Освоение Венеры

[shuricos]

Мне так представляется, что значительная часть железа на Венере находится в неокисленном виде.

AlexAV здесь уже приводил данные, что малое количество кислорода и воды на Венере может быть вызвано тем, что вода реагировала с железом, образуя оксиды и водород. Водород выносился солнечным ветром, а оксиды оставались. Но, видимо, вода закончилась раньше, чем железо, не всё железо окислилось, либо окислилось до степени (II), a не (III). Т.е. должен преобладать FeO над Fe2O3.

Но FeO при нагреве до 200...565 градусов (а это как раз условия на поверхности Венеры) разлагается на Fe2O3+Fe.

Кроме того, в виду того, что у поверхности температура выше 400°С, там постоянно образуется СО в небольших количествах. СО имеет восстановительные свойства - отнимает кислород у оксидов железа, превращаясь в СО2.

Всё это даёт основания полагать, что Венере нужно много воды, чтобы напитать почву. Так что, заброска Н2О , а не Н2, оправдана. Кислород там нужен не меньше, чем водород

[noxx77]

Допустим, мы будем менять скорость в течение 10 лет постепенно.
10 лет - это 315,6 млн.секунд.
Делим 350*1018/315,6*106=1,11*1012 Вт
Т.е. к астероиду надо приладить двигатель мощностью 1.110.000 МВт.
Это "всего-навсего" 185 Запорожских АЭС.

А если импактом?  "размазываем" планетоид-другой по орбите, так, чтобы столкновение было не мгновенным, а множественным. Торпедируем астероид...

[shuricos]

А если импактом?

Тогда значение будет иметь разница масс и скоростей импактора и цели.
Если столкновение произойдёт на скорости 1050 м/с, т.е. втрое выше потребной, то достаточная разница массы тел будет 9 крат. Не такое уж маленькое тело понадобится.

Но проблема главная в другом.Не могут два тела находиться на одной орбите с разными скоростями: неизбежно как минимум у одного из них скорость окажется либо выше, либо ниже первой космической скорости Солнца для заданной орбиты.
Соответственно, чтобы разница скоростей была существенной, одно из тел должно двигаться по сильно вытянутой траектории. Это не так-то просто!
Поэтому обычно считают, что два тела были на одной орбите с несущественной разницей скоростей, попали во взаимное притяжение и столкнулись. В этом случае скорость столкновения будет равна второй космической скорости. Но для таких маленьких тел (считанные километры или даже десятки километров радиуса) вторая космическая ничтожна.

Поэтому выгоднее всего откорректировать траекторию какой-нибудь существующей кометы.
При её приближении к Солнцу, её надо "укутать", чтобы собрать солнечное тепло внутри.
По мере удаления от Солнца, аппаратура на комете будет сепарировать вещества друг от друга, вымораживая их.
В апогелии, в самой эффективной для изменения траектории, точке даём испульс, пустив в ход наработанные газы.
Потом корректируем по ходу движения - направляем на планету-цель.

[noxx77]

А если импактом?

Тогда значение будет иметь разница масс и скоростей импактора и цели.
Если столкновение произойдёт на скорости 1050 м/с, т.е. втрое выше потребной, то достаточная разница массы тел будет 9 крат. Не такое уж маленькое тело понадобится.

Но проблема главная в другом.Не могут два тела находиться на одной орбите с разными скоростями: неизбежно как минимум у одного из них скорость окажется либо выше, либо ниже первой космической скорости Солнца для заданной орбиты.
Соответственно, чтобы разница скоростей была существенной, одно из тел должно двигаться по сильно вытянутой траектории. Это не так-то просто!
Поэтому обычно считают, что два тела были на одной орбите с несущественной разницей скоростей, попали во взаимное притяжение и столкнулись. В этом случае скорость столкновения будет равна второй космической скорости. Но для таких маленьких тел (считанные километры или даже десятки километров радиуса) вторая космическая ничтожна.

