Освоение Меркурия

[crazy_terraformer]

Спешу исправить несправедливость - для многих из небесных тел Солнечной системы имеется тема колонизации и даже терраформирования, а у Меркурия нет.
 Хотя он имеет по сравнению со своими размерами неплохое магнитное поле и ускорение свободного падения 3,7 м/с² почти равное марсианскому 3,711 м/с², массу около 0,52 массы Марса, радиус равный почти 0,72 среднемарсианского радиуса, самое главное много солнечной энергии днём в среднем 9,13 кВт/м².

Так как наклон оси Меркурия к оси эклиптики незначителен (приблизительно 0,01°)[2], то существует вероятность, что на возвышенностях полюсов имеются пики вечного света. Даже если их нет, то они могут быть получены на высоких башнях. Кроме того возможно строительство замкнутого кольца солнечных электростанций в районе полюсов, способных обеспечить непрерывную подачу энергии.

Магнитное поле
Меркурий, обладая массивным железным ядром, генерирует заметное магнитное поле. И хотя мощность его всего 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.

Согласно оценкам в работе под спойлером

(кликните для показа/скрытия)

Harmon, J. K.; Perillat, P. J.; Slade, M. A. (2001). "High-Resolution Radar Imaging of Mercury's North Pole". Icarus. 149 (1): 1–15. Bibcode:2001Icar..149....1H. doi:10.1006/icar.2000.6544.

полярные регионы Меркурия содержат около  10¹⁴–10¹⁵ кг льда, который может быть укрыт слоем реголита от сублимации.
Это же 100 млрд-1000 млрд. тонн воды

Комментарий модератора раздела

Название темы изменено на более широкое и общепринятое.

[crazy_terraformer]

Следующим после полярных регионов местом для колонизации вероятно Равнина Жары (Caloris Planitia), а точнее Борозды Пантеон (Pantheon Fossae) — система борозд (длинных и узких впадин) посреди равнины Жары на Меркурии. Они расходятся из общего центра и тянутся на сотни километров.

Кроме того, объект имеет неофициальное название «Паук» (англ. the Spider), присвоенное ему научной группой «Мессенджера».Около центра этой структуры находится 40-километровый кратер Аполлодор. Неизвестно, имеет ли он отношение к её происхождению.
В Пантеоне насчитывается около 230 борозд шириной более километра. Эта оценка сделана в 2010 году по лучшим на то время снимкам (на которых более узкие борозды не видны). Место, из которого они расходятся, расположено около центра равнины Жары — рядом с кратером Аполлодор, но за его пределами (на расстоянии около 30 км к юго-западу от его центра и 10 км от края). Приблизительные координаты этой точки — 30.19° с. ш. 162.83° в. д.

Резких границ Пантеон не имеет. Примерный радиус этой структуры оценивают в 230 км. Бо́льшая часть борозд кончается в пределах 175 км от их центра схождения (и в этом круге они занимают около 3 % площади), но некоторые тянутся намного дальше — во внешние части равнины Жары. Там они пересекаются с концентрическими разломами, обычными около краёв этой равнины, образуя паутиноподобную сетку.

Считается, что эти борозды представляют собой грабены (эта интерпретация основана на морфологии начальных участков нескольких из них). Их участки, близкие к кратеру Аполлодор, покрыты выбросами из него. Ширина борозд максимальна около их общего центра, где достигает нескольких (до километров.

Наилучшими местами первичной колонизации в бороздах будут узкие участки, на которые можно настелить герметичное покрытие, защищённое сверху бронёй и слоями грунта, сбоку дамбами из грунта и камней и герметичными стенами(металл, керамика или композит, пропитка герметиком). А затем можно настелить крышу на колонны и искусственные стены в более широких участках борозд.

[ChiefPilot]

Вот это может пригодиться: https://geektimes.ru/post/283090/

[Кремальера]

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.

[crazy_terraformer]

Вот это может пригодиться: https://geektimes.ru/post/283090/

Пригодилось. Мессенджер обнаружил лёд покрытый слоем органики, т.е. на Меркурии могут быть углеводороды для синтеза пищи.

[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.

Грузы долгого хранения можно отправлять на орбиту Меркурия, используя гравитационные манёвры как Мессенджер и солнечный парус,маломощные электрореактивные двигатели питаемые от солнечных батарей.
А людей и неотложные грузы возить на термоядерных взрыволётах.
Грузовые транспорты с Меркурия подберут груз и людей на орбите.

