Освоение Меркурия

[Андрей Астрофизический]

Так и я о чем...

[crazy_terraformer]

Лэндер туда нужен.И чем быстрее тем лучше.

Да, странно, что Меркурий отодвинут на задворки "научной необходимости". Видимо хватило того, что наизучали орбитёрами.

Топливо при посадке потребуется и больше чем для посадки на Марс.
Меркурий]
Ускорение свободного падения на экваторе (g)   3,7 м/с²
0,377 g[2]
Первая космическая скорость (v1)   3,1 км/с
Вторая космическая скорость (v2)   4,25 км/с

Марс.
Ускорение свободного падения на экваторе (g)   3,711 м/с²
0,378 g[1]
Первая космическая скорость (v1)   3,55 км/с
0,45 земной
Вторая космическая скорость (v2)   5,03 км/с
0,45 земной.

Как видим параметры сходные, на Марсе можно ещё как-то об атмосферу тормозить.

[crazy_terraformer]

Там же нет атмосферы.Не за что цепляться.Если лететь по гомановской траектории и садится сразу ,то там тормозной импульс надо дать в 11км/сек.А если лететь в долгую,как Мессенджер,то консервов не хватит.

Таки консервов хватит, а терпенья и здоровья — нет.
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/432803/Pervym_k_pervoy_ot_Solntsa

Для того чтобы перейти в окрестности Меркурия по наиболее энергетически выгодной траектории, представляющей собой эллипс, касательный к орбитам обеих планет (гомановской траектории), и используемой при полетах к Марсу или Венере, космическому аппарату на околоземной орбите высотой 200 км потребуется сообщить отлетный импульс скорости примерно 5,55 км/с. Еще 7,55 км/с потребуются для торможения у самого Меркурия и выхода на орбиту вокруг него. А если мы хотим совершить посадку, то вторая величина составит уже 10,4 км/с. Все числа приведены без учета гравитационных потерь, величина которых зависит от удельного импульса применяемого двигателя и времени его работы. В отличие от тех же Марса или Венеры атмосфера при торможении не поможет — она на Меркурии настолько разряженная, что в практических и инженерных задачах ее можно даже не рассматривать. Кстати, для сравнения: при перелете по гомановской траектории к Марсу величины отлетного и тормозного импульсов скорости составят соответственно 3,61 км/с и 2,10 км/с, в случае посадки вторая величина составит 5,66 км/с. Еще для сравнения: запас характеристической скорости ракеты-носителя, выводящей спутники на околоземную орбиту с учетом гравитационных и аэродинамических потерь, составляет около 9,5 км/с.

Как видим, если задаваться целью полета по гомановской траектории, то космический аппарат должен обладать суммарным запасом характеристической скорости не менее 13,1 км/с, а на самом деле бо́льшим. Что существенно превышает энергетические требования даже к ракетам-носителям.

Для того чтобы обойтись меньшими затратами, потребуется более сложная схема перелета с использованием гравитационных маневров, в ходе которых космический аппарат разгоняется в поле тяготения попадающихся на его пути планет «бесплатно», не затрачивая драгоценное топливо. Но, во-первых, для того, чтобы реализовать такую сложную баллистическую схему, требуется уметь очень точно управлять космическим аппаратом. Во-вторых, «кружной» путь существенно увеличивает продолжительность перелета, и если по оптимальной траектории аппарат вышел бы к Меркурию уже через 105,5 суток после отлета с околоземной орбиты, то полет единственного пока земного КА Messenger, побывавшего на околомеркурианской орбите, продлился 6,5 лет.