Поэтому выгоднее всего откорректировать траекторию какой-нибудь существующей кометы.
При её приближении к Солнцу, её надо "укутать", чтобы собрать солнечное тепло внутри.
По мере удаления от Солнца, аппаратура на комете будет сепарировать вещества друг от друга, вымораживая их.
В апогелии, в самой эффективной для изменения траектории, точке даём испульс, пустив в ход наработанные газы.
Потом корректируем по ходу движения - направляем на планету-цель.

А если наоборот: маневром Оберта? Мы же ведём речь о пересекающихся траекториях кометы и планеты. Нам нужно, чтобы комета прошла близко с планетой, совершив гравитационный маневр. Вопрос, даст ли нам что-нибудь гравитационный маневр в перигелии. Второй момент: можно использовать встречные астероиды на меньших скоростях из внутренних областей, выводя на импакт. Как раз в перигелии у кометы наибольшая, поэтому разница будет эпическая.

[noxx77]

Соответственно, чтобы разница скоростей была существенной, одно из тел должно двигаться по сильно вытянутой траектории. Это не так-то просто!

У нас просто пока маленькая база тел.

[shuricos]

Манёвр Оберта работает при разгоне, но не при торможении. Тормозить лучше как раз в том месте эллиптической орбиты, где скорость тела наименьшая, т.е. в апогее/апогелии.

Я не рассматривал возможность перевода ледяного астероида на круговую гелиоцентрическую орбиту, и тем более - на круговую геоцентрическую.
Я считал только возможность бабахнуть таким астероидом об планету.

Но теоретически можно астероид вывести и на орбиту Земли. Для этого ему придётся сделать ряд гравитационных манёвров по пути.

Сначала мы его столкнём к какому-нибудь плутоиду для того, чтобы погасить угловую скорость и направить его к Нептуну.

У Нептуна делаем ещё один манёвр торможения с задачей перевода астероида к Юпитеру.
У Юпитера наоборот делаем манёвр ускорения - астероид переводим с сильно эллиптической орбиты на менее эллиптическую - с перигелием у Марса и апогелием у Юпитера.
У Марса снова ускоряемся, переводя на ещё менее эллиптическую орбиту  с апогелием у Марса и перигелием у Земли.
Возле Земли делаем манёвр торможения, астероид переходит  на сильно эллиптическую геоцентрическую орбиту.
Потом, грав.манёвром у Луны переводим на круговую орбиту вокруг Земли.

Всё это потребует не просто ювелирной точности, но и чрезвычайно удачного взаиморасположения тел.

[noxx77]

Манёвр Оберта работает при разгоне, но не при торможении. Тормозить лучше как раз в том месте эллиптической орбиты, где скорость тела наименьшая, т.е. в апогее/апогелии.

Я не рассматривал возможность перевода ледяного астероида на круговую гелиоцентрическую орбиту, и тем более - на круговую геоцентрическую.
Я считал только возможность бабахнуть таким астероидом об планету.

Но теоретически можно астероид вывести и на орбиту Земли. Для этого ему придётся сделать ряд гравитационных манёвров по пути.

Сначала мы его столкнём к какому-нибудь плутоиду для того, чтобы погасить угловую скорость и направить его к Нептуну.

У Нептуна делаем ещё один манёвр торможения с задачей перевода астероида к Юпитеру.
У Юпитера наоборот делаем манёвр ускорения - астероид переводим с сильно эллиптической орбиты на менее эллиптическую - с перигелием у Марса и апогелием у Юпитера.
У Марса снова ускоряемся, переводя на ещё менее эллиптическую орбиту  с апогелием у Марса и перигелием у Земли.
Возле Земли делаем манёвр торможения, астероид переходит  на сильно эллиптическую геоцентрическую орбиту.
Потом, грав.манёвром у Луны переводим на круговую орбиту вокруг Земли.

Всё это потребует не просто ювелирной точности, но и чрезвычайно удачного взаиморасположения тел.

