Особенности межзвёздного быта :)

[Dem]

Ещё проблема - средняя комета (4 км в поперечнике) при температуре 20К будет излучать 500 кВт тепла без посторонней помощи. Выше 50К температуру поверхности поднимать нельзя, так как айсберг начнёт беситься и разрушаться. Это означает, что в паразитное тепло в результате деятельности колонии должно уходить не более ~17МВт...
Т.е. колонии будет особо не развернуться при добыче энергии.

Ну колонию можно не на поверхности, а в нескольких сотнях км от кометы расположить.

[Андрей Курилов]

Ну колонию можно не на поверхности, а в нескольких сотнях км от кометы расположить.

Несколько метров радиационной защиты сделают колонию мало отличимой от кометы по массово-габаритным характеристикам. Так что - не вариант.

Вот как может выглядеть отдельный персональный модуль для нескольких человек (семья, 3-5 лбов, 2 взрослых из них):

Здесь же ещё должно воспроизводиться питание - теплица и т.п. Таковых модулей, значит, должно быть 200+/-50 на колонию. Плюс ещё котёл КВС, турбины, генераторы, теплообменники, цехи по разделению веществ и изготовлению инструментов.

Я бы предложил рассматривать обитаемый отсек как поезд, движущийся в кольцевом тоннеле внутри айсберга для симуляции гравитации.

[Андрей Курилов]

Нашёл ещё ссылки, подтверждающие высокую чистоту маломощного термоядерного взрыва:

 Three nuclear devices were used for this experiment, each had a 15 kiloton yield. They were placed in vertical shafts 124 meters deep at the base of the alluvial deposits. The devices were spaced 161 meters apart from each other. The nuclear devices were specially designed to have a minimal fission yield. Only 0.3 kilotons of the total yield came from fission reactions.

- если здесь я правильно понимаю, то достигнутая чистота получается для каждого из 3х взрывов более 99%! 

На википедии говорится, что институт ВНИИТФ смог добиться максимальной чистоты 99,85%.

И ещё вот тоже:

Евгений Аврорин руководил разработкой сверхчистых термоядерных зарядов с минимальным выбросом радиоактивных осколков, в том числе для мирного применения, в которых 99,85% энергии получается за счет синтеза легких элементов.

А вот зацепка:

Заключительный — наша совместная с ВНИИЭФ работа, 150-килотонный заряд, в котором лишь доли процента энерговыделения осуществлялось за счет деления, остальное — за счет термоядерных реакций (в 1972 году провели успешное испытание заряда высокого уровня — 99,85% энергии получили за счет синтеза легких элементов.

Здесь можно прикинуть энергию ядерного триггера - получается 225 тонн т/э.

Как видно, добиться дейтериевой чистоты в 99% для 20 килотонного взрыва вполне реально.

[Андрей Курилов]

Разработке концепции взрывной дейтериевой энергетики предшествовало создание специалистами РФЯЦ - ВНИИТФ под руководством академиков Е. И. Забабахина, Е. Н. Аврорина и Б. В. Литвинова "чистых" дейтериевых зарядов. Ведь научно-технический потенциал института изначально был направлен не только на создание оружия. Для промышленного применения, например, были разработаны полтора десятка типов ядерных зарядов, девять из которых многократно использовались для сейсмозондирования и тушения газовых пожаров, захоронения ядовитых отходов и предотвращения взрывов метана в угольных шахтах, для многих других проектов. "Вскрышные" работы и "рыхление" полезных ископаемых потребовали создания зарядов с еще большей "чистотой" по образуемым радиоактивным "осколкам" (и они были созданы), чем требуется для работы КВС.

Так что снежинцы нечаянно заодно решили проблему добычи энергии сидя на айсберге в целых световых годах от ближайшей звезды в почти полной темноте и температуре, близкой к абсолютному нолю

[Dem]

Несколько метров радиационной защиты сделают колонию мало отличимой от кометы по массово-габаритным характеристикам. Так что - не вариант.

Угу. Но на эту защиту пойдут отходы от переработки кометы.

Я бы предложил рассматривать обитаемый отсек как поезд, движущийся в кольцевом тоннеле внутри айсберга для симуляции гравитации.

а не факт, что им эта имитация гравитации вообще нужна будет.
Одно дело - космонавтов тренировать - им возвращаться придётся. и совсем другое - для тех, кто и не собирается.