[Кремальера]

Ключевой вопрос в пилотируемой затее с Меркурием(как и с Марсом),это: залетает ли Raptor,и смогут ли наработать топливную пару на месте.

[sharp]

Спешу исправить несправедливость - для многих из небесных тел Солнечной системы имеется тема колонизации и даже терраформирования, а у Меркурия нет.
 Хотя он имеет по сравнению со своими размерами неплохое магнитное поле и ускорение свободного падения 3,7 м/с² почти равное марсианскому 3,711 м/с², массу около 0,52 массы Марса, радиус равный почти 0,72 среднемарсианского радиуса, самое главное много солнечной энергии днём в среднем 9,13 кВт/м².

Меркурий относится к числу труднодоступных космических тел, даже с гравитационными маневрами топлива тратится как до Юпитера. Поэтому смысл в колонизации будет только в случае, если колония будет что-то производить и отправлять на Землю. Солнечную энергию не сильно-то поотправляешь, нужно что-то более весомое и транспортабельное.

Могли ли за счет солнечной радиации образоваться и накопиться в породах какие-либо элементы, пригодные в качестве ядерного топлива? Уран или трансурановые элементы?

[Инопланетянин]

Поэтому смысл в колонизации будет только в случае, если колония будет что-то производить и отправлять на Землю.

С учётом дешёвой солнечной энергии, колония на Меркурии может и просто жить на свои средства.
Надо поставить зеркала для отражения лишнего света, чтобы не перегреваться, а энергию качать от двигателей Стирлинга с нагревательными цилиндрами за пределами охлаждающих зеркал.

Я бы даже согласился с предложенным в другой теме автоматическим заводом Семёнова именно на Меркурии потому, что там очевидно где брать много энергии.

[sharp]

С учётом дешёвой солнечной энергии, колония на Меркурии может и просто жить на свои средства.

В принципе, наверное, может, но до того как она выйдет на самоокупаемость, потребуется снабжать ее с Земли, каждый раз расходуя в несколько раз больше топлива и времени, чем в полете на Марс. Слишком большие траты, чтобы создавать поселение, которое просто будет жить на самоокупаемости...

[Проходящий Кот]

Вопрос в том, сможет ли поселение саморасширяться за счет внутренних резервов.

Пока препятствий для этого не видно...

[LonelyWanderer]

Вопрос в том, сможет ли поселение саморасширяться за счет внутренних резервов.

Пока препятствий для этого не видно...

Азот. Вода, хоть и имеется, но не так много, чтобы сотни миллионов людей плодить. Ну, может на пару миллионов человек и хватит.

[EvilShurik]

Меркурий определённо имеет смысл колонизировать.
Во-первых, нет проблем с энергией. Даже космолёты могут использовать в двигателях солнечную энергию получая импульс водорода в качестве рабочего тела как у ТФЯРД.

На Меркурии есть полярные кратеры, где также холодно как и на Марсе. А значит, человек на Меркурии жить всё-таки может, в отличие от Венеры.
На Меркурии много металлов, и возможно, гелия-3 из солнечного ветра. Есть вода. Так что для колонии людей есть все условия. А стенки кратеров могут хорошо защищать от солнечной и галактической радиации.

[crazy_terraformer]

Солнечную энергию не сильно-то поотправляешь, нужно что-то более весомое и транспортабельное.

В луче лазера можно получить расходимость менее a=10^-4 радиан=~20,626481''
sin(a/2)=sin0,00005=~4,9999999979167^.10^-5
при стороне образующей конуса L=1млн.км=1^.10⁶ км
радиус пятна будет r=L*sin(a/2)=~49,999999979167 км=50 км
диаметр пятна D=~99,99999995833=~100км
расстояние от излучателя до центра пятна h=(L²-r²)^0,5
h=~999999,99875 км=~1млн км
при L2=10млн.км, радиус пятна r2=~499,99999979167 км=500 км,D2=1000 км h2=~9999999,9875 км=10 млн.км,
при L3=100млн.км=0,6(6)а.е, радиус пятна r2=~4999,9999979167 км=5000 км,D2=10000 км h3=~99999999,875 км=100 млн.км,
при L4=1млрд.км=6,6(6)а.е, радиус пятна r2=~49 999,999979167 км=50 000 км,D2=100 000 км h3=~999999998,75 км=~1млрд.км.
Полярный радиус Юпитера 66 854 ± 10 км, а он ближе чем 6,6(6) а.е.

