Проект экспедиции к экзопланете

[crazy_terraformer]

Если нельзя долететь быстро, то можно медленно и в этом случае меньше энергии и меньше рабочего тела уйдёт на разгон и торможение, т.е можно взять больше груза и ядерного топлива в частности, меньше рабочего тела...

Так в этом случае время перелета тоже не может быть растянуто до бесконечности. Системы корабля имеют свой предельный срок службы, и хорошо если удастся довести срок безотказной работы до 1-2 тысяч лет.

Так его надо сделать пригодным для разборки и ремонта в процессе полёта. А большинству грузовых кораблей несущих запас химических соединений даже толстых стен иметь не надо, водород будет храниться в виде замороженного аммиака, водяного льда, замороженных углеводородов, едкие соединения будут синтезироваться из нейтральных и безвредных, едкие хим.элементы извлекаться из солей. Единственное, что проблема хранить, это гелий, ему потребуются бронированные стены. 

Под легкодоступными ресурсами полагаю имеется в виду базальт и морская вода, а металлические, каменные астероиды и замороженные кометы.
Возможно не стоит спускаться всем сразу в гравитационный колодец.

Это если у корабля после перелета и торможения останутся запасы для межпланетных перелетов. Если же нет, то требуется сначала развернуть производство на наиболее перспективной планете. Лет через 30-50, заново создав космическую промышленность, можно будет заниматься ресурсным освоением других планет.

Это напоминает незапланированное бегство, прыжок наугад в водопад.

Лучше конечно больше, но может лучше меньше, но больше.
Много мини-ГЭС постепенно создаваемых на мелких реках и ручьях. Меньше потребуют железобетона+быстрее отобьют энергозатраты на возведение.  Т.к.

Много мини-гэс это гораздо менее энергоэффективная технология, чем одна большая ГЭС через широкую полноводную реку.

Зато более энергетически и вещественно доступная. На 2,74 ГВт-ную плотину Гувера ушло  600 тыс. тонн портландцемента и 3,44 млн м³ заполнителя. И то место удобное - узкий каньон.

[Иван Моисеев]

Единственное, что проблема хранить, это гелий, ему потребуются бронированные стены.

Чтобы никто не украл?

[crazy_terraformer]

Потому что гелий нельзя хранить твёрдым (только жидкость или газ, температура кипения ⁴He 4,215 K (-268,94°C),³He  3,19 К, критическая точка равна ⁴He — 5,19 К,у ³He 3,35 К) )и он не образует соединений, а значит стенки корабля нужны толстые(для защиты от микрометеоритов), всё остальное можно заморозить и даже водород в снежок превратить(хотя водород проще хранить химически связанным).

[Иван Моисеев]

Потому что гелий нельзя хранить твёрдым

Кто-то запретил?
Но даже на Земле и даже жидкий гелий хранят не в броне, а в дюарах.
И МКС от микрометеоритов не броней защищают.

[crazy_terraformer]

Потому что гелий нельзя хранить твёрдым

Кто-то запретил?
Но даже на Земле и даже жидкий гелий хранят не в броне, а в дюарах.
И МКС от микрометеоритов не броней защищают.

⁴He температура плавления 0.95 K и давление более 25 атм(2,5 МПа),
³He  0,3 K и 29 атм.
Так и в корабле в дьюарах хранить придётся, а МКС сто или тысячу лет в космосе летать не будет, тем более на скоростях звездолёта.

[Иван Моисеев]

Потому что гелий нельзя хранить твёрдым

Кто-то запретил?
Но даже на Земле и даже жидкий гелий хранят не в броне, а в дюарах.
И МКС от микрометеоритов не броней защищают.

⁴He температура плавления 0.95 K и давление более 25 атм(2,5 МПа),
³He  0,3 K и 29 атм.
Так и в корабле в дьюарах хранить придётся, а МКС сто или тысячу лет в космосе летать не будет, тем более на скоростях звездолёта.

