Освоение Меркурия

[SpaceEngineer]

причина прима - эволюция центральной звезды системы в красный гигант

Вариант переселения на окраины системы не рассматривается? Или строительства солнечных экранов у каждой заселённой планеты.
После формирования белого карлика, на близких к нему орбитах могут сформироваться углеродные планеты второго поколения. На некоторых из них температурные условия будут умеренными в течение триллионов лет. Белый карлик остывает очень медленно.

[crazy_terraformer]

Рассматривается, но на окраинах СС есть ограничения запасов веществ по массе тяжелее воды. Солнечный экран поможет планете не тормозиться в раздувшейся атмосфере красного гиганта? Солнечный экран не может быть толстым и тяжёлым, иначе на его удержание придётся тратить много энергии и вещества, да и сам он будет разрушаться от динамических нагрузок, если же это будет рой, то ему тоже придётся тратить энергию и вещество на удержание в пределах точки Лагранжа или на орбитах вокруг планеты, противодействовать тормозящему влиянию атмосферы красного гиганта. Только надо дождаться стадии белого карлика, живя миллиарды лет на накопленных запасах.

[crazy_terraformer]

Максимальный диаметр экрана от Солнца в т.L1 Лагранжа системы Солнце-Меркурий=~10 180,788 км=~10 181 км

(кликните для показа/скрытия)

Расчёт диаметра экрана от Солнца в т.Лагранжа L1 системы Солнце-Меркурий.
Средний диаметр Солнца 1,392·10⁶км.
Чтобы не припекло, берём перигелий Меркурия как расстояние до Солнца H=46,001009·10⁶км
Радиус Меркурия r1=2439,7 км
Масса Меркурия Mmercury=3,33022·10²³кг
Масса Солнца Msol=1,9885·10³⁰кг
Расстояние до т.L1 h=~H(Mmercury/3Msol)^1/3=46,001009·10⁶*(3,33022·10²³/(3*1,9885·10³⁰))^1/3
h=~46,001009·10⁴(0,333022/(3*1,9885))^1/3=175 809,653 км=0,175809653·10⁶км

Высота большой трапеции(высота большого треугольника) - перигелий Меркурия H=46,001009·10⁶км, большое основание - cредний диаметр Солнца D1=1,392·10⁶км, малое основание - диаметр Меркурия D2=2*r1=2*2439,7=4879,4 км.
Высота подобной трапеции, созданной пересечением большой трапеции диаметром экрана, это расстояние до т.L1 от Меркурия h=~0,175809653·10⁶км
Длина основания большого треугольника Y=(D1-D2)/2
Длина большого основания малой трапеции равна диаметру экрана D3. D3=D2+2X
X-длина основания малого подобного треугольника.
 Согласно принципу подобия X/Y=h/H
X=Y*h/H=h(D1-D2)/2H
D3=D2+2X=D2+h(D1-D2)/H=4879,4+0,175809653·10⁶(1,392·10⁶-4879,4)/46,001009·10⁶
D3=4879,4+0,175809653(1,392·10⁶-4879,4)/46,001009=~10 180,788 км

[дерево]

Максимальный диаметр экрана от Солнца в т.L1 Лагранжа системы Солнце-Меркурий=~10 180,788 км=~10 181 км

(кликните для показа/скрытия)

Расчёт диаметра экрана от Солнца в т.Лагранжа L1 системы Солнце-Меркурий.
Средний диаметр Солнца 1,392·10⁶км.
Чтобы не припекло, берём перигелий Меркурия как расстояние до Солнца H=46,001009·10⁶км
Радиус Меркурия r1=2439,7 км
Масса Меркурия Mmercury=3,33022·10²³кг
Масса Солнца Msol=1,9885·10³⁰кг
Расстояние до т.L1 h=~H(Mmercury/3Msol)^1/3=46,001009·10⁶*(3,33022·10²³/(3*1,9885·10³⁰))^1/3
h=~46,001009·10⁴(0,333022/(3*1,9885))^1/3=175 809,653 км=0,175809653·10⁶км

