Освоение Венеры

[AlexAV]

не факт. далеко не факт...

Факт. Причём абсолютно достоверный. Просто в соответствие со вторым началом термодинамики.

[shuricos]

ри. Вот только вихри такой структуры ничего затянуть не могут

Авторы статьи с Вами не согласны и в последнем предложении статьи прямо говорят о наличии нисходящих потоков в полярных вихрях. О чём я и твержу!

[AlexAV]

Авторы статьи с Вами не согласны и в последнем предложении статьи прямо говорят о наличии нисходящих потоков в полярных вихрях. О чём я и твержу!

А это здесь вообще причём? Наличие нисходящих потоков на движение шариков практически никак влиять не будет. Вертикальная составляющая вообще нам малоинтересна в контексте этой задачи. Нам интересна исключительно горизонтальная составляющая скоростей. А её структура совсем не говорит о том, что она может хоть что-то затягивать.

Скажем так. Радиальная составляющая в вихрях очень мала по сравнению с касательной. Учитывая, что помимо переноса по потоку у нас ещё есть турбулентная диффузия, скорость которой имеет порядок той же полной скорости потока, то сколько-нибудь эффективное удержания частиц вихрем в такой ситуации невозможно.

[shuricos]

Наличие нисходящих потоков на движение шариков практически никак влиять не будет

Ещё как будет!
Нисходящие потоки - это яма, в которую шарики будут проваливаться до тех пор, пока яма не заполнится. Горизонтальное распределение шариков возможно только после того, как шарики наполнят яму. Вы-таки насыпьте пенпласт в спокойную воду тазика, а потом размешайте воду хорошенько - всё будет наглядно.

В такой яме тонкостенные шарики будут бить и давить друг друга, значительная их часть будет лопаться, выходить из строя.

[AlexAV]

Нисходящие потоки - это яма, в которую шарики будут проваливаться до тех пор, пока яма не заполнится.

Какая ещё яма? Работа бесконечно-медленных перемещений вдоль поверхности равновесных высот вне зависимости от наличия вертикальных токов воздуха равна нулю. Никаких потенциальных ям при этом на ней не возникает и быть не может вне зависимости от вертикальных токов воздуха (при этом только немного меняется форма этой поверхности).

Вы-таки насыпьте пенпласт в спокойную воду тазика, а потом размешайте воду хорошенько - всё будет наглядно

Вы просто ориентируетесь на совершенно некорректный пример. Линии токов в вихре в тазике - это быстро скручивающаяся спираль (скручивающаяся в центр всего за несколько витков). Эти линии токов и собирают кусочки пенопласта в центре. Структура токов в атмосфере Венеры другая, там нет таких быстроскучивающихся спиральных течений. В полярных вихрях токи почти точно радиальные, поэтому в отличие от тазика с пенопластом здесь ничего засасываться в центр не будет.

[AlexAV]

Какая ещё яма? Работа бесконечно-медленных перемещений вдоль поверхности равновесных высот вне зависимости от наличия вертикальных токов воздуха равна нулю. Никаких потенциальных ям при этом на ней не возникает и быть не может вне зависимости от вертикальных токов воздуха (при этом только немного меняется форма этой поверхности).

Или несколько проще. Пусть у нас шарик находится в некоторой точке с полярных координатами (R,phi, theta). Горизонтальных токов воздуха нет. Есть только вертикальный ток воздуха v(R,phi, theta).  На шарик в этом случае в каждой точке действует  сила радиальная тяжести Mg, радиальная сила Архимеда и опять же радиальная сила трения о нисходящий воздушный поток. И всё. Больше никаких сил здесь нет. Откуда в такой ситуации вообще появится сила с проекцией на горизонтальные орты?

[crazy_terraformer]

Ещё вариант как разобраться с парниковым эффектом и CO2. Кислород O2 не парниковый газ, следовательно, нужно расщепить  диоксид углерода на углерод и кислород CO2=C+O2, и изолировать углерод или кислород.
Масса CO2=96,5 %·4,8·10 в 17=4,632·10 в 17 степени тонн

(кликните для показа/скрытия)

молярные массы: M(CO2)=44,01 г/моль, M(C) =12,01 г/моль, M(O2)=32 г/моль
4,632·10 в 17  ---- 44,01
m(C)-----------------12,01

m(C)=(12,01·4,632·10 в 17 )/44,01=1,264·10 в 17 тонн
плотность p(C графит)=2,25 г/см³=2,25 т/м³=2,25·10 в 9 тонн/км³
объём V(C)=m/p=0,561(7)·10 в 8 степени км³=56 млн177 тыс777,(7) км³

Итак,по максимуму 1,264·10 в 17 тонн сажи нужно спрессовать в 56 млн177 тыс777,(7) км³ графита и герметично упаковать.
S(Венеры)=4,60·10⁸ км²
Максимальная толщина графита покрывшего бы ровным слоем поверхность Венеры=
0,1221256 км=122м 12,56см

Источник энергии космические солнечные электростанции, способ передачи СВЧ-излучение.