Вспомните, как устроен дюар и подумайте - что там в космосе лишнее.
Все просто: берете твердый гелий и храните его тыщу лет. А если излучения там мешать будут - закройте экраном из твердого водорода - все равно его тоже с собой тащить надо.

[druid3]

 Я читаю вас ребята и вот подумалось - а подлетай такой челн к нам мы бы видели его как комету . Помните древние поверия - кометы к беде... Уже прилетали!?

[sharp]

мы бы видели его как комету

Почему это?

Уже прилетали!?

Ага, японцев привезли.

[druid3]

Почему это?

Ну как... все эти замороженные ресурсы размораживаются и испаряются рассевая свет.

[Пришлый]

Для кораблей типа парусник имеются другие недостатки, которые ставят под сомнение их практическое применение. Поэтому и ведутся многостраничные споры, что требуется совместить, по сути, три параметра: ПМ/ПН, время перелета и затраты на создание. Получить в мысленных экспериментах хорошие показатели по всем трем не удается ни по одному из типов двигателей. А когда все варианты чем-то плохи, спор может идти бесконечно.

Однако, здесь спор уже не о двигателях, здесь по стартовым условиям обсуждения какой-то из них уже придуман, создан и позволил достичь цели. Если таковое условие не соблюдено, то о чем говорить дальше? И даже если выбран парусник,  реактор на его борту все равно будет - для энергообеспечения внутренних корабельных нужд.

Чем успешнее идет колонизация СС, тем меньше, вообще говоря, стимул улетать. Разве что до такой степени разойдемся, что начнет кончаться масса, заключенная в газовых гигантах.

Самое простое и очевидное - вариации "флаговтыка". Сделать потому, что технически можем сделать. Застолбить территорию. Реализовать вековую мечту.
Зачем нам сейчас на Марс? Вот непосредственно сейчас - зачем? У нас что, запасы перекиси водорода кончаются?

Было бы очень ценно, если бы вы подкрепили эти утверждения ссылками на земные примеры. Если клепать высокопроизводительные интегральные схемы можно в рамках малого производства, наверняка подобные примеры есть во многих экземплярах, поскольку малый и средний бизнес всегда стремится конкурировать с крупным.

Вы спрашивали о "заводике", который окажется необходим перед лабораторией (которая и предназначена "клепать схемы") -

Если этой лаборатории в качестве сырья подают подготовленное сырье, то да. Но если на входе соединения кремния ака песок или камни, то лабораторией вы не обойдетесь, и таки понадобится небольшой заводик...

- я Вам рассказал, на что он в принципе может оказаться похож своими размерами, чтобы давать на вход в лабораторию не песок, а уже кремний. В отличие, например, от германия, для которого (у нас) нет "руд" с содержанием 45%.
Цены на продукцию российских производителей 220-680 р/кг в зависимости от марки.  Крупность бизнеса в отрасли можете оценить самостоятельно:
"Пик мирового производства технического кремния приходился на 2007 год и составлял 1650 тыс. т, из них порядка 1120 (68%) приходится на Китай. Мощность производственных компаний Китая: Yunan — 350 тыс. т; Guizhou — 250; Sichuan — 270; Fujian — 100; остальные — 150. Для сравнения, мощность крупнейшей компании Европы Ferroatlantica (Испания) составляет 40 тыс. т, а крупнейшая компания Северной Америки Globe Metallurgical с дочерними предприятиями Globe Specialty Metals Inc. и Norchem Inc. (50% акций) имеет мощность порядка 170 тыс. т в год."(отсюда)

Средневековая бы как раз использовала что угодно, что валялось бы у нее под ногами, и оказалась бы в тупике только если бы на Земле вообще не было легкодоступных металлов.