Что-то подобное в виду и имел. Правда времени и мощностей это потребует...

[shuricos]

Учитывая, что в ледяном астероиде много всякой ненужной дряни, то тащить его целиком может быть неоправданным. Возможно, разумнее было бы добывать и отправлять во Внутреннюю Солнечную систему только готовый продукт, запуская его космической пращой. В теме про Цереру считали, что стальная праща даст до 2000 м/с. А уж 350 м/с - вообще мелочь!

[noxx77]

Учитывая, что в ледяном астероиде много всякой ненужной дряни, то тащить его целиком может быть неоправданным. Возможно, разумнее было бы добывать и отправлять во Внутреннюю Солнечную систему только готовый продукт, запуская его космической пращой. В теме про Цереру считали, что стальная праща даст до 2000 м/с. А уж 350 м/с - вообще мелочь!

Вообще, идея использовать импакт не столько для торможения, сколько для энергии кажется несколько безумной, но интересной. Не более безумной, скажем, чем тащить сотни хиросим на астероид или сооружать эпические отражатели. Правда реализация мне почти непонятна. Ну допустим, заводим мы в "окно" камень, сталкиваем неиспаряющейся мишенью, играющей попутно роль теплового аккумулятора. Закрываем окно - очень быстро. Откачиваем из полости газы, ожижаем, разделяем, попутно "отжав" энергию и слегка подогрев окружающие льды. Повторяем.
Это говоря о добыче.

[shuricos]

Насколько я понимаю, основная проблема с добавлением воды на Венеру такая: в отсутствие т.н. "ядер конденсации", водяной пар будет распределён в виде молекулярной дымки, которая не задерживает солнечный свет, но блокирует ИК излучение. Чтобы вода стала играть роль блокатора света, нужно добиться образования достаточно крупных капелек. Чтобы образовались капельки, нужны ядра конденсации.

На Земле ядрами конденсации служат молекулы морской соли (выносимой с моря вместе с каплями воды), молекулы гигроскопичных веществ (например, серной кислоты) или частички пыли.

Что мы можем использовать на Венере в качестве таких ядер конденсации?
В первую очередь, можно говорить о серной кислоте, об этом я сказал несколько страниц назад. Но тут есть проблема, которая заключается в том, что как только температура на поверхности Венеры (а ещё точнее - уже на уровне гор Максвелла) упадёт до 338,4С, так капли серной кислоты получат возможность достигать поверхности планеты, начнёт вступать в реакцию с породами. Реакция будет протекать с поглощением серы и выделением воды. Постепенно (не сразу, конечно) почти вся серная кислота из атмосферы будет таким вот образом поглощена, облака серной кислоты поредеют, солнечный свет вновь нагреет Венеру.

Первое, что приходит на ум: не связывать в сразу весь сернистый газ в серную кислоту.
Тут нужны сложные расчёты - хватит ли плотности сернокислых облаков в этом случае.
Но если это сработает, то система будет довольно устойчивой до определённого уровня: реакция серной кислоты с грунтом выделит воду, а вода вступит в реакцию с SO3 в атмосфере и образует новую молекулу серной кислоты. Но, рано или поздно, SO2 (а с ней и SO3) в атмосфере Венеры закончатся. И тут большой вопрос - успеет ли поверхность достаточно остыть за это время?

Поэтому предлагаю подумать - что ещё мы можем использовать в качестве ядер конденсации воды?

Есть идея использовать для этого пентакарбонил железа Fe(CO)5.
К него почти те же точки замерзания и кипения, что и у воды (-21С и +105С, соответственно), этот газ мог бы достаточно долго удерживаться в атмосфере на тех же высотах, что и вода (40...60 км).
С ним есть несколько проблем:
1. На свету отщепляет один СО и шесть молекул Fe(CO)5 превращаются в 3 молекулы нонакарбонилдижелеза Fe2(CO)9 - кристаллы, которые будут падать вниз, нагреваться, и при нагреве до 100С эти три молекулы Fe2(CO)9 дадут три молекулы Fe(CO)5 (половина от вошедших в реакцию шести молекул) и одну молекулу Fe3(CO)12 (молекула кристалла, который при нагревании разлагается на 5 молекул железа и 12 СО.
Т.е. постепенно пентакарбонилжелезо под действием света будет выпадать на поверхность.

