Колонизация Титана

[alex_semenov]

  Если учесть реально разумный вариант, что все эти колонии на спутниках и обьектах пояса Койпера будут чисто научными станциями, типа антарктических, только с еще меньшим количеством людей, то актиноидов не оч много понадобится.

Не парни. Вы явно недопонимаете ценность Тинатана как обиталище. Среды обитания.
Научные базы? Зачем ТАК МЕЛКО?
Титан прекрасен как АЛЬТЕРНАТИВНАЯ среда обитания  для нашей цивилизации. Альтернативной земной цивилизации.
Обычно на это место (первой альтернативы) прочат Марс. Но Марс едва лучше Луны (коль скоро и на той нашли запасы воды). Титан в этом смысле в тысячу раз лучшая среда. Лучшее место среди всего ближнего внеземелья.  Так как там не нужен ВАКУУМНЫЙ скафандр на поврехности (что нужно и на Луне и на Марсе).
Единственная по настоящему очень серьёзная там проблема (она же особенность, делающая Титан  сильно иным миром чем Земля) - низкая гравитация. Это может стать препятствием к его колонизации, если люди не смогут к этом достаточно легко-быстро адаптироваться.
Но. И тут нам случай помог. У нас для выяснения данного вопроса есть Луна. Там такая же гравитация. Луна - седьмой континент до которого лёту - три дня. Это лаборатория у нас под боком. На Луне есть вода и на Луне есть лавовые трубы, где можно разместить первые долговременные обширные подлунные био-исследовательнские базы (защищеные от радиации с полностью замкнутой биосферой адаптированной к искусственному освещению ибо на луне слишком длинные ночи).
И там можно выяснить решить этот вопрос. Можем ли мы позволить себе постоянное пребывание при такой лунно-тинанической гравитации?
Если ответ положительный, в лице Титана мы имеем место (куда бжиже чем любые экзопланеты) которое для расположения "запасной цивилизации" куда ЛУЧШЕ чем любая копия Земли.
Я тут объяснял уже несколько раз почему Титан лучше.
Низкая температура - это не минус а плюс данного места. Это открывает феноменальные возможности для развития технологий, которые на Земле просто не могут прижиться из-за слишком высокой температуры среды.
Далее. Низкая температура большое количество холодной азотной (в основном) атмосферы, приводит к тому что кубометр воздуха за бортом в 4 раза плотней чем такой же кубометр воздуха на Земле, хотя давление его там 1.5 атм. То есть.  Любой купол, шар, сфера надутый земным воздухом (земным составом) до 1.75 атм и НАГРЕТЫЙ  до комфортной нам температуры 20 С (н.у.) будет весить в примерно 4 раза меньше. Такой надутый шар будет там своего рода "монгольфером", рвущимся ввысь.
Привязав (надёжно заякорив) такой шар к ледяной (лед при тех температурах крепче гранита) поверхности Титана вы таким образом можете получить обширные (связанные друг с другом переходами) висячие над поверхностью пространства (безмерные как вширь так и ввысь). Осталось их осветить как надо (на Титане - вечные сумерки и освещение, оно же отопление будет искусственным, видимо рассеянно-диффузным) и наполнить растительностью пригодной к таким условиям. И вы получите бескрайние висячие сады Титана. Можно сказать своего рода искусственную Пандору. Замкнутые на себя техно-биосферы. Технобиомы. В условиях (гравитация прежде всего) явно отличных от земных.
Если подобный эксперимент увенчается успехом, Титан станет реальной АЛЬТЕРНАТИВОЙ Земле. Очень быстро. Волшебным иным миром. Купола можно строить из местных углеводородов. Алюминий (которого потребуется не так и много) если не найдётся на месте, может быть добыт из ближайших астероидов.
Да, вопросов много.
Узких мест пара-тройка есть. Металлы, энергия.
Но если их все преодолеть то Титан получает фору как альтернативный мир. Во-истину "обитель богов" своего рода.
Ближайшие кандидаты на то же самое - Марс и Луна. Но Луна слишком близко к Земле и она неизбежно будет всего лишь "седьмым континентом" (что тоже прекрасно, но не то). Лавовые трубы там есть но вряд ли их пространства достаточно. Так что это всегда будет пригород Земли. Пусть и космический.
А вот Марс... Его всегда пророчат на альтернативу Земле.
Но Марс почти не отличим от Луны по условиям. Там можно жить только под поверхностью, то есть в местных лавовых трубах.  Естественных или искуственно отрырых полостях. Но таких будет конечно же немного для развёртывания полноценной (миллион? 100 миллинов населения?) цивилизации.
Много надежд на терроформинг.
Но простите, там с этим - полная труба. Если что-то и можно сделать путёвое, то это потребует настолько чудовищных усилий и астроинженернхых затрат, что цивилизация способная на такое однозначно способна жить в голом космосе, опираясь на доступные там ресурсы. То есть в поясе астероидов, например.
Но я не думаю что мы выбравшись из колыбели СРАЗУ будем к этому готовы (строить обширные астросооружения-обиталища в духе О"Нейла, где будем искусственно создавать и пространство-сады и гравитацию и защиту от радиации).
Титан в этом смысле - промежуточная ступень. Явный подарок. Тут есть защита от радиации (какой нет, ни на Луне, ни на Марсе) тут есть пространство и определённые ресурсы для его формирования (углеводороды, метан) для строительства подходящих обиталищ (тех самых "висячих садов-биомов Титана).
Конечно.
Минус - сумерки. Свет должен быть искусственный. Вечная "полярная ночь". Но это и хорошо. В конце концов то же будет и на Луне (под поверхность) и на Марсе. Прямым солнечным светом не могут пользоваться никто (для этого даже у ОНейла была сложная система зеркал)
Это по-сути вторая (или если с металлами там всё очень плохо, то третья) проблема (после малой гравитации). Преодолев все три проблемы, мы (люди), по сути, становимся совсем независимым от земных условий формой Организованной Материи.
Вообще независимой от светил (от них как источников энергии).
Мы перестаём быть детьми Солнца. Становимся детьми звёзд.