В зависимости от того какой будет диаметр принимающей поверхности ретранслятора и диаметр облучаемая поверхность небесного тела или приёмника можно вычислить число трансиверов между излучателем и конечным приёмником.
При диаметре солнечной панели приёмника 100 км и при минимальном расстоянии от Меркурия до Земли 82 мл.км прямая цепочка будет состоять из 80 промежуточных станций,при максимальном расстоянии от Меркурия до Земли 217  млн.км прямая цепочка будет невозможна т.к. планеты будут разделены Солнцем как вариант в это время можно будет получать энергию из точки Лагранжа L3 системы Солнце- Меркурий , тогда прямая цепочка будет состоять из 98 промежуточных станций,не забудем про ещё две точки Лагранжа L4 и L5 ,находящиеся на орбите Меркурия позади и впереди него под углом в 60⁰ от отрезка, проходящего через центр планеты и Солнца. Часть потерянной энергии при передаче будет компенсироваться  дополнительно улавливаемым солнечным светом.
Марс можно облучать полностью, это будет способствовать, если не прогреву планеты, то бесперебойной работе механизмов использующих энергию света.
Полярный радиус Марса самый меньший =3376,2 км, это будет радиус пятна последнего лазера (не будем греть остальной космос)
r=L*sin(0,00005)              L=r/sin(5^.10^-5)
h=(L²-r²)^0,5=((r/sin(5^.10^-5))²-r²)^0,5
h=r((sin(5^.10^-5))^-2-1)^0,5
h=3376,2(400000000,3333-1)^0,5=~67523999,944 км=~67 524 000 км= 67,524 млн км
Марс
Перигелий 206,655 млн. км - 1,381 а. e.
Афелий 249,232 млн.км - 1,666 а. e.
Т.е. последний передатчик в перигелии д.б. внутри орбиты Земли 139,131 млн.км, в афелии 181,708 млн. км между орбитами Земли и Марса.
Меркурий
Перигелий 46,001009 млн.км - 0,30749951 а. е.
Афелий    69, 817445 млн.км -0,46670079 а. е.
Минимальное расстояние между последним трансивером и первым передатчиком 139,131-69,817445=69,313555 млн.км 67 промежуточных станций в прямой цепочке.
Если афелий Марса и перигелий Меркурия будут на одной прямой по одну сторону от Солнца
181,708-46,001009=135,706991 млн.км  - 134 промежуточных станции.
Естественно, чем больше радиус приёмника, тем меньше может быть трансиверов в сети окружающей Солнце.
Венера
Перигелий 107,476259 млн.км - 0,71843270 а. е.
Афелий    108,942109 млн.км - 0,72823128 а. е.
Радиус пятна облучения Венеры для разложения CO2 на СO и O,и для разложения CO на углерод и кислород под действием выделенных частот УФ-лазера будет равен радиусу планеты+толщина атмосферы.
Средний радиус Венеры 6051,8 ± 1,0 км=6051,8 км
Атмосфера Венеры простирается до высоты 250 км.
Радиус пятна 6301,8 км.
h=r((sin(5^.10^-5))^-2-1)^0,5=6301,8(400000000,3333-1)^0,5=~126 035 999,895 км=~126,036 млн.км
Можно светить на Венеру прямо с Меркурия и с точек Лагранжа увеличив расходимость пучков лазера.

Сеть спутников-трансиверов позволит снабжать энергией корабли, курсирующие между орбитами Марса и Меркурия. Таким образом не придётся тащить ядерный реактор или большие солнечные панели. Надо как-то рассчитать общее число трансиверов.
1а.е.=150млн.км
Площадь круга в 1а.е. S=Pi*R²=~70685,83471 млн.км2
Среднее расстояние от Солнца до Меркурия 0,387 а.е.=58,05млн.км, площадь этого круга S2=Pi*R2²=~10586,546778 млн.км2
Разность площадей dS=~60099,288 млн.км2
Можно прикинуть порядок количества станций N разделив dS на площадь треугольника создаваемого образующей конуса лазерного пучка и диаметром приёмника и умножив на 2(т.к. в этом треугольнике минимум есть два трансивера, передающий и принимающий) или три (т.к. в этом треугольнике в среднем три трансивера, передающий и два принимающих - один уходящий с прямой,а другой приходящий на неё).
S3=h*r=1млн.км*50км=50 млн.км2
N1=2dS/(h*r)=~2403,97152=2404
N2=3dS/(h*r)=~3605,9573=3606
Получается грубо от 2404 до 3606 трансиверов с радиусом панелей 50 км между орбитами Земли и Меркурия, включая СЭС на орбите Меркурия.

