Освоение Венеры

[AlexAV]

Думаю и на Венере реально получить на полюсах если не ледники, то, с поправкой на более высокую эффективную температуру у Венеры - березовые рощи.

Такое возможно только если планета будет очень бедна водой.

Я не понимаю, почему это от температуры на экваторе зависит возгонка всей атмосферы на планете, если мы добьемся умеренных (т.е., допустим, градусов 20 цельсия) температур в полярных широтах.

Потому что (на влажной планете) не добьётесь. Давление насыщенного водяного пара растёт экспоненциально с ростом температуры. При этом водяной пар имеет очень большую теплоту испарения. Так что при достижении определённой температуры количество теплоты, переносимое кубометром влажного воздуха, практически перестаёт зависеть от давления фонового газа. Т.е. с ростом экваториальной температуры (при наличие достаточного количества воды) теплоперенос к полюсам при любом давлении воздуха будет резко увеличиваться, а температура быстро выравниваться. Естественно речь о достаточно высоких температурах.

Учитывая специфику Венеры можно сказать, что либо она вся будет более-менее пригодна для жизни (с вполне умеренными температурами). Или это будет одна большая духовка. Ну как третий вариант - безводная пустыня, но с  более-менее явной зональностью.

[LonelyWanderer]

Как минимум, разница температур полюс-экватор на Венере будет не меньше, чем на Земле (тут ведь океаны с морскими течениями). Если принять их, условно, за равные, то на Венере мы получим нестерпимую жару на экваторе под сотню градусов, и умеренный климат на полюсах. Никак не получится на всей планете создать условия для жизни. Если у нас есть Сахара, где днем условия на пределе человеческих возможностей, а не так далеко от неё - охлаждающие моря, то что говорить про Венеру? Экватор и тропики там выбывают в любом случае.
Кстати, с атмосферой в 0.5 бар, все-таки я погорячился, это маловато для нормальной жизнедеятельности (у нас на высотах 5500 метров растительностью не изобилует, даже где плюсовые температуры). Вероятно, лучше принять примерно эквивалент высоты на Земле 3-х километров - тут у нас уже имеется и сельское хозяйство, Лхаса например, на высоте 3650 метров. Значит, 3 километра - это 0.7 бар. Компромиссный вариант, меньшая парниковость, чем на Земле, но достаточно для нормальной жизнедеятности, для природы.
А что касается воды, разве нужно её много? Вода ведь будет в первую очередь концентрироваться в водоёмах в полярных областях. Т.к. там и температура ниже (конденсация), и испаряемость ниже. Вода всегда там, где холоднее. А потом уже, по мере увеличения её количества - будут возникать водоёмы во всё более низких широтах. Но она там и не нужна, раз там очень жарко. Следовательно, нам нужно воды на Венеру столько доставить, чтобы снабдить водоемами только полярные области, необходимую влажность и облачность самой атмосферы - это в десятки раз меньше воды, чем имеется на Земле с её глобальным глубоким океаном.

В любом случае, повторюсь ещё раз, вариант с искусственными широтными горами мне кажется железобетонным для возможной терраформации Венеры. Вот берем давление 0.7 бар, соответствующие высоте 3 километров. И создаём горную цепь высотой 10 километров. Итого имеем земной эквивалент горной цепи высотой аж в 13 километров. Такая горная цепь была бы настолько серьёзным препятствием (на высоте 13 километров давление уже порядка 0.2 бар), что уже точно не имело бы большого значения, что делается на экваторе.  А цепь эту делать на такой широте, где солнечное тепло эквивалентно земному экватору, это примерно 70-я параллель. И имеем 2 территории с умеренным климатом (южная и северная) диаметром примерно по 4000 км каждая, представляющие из себя уменьшенные модели Земли. Это лишь небольшая часть поверхности Венеры, но достаточная.
Создание таких гор кажется фантастикой, но если подумать - это сделать на порядок проще (и технологически, и энергозатратно), чем доставить из космоса необходимое количество воды, что необходимо для терраформации планеты, и настолько же проще, чем избавить планету от толстой углекислотной атмосферы с помощью графитовых заводов или космических зонтов.

[AlexAV]

Как минимум, разница температур полюс-экватор на Венере будет не меньше, чем на Земле (тут ведь океаны с морскими течениями).