И если для кого-то в конце концов родным домом, более уютным для жизни миром будет именно Титан, а не Земля, то эти люди будут смотреть на другие звёзды совсем другими глазами.
Их не будет там интересновать землеподобная планета-гравяма в поясе жидкой воды. Их будет интересовать "второй Титан". И вот тут то и может выяснится, что как раз "другие Титаны" у тех же красных карликов встречаются куда чаще чем "другие Земли"  где быт то нибыло вообще.
Улавливаете мысль?
А вы говорите, всего лишь научные базы типа в Антарктиде.
Мыслите убого. Бескрыло, товарищи земляне!
 

[Mercury127]

(лед при тех температурах крепче гранита)

какие ваши доказательства? цифры на стол, пожалуйста!

[alex_semenov]

На Титане достаточно мягкие рыхлые породы, которые очень легко бурить на десятки и сотни километров до тёплого водо-амиачного океана и глубже. Это позволит там легко строить титано-термальные метановые электростанции массово в отличие от Земли, где это возможно лишь в отдельных местах.

Предыдущее обсуждение только-что на параллельной ветки возможности ларинского водородного энергетического Эльдорадо для Земли меня сильно настроило против всяких попыток использовать "скрытые" химические резервы. И к скудным геотермальным на Титане (на Земле конечно же побогаче) я отношусь с недоварием.
Как не верти, то видимо НА РОДУ НАПИСАНО развитой техносферной цивилизации черпать энергию из АТОМА.
Увы, но альтернатив этому нет.
При этом уран (235, 238) - это только СТУПЕНЬКИ к настощему энергетическому переходу. К DD-энергетике. Когда мы научимся добывать в любом количестве и за приемлемую нам цену энергию из дейтерия, мы закончили "техносферный" переход в плане обеспечения своих энергетических потребностей.
При этом DT-энергетика - тоже всего лишь ступенька. Именно дейтерий, самое бросовое термоядерное топливо должен стать БАЗОВЫМ источником энергии для твёрдо стоящей на ногах цивилизации, которая смело смотрит вглубь вселенной (во как пафосно!) и говорит: Имею право! Я - не тварь дрожащая! (доведём пафос по порога больницы имени Кащенко).