[crazy_terraformer]

А если освещать пучками лазера Марс с орбиты Меркурия напрямую, какая часть энергии уйдёт в космос, а какая попадёт по назначению?

Среднее расстояние от Солнца до Меркурия 0,387 а.е.=58,05млн.км
Марс
Перигелий 206,655 млн. км - 1,381 а. e.
Афелий 249,232 млн.км - 1,666 а. e.
h1=148,605 млн.км
h2=191,182 млн.км
tg(a/2)=r/h
r=h*tg(5^.10^-5)
r1=7430,2500 км
D1=14860,5000 км
S1=Pi*r1²=~173 442 979,7843 км2
r2=~9559,10 км
D2=19118,20 км
S2=Pi*r2²=~287067404,84188м2
Экваториальный радиус Марса R=3396,2 км
S=36 235 677,686 км2 - проекция полусферы захватывающая часть атмосферы.
S1/S=~4,78653=~5
S2/S=~7,92223=~8
Может стоит списать потери и не мучиться с сетью трансиверов, только СЭС вокруг Солнца на орбите Меркурия.
Плюс греем атмосферу.
Второй радиус захватывает орбиту Фобоса.

[EvilShurik]

Лазеры у Солнца имеет смысл создавать для очень масштабной деятельности в Солнечной. Подсветка планет - не самое важное. Главное - обеспечить полёты во внешние части Солнечной, и при помощи лазеров обеспечение энергией космолётов получается хорошее. Не зависящее от наличия доступной ядерной энергии. И можно подсвечивая спутники Юпитера, Сатурна, особенно Урана и Нептуна, разрабатывать их ресурсы без использования ядерной энергии!

Марс же разумнее сделать тёплым увеличивая толщину атмосферы. Атмосфера Земли, при давлении в 1 атм, даёт парниковый эффект примерно 40К! На Марсе средняя температура у поверхности примерно -60С. Значит, если на Марсе создать давление атмосферы, естественно как на Земле - азотно-кислородной, около 2 атм, то парниковый эффект составит 80К, и средняя температура по всему Марсу сравняется с таковой на Земле - около 20С!
А вот для доставки такого количества азотно-кислородного льда, по-видимому, от спутников Сатурна или Нептуна, или вообще от тел пояса Койпера - как раз понадобятся солнечные лазеры. Для их создания можно использовать ресурсы Меркурия.

[crazy_terraformer]

Подсветка планет - не самое важное

В данном случае подсветка Марса очень даже важна, она добавит энергии для промышленности, если не для терраформирования.
Венеру можно претерраформировать, разложив CO2 на углерод и кислород УФ-излучением лазера (замечательно, что для этого сеть трансиверов не нужна, Венера находится достаточно близко), кислород придётся связывать кремнием и алюминием, добывать их придётся на Меркурии. Кремний и алюминий на НОО Меркурия забрасываются в контейнере или космическом аппарате эм-катапультой, а дальше с помощью лазера, испаряющего абляционный экран космического аппарата или разгоняющего парус, или питающего ч/з солнечные батареи ионные двигатели, доставляются в атмосферу Венеры. Получится поверхность покрытая порошками графита, диоксида кремния и оксида алюминия; сухая плотная азотно-кислородная атмосфера, а дальше надо везти воду, а лучше водород издалече.
Добытый избыток кислорода при извлечении из пород кремния и алюминия можно скинуть на Марс аналогичными способами.
Подсвечивая Юпитер можно питать энергией летающие в атмосфере газодобывающие платформы или раздувать его атмосферу для того, чтобы захватывать её в виде плазмы на Ио и близлежащих спутниках магнитными ловушками, сжимать,охлаждать и рекомбинировав в газ сжижать. 

[LonelyWanderer]

Надо будет как-нибудь космический лифт для Меркурия посчитать, возможен ли, а то с таким приростом скорости для полётов туда/обратно дело никуда не годится.
А так то да, какой то смысл в нем есть с такой плотностью энергии. Размещая колонии в высоких южных и северных  широтах и размещая солнечные батареи под углом, они будут получать в разы больше энергии чем на Земле. Правда , есть опасность перегрева, но думаю, это решаемо.

[Проходящий Кот]

Если у нас появится возможность подсвечивать Марс и спутники дальних планет, цивилизация будет уже совершенно другая.
Возможности станут чудовищными.....

[sharp]

А по какому принципу будет работать трансивер и с каким КПД?