[Андрей Курилов]

а не факт, что им эта имитация гравитации вообще нужна будет.
Одно дело - космонавтов тренировать - им возвращаться придётся. и совсем другое - для тех, кто и не собирается.

Не, чтобы жить полностью без гравитации - нужно ещё много миллионов лет эволюционировать людям.
Так что такой вариант не рассматривается.
Хотя бы часть времени каждый день колонисты должны проводить отдыхая от работы в условиях нормальной гравитации и без скафандров в обитаемых отсеках.

Угу. Но на эту защиту пойдут отходы от переработки кометы.

Надобно подумать, как всё-таки лучше расположить обитаемые отсеки.

[Dem]

Не, чтобы жить полностью без гравитации - нужно ещё много миллионов лет эволюционировать людям.

Генинженерия это осилит максимум за век.
Но совсем без гравитации ИМХО неудобно будет. Но и 1 же - многовато. Скорей в диапазоне 0.1-0.001 же будет, чтобы и вещи лежали и ветром не сдувались, и чтобы лишнюю энергию на движение не тратить.

[Андрей Курилов]

лишнюю энергию на движение не тратить.

Вообще-то в маховике обитаемых отсеков она запасается на всякий случай. Ведь в условиях, близких к вакууму и отсутствии гравитации потери на трение могут быть сколь угодно малыми.

Эта тема не про генинженерию. Она здесь помещена в категорию непредсказуемой магии. Т.е. предполагается, что через сотни лет, когда неизбежно начнётся колонизация занептунья и межзвёздных пространств, человек ещё останется всё тем же человеком.

[Андрей Курилов]

Надобно подумать, как всё-таки лучше расположить обитаемые отсеки.

Я подумал и решил что обитаемые отсеки лучше всё-таки расположить внутрь, в полостях. Это не только сразу автоматически защитит от радиации, но также сделает достаточным делать оболочку обитаемых отсеков лишь тонкой эластичной плёнкой, а сами отсеки - надуваемыми. Утечка газа в каверну не так страшна, как и потеря какой-нибудь детали.

Немного мыслей о проблеме обнаружения планетозималей в межзвёздном пространстве.

Угловой размер типичной планетозимали на желаемом расстоянии обнаружения будет между 10^-10 и 10^-9 рад (примерно 10^-20 часть неба). Скорость перемещения по небу ~10^-9 рад/с или чуть больше - получается ~10^-9 "оборотов" в секунду или чуть меньше.

Многие звёзды имеют на порядок меньший угловой размер. Если, допустим, мы одновременно наблюдаем миллион звёзд, имеющих такой размер, то они покрывают 10^-15 часть всего неба. То есть планетозимали должны исчертить практически всё "небо", чтобы вероятность пересечения с лучом от звезды была достаточно велика.

Случайное покрытие звезды такой планетозималью получается слишком маловероятно. Время ожидания такого события получается порядка триллиона лет. Посему фотометрический способ обнаружения можно выкидывать на свалку. Остаются только радиолокация и гравиметрия.

[Проходящий Кот]

А вот если такие ребята налетят на планетар достаточно больших размеров.....

[Dem]

Вообще-то в маховике обитаемых отсеков она запасается на всякий случай.

Боюсь, извлечение её в случае наступления этого случая приведёт к гораздо более тяжким последствиям.
Условия в обитаемой зоне должны меняться как можно меньше.

Эта тема не про генинженерию. Она здесь помещена в категорию непредсказуемой магии.

Я всего лишь про сроки. То, что путём случайных мутаций будет достигнуто за миллион лет - при сознательном поиске человеком уложится в век.
Просто потому что он будет экспериментировать на быстроживущих мышах, а потом просто перенесёт результат на себя.

[Проходящий Кот]

Так в первом приближении это переход к чему-то вроде осьминогов или уэльсовских марсиан.... Такие они, жители внешних зон систем......

[Андрей Курилов]

Боюсь, извлечение её в случае наступления этого случая приведёт к гораздо более тяжким последствиям.

Не, энергия куда более необходима в случае чего, нежели гравитация для комфортного отдыха. По идее, скорость вращения не меняется. Пока поступает вращательная энергия с турбины, генератор её же и снимает. Как только вращательная энергия поступать перестаёт, наступает "ночь". Но запас энергии из инерции маховика в крайнем случае снять всё ещё можно.