Это первая неизбежность (и нефик вилять по сторонам как маркетанская лодка!)
Вторая - рициклинг.
Мы сейчас цивилизация производящая в основном МУСОР.
И это просто издержки особо жирного (но не долгого) периода. Мы уничтожаем среду обитания как паразиты. Мы, современная техносферная цивилизация и есть ПРАЗИТ на теле планеты. И если этот паразит не уймёт свои аппетиты и не вступит в симбиоз со средой (куда более худой чем теперь) он нахрен вымрет. Исчезнет с лика вселенной. Или или.
Выбор только такой.
И переход от паразитизма к симбиозу только один - максимальный рициклинг. Это, кстати, означает очень серьезные социальные и ЭТИЧЕСКИЕ перемены. Частное в мире рициклинга никак не может быть выше общественного. Материальное выше духовного. Ну и так далее...

[alex_semenov]

какие ваши доказательства? цифры на стол, пожалуйста!

У какие вы крутые перцы стали!

"Люди опомнились, опрокурорились
 Влезли на крышу: ДЕРЖИ ПОДЛЕЦА!
- Я-ж ХОЛОСТЫМИ!!!!... харкая кровью,
   он выл на допросах еле дыша..."


Не помню где я это подцепил, что лёд при температуре жидкого азота как гранит. Возможно у Аманды, нашей, сказочницы, Хендрикс. А возможно где-то еще дальше...
Надо искать...
Вполне возможно что и байка.

Вот тут, первое что попалось:

Понятие о льдокомпозитных материалах

Строители Заполярья постоянно используют в качестве строительного материала ледобетон. Так называют лед с включенной в него галькой. Ледобетон настолько прочен, что при работе с ним нередко ломаются даже стальные зубья экскаваторов. И технология эта вовсе не инновационная, а что называется с «бородой».+++

Еще в 1934 г. профессор Б.Г. Скрамтаев и инженер В.И. Сорокер предложили использовать в качестве строительного материала для зимних фортификационных сооружений «ледяной бетон» – однородную по составу смесь из песка (29%), гравия или щебня (64%) и воды (7%). +++



Произведенные ими испытания «ледяного бетона» показали, что по прочности на сжатие «ледяной бетон» равен хорошему цементному бетону, применяемому в гражданском строительстве, или кирпичу первого сорта. По прочности на изгиб «ледяной бетон» оказывается в два-четыре раза выше бетона и кирпича. +++

Другим вариантом ледобетона является лед с добавлением к нему древесной пульпы «ледопласт». Материал этот выдерживает давление до 50 кг/см2 и может быть использован в качестве заменителя цемента при постройке плотин на реках Заполярья.+++

Армирование льда волокнистым материалом повышает предел его текучести и увеличивает прочность. При использовании хлопковых и древесных волокон прочность увеличивается в 2-3 раза, стекловолокно дает увеличение прочности до 8 раз. Древесные опилки и размельченный торф, смоченные водой и нанесенные на поверхность льда, хорошо предохраняют от таяния складские помещения из льда и ледяные причалы.

Конечно, это не чистый лёд. Это АРМИРОВАННЫЙ... Но и температуры, при которых это собирались использоваться сибирские но не титанские.
Да не доказательство (надо искать глубже) но уже обнадёживающие предпосылки.

Вот в чём я точно уверен, это в том что алюминий (дюраль) при нормальных температурах Титана будет прочней чем хорошая сталь.

[Mercury127]

да-да, я тоже читал про ледяной авианосец...
но... цифры-то где?

для гранита - вот из вики: "прочность на сжатие до 300 МПа"
умножив на 10, из этого уже можно очень грубо оценить модуль Юнга гранита E = 3 ГПа.
это, понятное дело, при обычных температурах, причем на излом прочность будет МЕНЬШЕ.
а при заякоривании дирижбана порода будет работать именно на излом.

алюминий (дюраль) при нормальных температурах Титана будет прочней чем хорошая сталь.

ага, угу...

модуль Юнга, ГПа, для:
Алюминий    70
Дюралюминий    74
Железо       180
Сталь    190—210
Лёд          3

те согласно этой таблице и моей прикидке выше, лед и гранит УЖЕ примерно равны по модулю Юнга...

из русской вики:
"при температурах \( {\displaystyle T\leq \Theta _{D}} ( Θ D {\displaystyle \Theta _{D}} \) — температура Дебая) температурная зависимость модуля упругости определяется простым соотношением

    \( {\displaystyle M(T)=M_{0}-M_{1}T-M_{2}T^{2}} \)

где \( M_{0} \) — адиабатический модуль упругости идеального кристалла при T ⟶ 0 K; \( {\displaystyle M_{1}T} \) — дефект модуля, обусловленный тепловыми фононами; \( {\displaystyle M_{2}T^{2}} \) — дефект модуля, обусловленный тепловым движением электронов проводимости[2]."

