Освоение астероидов

[AlexAV]

Вам кажется.

Тогда дайте свою строгую математическую формулировку задачи.

[LonelyWanderer]

Вам кажется. Метрополии, располагающиеся на 200+ астероидах крупнее 100 км размером должны стать полностью автономны, а необходимые витамины собирать лишь с "соседних" астероидов.

Если ресурс редкий, то найти его на первом же ближайшем астероиде представляется маловероятным. Соответственно в области доступной из точки по ХС должно быть в среднем не менее 1/P астероидов (где P - вероятность найти ресурс на случайно выбранном) чтобы хотя бы на одном имелся искомый компонент.

Взять ту же Цереру. Видимо, это единственный солидный источник воды в поясе астероидов. Учитывая, что там вторая космическая метров 300-400 в секунду, искать к ней металлические или иные астероиды, где для перелета нужны лишь сантиметры в секунду - бессмысленно. Как минимум, исходя из этих цифр нужно рассчитывать на освоение астероидов, где для перелета нужны сотни метров в секунду, т.е. до 2-3 градусов разницы наклонения, хотя в реальности возможно нужно будет и больше. Поэтому прекращайте эти споры. Нужно исходить из необходимости приращения скорости хотя бы несколько сотен секунду, вплоть до километра/сек.

[AlexAV]

Учитывая, что там вторая космическая метров 300-400 в секунду, искать к ней металлические или иные астероиды, где для перелета нужны лишь сантиметры в секунду - бессмысленно.

Ну ХС в сантиметры в секунду это конечно полная ерунда. Даже до "ближайшего" в плане орбитальных параметров астероида статистически будет 100 (если принять N = 100000) - 150 (если принять N = 10000) м/с. Но один астероид проблемы ресурсообеспечения колонии естественно не решит. Несколько кубических километров породы - это не так уж и много.

Взять ту же Цереру. Видимо, это единственный солидный источник воды в поясе астероидов.

Кстати да. Базовое тело должно быть богато по крайней мере основными элементами. Т.е. водой, азотом (весьма больная тема в поясе астероидов), углеродом. Если их мало, то тело надо считать непригодным для освоения (вроде той же Весты, т.е. тело солидное (почти карликовая планета), но воды нет совсем ). А большие запасы воды из крупных астероидов и малых планет главного пояса пока подтверждены только у Цереры.

[Андрей Курилов]

Взять ту же Цереру. Видимо, это единственный солидный источник воды в поясе астероидов.

Вовсе нет. В углистых хондритах (3/4 всех астероидов) содержится до 1/4 массовых частей воды.

Ну ХС в сантиметры в секунду это конечно полная ерунда.

Нет. Это для случая, если время транспортировки не ограничено.

азотом (весьма больная тема в поясе астероидов)

Чушь. Астероиды типов C/D/P имеют в своём составе готовые аминокислоты и аммиак.

вроде той же Весты, т.е. тело солидное (почти карликовая планета), но воды нет совсем

Вы так уверены что её нет даже внутри? Я бы не был здесь так уверен. По крайней мере вам это потребуется сначала обосновать.

А большие запасы воды из крупных астероидов и малых планет главного пояса пока подтверждены только у Цереры.

Это - ложные сведения.
http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2014/pdf/1796.pdf
http://adsabs.harvard.edu/abs/2010DPS....42.3918L
https://www.sciencenews.org/article/ice-confirmed-asteroid
http://spacefellowship.com/news/art14143/more-water-out-there-ice-found-on-an-asteroid.html
http://www.nature.com/nature/journal/v464/n7293/full/nature09029.html
http://adsabs.harvard.edu/abs/2010Natur.464.1322R

также: http://en.wikipedia.org/wiki/Main-belt_comet

[AlexAV]

Чушь. Астероиды типов C/D/P имеют в своём составе готовые аминокислоты и аммиак.

В куске гранита есть франций. Существенный вопрос не есть/нет, а сколько точно. Т.е. количественные значения, а для азота они весьма невелики. В С1 хондрите ~3000 ppm.

Нет. Это для случая, если время транспортировки не ограничено.

Даже если неограниченно. Баллистичеки меньше 100 м/с не получается (с учётом статистики распределения). Для 100 тыс. объектов найти соседний астероид с ХС его достижения соответствующим меньшим значениям будет практически невозможно. И это без учёта необходимости поиска окон, т.е. исключительно на основании баллистической возможности существования переходной траектории.