Да не на Земле, а в условном "там",  где она, уже привычная к железу, столкнулась бы с его отсутствием. Там для неё это означало бы возврат в до-железный, т.е.,  бронзовый век. А для нашей и более - переход в пост-железный. Но если по-вашему даже средневековая станет использовать "что угодно, что валялось бы у нее под ногами", то чему Вы вообще возражали, когда я говорил с самого начала: "добываем то, что проще добыть?

Высокотехнологичные же процессы очень сильно завязаны на свойства металлов. И если вы готовите миссию к экзопланете, вам придется заранее подготовить все технологические процессы так, чтобы они подходили под легкодоступные ресурсы той планеты. Потому что сориентироваться по ходу дела у колонии не будет возможности. Снабдить же их технологическими схемами на все случаи жизни мы не можем ввиду избыточности такого груза, который миссия не может себе позволить из-за ограничений по массе.

Странный вывод.
Во-первых, "технологические схемы" это не избыточный груз, а багаж знаний. Физический носитель этого багажа, конечно, тоже имеет массу, но - согласитесь - совсем не ту, о которой здесь можно спорить как о лимитирующей полёты. Уж по две-три терабайтных флэшки они хоть в ручной клади, но довезут.
Во-вторых, общая картина предстоящих избытков и нехваток будет известна еще на стадии разработки проекта. Сможем зацепиться? - ура-ура, пробуем полететь. Не сможем? - увы-увы, выбираем другую, готовим полет туда.
Ну и в-третьих, никакая планета не может быть бедна всеми элементами одновременно. Ведь из чего-то же она состоит?

Даже на самой богатой ресурсами планете, ключевые ресурсы могут во-первых, потребовать разведки и разработки месторождений. Во-вторых, они могут быть разбросаны по планете, и чудесного мультиресурсного клондайка там может попросту не оказаться. Поэтому для становления колонии следует закладываться на как можно меньшее ресурсное разнообразие.

...о котором не устаю повторять с самого начала дискуссии: "Добываем то, что легче добыть" (и обходимся тем, что добываем).

Крайне сомнительно, что молодая колония сможет произвести капремонт термояда. Именно поэтому ее основная задача - соскочить с привезенного термояда как можно быстрее, учитывая что он к тому времени проработал не одну сотню лет. Например, соорудить ГЭС на сотню мегаватт, а лучше на гигаватт.

Дык, она у Вас по энергозатратам на постройку выйдет не хуже того реактора. И не забывайте, что почти все их придётся осуществить до того, как вложения начнут приносить отдачу. crazy_terraformer уже прокомментировал в этом аспекте.

Природный катаклизм, либо техногенная катастрофа.

Да-да,  про техногенную - самое оно заговорить через абзац после собственных предложений сразу отгрохать ГЭС "на сотню мегаватт, а лучше на гигаватт". Притом, что внезапная поломка одного 100-киловаттного ветряка из тысячи действующих - это банальнейшая "поломка одного ветряка".

Если некое добывающее предприятие требуется построить даже на расстоянии нескольких сотен км, требуется отправить туда людей для анализа местности и выбора стратегии строительства.

Хорошо, пусть так. Съездил "живой" геолог - своими глазами посмотрел, своими руками взял образцы, сам проанализировал, сделал вывод: богатое, ценное, есть смысл разрабатывать. Т.е. - "копать отсюда и до обеда, отвал складывать вправо, камеры обзора включить..." Кому-то я уже это писал - не Вам ли?

Далее, строительство транспортной системы. Небольшие объемы грузов можно возить летательными аппаратами или вездеходами, но при росте массы грузооборота неизбежно потребуется соорудить железную дорогу.