из англ:
"In general, as the temperature increases, the Young's modulus decreases via \( {\displaystyle E(T)=\beta (\varphi (T))^{6}} \) where the electron work function varies with the temperature as \( {\displaystyle \varphi (T)=\varphi _{0}-\gamma {\frac {(k_{B}T)^{2}}{\varphi _{0}}}} \) and γ is a calculable material property which is dependent on the crystal structure (for example, BCC, FCC). φ0 is the electron work function at T=0 and β is constant throughout the change."

получается, "дефект модуля Юнга" пропорционален то ли второй, то ли шестой степени температуры...
но это не значит, что при понижении температуры мы получим упрочнение по второй и тем более шестой степени оной температуры.

[alex_semenov]

а при заякоривании дирижбана порода будет работать именно на излом.

Да бросте. У нас на Земле дома (при g=9.8 м/с²) строят на вечной мерзлоте. А вы хотите сказать что там не удержатся?
Да, ясно, что дома давят, работают на сжатие. Но и тут вы думаете будет сильно рвать вверх?
Внутри надутая полость будет заполнена строениями и растениями.
То есть в идеале у сооружения должна быть нулевая плавучесть. Но само строение может быть и тяжелее. Просто купол будет держаться именно аэростатно (огромные помещения без каких-либо подпорок).
Твёрдость гранита, возможно это метафора. Но твёрдости цемента, думаю, вполне хватит.
Тут мыслимы очень изощрённые конструкции якорения.
Например, действительно армировать лёд вокруг якоря (всё теми же углеводородными волокнами).
Зачем вообще надо подвешивать такой шар?
Что бы тепло, которое неизбежно будет от него идти не размягчало поверхность.
Но возможно это излишние предосторожности с моей стороны и вся эта аэронавтика будет работать только на облегчение конструкции, которая тупо опирается на ледяную поверхность (как здания на вечную мерзлоту).
Тут свайные опоры очень хорошо себя показали даже для строительства цехов.
То есть очень нагруженных сооружений.

То есть, единственное что нас может сдерживать в наших аэростатно-архитектурных фантазиях и мегаломании (скажем, купол диаметром 1 км!) - это возможно ветровая нагрузка. Но во-первых она там, кажется не бог весть какая у поверхности, а во-вторых опять же растяжки могут вполне себе это компенсировать.
Ещё тонкость. Чем больше размер, тем больше отношение объема к поверхности. Поступление тепла (как отход жизнедеятельности системы внутри) можно считать пропроциональным объему. А отвод тепла - это перенос через поверхность. Очень большие купола могут просто не справится с отводом тепла изнути.
Хотя на первый взгляд кажется, что по-идее наоборот купол надо утеплять.
Но это маленькие купола надо.
А достаточно большие, в которых будет много всего живого и тёплого - утеплять уже не надо будет.
Это вообще-то легко считается.

[Mercury127]

То есть в идеале у сооружения должна быть нулевая плавучесть.

которая будет зависеть от погоды. так что:
- придется делать плавучесть с запасом. чтоб всё не упало от случайного циклона,
- нагрузки будут весьма переменные.

[alex_semenov]

- нагрузки будут весьма переменные.

Да, но это детали. В конце концов для начала надо понять погодную обстановку там на месте. Если она будет суровой, то возможно действительно сооружения не стоит подвешивать как аэростаты, а тупо их просто облегчать по-аэростатному, но в целом сооружение должно давить на поверхность, твёрдо быть привязано к грунту. Что касается переменной плавучести в зависимости от перепада давления (или тепературы внутри, например) - это всё решается механизмами компенсации. У соврменных небоскрёбов внутри стоят всякого рода успокоители качек и т.д. Тут мыслимо что-то подобное.
Но просто посмотрите на типичный земной город-технополис:



Земной город вроде как и рвётся иглами-небоскрёбами в третье измерение. Но всё что попроще (подешевле) распластано вокруг по поверхности. Гравитацией. Этакий контраст (Дубаи - город контрастов) Мы - цивилизация двумерная. Плоская. Обычное дело. Гравитационная яма же! Мы рождены тут ползать...

