Цивилизация миллионов колец

[незлой]

зы: вообще говоря, а в чём именно выгода "орбитальных поселений"? "гравитационную яму" убираем? во первых -- каким образом, если вся масса планеты просто перераспределяется, а во вторых -- ну, допустим, и кто там будет жить? хомо нужна гравитация как минимум в пренаталке, иначе банально не сформируется плод. значит, нужно выводить другого обитателя.

но хомо-то это зачем? 

[ВадимZero]

1) Поднять выходную точку трубы на большую высоту порядка 60 км. Это означает необходимость строительства протяженной эстакады такой высоты. Человечество пока не имеет опыта строительства столь высоких объектов. Но может быть со временем мы научимся этому. 

Насколько знаю есть реальный проект космического ускорителя. Подвес на большую высоту там планировался за счет электромагнитного подвеса.

[Ruslan_Sharipov]

Подобные проекты эфирных поселений имеют одну очень существенную проблему. Где брать ресурсы для обеспечения жизнедеятельности поселения?

Термин "эфирное поселение" не хорош. Слова эфирный, астральный дают ассоциацию чего-то оккультного и нереального. Лучше использовать термины "космическое поселение" или "орбитальное поселение". 

Теперь по сути вопроса о ресурсах. На начальном этапе развития космические поселения будут обеспечиваться поставками ресурсов с Земли. Разумеется, в какой-то момент космические поселения должны будут выйти на самообеспечение по всем видам ресурсов. Это случится лишь тогда, когда все планеты, их спутники и астероиды будут распилены и использованы как материал для строительства колец.

Ресурс энергии будет обеспечиваться Солнцем. Поэтому огромную часть колец будут занимать панели солнечных батарей (миллиарды квадратных километров солнечных батарей). Помимо света, Солнце излучает потоки заряженных частиц. Подробные характеристики солнечного ветра можно найти на сайте www.astronet.ru. В частности, плотность потока частиц равна 2.4·10⁸ см^-2сек^-1. Большая часть из этого потока - это ядра атомов водорода (96%) и гелия (4%). Но есть и другие элементы. Пересчитаем это к массовым единицам. Масса протона 1.67·10⁻²⁴ граммов. Отсюда получаем, что 1 квадратный метр поверхности, обращённой к Солнцу будет прирастать на 0.1 миллиграмма в год. Это очень мало. Поэтому главный упор будет сделан на рециркуляцию веществ.

Летучие вещества неизбежно будут утекать из таких поселений и их надо будет возмещать. Но чем? Откуда?

Исчезновение притягивающих центров в форме планет не означает полного исчезновения притягивающих центров. Главным притягивающим центром остаётся Солнце. Поэтому летучие вещества, покинувшие кольца, в большей своей части не уйдут из солнечной системы. Они по инерции будут сопровождать орбитальное движение колец (подобно космическому мусору). После ионизации солнечным ультрафиолетом, их можно будет собирать электрическим полем. Например, если между двумя кольцами создать разность потенциалов, то одно кольцо будет притягивать электроны, а другое - положительные ионы. Солнечный ветер, состоящий из быстрых частиц, можно отклонять магнитным полем направляя в специальные ловушки.

Изложенный период в развитии колец, когда наступит полная (или почти полная) рециркуляция веществ, можно назвать периодом стагнации и последующего медленного регресса. Но заметьте, этот период стагнации наступит после очень продолжительного периода развития до масштабов, на много порядков превышающих масштабы возможного развития в рамках планетарного сценария.

Что же дальше? Дальнейший сценарий развития связан с перелётом к соседним звёздам и строительством колец вокруг них. Такие перелёты могут длиться десятками тысяч лет. По этой причине они должны выполняться группировкой космических судов общим размером возможно с современный мегаполис. Суда должны нести в себе все инфраструктуру для поддержания жизнедеятельности в течение всего полёта, промышленных объектов для ремонта оборудования и даже для производства нового оборудования, а также автономные источники энергии с необходимым запасом ядерного топлива.

Сразу представилась тысяче-километровая пробка на главной Космической Кольцевой АвтоДороге (ККАД) и жалобы жильцов прилегающих зданий на неудобства.

Важным отличием зданий в космосе от зданий на земле, является их меврённость. Они не покоятся на фундаментах, придавленные своей тяжестью. Даже очень большие из них можно перемещать. Недовольные жители могут просто переехать подальше от ККАД вместе со своим домом.