Далее, атмосферу. состоящую практически на 90% с лишним из O2. не мешало уменьшить, O2 соединяется с кремнием Si в термически стабильный диоксид SiO2. Si, распылённый на космических скоростях в кислородной атмосфере, сгорит полностью.
m(O2)=(32·4,632·10 в 17)/44,01=3,368·10 в 17 тонн
Si+O2=SiO2
                             

(кликните для показа/скрытия)

M(Si)=28,085 г/моль -------------------M(O2)=32г/моль
максимальная масса                    m(Si) --------------------3,368·10 в 17 тонн

m(Si)=28,085·3,368·10 в 17 тонн/32=2,9559·10 в 17 тонн
Кларк Si в земной коре 295кг на тонну, предполагается схожее содержание в коре Луны, Марса, Ио.

(Можно также использовать Al. Кларк Al в земной коре 80,5кг на тонну.)
Кремний можно добыть на Луне,Марсе, Меркурии,Ио, астероидах класса S.

Можно начинать распыление Si, когда концентрация O2 в верхних слоях атмосферы будет достаточна для его сгорания. На определенном этапе, когда водяной пар не будет помехой охлаждению атмосферы, можно будет сбрасывать в атмосферу водород чистый или в виде силанов.

[shuricos]

Радиолиз СО2?
И сколько же энергии понадобится?
На финальных стадиях такого терраформирования есть риск, что графит полыхнёт в кислородной атмосфере.

[shuricos]

Какая ещё яма? Работа бесконечно-медленных перемещений вдоль поверхности равновесных высот вне зависимости от наличия вертикальных токов воздуха равна нулю. Никаких потенциальных ям при этом на ней не возникает и быть не может вне зависимости от вертикальных токов воздуха (при этом только немного меняется форма этой поверхности).

Или несколько проще. Пусть у нас шарик находится в некоторой точке с полярных координатами (R,phi, theta). Горизонтальных токов воздуха нет. Есть только вертикальный ток воздуха v(R,phi, theta).  На шарик в этом случае в каждой точке действует  сила радиальная тяжести Mg, радиальная сила Архимеда и опять же радиальная сила трения о нисходящий воздушный поток. И всё. Больше никаких сил здесь нет. Откуда в такой ситуации вообще появится сила с проекцией на горизонтальные орты?

Вы описали сфероконическую ситуацию.
На самом деле будут соседние шарики. Тот соседний шарик, что будет расположен ближе к полюсу от описанного Вами шарика, будет немного ниже первого; а тот шарик, что ближе к экватору,  будет чуть выше. Взаимодействие между шариками и горизонтальное, и вертикальное. На больших масштабах это взаимодействие будет складываться. На солнечной стороне экваториальный поток расширяется, а на теневой сужается. Вот Вам ещё горизонтальное воздействие на шарики.

[AlexAV]

Вами шарика, будет немного ниже первого; а тот шарик, что ближе к экватору,  будет чуть выше.

И что? Каждый из них в точности уравновешен на своей высоте.

Взаимодействие между шариками и горизонтальное, и вертикальное.

И каким образом возникнет сила стягивающая их в точку при этом? Если шарики друг друга не касаются - то и взаимодействовать не будут (и здесь совершенно верно рассуждение для одиночного шарика). А если касаются - то это всегда будет отталкивание (не важно какой  из них выше, какой ниже). Такое взаимодействие в большем масштабе всегда будет заставлять двигать шарика только против градиента концентрации, т.е. будет стремиться разместить их по всей поверхности планеты равномерно.

Нет никакой силы, которая бы стягивала шарики  в область нисходящего потока ни в случае одиночного шарика, ни уж тем более в случае их большого количества.

Движение шарика по горизонтали будет определяться исключительно горизонтальными потоками воздуха (в случае одиночного шарика). Т.е. направлением средних ветров и турбулентной диффузией. При очень большом католичество шариков появится ещё фактор давления шариков друг на друга, который всегда будет выталкивать шарики из области  высокой их концентрации в область низкой.

При структуре ветров Венеры выше облачного ни один этих факторов обеспечить захват шариков в малой области не может. Т.е. концентрирующих ветров практически нет, а диффузия и давления шариков друг на друга всегда ведут только к их растеканию и равномерному распределению  по всей поверхности планеты.

[crazy_terraformer]

Re: Колонизация Венеры
« Ответ #727 : Сегодня в 07:37:58 »

    Цитировать (выделенное)

Радиолиз СО2?
И сколько же энергии понадобится?
На финальных стадиях такого терраформирования есть риск, что графит полыхнёт в кислородной атмосфере.