Высота большой трапеции(высота большого треугольника) - перигелий Меркурия H=46,001009·10⁶км, большое основание - cредний диаметр Солнца D1=1,392·10⁶км, малое основание - диаметр Меркурия D2=2*r1=2*2439,7=4879,4 км.
Высота подобной трапеции, созданной пересечением большой трапеции диаметром экрана, это расстояние до т.L1 от Меркурия h=~0,175809653·10⁶км
Длина основания большого треугольника Y=(D1-D2)/2
Длина большого основания малой трапеции равна диаметру экрана D3. D3=D2+2X
X-длина основания малого подобного треугольника.
 Согласно принципу подобия X/Y=h/H
X=Y*h/H=h(D1-D2)/2H
D3=D2+2X=D2+h(D1-D2)/H=4879,4+0,175809653·10⁶(1,392·10⁶-4879,4)/46,001009·10⁶
D3=4879,4+0,175809653(1,392·10⁶-4879,4)/46,001009=~10 180,788 км

Для круглой орбиты (например Венера) тело в т.L1 всегда будет на пути к Солнцу. А для ощутимо вытянутой Меркурия не будет ли экран сильно отклоняться?

[crazy_terraformer]

Гипотетический экран(неуверен, что возможно его изготовить(в виде цельной конструкции или роя  спутников) и поддерживать его существование) будет гулять вместе с точкой Лагранжа, а для того чтобы он не смещался к планете или к Солнцу должен быть какой-то механизм удержания - встроенные СЭС, играющие роль солнечных парусов и питающие встроенные электромагнитные системы, отталкивающие солнечный ветер в нужном направлении, или питающие электрические двигатели, выбрасывающие меркурианский кислород(что не есть хорошо, лучше использовать набегающий поток вещества).

[SpaceEngineer]

Экран ещё и поворачиваться должен с периодом, равным орбитальному периоду планеты. Почему-то все об этом забывают. Приливные силы будут стремиться развернуть его ребром к Солнцу. Теоретически, можно управлять движением экрана, меняя отражательную способность его частей (как e-ink экран), с целью изменения давления света на него. Балансировать на гравитационных полях и давлении света так, чтобы оставаться в заданном положении. Никакого топлива на это тратить не нужно, затраты энергии минимальны - на изменение цвета пикселей e-ink экрана. А сама энергия дармовая, часть площади экрана - это солнечные батареи.

[crazy_terraformer]

Никаких солнечных батарей - быстрая деградация, а термоэлементы или нитиноловые электрогенераторы без жидких или газовых теплоносителей, охлаждение за счёт теплопроводности в твёрдом теле

[Dem]

Чему деградировать в куске кремния?

[Андрей Астрофизический]

Вы отрицаете деградацию солнечных панелей?
А гугл не отрицает, обратитесь к нему.

[crazy_terraformer]

Хотя бы верхнему слою грозит деградация из-за воздействия жёсткого излучения Солнца(УФ, рентген и гамма) и микрометеоритов, затем имеются солнечный ветер и солнечные нейтроны, космические лучи(и порождаемые ими вторичные ливни частиц). Целый комплекс - плавление и испарение из-за микроимпактов, фотохимические реакции(деструкция межатомных связей), фотоядерные реакции(расщепление кремния гамма-лучами) и ядерные реакции(например: захват ядрами изотопов кремния и легирующих добавок нейтронов и протонов с последующими трансмутацией в атомы изотопов других элементов).
 

[crazy_terraformer]

 https://elementy.ru/kartinka_dnya/15/Temnye_kratery_Merkuriya
Темные кратеры Меркурия
16.03.2016

Тот факт, что Меркурий заметно темнее, чем Луна, приводил планетологов в изрядное недоумение, поскольку на ближайшей к Солнцу планете явно не хватает железа — главного «затемнителя» нашей Луны. Теперь ученые, кажется, разгадали эту загадку. Изучение данных по нейтронной спектроскопии, полученных «Мессенджером», показало, что поверхность Меркурия обогащена графитом — одной из аллотропных модификаций углерода, которая всем известна по обычным карандашам (в них графит используется в смеси с глиной).