Вам действительно 53 года как это записано в профиле?

Да, увы, это так.

Охота, понятно, пуще неволи, но что заставит остальные миллиарды подписаться на авантюру?

А не надо всем миллиардам туда. Рост космических поселений на орбите будет происходить очень и очень медленно в связи со сложностями доставки людей и грузов на орбиту.

[VimanaPro]

Большая часть из этого потока - это ядра атомов водорода (96%) и гелия (4%). Но есть и другие элементы. Пересчитаем это к массовым единицам. Масса протона 1.67·10⁻²⁴ граммов. Отсюда получаем, что 1 квадратный метр поверхности, обращённой к Солнцу будет прирастать на 0.1 миллиграмма в год. Это очень мало

Про цитирование промолчу 
А вот прирастание водородом и гелием впечатлило не менее чем ККАД

[AlexAV]

Подробные характеристики солнечного ветра можно найти на сайте www.astronet.ru. В частности, плотность потока частиц равна 2.4·108 см-2сек-1. Большая часть из этого потока - это ядра атомов водорода (96%) и гелия (4%). Но есть и другие элементы.

А теперь попробуйте назвать хотя бы один осмысленный способ их извлечения. И, да. Не забывайте при этом о таком эффекте как катодное распыление. Энергия частиц солнечного ветра как раз обитает в области, где оно весьма эффективно.

Поэтому главный упор будет сделан на рециркуляцию веществ.

Рециклинг это хорошо, но никакой рециклинг не позволяет избавиться от них полностью. Особенно это касается компонент воздуха, там потери в любом случае будут весьма значительны (в элементах конструкции всегда есть некоторые неплотности). Поэтому надо изначально закладывать сколько-нибудь реалистичную цифру, ну скажем 1% от находящегося в обороте вещества в год.
 

Исчезновение притягивающих центров в форме планет не означает полного исчезновения притягивающих центров.

О... Здесь вы глубоко ошибаетесь. Каждый атом утекший из корабля будет или выброшен из солнечной системы (если это газ, т.к. он захватывается солнечным ветром), или упадёт в результате эффекта Пойнтинга - Робертсона на Солнце (если это пыль).

После ионизации солнечным ультрафиолетом, их можно будет собирать электрическим полем.

Нет нельзя. Есть такое понятие как длинна Дебая. Электрическое поле будет экранироваться межпланетной плазмой и на расстояние всего несколько метров уже совершенно исчезать.

Вообще что-то собирать из межпланетной плазмы (и уж точно не просто электрическим полем) - занятие совершенно безнадёжное. Начиная от того, что собрать поток частиц из плазмы задача исключительно сложная, но даже это не главное... Ну собрали, а дальше что? Упал ион на поверхность, нейтрализовался и улетел обратно в космос (а то и ещё прихватил с собой атом с поверхности). Т.е. как Вы собирать собираетесь этот ультраразрещенный нейтральный газ собирать? При таких давлениях практически ни один тип высоковакуумных насосов не эффективен. Ну геттерно-ионные может быть, но вы на титане тогда разоритесь, т.е. на грамм полученного вещества вам потребуется многие тонны  титана, значительная часть которых уйдёт в космическое пространстве. Безнадёжное это занятие.

Изложенный период в развитии колец, когда наступит полная (или почти полная) рециркуляция веществ, можно назвать периодом стагнации и последующего медленного регресса.

Да не будет никакой стагнации. Будет тотальный коллапс и полная гибель. Если есть потеря жизненно важных веществ (что неизбежно), а их восполнение невозможно (вариант с солнечным ветром несерьёзен, он просто технически не реализуем так, чтобы получать больше чем теряешь, т.е. EROMI < 1 принципиально) - это означает быструю и гарантированную смерть.

[Ruslan_Sharipov]

Гравитационную яму убираем? Во-первых -- каким образом, если вся масса планеты просто перераспределяется.

Масса Земли, перераспределённая в узкое и длинное орбитальное кольцо создаёт на много порядков меньшую силу тяжести. И геометрия это силы другая. Она направлена не к одному общему центру, а к осевой линии орбитального кольца. Для жителей кольца там будет практически нулевая тяжесть. И покинуть кольцо можно будет просто оттолкнувшись от его поверхности ногами.