[Проходящий Кот]

Так в первом приближении это переход к чему-то вроде осьминогов или уэльсовских марсиан.... Такие они, жители внешних зон систем......

http://novosti-kosmonavtiki.ru/news/13799/
"
04.10.2013
Ученые с помощью "Биона" выяснили, почему падает зрение у космонавтов

 Исследование животных, побывавших в космосе в рамках проекта "Бион-М1", позволило ученым выяснить возможную причину снижения зрения у космонавтов, сообщил глава проекта "Бион" Владимир Сычев из Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН.

 "Раньше считалось, что в невесомости жидкость уходит наверх, и питание мозга (кровью) улучшается, но оказывается все наоборот. Артерии головного мозга страдают, их пропускная способность уменьшается на 40%. Это очень важный результат, это позволяет объяснить, почему у астронавтов страдает зрение", сказал Сычев на конференции в Институте космических исследований РАН, передает РИА Новости.

К.И.
"
Так что человеки уж точно в невесомости поколения не протянут. Или придется тянуть провода, как в матрице.....

[Андрей Курилов]

К вопросу об энергопотреблении колонии. Я очень грубо брал с потолка диапазон между 100 кВт и 1 МВт на человека. Можно попробовать это уточнить. Для начала надо выделить основные пути расхода энергии:
1) тепло (в том числе паразитные потери);
2) искуственное освещение, в том числе - фотосинтез для производства пищи;
3) добыча дейтерия, урана, тория и строительных материалов;
4) изготовление деталей и инструментов, строительство.

Тройные точки самых легколетучих составляющих льдов комет: азот - 63К, угарный газ - 68K,  метан/этан - 90К. Таким образом, температура поверхности айсберга должна держаться ниже 60К, чтобы не начиналась дегазация (азота в первую очередь с примесью угарного газа). С учётом несферичности планетозимали температура должна быть ещё ниже, так как на поверхности айсберга неизбежно будут углубления, что будут иметь более высокую температуру - т.е. средняя температура будет где-то 50К. Для среднестатистической планетозимали со средним диаметром 8-16 км это означает возможность слива до 50..250 МВт тепла. Таким образом рассчитывается 1й пункт из списка.

2-й пункт - освещение. Всё искуственное освещение, за исключением фотосинтеза будет уходить в конечном итоге в тепло. Эффективность фотосинтеза на солнечном свете составляет примерно 1%. При специально подобранном освещении можно добиться эффективности по эл-ству в ~10%.


Если посмотреть на потребление электричества в странах, где наличиствует промышленность и машиностроение, то получается, что на человека расходуется порядка 2 кВт. С учётом относительной неэффективности мелкого и кустарного производства, оценку можно будет увеличить раз в 5 - итого 10 кВт/чел. Соответственно, на колонию из 1000 чел это будет 10 МВт для пунктов 3 и 4.

Как видно, если на пункт №1 уходит 50..250 МВт, тогда на пункт №2 - 5..25 МВт, на пункты №3 и №4 - также 5..25 МВт. Таким образом, в конечном итоге 4/5 получаемой энергии может рассеиваться в виде тепла из 60..300 МВт добываемой непосредственно энергии. Очень низкий КПД у колонии получается.

Теперь можно проверить, как всё сходится. При расходе, полученном выше, потребуется раз в сутки производить в КВС взрыв с энергией 1239..6195 тонн т/э. Минимально возможный расход делящегося актиноидного топлива за раз составляет 100 тонн т/э или 26 грамм при 20% выгорании. Т.е. дейтериевая чистота взрывов будет 92..98 %. Для выделения 26 грамм урана-233/плутония-239 понадобится переработать порядка 30 тыс. тонн вещества кометы. Если очень грубо считать, что для переработки одной тонны вещества кометы требуется 1 ГДж, то получается, что потребуется всего затратить 30 ТДж, что по порядку величины близко к всей выделяемой во взрыве энергии. Сходится, но на пределе. Тут можно рассчитать баланс - если для переработки 1 тонны вещества требуется 1 ГДж, а в тонне содержится 1 мг урана+тория, который даёт энергию 80 МДж, то нам требуется коэффициент дейтериевой чистоты взрывов по крайней мере 80 МДж/1 ГДж = 2:25 или 92% (без учёта расхода энергии на все остальные нужды).