Не то что о сантиметрах, но даже о метрах-десятках метров в секунду речи даже не идёт.

Вы так уверены что её нет даже внутри? Я бы не был здесь так уверен. По крайней мере вам это потребуется сначала обосновать.

Обычно принято обосновывать наличие чего-либо, а не отсутствие. В поверхностном слое количество воды не превышает 400 ppm, а это фактически ничто. Других количественных данных нет, а значит и надо ориентироваться на них.

Это - ложные сведения.

Ни по одной вашей ссылки нет количественных оценок объёмов воды на том или ином объекте. Т.е. чего-то вроде "обнаружен массив льда объёмом не менее .... км3". А обнаружение следов водяного пара конечно интересно, но доказательством наличия больших объёмов воды не является.

Ну разве что активные астероиды, здесь действительно можно заподозрить большой объём летучих компонент. Но их немного.

[AlexAV]

P.S. Намного более корректно рассчитывать пользуясь уравнением:
Результат приведу чуть позже.

Вот и обещанный результаты. В качестве основной орбиты была взята круговая орбита с большой полуосью 2,7 а.е. и наклонением 6 градусов (т.е. в самом центре пояса астероидов). Относительно неё считалась вероятность попасть астероиду в область с возможностью доступа ХС меньшим заданного V0. Расчёт производился методом Монте-Карло по 100 тыс. точек.

Собственно главный. Функция распределения F(V<V₀):



В области малых ХС при моделировании с ХС = 100 м/с в область доступности не попала ни одна точка, при ХС = 150 м/с попало 19 точек. Это позволяет оценить минимальных ХС до ближайшего астероида с N=100000 как величину чуть больше 100 м/с, а при N=10000 как величину чуть меньше 150 м/с.

[Андрей Курилов]

Не то что о сантиметрах, но даже о метрах-десятках метров в секунду речи даже не идёт.

Вот здесь вы снова не правы. Вы получили 100 м/с в качестве среднего значения по больнице. Но распределение орбитальных параметров астероидов неравномерно, оно кластеризуется в осколочные семейства. Посему там как раз будут метры-десятки метров в секунду. Причём эта величина также ограничение снизу вследствие собственной гравитации астероидов. Т.е. получаем, что затраты на транспорт между ближайшими астероидами одного порядка с затратами на преодоление гравитации астероида.

Обычно принято обосновывать наличие чего-либо, а не отсутствие.

Видите ли, было бы странно, если бы во всех астероидах содержалось бы мало воды, аммиака и органики, по причине доказанного радиального перемешивания в протопланетном диске. Среди астероидов очень много таких, что обеднены летучкой только в поверхностном слое, а на самом деле являются неактивными кометами (пока не случится импакт). Это также подтверждено наблюдениями.

Ни по одной вашей ссылки нет количественных оценок объёмов воды на том или ином объекте. Т.е. чего-то вроде "обнаружен массив льда объёмом не менее .... км3"

Нет уж, под "большим объёмом" можно понимать всё что угодно. Конкретного числа, подкреплённого обоснованием вы не называли.

[Андрей Курилов]

Поэтому прекращайте эти споры. Нужно исходить из необходимости приращения скорости хотя бы несколько сотен секунду, вплоть до километра/сек.

А спорить больше не о чем. Если брать в рассчёт не только 5 элементов, определяющих орбиту, но и истинную аномалию, а также необходимость преодоления собственной гравитации астероида, то никак меньше нескольких м/с не получится. Соответственно, окончательная оценка - 10..100 м/с.

[AlexAV]

Но распределение орбитальных параметров астероидов неравномерно, оно кластеризуется в осколочные семейства.

А вот теперь я уже с вас потребую обосновать это утверждение. Т.е. не голословные фантазии, а баллистический расчёт для какого-нибудь реального осколочного семейства.

Видите ли, было бы странно, если бы во всех астероидах содержалось бы мало воды, аммиака и органики,

Вода ладно, а вот что касается азота... Его малое количество (по отношению к массе самой планеты) у всех внутренних планет особых оснований для оптимизма не даёт. Ведь эти планеты также формировались из того же материала, что и астероиды.

Нет уж, под "большим объёмом" можно понимать всё что угодно. Конкретного числа, подкреплённого обоснованием вы не называли.