Станция «Мессенджер» вышла на орбиту вокруг Меркурия 18 марта 2011 года и проработала там до 30 апреля 2015 года, после чего аппарат упал на планету. «Мессенджер» зафиксировал присутствие на Меркурии углерода на довольно высоком уровне — несколько процентов; это гораздо выше, чем на Земле, Луне или Марсе. Помогли в основном наблюдения последних дней, как раз перед столкновением с поверхностью планеты. Снимки крупнейших кратеров с близкого расстояния позволили также понять, из чего состоят наиболее темные пятна.

Планетологи предполагают, что углерод буквально всплыл в результате расслоения первоначальной коры Меркурия 4,5 млрд лет назад, когда планета, когда-то представлявшая собой шар расплавленной магмы, начала затвердевать. В то время как большинство минералов, кристаллизующихся из магматического океана, тонуло и спускалось вниз, более легкий графит устремлялся к поверхности.

В дальнейшем этот километровый графитовый слой мог быть разрушен новыми прорывами лавы и лавовыми потоками, пока геологическая активность на планете постепенно не сошла на нет. В настоящее время графит уже не образует на поверхности Меркурия единой корки, а остался лишь пятнами на некоторых участках (в основном там, где удары метеоритов обнажили древнюю темную породу). Однако и этого достаточно для общего внешнего потемнения планеты.

Залежи графита - шикарный ресурс для металлургии и химпрома, агропрома будущего Меркурия. В сочетании с запасами воды в полярных кратерах - это вызывает определённые надежды. Хотелось бы найти азот, хотя бы в виде нитридов.

[Андрей Астрофизический]

Хотелось бы найти азот

В сочетании с регулярным прожариванием поверхности, не много на это надежд. Азота явно будет не больше чем воды, а скорее всего намного меньше.
А вот графит, насколько я понимаю в масштабах километров как по ширине, так и по глубине - это и в самом деле шикарно.
Почему-то, зародилась такая надежда, что после Марса вторым будет колонизирован таки именно Меркурий... уж очень он интересно смотрится. При одновременно-дикой неудобности туда добираться, вахтовый метод это точно не про него.

[zeon111]

что после Марса вторым будет колонизирован таки именно Меркурий...

Вы в курсе вообще "Для того чтобы долететь до Меркурия нужно затратить столько же энергии, сколько и для полета к Плутону. "  ?http://www.letopis.info/themes/cosmonautics/na_puti_k_merkuriyu.html отсюда.
Так что проще уж на Каллисто отправить экспедицию. Ну разумеется Марс - первая цель у современных мечтателей типа Маска. (И да на какой-нибудь астероид или спутник Марса проще чем на Марс былобы). Что касается Маска, то как говорил Добкин "тебе денег никто не даст". Читал тут где-то или слушал что чтобы полететь на Марс нужно обьединить усилия (денежные) США, Китая, России, Европы. Хотя США судя по прошлому по Лунной гонке - могут и одни. Почему они тогда полетели на Луну - СССР с 1957 года был впереди США и каждым полетом с рекордом больно уязвлял самолюбие американцев, Хрущев не упускал возможности каждый раз уколоть побольнее. Поэтому конгресс и президент и население все были за и денег выделили немерено. Самое забавное что к 1972 году после 6-ти пусков американцы настолько привыкли что начали критиковать и считали обыденностью эти полеты...  Трансляции не собирали народ. пришлось отменить. Наивные пельмени. Больше никто не летал дальше орбиты. Нам сейчас нужно ценить что у нас МКС есть и люди на орбите летают... через лет 6 уже возможно никого в космосе не будет.
        Что касается Маска то ему нужна конкуренция - если Китай например начнет программу тогда США вложатся в Маска. Может на Марс что-нить слетает а там и еще куда-нибудь проигравшая сторона чтобы доказать.
          Но это все разговор только о флаговтыке.

[Андрей Астрофизический]

Вы в курсе вообще "Для того чтобы долететь до Меркурия нужно затратить столько же энергии, сколько и для полета к Плутону

Вообще-то да.

При одновременно-дикой неудобности туда добираться, вахтовый метод это точно не про него.