А во вторых -- ну, допустим, и кто там будет жить? Хомо нужна гравитация как минимум в пренаталке.

Интересная тема для обсуждения. Для меня совершенно неизвестно, проводились ли наблюдения за беременными животными в космосе. Хотя бы за мышами или лучше за приматами. Если Вы имеете данные о таких опытах, расскажите пожалуйста.

В крайнем случае, для беременных можно организовать специальные модули, где тяжесть будет создаваться искусственно за счёт вращения. 

Значит, нужно выводить другого обитателя. Но Хомо-то это зачем?

Хомо это в первую очередь Сапиенс, а не особенности биологического строения. Новый вид будет продолжением Хомо Сапиенс. Предлагаю назвать его Homo Sapiens Mutatis (человек разумный модифицированный).

[Ruslan_Sharipov]

Особенно это касается компонент воздуха, там потери в любом случае будут весьма значительны (в элементах конструкции всегда есть некоторые неплотности).

Вы наверное не очень внимательно прочитали первоначальный пост в этой теме. Жители колец не будут использовать кислород и воздух для дыхания. Их организм будет модифицирован под иную схему энергоснабжения (Homo Sapiens Mutatis). По этой причине газообразные вещества будут использоваться лишь в технологических процессах, для которых будут предусмотрены закрытые емкости.

А теперь попробуйте назвать хотя бы один осмысленный способ их извлечения.

Солнечный ветер фокусируется магнитным полем и направляется в тонкостенный резервуар с большим объемом воды. Застрявшие в воде компоненты солнечного ветра извлекаются фильтрованием воды.

Есть такое понятие как длинна Дебая. Электрическое поле будет экранироваться межпланетной плазмой и на расстояние всего несколько метров уже совершенно исчезать.

Можно экранировать одиночный заряд, так-как вокруг него в плазме концентрируются заряды противоположного знака. Однако, нельзя экранировать разность потенциалов, созданную батарейкой или электрогенератором. Если к пластинам плоского конденсатора приложено скажем постоянное напряжение в 12 вольт от зарядного устройства, то это напряжение будет оставаться тем же самым, независимо от того, что находится между пластинами - вакуум или плазма и независимо от того, каково расстояние между пластинами. В случае плазмы между пластинами возникнет ток  как при электролизе и источник напряжения (зарядное устройство) будет потреблять определённую мощность из сети. А ионы будут нейтрализовываться и оседать на катодной (отрицательно заряженной) пластине конденсатора. На практике катод можно упрятать в диэлектрический сосуд с узким открытым горлышком. Тогда электрическое поле будет затягивать положительные ионы в этот сосуд. Получится ионная ловушка или ионный насос.

Каждый атом утекший из корабля будет или выброшен из солнечной системы (если это газ, т.к. он захватывается солнечным ветром), или упадёт в результате эффекта Пойнтинга - Робертсона на Солнце (если это пыль).

Про солнечный ветер уже сказано выше, а пылинки не успеют осесть на Солнце. Они тоже ионизируются солнечным ультрафиолетом и могут захватываться ионными ловушками на кольцах.

[ВадимZero]

Жители колец не будут использовать кислород и воздух для дыхания. Их организм будет модифицирован под иную схему энергоснабжения (Homo Sapiens Mutatis).

Воздух нужен не только для дыхания, но и для поддержания давления, поддерживающего внутренние жидкости организма в жидком состояния. Без жидкой воды жизнь существовать не может.

[AlexAV]

Солнечный ветер фокусируется магнитным полем и направляется в тонкостенный резервуар с большим объемом воды. Застрявшие в воде компоненты солнечного ветра извлекаются фильтрованием воды.

Не вдаваясь в подробности как вы собираетесь фокусировать солнечный ветер магнитным полем (задача крайне не тривиальная, собственно так ни одной схемы представить не могу).

Вода у вас будет соприкасаться с вакуумом и благополучно испаряться. При этом поток пара истекающего в космос будет намного порядков больше, поток частиц солнечного ветра. Не годится совершенно. На каждый грамм захваченного вещества вы будите тратить тысячи тонн воды. В общем абсолютный абсурд.

 

Можно экранировать одиночный заряд, так-как вокруг него в плазме концентрируются заряды противоположного знака. Однако, нельзя экранировать разность потенциалов, созданную батарейкой или электрогенератором. Если к пластинам плоского конденсатора приложено скажем постоянное напряжение в 12 вольт от зарядного устройства, то это напряжение будет оставаться тем же самым, независимо от того, что находится между пластинами - вакуум или плазма и независимо от того, каково расстояние между пластинами.