Не радиолиз, а скажем фотолиз под действием УФ на фототермокаталитических установках стоящих на поверхности или летающих в атмосфере.
 1) 2CO2+hv=2CO+O2;
 2) разделение газов прокачиванием ч/з мембрану; сброс O2 в атмосферу.
 3) 2CO+катализатор+тепло=CO2+C;
4) Углерод отделяется и прессуется в графит,
 CO2 отдаёт тепло в рекуператоре и отправляется на фотолиз.

Процесс с участием с щелочных или щелочно-земельных Ме.

1) CO2+2Na=CO+Na2O ;  CO2+Mg=CO+MgO;
CO2+4Na=C+2Na2O ;  CO2+2Mg=C+2MgO;
2) растворение оксидов Me в концентрированной серной кислоте(олеуме):
Na2O+H2SO4=Na2SO4+H2O ; MgO+H2SO4=MgSO4+H2O;
3)отделение сульфатов выпариванием воды (если установки летают в атмосфере, иначе вода сама перейдёт в пар) или остатков серной кислоты;
водяной пар или остатки H2SO4 откачивается на регенерацию олеума.
4)Электролиз расплава солей Me.
2Na2SO4=4Na+2SO3+O2 ; 2MgSO4=2Mg+2SO3+O2;
5) разделение газов O2 и SO3 прокачиванием ч/з мембрану;
 сброс O2 в атмосферу,а SO3 на регенерацию олеума.
6) 2CO+катализатор+тепло=CO2+C;
6) C отделяется и прессуется в графит, CO2 отдаёт тепло в рекуператоре и отправляется на фотолиз.

Энергии море - Солнце ближе к Венере.
Источник энергии космические солнечные электростанции, способ передачи СВЧ-излучение.

Чтобы не полыхнуло, надо отфильтровывать O2 и создавать в на участках, где производится,прессуется и упаковывается углерод бескислородную атмосферу. Запаивать углерод можно в пленку из фторопластов(полностью фторированных аналогов пластмасс) устойчивых при венерианских температурах, или запаивать в контейнеры из алюминия, или напылять на углеродные блоки алюминий.

[shuricos]

Не-не-не, любые варианты в прокачкой всей атмосферы "вручную" надо отметать сходу как заведомо чрезмерно ресурсоёмкие.
Если ежесекундно прокачивать тысячу тонн СО2 через наши аппараты, то на переработку всей атмосферы уйдёт 14,5 млн.лет!
Нет, процесс должен идти сам.

[shuricos]

Гляжу я на вот эту картинку:

и вижу, что СО2 на самом деле не так уж сильно и поглощает ИК излучение! Вода - намного более сильный парниковый газ!

Судите сами: у СО2 всего пара участков спектра, в которых он блокирует ИК-излучение - на длинах волн 2,8 мкм и 4,2...4,4 мкм. Это соответствует пикам излучения для температуры 1000К и 680К (2896 делю на длину волны - грубо, зато быстро считается). Как мы видим, второй пик как раз приходится на максимум излучения поверхности Венеры.

Вода же блокирует излучение в пределах длин волн от 4,5 до 8 мкм, т.е. для температур от 350К до 650К - как раз ту зону, через которую должна пройти температура поверхности Венеры в ходе её остывания. Так что, да - добавление воды в атмосферу Венеры нежелательно.

Зато понятно, что как только начнётся процесс остывания, так сразу эффективность СО2 в качестве парникового газа начнёт заметно убавляться.

[shuricos]

Вот карта ветров на высоте 80 км (оптимальная для нашей задачи, т.е. выше основного облачного слоя, но где плотность атмосферы ещё приемлема)

Там давление менее 0,005 атм!
На Земле такое давление на высоте примерно 40 км получается.

Чем надо наполнить шарик, чтобы он там удержался?

[shuricos]

Интересно, а какие условия должны быть для образования сидерита?
Уж чего-чего, а железа (в отличие от щелочных и щелочно-земельных металлов) в астероидах довольно много. Если бабахнуть такой астероид об Венеру (предварительно бахнув об неё ледяной астероид, чтобы в атмосфере присутствовали парЫ воды и угольной кислоты), то сложатся ли там условия для связывания Fe и CO2 в FeСO3?

[shuricos]

Почитал, покумекал, выходит, следующее:
- чтобы получился FeCO3, нужна реакция Fe c угольной кислотой H2CO3; в результате образуется водород;
- чтобы образовалась угольная кислота, нужна негорячая жидкая вода и высокое давление газообразного СО2.

Условия для образования жидкой воды могут сложиться на высоте 40...60 км на Венере в каплях дождя.