читать умеем? в курсе я, в курсе.
И тем не менее. Марс понятное дело вне конкуренции на колонизацию, раньше чем там - нигде ничего не будет.
А дальше что: астероиды конечно интересно, но их много и они мелкие с низкой гравитацией - какого-то очевидного центра прям колонизации из них как-то не видно. Полуавтоматические руднодобывающие базы иногда мб посещаемые если что-то накрылось - это никак не колонии. Все что за поясом - далеко, темно, холодно, и бедно ресурсами, т.е. не очень понятно зачем вообще надо. А что у нас внутри пояса осталось? Луна - отпадает, это не колония а база. Венера - отпадает понятно почему.
Осталась одна симпатичная планетка, по сумме своих перспективных плюсов вкуснее чем весь пояс астероидов вместе взятый... но добираться сложно, да. Потому там либо колония, либо никак, в отличие от тех же астероидов.

[zeon111]

ресурсами

Вообще смешно. ресурсы тут не при чем. На Луну не ради ресурсов летали.

Луна - отпадает

Ничего не отпадает. Вот что касается Луны у американцев есть планы туда вернуться и даже у наших есть.
Тут кстати еще прикол - про Гелий-3 кто-то писал на первой странице - дескать там его много. А нахрена вам рядом с Солнцем(готовым источником энергии) Гелий 3. Он в принципе и на Земле то не особо нужен. 

расположение: планета Земля (надоела)

Изучайте с Земли и с космических АМС. А так вон сьездите в Пустыню под Астраханью - вот вам и Марс будет (и наблюдения с телескопом в пустыне хорошие). Заодно порыбачить можно на Волге. 

[EvilShurik]

что после Марса вторым будет колонизирован таки именно Меркурий...

Вы в курсе вообще "Для того чтобы долететь до Меркурия нужно затратить столько же энергии, сколько и для полета к Плутону. "  ?http://www.letopis.info/themes/cosmonautics/na_puti_k_merkuriyu.html отсюда.

На самом деле до Меркурия долететь гораздо проще, чем до Плутона, и даже, до Марса! Потому что рядом с ним - море дармовой высококачественной энергии, которую достаточно просто использовать, например, в солнечно-водородном двигателе. Поэтому и запас топлива брать в полёт на Меркурий можно минимальный. В идеале - вообще, только рабочее тело плазменного двигателя на солнечной энергии!

[Rattus]

Гелий 3. Он в принципе и на Земле то не особо нужен.

Справедливости ради:

1) Никель + платиновые металлы (они могут извлекаться в рамках единого технологического цикла) на астероидах (просто кларковое содержание никеля в астероидах на столько высоко, что вполне соответствует хорошему месторождению). Однако не при сегодняшней цене на никель, конечно. Когда никель подорожает ну хотя бы до 1000 $/кг, если к тому моменту всё не развалится , тут что-то можно будет обсуждать.

2) Недавнее открытие - ртуть в полярных кратерах Луны. Не то, что совсем неожиданность (вообще предположить это можно было), но тем не менее. Мерзлотные породы кратеров вечной тьмы содержат около 0,28% ртути (https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2011JE003841). Это на самом деле соответствует хорошему месторождению. Генезис её следующий. Ртуть при вулканических процессах выделялась из недр Луны, однако поскольку атом ртути довольно тяжёлый, она может удерживаться полем тяготения Луны достаточно долго. В результате выделившаяся ртуть не рассеивалась в космическом пространстве, а успевала мигрировать в тёмные кратеры и там осаждаться, постепенно накапливаясь. Добыча такой ртути может быть весьма проста. Породу достаточно нагреть до нескольких сотен градусов, а затем конденсировать выделившиеся пары. Ртуть при этом будет отделяться практически количественно. При этом важно, что не потребуются какие-то реактивы, которых сложно будет найти на Луне. Плюс ртуть всё же металл редкий и достаточно дорогой, совсем не железо или титан. Правда она сейчас из-за токсичности не особо кому-то в больших количествах и нужна. Но тем не менее.

3) Пресловутый гелий-3. Добыча его на Луне может быть дешевле получения облучением лития в реакторах и ускорителях. Проблема только в том, что в больших количествах он сейчас не особо кому-то и нужен. На детекторы нейтронов и медицину много не надо. Перспективы He-3-D реактора сейчас выглядят весьма отдалённой и туманной перспективой (мы и D-T сделать пока не можем). В принципе много гелия-3 могут потребовать квантовые вычисления (рефрижераторы смешения здесь будут почти безальтернативным способом получения сверхнизких температур).