Водоёмкость современной цивилизации около 5000 км3/год. Соответственно ореинтируясь на эту цифру большими надо считать  запасы воды от 100 тыс. и более км3 и более (т.е. несколько десятков этих величин).

[AlexAV]

Соответственно, окончательная оценка - 10..100 м/с.

А теперь попробуйте обосновать эту цифру.

Реально получается (если нас интересует не единственный астероид в зоне доступности, а их достаточное количество, т.е. на уровне нескольких сотен) что-то около 0,4 - 0,6 км/с.

осколочные семейства

Кстати в осколочных семействах разброс орбитальных параметров довольно большой. Вот скажем параметры крупнейших астероидов семейства Эос: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE_%D0%AD%D0%BE%D1%81

Даже по наклонению разбегаются на несколько градусов. Вообще скорее надо ожидать антикорреляции для слишком близких параметров орбит, т.е. такие тела вероятно уже просто слиплись, а остались только те, которые имели достаточно различные орбиты.

[Андрей Курилов]

Реально получается (если нас интересует не единственный астероид в зоне доступности, а их достаточное количество, т.е. на уровне нескольких сотен) что-то около 0,4 - 0,6 км/с.

Это решение другой задачи, как я уже говорил ранее. К тому же у вас не учтена неравномерность распределения орбитальных параметров. Поэтому получается 10-100 м/с.

А вот теперь я уже с вас потребую обосновать это утверждение. Т.е. не голословные фантазии

Так это и не фантазии, а реальность. Справляйтесь в популярных источниках, если вы мне не верите.

[AlexAV]

Так это и не фантазии, а реальность. Справляйтесь в популярных источниках, если вы мне не верите.

И? Где обоснование цифры 10-100 м/с? Я не сомневаюсь в наличие семейств астероидов, я сомневаюсь в столь малых ХС между ними.


Вот я взял реальные орбитальные параметры астероидов семейства Эос. Получилось:

(221) Эос -(339) Доротея 550 м/с
(221) Эос - (450) Бригитта 760 м/с
(221) Эос - (669) Киприя 1730 м/с

И где обещанные 10 м/с?

Поэтому получается 10-100 м/с.

Как получается? Где доказательство?

[Андрей Курилов]

Вот я взял реальные орбитальные параметры астероидов семейства Эос. Получилось:

Не получилось. Вы взяли произвольные астероиды семейства и продолжаете делать вид, что вы не понимаете, что речь идёт о рассчёте потребной скорости между для перемещения в парах ближайших астероидов а не каких вам захочется.

Как получается? Где доказательство?

Да вроде мы уже обсчитали самими разными способами - без учёта истинной аномалии, без учёта гравитации, ещё ваш рассчёт. Снизу имеем несколько м/с, сверху - несколько сот м/с.

[Андрей Курилов]

Водоёмкость современной цивилизации около 5000 км3/год. Соответственно ореинтируясь на эту цифру большими надо считать  запасы воды от 100 тыс. и более км3 и более (т.е. несколько десятков этих величин).

Я уже называл содержание воды в углистых хондритах вроде бы.

[AlexAV]

Да вроде мы уже обсчитали самими разными способами

Где? Пока единственный расчёт был только от меня.  И меня таких цифр не получалось.

Не получилось. Вы взяли произвольные астероиды семейства и продолжаете делать вид, что вы не понимаете, что речь идёт о рассчёте потребной скорости между для перемещения в парах ближайших астероидов а не каких вам захочется.

Ещё раз. Откуда взята цифра 10м/с? Получить грамотного статистического расчёта я от вас уже не надеюсь, но тогда хотя бы приведите конкретную пару астероидов с таким ХС.

[Андрей Курилов]

Ещё раз. Откуда взята цифра 10м/с? Получить грамотного статистического расчёта я от вас уже не надеюсь, но тогда хотя бы приведите конкретную пару астероидов с таким ХС.

Была тут прикидка без учёта гравитации Солнца. Я получил среднестатистическое расстояние между астероидами 4-5 млн. км. Ну и т.д.

Получить грамотного статистического расчёта я от вас уже не надеюсь

У вас что ли зело грамотно? Метод, конечно кошерен, но вы упорно пытаетесь подсунуть решение другой задачи.