[Инопланетянин]

Да, но это детали. В конце концов для начала надо понять погодную обстановку там на месте.

Я почему согласен с идеей научных станций? Торопиться не надо, надо именно всё как следует изучить, а уж опосля!…

[Vavanzer]

Научные базы? Зачем ТАК МЕЛКО?
Титан прекрасен как АЛЬТЕРНАТИВНАЯ среда обитания  для нашей цивилизации. Альтернативной земной цивилизации.

   Тогда Антарктида (континентальная ее часть) вообще райскте место. Куча чистой воды, воздух пригоден для дыхания, жара всего в - 50-70° относительно Титана. Нет вредных и ядовитых примесейв атмосфере и в льдах. Солце светит, возможна солнечная и ветровая энергетика. До каменистых пород недалеко, где то и вовсе на поверхности.
Про побережье вообще молчу, там еще и еда бесплатная водится)))

Низкая температура - это не минус а плюс данного места. Это открывает феноменальные возможности для развития технологий, которые на Земле просто не могут прижиться из-за слишком высокой температуры среды.

   Так то да, криотехнологии при низкой гравитации. Как вариант практического использования, если нужны такие производства в больших обьемах на периферии...

Любой купол, шар, сфера надутый земным воздухом (земным составом) до 1.75 атм и НАГРЕТЫЙ  до комфортной нам температуры 20 С (н.у.) будет весить в примерно 4 раза меньше. Такой надутый шар будет там своего рода "монгольфером", рвущимся ввысь.
Привязав (надёжно заякорив) такой шар к ледяной (лед при тех температурах крепче гранита) поверхности Титана вы таким образом можете получить обширные (связанные друг с другом переходами) висячие над поверхностью пространства

     А это идея!)) Как раз для ледяного мира оч хороша. Тк есть подвох, эффект Антарктиды, когда снег валит и не тает никогда, в итоге все строения тонут в леднике, и однажды становятся глубоко ниже уровня поверхности, как в Антарктиде...    Еще одна альтернатива долгосрочных баз пришла в голову - плавучие колонии в океане из жидких газов... Их тоже не завалит никогда. Плюс от трещин и движений льда защищены.
  Кстати, вспомнилась снкретная база в льдах Гренландии. Там мирикосы с множеством проблем столкнулись, изза подвижности больших ледяных массивов. Трещины, постоянные смещения, сейсмоактивность, боковое давление огромных масс в непрерывном медленном движении... Халява не прокатила))))) Наоборот, вдобавок еще и высока угроза утечки больштго количества ядерных отходов...

[Vavanzer]

Их будет интересовать "второй Титан". И вот тут то и может выяснится, что как раз "другие Титаны" у тех же красных карликов встречаются куда чаще чем "другие Земли"  где быт то нибыло вообще.
Улавливаете мысль?

   Они, эти титаны, в одиночном варианте, могут быть и в поясе Койпера, точнее в неких его аналогах у других звезд. Малые планеты с не совсем застывшей атмосферой на окраинах планетных систем, в "области Сатурна". Достаточно защищенные от звездных ветров и вспышек  расстоянием и с небольштй степенью диссипации, изза крайне низких температур атмосфер...

[Vavanzer]

Ледобетон настолько прочен, что при работе с ним нередко ломаются даже стальные зубья экскаваторов. И технология эта вовсе не инновационная, а что называется с «бородой».+++

Еще в 1934 г. профессор Б.Г. Скрамтаев и инженер В.И. Сорокер предложили использовать в качестве строительного материала для зимних фортификационных сооружений

    Можно и без профессора проверить и лично убедиться!
  В прошлом году поздней осенью не убрали вовремя обычный ПСГ, перед воротами гаража. Его залило водой с крыши.  И мороз - 15-20° долбанул... Оч весело было долбить 2 куба этого "ледобетона". В некоторых местах лом как в твердый пластик тонул, и бур перфоратора тоже... 3 дня ушло, руки все в мозолях и с отбитыми кистями)))
Если бы еще стекловолокном армировать, то вообще броня будет!)) А если еще и с чем то тягучим типа глины.... Интересно, на Титане реально найти мелкодисперсные минералы, или же их будут добывать методом обогащения, извлекая из растаявшего льда?