Меньше. Причём в любом варианте. Большая разница между полюсом и экватором на Земле связана с формированием трёх конвекционных ячеек. Это по сути теплоизоляция полиса в следствие действия силы Кориолиса, т.е. из-за сравнительно быстрого вращения Земли. Венера вращается же намного медленнее.

Если принять их, условно, за равные, то на Венере мы получим нестерпимую жару на экваторе под сотню градусов, и умеренный климат на полюсах.

Нельзя.  Можно на на экваторе иметь 30 градусов, а на полюсе -40, но иметь на экваторе 100, а на полюсе 30 -уже нет (на влажной планете). Просто из-за экспоненциальной зависимости давления насыщенных паров от температуры.

что касается воды, разве нужно её много? Вода ведь будет в первую очередь концентрироваться в водоёмах в полярных областях.

Здесь надо ещё рельеф смотреть. Вообще если, конечно, воды на планете будет очень мало (какие-то маленькие озерца на полюсах), то климатическая система сильно меняется. Т.е. сверхэффективного переноса тепла с подсолнечной точки уже не будет (при низком давление), и как следствие появляются условия для формирования зональности даже при высокой экваториальной температуре, также исчезает угроза сваливание в режим влажного самоускоряющегося парникового эффекта. Правда стабильность системы всё равно вызывает некоторые вопросы. Попросту для связывания углекислого газа нужна вода, а Венера - планета геологически активная, соответственно будет ли достигнут баланс между выделение углекислого газа и его поглощением? 

Естественно этот вариант никакого океана не предполагает.

[Ксавье]

А увеличить скорость вращения планеты вокруг своей оси методом частичных ударов астероидов/метеоритов никак?

[SY]

На Венере хуже, без завозной воды совсем никак.

Какое-то количество воды даст серная кислота, взаимодействуя с оксидами металлов. Но появившаяся вода тут же провзаимодействует с сернистым газом с образованием той же кислоты. Поэтому вначале надо связать всю серу атмосферы, но это уменьшит альбедо и поднимет температуру, что приведет к разрушению сульфатов и возвращение к исходному состоянию. С учетом постепенного роста солнечного излучения, ситуация выглядит удручающе бесперспективной.

[AlexAV]

Какое-то количество воды даст серная кислота, взаимодействуя с оксидами металлов.

Нет. Ничего не выйдет. Верхняя литосфера планеты сильно иссушена. При появление воды минералы литосферы начнут интенсивно её поглощать, причём чтобы появилось устойчивое количество свободной воды потребуется сначала насытить водой всю литосферу. На земле на это ушло (и сейчас законсервировано в  кристаллогидратах) около 1 - 1,3 млрд. км3 воды. Это почти столько же, сколько содержится в мировом океане (1,4 млрд. м3). Так что без завоза - никак, нет в атмосфере Венеры ни столько воды, ни столько серной кислоты.

[AlexAV]

С учетом постепенного роста солнечного излучения, ситуация выглядит удручающе бесперспективной.

На самом деле просматривается практически только один подход к терраформированию. Строим экран между Солнцем и Венерой, который уменьшает приток солнечного излучения, доставляем воду, регулируя приток излучения к планете, поддерживаем оптимальную для процесса выветривания силикатов температуру, и ждём пока углекислый газ не уйдёт в карбонаты. После остаётся остаточная атмосфера из азота с давлением 3,3 атм. Ну а дальше остаётся только надеяться, что у атмосферной системы Венеры существует такое устойчивое положение равновесия для которого в атмосфере с давлением в три атмосферы она не скатиться снова к состоянию душегубки.

Азот в геологических масштабах удалить из атмосферы будет весьма затруднительно.

[Okub62]

Интересно, как его сделать? Высыпать где-нибудь в точке Лагранжа огромное количество серебрянки?

[SY]

Интересно, как его сделать? Высыпать где-нибудь в точке Лагранжа огромное количество серебрянки?

Наверное, точка L1 подходит для этого. И серебрянки понадобится больше чем фольги, но зато ее не так сильно будет выдувать от туда(некоторые частицы будут раскручиваться вокруг своей оси). Но в любом случае, придется возобновлять ее убыль.
Сказать, что огромное количество - это не сказать ничего.
Кстати, таким же способом можно бороться с перегревом Земли... если обычный космический мусор не решит эту проблему естественным путем.