Так. А рост массы грузооборота... не начнется до тех самых пор, пока кому-то где-то не потребуется большего количества грузов. Кому?
Очевидно, что им же самим, колонистам, поскольку кроме них там никого нет.
Вот видите, как всё потихоньку становится на свои места: колонисты  размножаются, насколько хотят и умеют - колония растет и пропорционально росту своей численности добывает-потребляет ресурс. Грузооборот растет в соответствии с потребностями, а не "потребности пытаются угнаться за возросшим грузооборотом".
И, возвращаясь к вопросу об энергетике. Вы от "своего" ДнепроГЭСа к каждому месторождению ЛЭП потянете? Или все-таки согласитесь поставить источники энергии поближе туда, где она будет потребляться?

Расползание биосфер(ы) - задача не первых лет и даже не первых поколений.

Не первых лет - возможно, но первых поколений - однозначно.

Планета бескислородная, по ней от хорошей жизни не расползёшься. Вахтовые выезды (геологов, проектировщиков, ремонтников,...) готов допустить - типа как у нас полярники в Антарктиде. Но это ж не биосферы! Их размножать - значит, тратить пресловутые ресурсы без определённой практической цели.
Поэтому я, наоборот, склонен предположить, что изначальная база на месте посадки корабля так и останется единственным Городом до тех пор, пока атмосфера вне его не окажется пригодной для дыхания хотя бы растений. Тогда пожалуйста: расползайтесь, куда глаза глядят. Сам-то он, естественно, будет всё это время "расползаться" (в виде паутины оранжерей, преимущественно вдоль береговой линии), но оставаясь целостным связным комплексом, без изолированных филиалов. Ориентировочный срок пребывания колонии в таком виде - десятки, если не сотни тысячелетий (земных, естественно). Если хотите, можете грубо прикинуть его нижнюю границу по энергозатратам.

[crazy_terraformer]

Потому что гелий нельзя хранить твёрдым

Кто-то запретил?
Но даже на Земле и даже жидкий гелий хранят не в броне, а в дюарах.
И МКС от микрометеоритов не броней защищают.

⁴He температура плавления 0.95 K и давление более 25 атм(2,5 МПа),
³He  0,3 K и 29 атм.
Так и в корабле в дьюарах хранить придётся, а МКС сто или тысячу лет в космосе летать не будет, тем более на скоростях звездолёта.

Вспомните, как устроен дюар и подумайте - что там в космосе лишнее.
Все просто: берете твердый гелий и храните его тыщу лет. А если излучения там мешать будут - закройте экраном из твердого водорода - все равно его тоже с собой тащить надо.

Я читаю вас ребята и вот подумалось - а подлетай такой челн к нам мы бы видели его как комету . Помните древние поверия - кометы к беде... Уже прилетали!?

Почему это?

Ну как... все эти замороженные ресурсы размораживаются и испаряются рассевая свет.

Корабль летит с какой-то скоростью от одной сотой до одной тысячной км/сек от нескольких сотен до нескольких тысяч лет, с этой скоростью в него врезаются различные частицы и микрометеориты, в результате он греется до равновесной температуры. Если равновесная температура превысит для  ³He 3,35 К,то придётся тратить энергию или массу на его охлаждение иначе он перейдёт в фазу газа и будет просачиваться ч/з любое вещество в космос или придётся брать его запас с расчётом на утечку.

[Rattus]

берете твердый гелий и храните его тыщу лет. А если излучения там мешать будут - закройте экраном из твердого водорода

И от реликтового - тоже? При 2,725K гелий твердеет при 62,54 атм. Интересно, какой толщины должны быть стенки у такого резервуара?
Вот только к температуре такой в пассиве можно приблизиться разве что в межгалактическом войде. Тогда как реально внутри систем и галактики надеяться меньше чем на 25K не приходится. А тот же твёрдый (не металлический) водород - не метастабилен и при этой температуре остаётся твёрдым только при почти полтыще атмосфер. Гелий - при 2487 атмосфер.
Так что если на тыщу лет хранения - то или делать с соответствующей толщины стенками или с холодильником с гарантией на такой срок.
Замечательные сосуды выходят. Очень экономичные.