2. Я не уверен, что молекула пентакарбонилжелеза достаточно большая, чтобы быть ядром конденсации.

Что ещё мы можем использовать в качестве ядер конденсации?

Может, постепенно подкидывать в атмосферу небольшие неплотные астероиды, которые будет рассыпаться в пыль при входе в атмосферу и их частицы будут служить ядрами конденсации?
Но как посчитать потребное количество таких астероидов?

[shuricos]

Можно пойти более грубым путём.
Если 3H2SO4 реагируют c Fe2O3 грунта с образованием Fe2(SO4)3+3H2O, то потом грунт можно прокалить до +600С, Fe2(SO4)3 разложится обратно на Fe2O3 и 3SO3. А в атмосфере выделившиеся 3Н2О и 3SO3 вновь соединятся в 3H2SO4.
Но, опять же, сколько на это понадобится энергии? Сколько времени придётся заниматься этим сизифовым трудом? Если энергию подводить извне (а на поверхности Венеры будет очень темно для использования энергии солнца), то не окажется ли, что мы будем зря греть планету?

[noxx77]

Обеспечить разложение СО2 на СО и О2. После 2СО разлагаем на С и СО2. Углерод в виде сажи выпускаем в облака. Задымление + ядра конденсации.

А если на Венеру забрасывать Н2, замешивать с СО2, тепловыми насосами нагревать выше 830С, получать угарный газ и воду? Угарный диссоциировать до углерода и углекислого, а воду - знаем куда.

[shuricos]

Ни в коем случае нельзя допускать повышения уровня СО!
Это приведёт к восстановлению оксидов грунта (не так быстро, как в домне, но всё-таки произойдёт), а СО снова станет СО2. В итоге масса атмосферы ещё увеличится.

[noxx77]

Ни в коем случае нельзя допускать повышения уровня СО!
Это приведёт к восстановлению оксидов грунта (не так быстро, как в домне, но всё-таки произойдёт), а СО снова станет СО2. В итоге масса атмосферы ещё увеличится.

А зачем повышать СО? Его для того и диссоциировать дальше: 2СО->С+СО2, чтобы получить сажу. Правда сажу придётся очень быстро выводить в холодные слои, чтобы обратно в СО не прореагировала.
К тому же, кроме СО там будут О2 и Н2О, а это даст лишнее окисление.

[noxx77]

Вообще затемнение поверхности легко обеспечить астероидной бомбардировкой. Конечно, пожаров, как на Земле не будет, зато масса пыли - запросто. В крайнем случае, можно на поверхности поставить пылевые заводы с мощными конвекторами-пушками и отправлять микронную пыль в верхние слои с хреновой кучей тепла. А холодный СО2 сливать в естественные низменности для дальнейшего охлаждения.

[crazy_terraformer]

значительная часть железа на Венере находится в неокисленном виде.

Железо наверняка покрыто лавовой толщей, либо давно прореагировало кислотными парами ,хотя бы с теми что выделялись из горячей лавы.

Из недр постоянно выделяются кислотные пары, следовательно вряд ли там есть свободное железо.

[shuricos]

значительная часть железа на Венере находится в неокисленном виде.

Железо наверняка покрыто лавовой толщей, либо давно прореагировало кислотными парами ,хотя бы с теми что выделялись из горячей лавы.

Из недр постоянно выделяются кислотные пары, следовательно вряд ли там есть свободное железо.