[Андрей Курилов]

Уточнение проблемы теплового баланса на комете. Напомню - если в сердцевине кометы устраивать термоядерный взрыв ~20 кт т/э, то надо следить за тем, чтобы температура поверхности нигде не превышала 60К. Собствено почему. Самое легколетучее вещество, входящее в состав кометы в заметных кол-вах, это - угарный газ (CO). Уже при 60К он начинает создавать давление, которое может привести к эрозии поверхности кометы:

[bob]

Уточнение проблемы теплового баланса на комете. Напомню - если в сердцевине кометы устраивать термоядерный взрыв ~20 кт т/э, то надо следить за тем, чтобы температура поверхности нигде не превышала 60К.

А её тупо изнутри взрывной волной не разнесёт, если настолько поднимется температура даже на поверхности?

[Проходящий Кот]

Расчеты говорят, что нет. Импульсная часть КВС поглощается.....

[Андрей Курилов]

Да, вроде есть приспособы, чтобы конвертнуть ударную волну в тепло. Вроде роя капель (или пылинок) рабочего тела в эпицентре. В невесомости даже поливать не надо, само висеть будет.
Вообще тут нужен натурный эксперимент - взорвать в центре средней кометы "малыша/толстяка" и посмотреть как она это перенесёт. И даже если всё ок, то проблема теплового баланса остаётся. Я вот подумал тут - ведь вся энергия, добываемая и перерабатываемая внутри, в конечном счёте всё равно превращается в тепло. Все 100% добываемой энергии. Электричеством и едой она становится далеко не полностью и не на всё время. Для кометы с мин. радиусом 5 км и альбедо 0.05 колония внутри будет ограничена сверху 200 МВт всей добываемой энергии (взрыв 4 кт т/э раз в сутки). Маловато будет.

[Андрей Курилов]

Всё-таки нет смысла беречь энтропию и отходы переработки. Лучше избавляться от излишков тепла вместе с этими отходами. Так как ядро кометы состоит примерно на 2/3 из воды, то бОльшую часть этой самой воды можно выбрасывать, так как столько для нужд колонии явно не понадобится в любом случае. Также можно выбрасывать бОльшую часть углекислого и угарного газов, суммарная массовая доля в комете которых составляет около 12%.

В таком случае жизненный цикл колонии в комете представляется уже иначе. Собственно взрывная каверна находится в геометрическом центре кометы, от которой к разным точкам поверхности расходятся тоннели-теплотрассы. Длина каждого такого тоннеля будет, как правило, от 2 до 10 км. Во время каждого очередного взрыва происходит испарение нового слоя вещества кометы со стенок каверны. Перегретое вещество устремляется по тоннелям к теплообменникам нагревателей, на которых осаждается наиболее тугоплавкая фракция вещества кометы (металлы, силикаты). В качестве рабочего тела в идеале использовать аргон, как не конденсирующийся ни при каких давлениях вплоть до 84К и не разлагающийся при высоких темпаратурах, а также имеющий высокий показатель адиабаты газ. Если холодильник будет иметь температуру - 200К, а нагреватель - 2000К, то эффективность по турбине при коэффициенте её расширения 15 будет равна 2/3. Т.е., зная, что крупные электрогенераторы имеют эффективность порядка 0.99, получаем, что на 50% всей энергии взрыва в электричестве рассчитывать можно. Всякое паразитное тепло можно дополнительно использовать для фракционной перегонки менее тугоплавких веществ. Самые тугоплавкие надо будет собирать с теплообменников нагревателя. "За борт" предлагается выбрасывать углекислый и угарный газ при температуре 200К либо вкупе с водой при температуре 300К (охлаждая этим холодильник турбинного контура).

Комета будет потихоньку таять изнутри, но так как колония теперь не ограничена в кол-ве добываемой энергии, то появится очень большое кол-во стрительного материала. По мере таяния кометы (увеличения взрывной камеры внутри) можно не спеша армировать комету снаружи, чтобы она не развалилась раньше времени. Таким образом, комета постепенно превращается в пустую скорлупу, защищающую от радиации некоторое множество построенных внутри обитаемых отсеков. На этом жизненный цикл колонии завершается и обитаемые отсеки переселяются на другие кометы.