За 105,5 суток и на Меркурии! Для этого при полёте туда с Земли надо дозаправляться на НОО или пристыковывать там дополнительные баки или ступени, если двигатели химические. В качестве топливной пары для полёта на НОО и возможно для набора 2-ой космической относительно Земли стоит использовать метан-кислород и или водород-кислород. Чем ближе к Солнцу, тем лучше использовать топливные компоненты с более высокой температурой кипения, чтобы уменьшить массу теплоизоляции и потери на испарение. То есть взять баки с разным топливами, не образующим отложений в топливном тракте, тогда можно использовать одни и те же двигатели
Метан<аммиак<гидразин<НДМГ.
Кислород< амил(N2O4).
С другой стороны конструкция двигателя может позволить избавляться от нагара или периодическое обогащение смеси окислителем. Так что керосин, синтин, и парафин вполне могут рулить в этом деле.
Садиться лучше на полюсе, где Солнце не встаёт над горизонтом выше 0,01°, либо на закате или в начале ночи на экваторе. Если экспедиция возвращаемая, то садиться лучше за полярным кругом, очень желательно в районе какой-нибудь магнитной аномалии, которая будет отклонять потоки заряженных частиц, бомбардирующих полярную зону, так как они следуют туда по линиям планетарного магнитного поля.
Известно, что в полярных кратерах есть водяной лёд, покрытый органикой. Возможно это смесь льда, органики и иных компонентов(метеоритной и вулканической пыли, реголитной пыли).
Это вода и органика послужит источником сырья для производства питьевой воды, еды и топлива. Меркурианский графит также интересен в плане синтеза топлива.

А как насчёт паровой ступени? Гелиостат будет греть паровой вольфрамовый котёл с внутренним осмиевым покрытием и внешним из графита.... Ту-ту.

[Dem]

За 105,5 суток и на Меркурии! Для этого при полёте туда с Земли надо дозаправляться на НОО или пристыковывать там дополнительные баки или ступени, если двигатели химические.

Отлётный импульс не сильно больше чем к тому же Марсу, проблема - затормозиться.
а тут можно использовать инфраструктуру размещённую на поверхности Меркурия - магнитные кольца или встречный поток песка 

[дерево]

Да какое ещё зеркало, зачем? Зачем нужно отражать свет в строго определённом направлении?

Нужно именно отражение при чём избирательное по спектру, чтобы минимизировать температуру щита и тепловое излучение на базу. Во-первых отражение видимого и ближнего ИК уменьшит поглощение энергии зеркалом и его нагрев, во-вторых отражение вниз теплового ИК уменьшит тепловое излучение под экран на базу. Но при этом экран вверх должен быть чёрным для теплового ИК, чтобы максимально охлаждаться. Для этого экран должен быть минимум 4-слойным. Верхний слой из полимера ПММА пропускающий весь солнечный свет и поглощающий тепловое ИК (при толщине >0,1 мм много больше длины волны), а значит излучающий почти как абсолютно чёрное тело. Следующий слой алюминия или серебра толщиной >0,1 мкм отражающая обратно основную часть солнечного света, поглощая ~10%. При мощности солнечного света до 14 кВт в перигелии такой щит будет иметь температуру ~400 K при горизонтальном расположении на экваторе. ПММА при такой температуре является мягким, а другие полимеры плохо подходят для излучения ИК, так как разрушаются от солнечного УФ. Значит нужен слой несущего материала под фольгой, сама же фольга обладает слабой механической прочностью на фоне многих полимеров. И ещё слой алюминия должен быть снизу, чтобы такой горячий щит не грел базу под ним.

Если щит находится под углом к поверхности (что позволит излучать ИК вниз на базу) и/или под углом к солнечным лучам, то это позволит значительно уменьшить его температуру.

Возможно отражающий слой металла должен быть двухслойным. Верхний слой из серебра толщиной 10...20 нм отражает часть видимого и ближнего ИК (в котором у алюминия наибольшее поглощение, соответственно не нужен нижний слой алюминия), пропуская, но почти не поглощая, синий и УФ, который уже будет отражаться алюминием. Это может позволить немного уменьшить поглощение солнечного света и температуру щита.