[LonelyWanderer]

возможности экранизации тут уже обсуждались. Чтобы понизить температуру ниже 300 градусов (температура кипения воды на поверхности Венеры), нужна очень значительная экранизация, снижение поступление тепла в 2-3 раза - пылью этого не достичь.
Зонт также не построить - его разорвут приливные силы, т.к. при больших размерах зонта будут сильно отличаться значения гравитации в разных его частях. Его так же сложно построить, как космический лифт, а объем работы в триллионы раз большие.
Поэтому вопрос как охладить Венеру хотя бы до 300 градусов остается открытым.

[AlexAV]

возможности экранизации тут уже обсуждались.

Видел. Но не думаю, что вопрос был полностью исчерпан.

Чтобы понизить температуру ниже 300 градусов (температура кипения воды на поверхности Венеры), нужна очень значительная экранизация, снижение поступление тепла в 2-3 раза

Верно. Возможно и больше.

Зонт также не построить - его разорвут приливные силы

В точке L1? Там они ничтожны по сравнению с силой гравитации на поверхности земли. Оценить полезно, но не думаю, что это проблема.

Его так же сложно построить, как космический лифт

Нагрузки здесь будут на много порядков меньше. Сравнивать с космическим лифтом не совсем правильно. Объём работ по возведению такого чуда конечно... да... будет титанический. Это уже астроинженерное сооруженные во вполне классическом смысле.

пылью этого не достичь.

Пылью можно сделать очень многое... Если пыль правильная и в нужном месте.

Здесь два варианта:
1) Облако пыли в окрестности L1. Тот же щит только без сплошной конструкции. Естественно позволяет ослабить свет в любое наперёд заданное количество раз. Проблемы здесь в неустойчивости точки L1 и действие различных паразитных сил (сила светового давления, эффект Пойнтинга — Робертсона и т.д.). Скорее всего придётся создавать магнитно-электростатическую ловушку...

2) Пыль вокруг Венеры на высокой орбите. Собственно здесь проблема та же, что и с облаками. Они отражают не только солнечный свет, но и ИК излучение планеты. Т.е. пыль (и облака) дают одновременный вклад и в альбедо и в парниковый эффект. И при разных условиях они могут и охлаждать и нагревать планету.

Вот классическая зависимость эффективного сечения рассеивания от длинный волны:



Если взять пылинки с радиусом 81 нм (при этом радиус оказывается равен обратному волновому числу максимума спектра солнечного излучения), то они будут очень эффективно отражать солнечный свет, но одновременно окажутся практически совершенно незаметными для длинноволнового ИК. Охлаждать планету это будет весьма эффективно (Именно  правильный размер пылинок здесь играет критически важное значения, в зависимости от его выбора пыль может как охлаждать планету, так её и греть!).

[ВадимZero]

А если просто антипарниковый эффект? Запускаем летающие заводы на венеру, прерабатываем углекислый газ в сажу, сажу выбрасываем.

[LonelyWanderer]

Пылинки на орбите вокруг Венеры очень быстро соберуться в кольца, прежде, чем не то чтобы успеем терраформировать Венеру, но даже охладить ее. А кольца, даже если их будет много, на разных высотах и с разным наклонением - не дадут достаточной тени.
Пылинки в точке лагранжа врядли удастся стабилизировать. Трудно себе представить механизм, благодаря которому плотный не пропускающий свет рой будет стабильным на протяжении многих (сотен/тысяч) лет. Потери будут слишком высоки в любом случае, какие мы бы там не придумывали исполинские магниты, поля и т.д. Это выглядит слишком фанастично.
А зонт все же будет испытывать значительные перегрузки, так как его размеры сопоставимы с размераи планеты. И что самое главное - эти нагрузки будут направлены не на растяжение, как у космического лифта, а на изгиб. Каким бы сверхпрочным ни был тросс из нанотрубок, но на изгиб он практически абсолютно непрочен. Зонт будет стремиться  схлопнуться и приобрести форму сложенного зонта. Чтобы этого не произошло - должны быть прочные фермы  (типа спиц у зонта), но эти фермы будут иметь также нагрузки не на растяжение, а на изгиб и сжатие (сопротивляясь схлопыванию зонта), что также совершеннг непреодолимо никакими нанотрубками, которые прочны только на растяжение. Чтобы компенсировать все перегрузки ферма должны быть невероятно массивна и сложна, состоять из нанотрубок, и такая контрукция совершенно не будет напоминать зонт, а некоторую полусферу или даже сферу с очень густой и сложной сетью ферм... Вобщем запредельная астроинженерия это, с которой на Венеру просто махнут рукой.