Все исследования показывают, что там базальты. В земных базальтах 10...13% оксидов железа. Но это на Земле, где избыток воды и кислорода, базальты окислились за сотни миллионов и миллиарды лет (или, что менее вероятно) просто сохранили первоначальную окисленность. На Венере если базальты и были сразу окислены, то за сотни миллионов и миллиарды лет под действием CO давно восстановились.

А кислоты в магме не живут - слишком жарко. Кислотные пары вблизи вулканов образуются уже в атмосфере при окислении выделяющегося из вулканов SO2 до SO3 и последующей реакцией с парАми воды.

[shuricos]

Мне страшно интересен стал вариант с азотной кислотой. Она  является одним из основных источников образования ядер конденсации на Земле.

У неё температуры кипения и плавления примерно равны таковым у воды (-41°С и +83°С, соответственно). С одной стороны, это будет способствовать тому, что эта кислота сможет работать в облакообразовании Венеры вплоть до очень небольшой температуры поверхности +120°С, при которой вода уже сможет находиться на поверхности в жидком виде. С другой стороны, темпер.кипения и плавления чуть ниже, чем у воды = облака азотной кислоты смогут подниматься над водяными облаками и экранировать их от солнечного света.

Азотная кислота не очень устойчива - при нагреве до +120°С и или под действием света она распадается на  NO2+O2+H2O. Но это не беда - все три компонента прореагируют обратно в азотную кислоту - никуда не денутся!

И самое главное - нам ничего не придётся туда доставлять (кроме воды, без которой при любом варианте не обойтись) и не придётся устраивать там никакую промышленность, силы природы всё сделают сами:
1. После добавления воды на Венере усилятся грозы.
2. Под действием молний СО2 будет распадаться на С+О2, об этом я писал выше https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,114123.msg3449699.html#msg3449699 .
3. Азота в атмосфере Венеры много - 3%. Под действием молний он будет окисляться N2+O2=2NO.
4. Монооксид азота тотчас же будет доокисляться 2NO+ O2=2NO2.
5. NO2 очень устойчив, он будет болтаться в атмосфере, пока не прореагирует 4NO2+O2+2H2O=4HNO3.
6. Profit! ;-)

Проблему будет составлять только углерод С (см.п.2).

Во-первых, он будет окисляться серной и азотной кислотой, снижая их концентрацию и возвращая прежнее количество СО2, чего нам совсем не надо!

Во-вторых, он будет восстанавливать оксиды металлов из грунта, отбирая у них кислород и становясь СО2. Т.е. масса атмосферы увеличится ещё и на количество такого отнятого у металлов кислорода, чего нам не надо. Неокисленные металлы будут жадно поглощать кислоты из атмосферы, что тоже играет против нас.

Надо что-то придумать - куда деть образующийся чистый углерод?

Update:
Впрочем, не так уж много там кислорода будет вынесено углеродом из оксидов грунта.
Итоговая концентрация азотной кислоты навряд ли превысит 1000 ppm (0.1%).
Молярная масса азотной кислоты HNO3 - 64 г/моль, из них:
- привнесённая вода Н2О - 18 г,
- азот из атмосферы N - 14 г,
- кислород О2 - 32 г.
Даже если весь кислород будет в итоге (через несколько итераций) взят из грунта, то это увеличит массу атмосферы на ничтожные 0,05%.

[crazy_terraformer]

то за сотни миллионов и миллиарды лет под действием CO давно восстановились.

CO - лёгкий газ, вряд ли он болтается у поверхности или под поверхностью.

[crazy_terraformer]

А кислоты в магме не живут - слишком жарко. Кислотные пары вблизи вулканов образуются уже в атмосфере при окислении выделяющегося из вулканов SO2 до SO3 и последующей реакцией с парАми воды.

Имеются плавиковая кислота и соляная. При таком давлении оксиды сильных и средних кислот и галогены тоже неплохо разъедают железо. Диоксид серы - кислотный оксид, горячая лава тоже выделяет его.