[LonelyWanderer]

Если люди или автоматическая станция будут высажены на широту, допустим, 45-ю, то согласно вашей версии, что к Солнцу наклон щита должен быть минимальный для минимального нагрева, его наклон к горизонту должен быть 40 или 50 градусов. Но каков размер тени тогда будет? А какой размер щита тогда необходим, если размер необходимой тени, допустим, 50 метров? Это несколько сотен метров, но как его разместить под таким углом? Это нужны какие-то циклопические конструкции в условиях довольно значительной гравитации. Такой приём можно использовать только для локального затенения отдельного зонда размером в пару метров. Но не для какой-то станции, базы и уж тем более какого-то поселения. Мне здесь кажется вполне достаточным простейшая вертикальная шторка высотой в 50 метров, которая обеспечит тень также глубиной в 50 метров, и это простейшая конструкция в виде двух вышек и поднятой на тросе шторе. Пусть она будет не столь эффективна, как некое многослойное зеркало, которое будет отражать в определённом направлении, но этого вполне хватит для защиты от перегрева: если там будут люди, то они в любом случае в дневное время должны быть под землёй, потому как никакие щиты и зеркала не защитят здесь от радиации Солнца. Они должны быть в обитаемых помещениях на глубине как минимум несколько метров. А на глубине там не столь жарко, как на поверхности, всё-таки там постоянная круглогодичная температура в несколько десятков градусов, которую, чтобы понизить, вполне достаточно вот таких вот шторок (но всё равно нужно ждать остывания, или охладить породы искусственно), ведь даже будучи незеркальной, она отправит тепловую энергию на 360 градусов, и лишь каких-то 10-20% от неё попадут на теневую сторону, что будет достаточно для остывания пород в тени вплоть до минусовых температур.

[LonelyWanderer]

И ещё момент. Если люди будут обитать на некоторой глубине, то на их жильё будет воздействовать и тепло окружающих пород. Отсюда глубина создаваемой тени должна значительно, вероятно в несколько раз, превосходить размеры самой обитаемой площади, чтобы в центре тени достичь необходимых температур. Если создать остронаправленный щит, то такой глубины тени не будет и обитаемая база будет соседствовать с горячими породами, а отсюда не получится поддерживать приемлемую температуру без активного охлаждения (помним, что обитаемая база на глубине будет в любом случае испытывать проблемы с охлаждением, даже на Плутоне - ввиду плохой проводимости пород над базой в условиях вакуума), а уж тем более, если щит будет зеркальным и отражать солнечный зайчик на поверхность в непосредственной близости от базы. Глубину же тени на 45-й широте можно сделать вплоть до 1 километра, так как вертикальную конструкцию такой высоты вполне возможно создать при гравитации Меркурия (и крайне затруднительно было бы создать под каким-либо углом), и даже если из этой тени ввиду градиента температур, со значениями температур плавно увеличивающихся от центра к краю тени, можно было бы использовать полосу в 200-300 метров - этого достаточно для создания целого города.

[дерево]

Если люди или автоматическая станция будут высажены на широту, допустим, 45-ю, то согласно вашей версии, что к Солнцу наклон щита должен быть минимальный для минимального нагрева, его наклон к горизонту должен быть 40 или 50 градусов. Но каков размер тени тогда будет?

Это смотря как угол смотреть...
На 45ой можно щит с осью поворота параллельно поверхности вдоль меридиана, при этом размер тени будет больше щита, а его температура порядка 350 К, но под ним температура будет во много раз меньше благодаря алюминию не излучающему вниз ИК.

Мне здесь кажется вполне достаточным простейшая вертикальная шторка

Из какого материала? Например чистое серебро или алюминий в вакууме под действием солнечного света даже на земной орбите нагреется очень сильно, далеко за равновесную чернотельную температуру, скорее всего даже расплавятся, что полностью противоречит субъективным ощущениям. Ведь на первый взгляд они являются отличными зеркалами, отражающими 90% солнечного света и поглощающими лишь 10%, но в ИК области у них поглощение много меньше, а потому мощность теплового излучения в сотни раз меньше, чем у абсолютно чёрного тела при температурах ниже плавления.

