vorbeiflügen bewegt.

Deshalb habe ich in der Antwort erwähnt, dass ich beabsichtige, die Berechnungen später durchzuführen. Sagen wir vorerst nur, dass die Lösung vor Jahrzehnten in der sci.physics USENet-Gruppe entwickelt wurde - mit Berechnungen und allem.
Ihr Faktoid des Delta V, das zum Anheben der Erde erforderlich ist, hat mir bei meiner ursprünglichen Hypothese geholfen - die Verwendung dieser und der Annahmen, die ich für die Transferumlaufbahn hatte, würde die Erde mit nur knapp 47% verbleibender Masse nach Abschluss einer Reihe von Verbrennungen verlassen. Das ist mehr als ich dachte - aber weniger als es braucht, um bewohnbar zu sein. Außerdem bin ich mir sicher, dass das Methan und der Sauerstoff längst verschwunden wären. Insgesamt gefällt mir die Antwort jedoch - es würde helfen, wenn die Erde während dieser Reise etwas dabei helfen würde, warm zu bleiben.

Wie für mich üblich, ersetze ich alte Weisheit durch harte Wissenschaft ...

Wie isst man einen Elefanten? Ein Biss nach dem anderen.

Beginnen Sie mit dem Bau eines Planetoiden in Jupiters Umlaufbahn mit Materialien aus dem Asteroidengürtel und den vorhandenen Monden. Das sollte Ihnen einen vernünftigen Kern für Ihre "eroberte Erde" geben.

Beginnen Sie jetzt damit, Ihre Lieblingsteile der Erde zum Jupiter zu schicken, in den Mengen, die Ihre Technologie zulässt. Wenn jedes neue Teil ankommt, füge es deinem Planetoiden hinzu und baue es wie eine Schichttorte auf. Machen Sie so weiter, bis es auf der Erde nichts mehr gibt, was es wert ist, gerettet zu werden.

Ob Ihre außerplanetarischen Exporte alle Menschen umfassen, liegt bei Ihnen, aber Sie sollten mindestens ein paarendes Paar von jeder wichtigen Tierart mitnehmen. Mehr wäre wohl besser.

Der letzte Schritt besteht darin, die Geschichtsbücher zu redigieren, sodass in ein paar Generationen jeder denkt, dass Ihr jetzt erdgroßer Planetoid die ursprüngliche Erde IST.

Problem gelöst! Die Erde umkreist jetzt Jupiter.

Das war im Grunde auch meine Lösung :(
Lass uns etwas rechnen. Die Erde hat eine Masse von 6x10^24kg. Der Asteroidengürtel hat nur 4% der Masse des Mondes oder 3x10^21kg, nicht der Mühe wert. Die 4 größten Monde des Jupiter enthalten den größten Teil der Masse dieses Systems, aber es summiert sich auf nur 4 x 10 ^ 23 kg, weniger als 10 % dessen, was benötigt wird, oder etwa 2/3 des Mars. Wenn Sie irgendwie die Masse im Jupitersystem finden und alles zusammenfügen könnten, hätte es eine enorme Gravitationsenergie, wenn es zu einer Kugel zusammenbricht, und es würde zig Millionen Jahre dauern, bis es abgekühlt ist und eine Oberfläche bildet.
Fusionskerze - die Erde zum Jupiter bringen
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