[crazy_terraformer]

Буквальный Меркурий так себе для колонизации.

Меркурий, обладая массивным железным ядром, генерирует заметное магнитное поле. И хотя мощность его всего около 1 % от земной, оно задерживает значительную часть солнечного ветра и космического излучения, снижая радиацию на поверхности планеты. Это обеспечивает гораздо более приемлемые условия для колонизации, хотя бы до уровня околоземной орбиты, например МКС.

В отличие от Марса, на Меркурии можно гулять в каждую ночь. Можно ранним утром и поздним вечером, вопрос только в солнечных нейтронах и гамма-излучении во время солнечных вспышек.
https://nplus1.ru/material/2018/10/19/colombo

От Солнца не исходит постоянный поток нейтронов и гамма-излучения. Гамма-излучение исходит только во время солнечных вспышек. И у нас есть специальный режим: когда прибор распознает, что началась солнечная вспышка, мы «забываем» про Меркурий и начинаем с высоким разрешением мерить нейтроны и гамма-фотоны уже для того, чтобы изучить именно ее, будем работать в режиме солнечного телескопа.

Вероятно самое безопасное место для прогулок место ночная сторона планеты вне полярных каспов - щелей в магнитном поле у магнитных полюсов, сквозь которые свободно проходят потоки заряженных частиц.
Гравитация почти как на Марсе, вечные пики света в сочетании с вечной ночью в полярных кратерах - это замечательно.
Солнечные сутки равны 176 земным суткам, можно паралельно экватору делать дороги - ж/д и авто. Сначала первые вокруг одного из полюсов, затем по части витка спирали( или по диагонали, или прямой переход по меридиану) придётся спуститься ближе к экватору и сделать следующий круг дорог двигаясь за Солнцем, и т.д..  Потом ставим на колёса колонию и заводы и медленно катим их за Солнцем или от него.
Полярное сжатие планеты - ноль, практически шар, радиус - 2439,7 км. L=2πR=15329,087 км - длина экватора. Чтобы не отставать от Солнца надо ехать со средней скоростью ~3,63 км/час=~60,5 м/мин=1 м/сек пешком можно уходить или догонять Солнце, если не спать.
45-я параллель, находящаяся от экватора и полюса на равном расстоянии h=~1916,136 км, имеет радиус R₂=R*sin(π/4 )=~1725,128 км, длину  L2=2π R₂=~10 839,302 км
Средняя скорость движения здесь ~2,566 км/ч=~42,769 м/мин=~71,3 cм/сек
60-я параллель имеет радиус R₃=R*sin(π/6 )=1219,85 км. L3=~7664,544 км v3=~1,815 км/ч=~30,242 м/мин=~0,5 м/сек
75-я параллель R₄=R*sin(π/12 )=~631,441 км. L4=~3967,46 км v4=~0,9393 км/ч=~15,654 м/мин=~26,1 см/сек
80-я параллель R₅=R*sin10^о=~423,65 км. L5=~2661,868 км v5=~630,18 м/ч=~10,503 м/мин=~17,51 см/сек
85-9          R₆=R*sin5^о=~212,634 км. L6=~1336,02 км v6=~7,6 км/сут=316,3 м/ч=~5,3 м/мин=~8,79 см/сек

Про жар от грунта, от которого не спасёт и дешёвое зеркало тут уже сказали, добавлю только, что мыкаться по полюсам, пытаясь отыскать ресурсы будет грустно. Два небольших пятачка доступной поверхности получаются.

На Меркурии вакуум - это отличный теплоизолятор. Поэтому над ракетой или вездеходом над развернуть большой шатёр из металлизированной плёнки и захватить часть окружающей площади, чтобы за период дня не успела прогреться за счёт теплопроводности породы, площадка под машиной.

На Марсе хоть вода была и можно рассчитывать на небольшое количество осадочных пород, а на Меркурии их что сконцентрировало?