[Иван Моисеев]

берете твердый гелий и храните его тыщу лет. А если излучения там мешать будут - закройте экраном из твердого водорода

И от реликтового - тоже? При 2,725K гелий твердеет при 62,54 атм. Интересно, какой толщины должны быть стенки у такого резервуара?
Вот только к температуре такой в пассиве можно приблизиться разве что в межгалактическом войде. Тогда как реально внутри систем и галактики надеяться меньше чем на 25K не приходится. А тот же твёрдый (не металлический) водород - не метастабилен и при этой температуре остаётся твёрдым только при почти полтыще атмосфер. Гелий - при 2487 атмосфер.
Так что если на тыщу лет хранения - то или делать с соответствующей толщины стенками или с холодильником с гарантией на такой срок.
Замечательные сосуды выходят. Очень экономичные.

Твердый гелий уже не плавится. Он сублимирует.
Скорость сублимации - рассчитайте, вы же за компом сидите.
Заодно посмотрите, что это такое - реликтовое излучение. Есть подозрение, что вы его с ГКИ путаете.

[Rattus]

Твердый гелий уже не плавится. Он сублимирует.

ЩТО? При понижении давления при ЛЮБОЙ температуре твёрдый гелий сначала переходит через фазу жидкого / сверхкритического (выше критической точки) / сверхтекучего (ниже лямбда-точки) состояния. Вы по ссылке фазовую диаграмму видели вообще?77 И вообще - твёрдый  гелий - это квантовый кристалл, переходящий из (псевдо)твёрдого состояние в вышеуказанные практически спонтанно.

Заодно посмотрите, что это такое - реликтовое излучение. Есть подозрение, что вы его с ГКИ путаете.

Нет - ничего не путаю. РИ - это фоновое микроволновое излучение, пронизывающее практически всю вселенную и взаимодействуя с веществом нагревает его до своей температуры, поэтому существование вещества меньшей температуры вне процессов активного охлаждения сколь-нибудь длительное время в этой вселенной невозможно.

[Иван Моисеев]

Твердый гелий уже не плавится. Он сублимирует.

ЩТО? При понижении давления при ЛЮБОЙ температуре твёрдый гелий сначала переходит через фазу жидкого / сверхкритического (выше критической точки) / сверхтекучего (ниже лямбда-точки) состояния. Вы по ссылке фазовую диаграмму видели вообще?77 И вообще - твёрдый  гелий - это квантовый кристалл, переходящий из (псевдо)твёрдого состояние в вышеуказанные практически спонтанно.

Заодно посмотрите, что это такое - реликтовое излучение. Есть подозрение, что вы его с ГКИ путаете.

Нет - ничего не путаю. РИ - это фоновое микроволновое излучение, пронизывающее практически всю вселенную и взаимодействуя с веществом нагревает его до своей температуры, поэтому существование вещества меньшей температуры вне процессов активного охлаждения сколь-нибудь длительное время в этой вселенной невозможно.

Диаграмму смотрел. Твердый гелий сублимирует, как и было сказано.
За какое время РИ нагреет килограмм твердого гелия на 0,1 К?

[Rattus]

Твердый гелий сублимирует

Укажите область параметров на диаграмме, где твёрдый гелий переходит сразу в газообразный.

[Иван Моисеев]

Твердый гелий сублимирует

Укажите область параметров на диаграмме, где твёрдый гелий переходит сразу в газообразный.

Зачем?

[sharp]

А без гелия точно никак?

[crazy_terraformer]

Прикинем варианты планет земной массы с атмосферами в зоне Златовласки.
Вариант 1:атмосфера аммиачно-углеводородная ; солёные моря и океаны, реки - водные растворы аммиака, каменный грунт насыщен углеводородами, жидкие и твердые углеводороды в морях и реках, озёра жидких углеводородов.Это на месте Земли в районе орбиты Марса будет больше замороженных углеводородов.
Вариант 2:атмосфера аммиачно-азотно-углеводородная ; солёные моря и океаны, реки - аналогично,с углеводородами см.вариант1. Ультрафиолетовое излучение разрушает молекулы аммиака в верхних слоях атмосферы, водород улетучивается в космос и процент азота в атмосфере нарастает.