Отсюда последовательность действий:
1. Забрасываем на Венеру немного воды (примерно соответствует 13 м воды в среднем на поверхность Венеры, т.е. примерно +1 атм к имеющемуся там давлению).
2. Эта вода в основном сосредоточится на высоте 40...60 км. На высоте 60 км пар будет конденсироваться и выпадать дождём, а на высоте 40 км он будет испаряться вновь. На ночной стороне Венеры процесс выпадения дождей будет более интенсивным, чем на дневной стороне. При этом в каплях дождя будет небольшое количество угольной кислоты.
3. Затем аккуратно бомбардируем ночную сторону Венеры железо-никелевыми метеоритами - так, чтобы они входили в атмосферу под большим углом, испарялись в самых верхних слоях атмосферы, а ИК излучение от испарения излучалось в космос.
4. Испарённые частицы железа будут точками конденсации воды, т.е. они сами будут способствовать образованию т.н. кислотного дождя.
Кроме того, вода вступит в реакцию с имеющимся в атмосфере Венеры оксидом серы с образованием облаков серной кислоты.
5. В ходе падения, частицы железа будут вступать в реакцию с угольной кислотой внутри капель и образовываться сидерит с выделением водорода.
Пролетая через облака серной кислоты, железо будет окисляться с образованием сульфата железа FeSO4 и водорода.
6. Сидерит и непрореагировавшие частицы железа будут оседать на поверхность Венеры.

Железо и никель будут вступать в реакцию с имеющимся в атмосфере Венеры монооксидом углерода СО с образованием тетракарбонила никеля Ni(CO)4 (1 bar, 55 °C) и пентакарбонила железа Fe(CO)5.
Это исключительно эффективный способ утилизации атмосферы - на один моль железа (атомная масса 56 г/моль) будет утилизироваться пять моль СО (28 г/моль * 5 моль = 140 г СО на 56 г железа).

В принципе, можно было бы даже подумать о том, чтобы предварительно готовить болиды для сбрасывания их на Венеру.
Берём железо из железных астероидов и углерод из углеродных, смешиваем, сбрасываем.
Во время падения болид разогреется до 1000С и углерод начнёт вступать в реакцию с СО2 атмосферы Венеры с образованием СО, а СО начнёт вступать в реакцию с железом.

Тетракарбонил никеля и пентакарбонил железа останутся в атмосфере в виде газов, пока она не остынет:
- Ni(CO)4 плавится при  -19,3С, испаряется при 43С,
- Fe(CO)5 плавится при  -20С, испаряется при 103С.
Не нашёл спектров поглощения этих паров.

Тетракарбонила никеля и пентакарбонила железа - довольно вредные газы. Но так как после окончания терраформирования они будут находиться в жидкой форме, а плотность их выше, чем плотность воды, то они будут концентрироваться на дне водоёмов.

[crazy_terraformer]

Пролетая через облака серной кислоты, железо будет окисляться с образованием сульфата железа FeSO4 и водорода.
6. Сидерит и непрореагировавшие частицы железа будут оседать на поверхность Венеры.

Тразложения FeCO3= 490 °C - опасно близко к средней температуре поверхности, и если уберутся
облака, возможен рост температуры и разложение сидерита.

[Проходящий Кот]

А может Общепланетное Транспортное Средство и откачка атмосферы на наибольшее возможное расстояние.
Хорошо было бы на Марс.....

[shuricos]

Fe(CO)5 неустойчив.
Образуется под давлением 50...200 бар и 150...200°С, т.е. в приповерхностном слое Венеры как раз получится.
Но дальше начинается беда. При 105°С испаряется (при 1 бар, фазовую диаграмму не видел), а при 160°С начинает распадаться обратно на Fe +5СО!

Может, это свойство использовать для переноса тепла от поверхности вверх?

[crazy_terraformer]

Не-не-не, любые варианты в прокачкой всей атмосферы "вручную" надо отметать сходу как заведомо чрезмерно ресурсоёмкие.
Если ежесекундно прокачивать тысячу тонн СО2 через наши аппараты, то на переработку всей атмосферы уйдёт 14,5 млн.лет!
Нет, процесс должен идти сам.

Что мешает создать больше аппаратов и прокачивать больше - миллионы или миллиарды тонн.
Добывать ресурсы, собирать аппараты и космические солнечные электростанции будут роботы, и сами аппараты и КСЭС будут автоматические.

Отправлять грузы на орбиту с Меркурия, Луны и Марса могут электромагнитные катапульты, питаемые от солнечных электростанций на Луне и Меркурии напрямую, а на Марсе ч/з сеть межорбитальных ретрансляторов из внутренней части Солнечной системы.

Задача терраформирования сама по себе ресурсоёмкая и энергоёмкая,т.к. миллиарды лет химической эволюции и сотни миллионов биологической (на гораздо менее подходящей чем Земля планете) надо сжать технологически.

Вы предлагаете использовать Fe  элемент с молярной массой=55,847(2)г/моль, который тяжелее натрия, магния или кремния раза в два.