Сантиметры в секунду - это конечно ерунда, ибо этого не хватит даже, чтобы оторваться от астероида (как правило). Но дешевизну перемещения с астероида на другой ("ближайший") демонстрирует неплохо. Становится всё более явно преимущество колонизации пояса астероидов в первую же очередь, по сравнению с Луной и Марсом. Где там тысячи куб. км воды? На Марсе вроде есть, но это ещё далеко не всё. Где там дешёвые транспорт и энергия? Где там азот? А? Не слышу. Так-то вот.

[AlexAV]

Была тут прикидка без учёта гравитации Солнца. Я получил среднестатистическое расстояние между астероидами 4-5 млн. км. Ну и т.д.

Ну расстояние не позволяет сколько-нибудь достоверно судить о ХС. Т.е. расчёт без учёта реальных орбит тел особого смысла не имеет.

У вас что ли зело грамотно? Метод, конечно кошерен, но вы упорно пытаетесь подсунуть решение другой задачи.

В каком смысле? Получены как средние значения, так и значения до ближайшего, а также распределение числа доступных астероидов от ХС. Что ещё требуется?

Нет, я понимаю, что при решение были упрощения. Но это уже теперь Ваша задача доказать, что эти упрощения могли существенно повлиять на результат.

Если уточните формулировку и входные параметры, то можно будет пересчитать и для них. Но в любом случае пока расчёт не произведён называть взятые с потолка цифры (а 10 м/с это именно тот случай) достоверным решением - нельзя.   

[Андрей Курилов]

В каком смысле? Получены как средние значения, так и значения до ближайшего, а также распределение числа доступных астероидов от ХС. Что ещё требуется?

Не учтена неравномерность, как я уже говорил.

[LonelyWanderer]

Становится всё более явно преимущество колонизации пояса астероидов в первую же очередь, по сравнению с Луной и Марсом. Где там тысячи куб. км воды? На Марсе вроде есть, но это ещё далеко не всё. Где там дешёвые транспорт и энергия? Где там азот? А? Не слышу. Так-то вот.

Преимущество у астероидов только одно - низкая гравитация, способствующая постройке астроинженерии и межзвездных проектов, особенно вроде переселения человечества к другой звезде, что когда нибудь сделать придется, ибо Солнце не вечно. А также опять же в низкой гравитации для возможности возврата экипажей первых колоний.
 Условия для жизни же, в качестве копии человечества в СС на Марсе не в пример лучше. Хотя бы потому, что его можно терраформировать вплоть до условий, близких к земным. Пусть даже через миллион лет.
Что касается транспорта на Марсе - это не является проблемой совершенно, т.к. на Земле это не является проблемой уже при сегодняшних технологиях, при том, что у нас тут и сила тяжести в 3 раза больше и атмосферное сопротивление. Сделать на Марсе даже обычную электрическую жд дорогу - уже дешевле по энергозатратам, чем на Земле.
Азот? Атмосферный. Его нужно просто закачать компрессором и отделить от углекислоты, которую в условиях Марса легко и неэнергозатратно выморозить, и получить концентрированный азот. Для закрытых колоний нетерраформиранного Марса азота там более чем достаточно. И добыча его не на один порядок дешевле, чем переработка кубических километров пород на астероидах. То же касается вода. А теперь насчет воды. Не дешевле ли ее транспортировать с Цереры, даже если придется преодолевать несколько градусов наклонения и километр в секунду приращения скорости, чем перерабатывать большой объем пород? Думается, что добыть тонну льда из хондритов будет куда дороже, чем эту глыбу льда катапультировать со скоростью километр/сек.
Воды то нужно немало, не только того количества, что нужно для попить. Посадить с/х растения,  создать рекреационную зону с парком, бассейном... На это нужно каменный астероид превратить в труху целиком. Поэтому, я думаю, колонизация астероидов будет неразрывно связана с Церерой. И тут уже, относительно нее нужно искать астероиды с другими элементами, с близкими орбитами

[AlexAV]

Становится всё более явно преимущество колонизации пояса астероидов в первую же очередь, по сравнению с Луной и Марсом. Где там тысячи куб. км воды?

Луну оставим. Т.е. из-за бедности летучими элементами она для освоения непригодна. А вот на Марсе вода и азот есть (причём в условиях планеты они фактически неисчерпаемы, т.к. преимущественно при использовании никуда не исчезают).

Хотя в любом случае единственная адекватная планета для сравнения в солнечной системе - Земля. Т.е. астероиды (как и Марс или Луну) по доступности ресурсов надо сравнивать именно с ней.

А уж на Земле азот имеется в любых желаемых количествах, также как и вода.