Возможно жидкая сера, 

то же время поверхность Меркурия сравнительно бедна титаном и железом и богата магнием, занимая промежуточное положение между типичными базальтами и ультраосновными горными породами типа земных коматиитов. Обнаружено также относительное изобилие серы, что предполагает восстановительные условия при формировании поверхности планеты

Кроме того толщи графита обнаружены.
На Меркурии тоже есть вода в полярных кратерах.
https://zelenyikot.livejournal.com/69400.html?view=42465560#t42465560

Главным источником льда и воды во внутренней Солнечной системе считаются кометы. Хотя исследование Rosetta поставило под сомнение кометное происхождение земных океанов, а исследование LRO, в том числе российского прибора LEND поставило под сомнение кометное происхождение воды на Луне, но с Меркурием можно говорить увереннее. В его окрестностях кометы появляются гораздо чаще, т.к. Солнце тянет их своей гравитацией, как мух к меду.Поэтому кометы намного чаще падают на Меркурий чем на какое-либо другое тело в Солнечной системе, за исключением, конечно, Солнца.
Как многие помнят, комета - это “грязный снежок” - кусок льда с пылью и углеродными соединениями, по текстуре напоминающими уголь. Вот тут ученые и подобрались к ответу на загадку темных кратеров - органика. Лед, принесенный кометами, покоится на дне выбитых кратеров, прикрытый тонким темным слоем органических соединений… Вода и органические соединения - казалось бы лучшие ингредиенты для зарождения жизни, но не хватает еще атмосферы для поддержания воды в жидком состоянии, поэтому, как и на кометах, на Меркурии обитатели не ожидаются.

Органика - это ещё и азот.

Странные участки выщербленного грунта, которые назвали “впадины” (hollows), встречаются практически по всей территории Меркурия. Пока ученые могут только сказать, что впадины имеют недавнее происхождение, настолько, что возможно процесс их формирования продолжается до сих пор. Это удалось определить, по наличию метеоритных кратеров. Точнее по их отсутствию, что говорит о сравнительной молодости образований.

Впадины обнажают нижележащий грунт голубоватого или синеватого цвета.
Какую-то привязку впадины имеют к выходам вулканической лавы, но эти вулканы успокоились задолго до того, как начали формироваться впадины.
Считается, что это некий летучий минерал, который медленно испаряется под воздействием солнечных лучей или даже заряженных частиц, но приборы Messenger не позволили точно определить состав и характеристики изменяющегося грунта.

[Проходящий Кот]

Никаких солнечных батарей - быстрая деградация, а термоэлементы или нитиноловые электрогенераторы без жидких или газовых теплоносителей, охлаждение за счёт теплопроводности в твёрдом теле

Или создание цепочки термоэлементов с разными температурами.

[LonelyWanderer]

Солнечные сутки равны 176 земным суткам, можно паралельно экватору делать дороги - ж/д и авто. Сначала первые вокруг одного из полюсов, затем по части витка спирали( или по диагонали, или прямой переход по меридиану) придётся спуститься ближе к экватору и сделать следующий круг дорог двигаясь за Солнцем, и т.д..  Потом ставим на колёса колонию и заводы и медленно катим их за Солнцем или от него.
Полярное сжатие планеты - ноль, практически шар, радиус - 2439,7 км. L=2πR=15329,087 км - длина экватора. Чтобы не отставать от Солнца надо ехать со средней скоростью ~3,63 км/час=~60,5 м/мин=1 м/сек пешком можно уходить или догонять Солнце, если не спать.

Зачем что-то катать по поверхности планеты, убегая от Солнца? Места около полюсов для заводов и людей не хватит? Абсолютно ненужная затея. Во-первых можно располагаться у полюсов, во-вторых можно в средних широтах построить шторы (например, висящую на опорах фольгу, при гравитации Меркурия высота этих штор может быть в 2-3 километра, что позволит прикрыть целый город). Эти шторы, разумеется, не спасут от солнечной радиации - город всё-равно должен быть под поверхностью, но поможет против перегрева. С помощью штор можно освоить бОльшую часть поверхности планеты. Разумеется, лучше при этом грамотно использовать рельеф, например выбирая небольшие, но глубокие кратеры и строя шторы по гребням этих кратеров, таким образом экономя на необходимой высоте штор.