[LonelyWanderer]

А если просто антипарниковый эффект? Запускаем летающие заводы на венеру, прерабатываем углекислый газ в сажу, сажу выбрасываем.

Ага, пока это единственный технически реальный путь, хоть и колоссально трудоемкий... Только не в сажу, а в графит, или вообще в алмазы, чтобы наверняка. Делов то, миллиарды триллионов тонн блиллиантов вырастить

[Ксавье]

Углерод необходим как отличный строительный материал. Клеточный материал. Так что выбрасывать не совсем логично

[AlexAV]

Пылинки на орбите вокруг Венеры очень быстро соберуться в кольца

Ну на счёт "быстро" - сильно не уверен. Процесс может занять столетия - тысячелетия. Для данной задачи может и хватить.

Потери будут слишком высоки в любом случае, какие мы бы там не придумывали исполинские магниты, поля и т.д. Это выглядит слишком фанастично.

Если создать потенциальную яму по средствам  магнитной системы то откуда возьмутся потери?

А зонт все же будет испытывать значительные перегрузки, так как его размеры сопоставимы с размераи планеты. И что самое главное - эти нагрузки будут направлены не на растяжение, как у космического лифта, а на изгиб. Каким бы сверхпрочным ни был тросс из нанотрубок, но на изгиб он практически абсолютно непрочен.

Вообще не проблема. Щит должен вращаться, ва если натяжение в результате действия центробежной силы будет достаточно превышать внешнее возмущение - изгиб будет совершенно несущественным.

и такая контрукция совершенно не будет напоминать зонт

Нет. Обычный вращающийся зонт со вторым гироскопом для управления его ориентацией в центре.

[AlexAV]

А если просто антипарниковый эффект? Запускаем летающие заводы на венеру, прерабатываем углекислый газ в сажу, сажу выбрасываем.

Сажа - та же пыль. Собственно несущественно находится ли она в верхней атмосфере (важно только чтобы она была выше облачного слоя) или на орбите. Как лучше - уже надо смотреть, где пылинки будут удерживаться стабильнее.

[LonelyWanderer]

Можно надуть в точке лагранжа воздушный шарик размером с Венеру, который будет выполнять функцию зонта. Для этого берем какую-нибудь комету, обогащенную любыми газами (а может быть и водяной пар сможет выполнять функцию газа). Упаковываем ее в герметичную оболочку и переправляем в точку лагранжа. Можно уже изначально на ней сшить оболочку планетарных размеров. Комета в точке лагранжа у Венеры начнет выделять газы и надувать оболочку. Думаю, для устойчивого шарообразного состояния оболочки давление газов должно быть достаточно небольшим. Оно должно компенсировать приливные нагрузки на оболочку и будет пропорционально зависить от толщины этой оболочки. Скажем, чисто гипотетически (расчеты не производил), если величина приливных сил в точке лагранжа будет 0.1 g, а толщина оболочки 1 мм (при плотности воды), тогда для образования стабильного шара-зонта внутреннее давление газов должно быть 1/100000 бар. Т.е. в 100 000 раз меньше земного и в 1000 раз меньше марсианского. Такое количество газов не является сверхестественным даже для столь большого шара.  При столь низком давлении и утечка газов будет очень низка через возникающие дырки.
Если запасы газа будут излишни, что желательно, можно некоторое время проводить коррекции за счет реактивной тяги, ионными двигателями и т. д.
Как вам такой, технически довольно простой проект ?

[Константин ВАРБ]

После остаётся остаточная атмосфера из азота с давлением 3,3 атм.

AlexAV, это при современных температурах, а она на Венере раза в три выше, следовательно в районе 1 атмосферы при земных температурах.

Азот в геологических масштабах удалить из атмосферы будет весьма затруднительно.

Ну если на Марсе кислород его выжег в нитраты, то на Венере-то был бы свободный кислород и температуры при которых нитраты и нитриты стойки, то в атмосфере Венеры кроме облаков оксида железа и кислорода, да паров СО2 ничего бы и не осталось.   

[LonelyWanderer]

а насчет зонта - он не может вращаться, т.к. это приведет к вращению оси вращения зонта относительно солнца