[николай теллалов]

Если люди будут обитать

кроме как в "спортивных" целях, люди на Меркурии без надобности

"колонизация" Меркурия, кмк, это его превращение в роботизированную индустриальную базу
только после начала такой программы имеет смысл серьезно думать над постройкой там обиталищ для любителей экстремных условий, а так же прикидывать чем именно они там будут заниматься, а сие занимание будет требовать именно физического их там присутствия

[LonelyWanderer]

Это смотря как угол смотреть...
На 45ой можно щит с осью поворота параллельно поверхности вдоль меридиана, при этом размер тени будет больше щита, а его температура порядка 350 К, но под ним температура будет во много раз меньше благодаря алюминию не излучающему вниз ИК.

Не совсем понял. Размер тени не может быть больше щита в принципе (если не рассматривать полутень). Она может быть либо равной, если щит перпендикулярно солнцу, либо меньше. Поворотных же щитов в случае крупных проектов лучше бы избегать - это усложнение (удорожание) и дополнительная уязвимость - было бы очень плохо, если бы произошёл отказ в полдень.

Из какого материала? Например чистое серебро или алюминий в вакууме под действием солнечного света даже на земной орбите нагреется очень сильно, далеко за равновесную чернотельную температуру, скорее всего даже расплавятся, что полностью противоречит субъективным ощущениям. Ведь на первый взгляд они являются отличными зеркалами, отражающими 90% солнечного света и поглощающими лишь 10%, но в ИК области у них поглощение много меньше, а потому мощность теплового излучения в сотни раз меньше, чем у абсолютно чёрного тела при температурах ниже плавления.

Я тут не большой специалист - мне представляется любой наиболее доступный и наиболее дешёвый материал, выдерживающий значительный нагрев. Я хотел лишь подчеркнуть его сущность в рассеивании излучения во все стороны (любого материала, пусть даже тканого из неорганических волокон, какими бы его характеристики не были, только чтобы он не был прозрачным), то есть совершенно любой материал, дающий тень - даст уменьшение температуры грунта, находящегося в этой тени. И хотел подчеркнуть оптимальность создания максимально простой конструкции в виде вертикально висящих штор. А какой лучше материал использовать - тут пусть другие думают, но в любом случае, любое решение должно стремиться к простоте и дешевизне. Самый лучший вариант - самый условно дешёвый и одновременно надёжный.

[LonelyWanderer]

Если люди будут обитать

кроме как в "спортивных" целях, люди на Меркурии без надобности

Да я тоже так считаю, что колонизировать Меркурий не нужно (а Венеру пока что невозможно), и смотреть надо в сторону Луны, Марса, астероидов, но тема о колонизации Меркурия, и оспаривать необходимость этого именно в этой теме так же неуместно, как неуместно оспаривание необходимости колонизации Марса в теме про колонизацию Марса, что некоторые практикуют Так что не будем, а лучше "из спортивного интереса" подумаем, как бы могли обустроиться люди на Меркурии

[loky1109]

Размер тени не может быть больше щита в принципе (если не рассматривать полутень).

Да ладно... Что-то моя тень под вечер по площади сильно больше площади меня самого.