Вариант 3:атмосфера азотно-углеводородная; моря, океаны и реки - вода, с углеводородами см.вариант1. На месте орбиты Марса ледяной мир похожий на Титан. Молекулы воды разрушаются УФ-излучением  в результате образуется озоновый слой, который отражает это излучение.
Вариант 4: бывшая венера мигрировавшая на орбиту аналогичную земной, жаркий сухой климат 100-200^oC,свыше нескольких десятков атм углекислого газа 3,5-4 атм азота, воды кот наплакал. 
В районе Марса будет похолодней, но  давление всё равно будет большим, вероятно будут моря из углекислоты.
Варианты  марсоподобных планет.
Варианты 1,2,3 и промежуточные фазы между ранним и сегодняшним Марсом.
Любой из вариантов не подходит для растений, а аналоги Венеры для колонизации и жизненных форм без предварительного терраформирования.
 Варианты 1,2,3 Земель и Марсов подходят для модифицированных цианобактерий и хемосинтетиков, однако постоянная облачность будет мешать фотосинтетикам.
Разнообразные углеводороды можно трансформировать в твердые углеводороды(парафин) и спирты удобные для долговременного хранения, а их водород использовать как прямой или косвенный(через цепочки др. восстановителей) восстановитель металлов из оксидов и кислородсодержащих солей ,кремния из силикатов, кремния и алюминия из алюмосиликатов. Аммиак тоже послужит восстановителем в металлургии, а также источником азота для искусственных биосфер в виде аммиачных солей.

[crazy_terraformer]

А без гелия точно никак?

Гелий широко используется в промышленности и народном хозяйстве:

    в металлургии в качестве защитного инертного газа для выплавки чистых металлов - можно заменить аргоном.
    в пищевой промышленности (зарегистрирован в качестве пищевой добавки E939) как пропеллент и упаковочный газ;
    в качестве хладагента для получения сверхнизких температур (в частности, для перевода металлов в сверхпроводящее состояние) - вместо использования низкотемпературных сверхпроводников переходить на высокотемпературные и охлаждать жидким азотом;
    для наполнения воздухоплавающих судов (дирижабли и аэростаты) — при незначительной по сравнению с водородом потере в подъёмной силе гелий в силу негорючести абсолютно безопасен;
    в дыхательных смесях для глубоководного погружения - если атмосфера планеты назначения будет более плотная чем земная надо либо везти с собой, либо добывать, но в конце концов добывать придётся;
    для наполнения воздушных шариков и оболочек метеорологических зондов;
    для заполнения газоразрядных трубок;
    в качестве теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов-не стоит использовать такие реакторы на космических кораблях и первое время не строить на экзопланете;
    в качестве носителя в газовой хроматографии-заменить на другие благородные газы, если возможно и нужно на борту корабля;
    для поиска утечек в трубопроводах и котлах (Гелиевый течеискатель)- запаса может хватить;
    как компонент рабочего тела в гелий-неоновых лазерах-придётся отказаться;
    в качестве наполнителя в некоторых современных моделях накопителей на жестких магнитных дисках-отказаться;

Нуклид 3He используется как рабочее вещество газовых нейтронных детекторов, в том числе позиционно-чувствительных, в технике нейтронного рассеяния в качестве поляризатора - отказаться.
 Гелий-3 является также перспективным топливом для термоядерной энергетики. - можно использовать первые десятилетия полёта, если термоядерный реактор будет мультитопливным (т.е сможет работать на разных видах термоядерного топлива)
Растворение гелия-3 в гелии-4 используется для получения сверхнизких температур-придётся отказаться.