О... Вы глубоко ошибаетесь. Разность потенциалов конечно не изменится, но вот электрическое поле будет сколько-нибудь значимо отлично от нуля лишь в тонком двойном электрическом слое вблизи пластин. В данном случае что-то около нескольких метров. На большем расстоянии плазма о наличие пластин и потенциалах на них вообще ничего знать не будет (почти).

В случае плазмы между пластинами возникнет ток  как при электролизе и источник напряжения (зарядное устройство) будет потреблять определённую мощность из сети.

Здесь не всё так просто. Ток конечно возникнет. Однако при сколько-нибудь значимых токах и таких низких концентрациях плазмы возникает сильный эффект диодного запирания. Для для заметных токов потребуются очень большие потенциалы (десятки-сотни киловольт). Энергозатраты при этом будут ужасны. Но главное не это.

Вот упал ион на катод. Перезарядился, выбил массу электронов и с некоторой вероятностью атом с поверхности, оторвался и улетел уже в виде нейтрального атома. И как дальше его ловить? То что ион столкнулся с поверхностью и нейтрализовался совсем не значит, что он там и останется. Точнее наоборот, с подавляющей вероятностью нейтролизовавшись он улетит обратно. Как его ловить собираетесь?

На практике катод можно упрятать в диэлектрический сосуд с узким открытым горлышком.

И через это горлышко нейтральные атомы будут спокойно вытекать обратно. И да, попробуйте начертить схему этого вашего сосуда, так чтобы ионы с реалистичным распределением скоростей втекали через узкое горло (это не моноэнергетический пучок, в локальной систем отсчёта связанной с потоком, там вообще-то Максвелл с довольно высокой температурой). Хотя бы одну.

Не работает это всё абсолютно.

Про солнечный ветер уже сказано выше, а пылинки не успеют осесть на Солнце. Они тоже ионизируются солнечным ультрафиолетом и могут захватываться ионными ловушками на кольцах.

Пылинка на расстояние больше нескольких метров о вашем электрическом поле вообще ничего знать не будет. А магнитное при таких относительных скоростях и отношениях m/z чуть менее чем полностью бесполезно. Никак вы её уже не захватите.

И газ тоже не захватите, уходящая молекула после ионизации ускоряется потоком солнечного ветра и выносится из солнечной системы, это очень быстрый процесс. Если вы своими ловушками и будите что-то пытаться ловить, так только "свежие" частицы солнечного ветра от солнца. 

[AlexAV]

Вы наверное не очень внимательно прочитали первоначальный пост в этой теме. Жители колец не будут использовать кислород и воздух для дыхания. Их организм будет модифицирован под иную схему энергоснабжения (Homo Sapiens Mutatis). По этой причине газообразные вещества будут использоваться лишь в технологических процессах, для которых будут предусмотрены закрытые емкости.

Можете назвать хоть одно высшее многоклеточное, которое обходилось бы без кислорода? А учитывая, что развитие сложных многоклеточных форм жизни в геологической истории земли жёстко привязано к накопления достаточного уровня кислорода можно заподозрить, что это вообще принципиально невозможно.

[Проходящий Кот]

Все это интересно, но для решения этих проблем имеется Сфера НаноДайсона :
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,70035.0/all.html

[ВадимZero]

Можете назвать хоть одно высшее многоклеточное, которое обходилось бы без кислорода? А учитывая, что развитие сложных многоклеточных форм жизни в геологической истории земли жёстко привязано к накопления достаточного уровня кислорода можно заподозрить, что это вообще принципиально невозможно.

Нужно по видимому человека ввести в симбиоз с хлоропластами, плюс светодиодное освещение всей поверхности тела.

[незлой]

Если Вы имеете данные о таких опытах, расскажите пожалуйста.

мышов отправляли, но только на 1/5-ю срока беременности. по ссылке плод и мать достаточно быстро восстановились по возвращению на землю.

хм. про остальное пишут как минимум разное. както считал ответ на этот вопрос самоочевидным, нужно покопать, спасибо.

[незлой]

Homo Sapiens Mutatis

тут, кстати, ещё и чисто психологическая проблема: "мутатисом" в первом поколении будет ребёнок вполне обычных родителей.
понятно, что желающих найдётся, но чтобы в товарных количествах? 