[николай теллалов]

смотреть надо в сторону Луны, Марса, астероидов

без Марса - пока

оспаривать необходимость этого именно в этой теме так же неуместно, как неуместно оспаривание необходимости колонизации Марса в теме про колонизацию Марса

нет, уместна всякая обоснованная критика

просто надо твердо уточнить что такое "колонизация"
(имхо термин неуместен, ибо с земными аналогами колоний космическая "колонизация" имеет существенные отличия)

индустриализация Меркурия однако необходима, чтобы колонизировать (заселить) все подходящие тела СолСистемы (подходящесть, впрочем, не константа, а функция развития технологий); Меркурий может стать базой производства модулей для преобразования солнечной энергии в лазерные/микроволновые лучи, коими будет возможны:
- доставка энергии на удаленные тела
- защита Земли и внеземных поселений от метеоритов/астероидов
- коррекция орбит "колонизированных" астероидов (если это сочтут нужным сами "колонисты")
- ГЛАВНОЕ: навигация парусников в системе, а в перспективе - отправка межзвездников
(парусниками решаем проблему навигации между астероидами, где, как сделали вывод в теме о колонизации астероидов, дельта вэ требует большого расхода рабочего тела)

таки Меркурию логично быть "колонизированным", но роль его - не ПМЖ, а "промзона"

[дерево]

Поворотных же щитов в случае крупных проектов лучше бы избегать - это усложнение (удорожание) и дополнительная уязвимость - было бы очень плохо, если бы произошёл отказ в полдень.

Согласен, это скорее некий полукупол должен быть наподобее такого

Размер тени не может быть больше щита в принципе (если не рассматривать полутень).

Да ладно... Что-то моя тень под вечер по площади сильно больше площади меня самого.

На высоких широтах даже в полдень может быть больше.

[николай теллалов]

лучше "из спортивного интереса" подумаем, как бы могли обустроиться люди на Меркурии

продолжаю считать, что за исключением немногочисленных "чудаков" (к коим и себя отношу), пребывание людей там будет "вахтенным", "командировочным"
конечно, я не против, даже сильно "за" то, чтобы даже на вахте было комфортно - и с запасом на случаи аварийной ситуации, когда может прийдется вахтенным остаться на неопределенное время (нынешняя пандемическая ситуация тому иллюстрация).

просто хочу ясно все уточнить
застолбить параметры
(кои тоже подлежат критике и сомнению, естественно)


все это пишу с оговоркой в уме: люди остаются физиологически такими же, как сейчас мы, с нашими пределами выносливости и комфорта;
при изменении этого (ГМО-люди, "киборги", "пост-люди" и прочее пока непонятное) обсуждение повисает в воздухе из-за массы неопределенностей и непредставимостей с т.з. нашего сейчас уровня

[николай теллалов]

Дерево,
а зачем обязательно рваться в места, где необходимы куполы, щиты, зонтики?
есть же глубокие кратеры на полюсах

получается трата усилий, вроде истории с ручками и карандашами в невесомости

имхо, лишнее - вредно
даже в благоприятных условиях - половина излишеств вредны
что уж говорить о ситуации кризиса или при экстремных условиях обитания
(ха, может тут за меня говорит моя "этнообременность" - субэтнос "шопы", населяющие район около Софии, известны своим скупердяйством, а я наполовину шоп с примесями из Эгейской Македонии, и только наполовину из вольнодумного Ямбола...)

[дерево]

Дерево,
а зачем обязательно рваться в места, где необходимы куполы, щиты, зонтики?
есть же глубокие кратеры на полюсах

Согласен, основная часть термочувствительного (включая людей) должна быть в кратерах на полюсах или под землёй, массовые постройки под солнцем не нужны. Но небольшие базы могут понадобиться для временного размещения обслуживающего персонала или вышедшего из строя оборудования.

[сэр Милорд]

какой Меркурий?  Луну бы освоить. участки то продают уже, но смысл? транспорта как нет, так и не предвидится.

[николай теллалов]

небольшие базы могут понадобиться для временного размещения обслуживающего персонала или вышедшего из строя оборудования.

недоработанное значит это оборудование
лучше его там не разворачивать в инфраструктуры

[николай теллалов]

Луну бы освоить

это первый шаг
следующий - Меркурий

но смысл? транспорта как нет, так и не предвидится

в 1969-1972 до Луны пешком ходили? али попуткой (летающих тарелок) добирались?