[Ruslan_Sharipov]

Вода у вас будет соприкасаться с вакуумом и благополучно испаряться.

Было же сказано, что вода в закрытом тонкостенном сосуде.

Разность потенциалов конечно не изменится, но вот электрическое поле будет сколько-нибудь значимо отлично от нуля лишь в тонком двойном электрическом слое вблизи пластин.

Ваша картинка относится к случаю, когда пластины конденсатора покрыты диэлектриком, не пропускающим ток. Если же такого изоляционного покрытия нет, то никаких экранирующих слоёв с зарядом, противоположным заряду пластины, в плазме просто не сформируется. Весь пристеночный заряд противоположного знака будет тут же оседать на пластине, создавая ток.

Однако при сколько-нибудь значимых токах и таких низких концентрациях плазмы возникает сильный эффект диодного запирания.

Термин "эффект диодного запирания" больше похож на плод Вашей фантазии. Ссылка на ламповый диод (радиотехническое устройство времён ламповой электроники) здесь не срабатывает, поскольку плазма здесь создаётся не электронами, вылетающими из разогретого катода. Если Вы настаиваете на Вашем "эффекте диодного запирания", то разъясните его механизм и приведите ссылку на доступный и заслуживающий доверия источник.

[Ruslan_Sharipov]

хм. про остальное пишут как минимум разное. как-то считал ответ на этот вопрос самоочевидным, нужно покопать, спасибо.

В том то и дело. МКС летает уже много лет. За это время можно было завезти туда мышек, там спарить их и получилось бы уже несколько поколений космических мышей. Все вопросы бы прояснились окончательно. Почему это не делается или почему от нас это скрывают - совершенно непонятно.

[AlexAV]

Было же сказано, что вода в закрытом тонкостенном сосуде.

И как частицы попадут в этот закрытый сосуд? Через стенку не вариант, пробег частиц слишком мал.

Ваша картинка относится к случаю, когда пластины конденсатора покрыты диэлектриком, не пропускающим ток. Если же такого изоляционного покрытия нет, то никаких экранирующих слоёв с зарядом, противоположным заряду пластины, в плазме просто не сформируется.

Ничего подобного. Всё прекрасно формируется. Просто за счёт разницы в подвижности электронов и ионов.

Вообще если бы двойной слой не формировался бы такой популярнный метод исследования парометров плазмы как зондовый не мог бы работать, что мягко говоря не соответствует действительности.

Термин "эффект диодного запирания" больше похож на плод Вашей фантазии.

Вообще-то это общее название эффекта связанного с формированием разницы потенциалов в следствие возникновения пространственного заряда между электродами при протекание тока. Вылетать с электродов для этого совершенно ничему не обязательно. Здесь опять работает та же разница в подвижности электронов и ионов.

[Ruslan_Sharipov]

Здесь опять работает та же разница в подвижности электронов и ионов.

Термин "подвижность" применяется к ионам в электролитах и ионизированным газам относительно высокой плотности (см. здесь).  Космическая плазма очень разряженная и практически бесстолкновительная. Вот источник, где сказано: "На  расстоянии от поверхности Земли около 200 км длина свободного пробега частиц газа становится равной нескольким десяткам метров".

[ВадимZero]

Вообще если бы двойной слой не формировался бы такой популярнный метод исследования парометров плазмы как зондовый не мог бы работать, что мягко говоря не соответствует действительности.

И ионисторов тоже бы не существовало.

[AlexAV]

Термин "подвижность" применяется к ионам в электролитах и ионизированным газам относительно высокой плотности (см. здесь).

Ну если говорить о подвижности как о соответствующем кинетическом коэффициенте - согласен, режим здесь глубоко кнудсовский. Но вообще-то я имел ввиду немного другое. 

А именно структуру третьего члена в уравнение Власова. Там обратная масса вообще-то стоит (если его записать через производную по скорости). И эти массы отличаются у электронов и ионов очень сильно. При рассмотрение же процессов в кнудсовском  режиме(и не только) это определяющем образов влияет на кинетику процессов переноса. Естественно для электронов они идут на несколько порядков быстрее и именно в этом смысле "подвижность" больше (естественно речь не о коэффициенте подвижности, для данной задачи он просто не имеет смысла).