Küsimus:
Mis on suurim looduslikult esinev keha, mis võiks olla õõnes ja milles saaks turvaliselt elada?
James Jenkins
2013-07-26 20:05:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Mõnes kosmoses elamise ettepanekus nähakse ette asteroidi leidmine, mis on millegi (st nikliraua) kindel osa, õõnes see välja, lööb õhuluku külge ja teil on kodu. Lisage ajam ja teil on kosmoselaev. Muidugi on tegelikkus veidi keerukam, kuid ideel on oma väärtus.

Kui kõrvale jätta, pöörata ja tõukejõude (lihtsa küsimuse jaoks liiga palju muutujaid), siis mis on suurim looduslikult esinev kosmosekeha me teame või võime põhjendatult oletada, et see võiks olla õõnes, täita õhku inimese mugavas kauguses ja seal elada?

Piisavalt lihtne on kujutada asteroidi, mis on põhiliselt raua tuum planeet, seega on mõistlik eeldada, et see võiks olla üks võimalus. Ka meie kuu suuruses või lähedal asuvas planoidis võiks olla südamik, mis oleks piisavalt jahutatud, et tunneliks keskpunkti ja tekitaks lohu. Meie Kuu orbiidil Maa ümber on märkimisväärne loodete stress (tõenäoliselt hoiab südamikku soojana), nii et see ei oleks kandidaat. Kuigi identne keha Päikese orbiidil või tähtedevahelisel trajektooril võib olla kandidaat.

Redigeeri ulatuse täpsustamiseks mõtlesin, et planeedil on märkimisväärne raskuskaev (näiteks kuu või maa), kogu mass jääks kehale. Väikese korpuse korral tõenäoliselt müüakse või visatakse välja kaevandatud materjale. Mõnda kerest või väljast pärit materjali kasutataks &i toe tihendamiseks. Selle küsimuse jaoks määratlen õõnsuse kui siseruumide sisuliselt takistatud vaate võimaldamise, nagu see oleks Dysoni sfääri puhul. Risttoed oleksid mõnesaja meetri pikkuses väikeses korpuses praktilised (ehkki need rikuksid siin kasutatava õõnsuse määratlust). Sadades kilomeetrites mõõdetava lohu jaoks oleksid ristklambrid ebapraktilised samal põhjusel, kui kosmoselift on ebapraktiline; puuduvad mõistlikud vahendid piisava tugevusega levimiseks, ilma et oleks kärgitud või tunnelitud.

Ma ei saa tegelikult aru, miks sellel ülemine piir on. Maa võiks õõnestada. Dysoni sfäär on põhimõtteliselt sama asi ...
@PearsonArtPhoto Mõtlesin sellele (arvestades lahedat südamikku) oleks teil sisuliselt null gravitatsioonikeskus, kuid tundub, et kui jätaksite südamiku loomulikuks, oleks sellel kalduvus kokku kukkuda nagu katusetugedeta miinivõlli. Dysoni sfäär eeldab stressi jaoks kohandatud materjali. Samuti pole tõenäoliselt moodustunud keha, mis asteriood, mis oli väiksemate peitside loomulik kogunemine, on piisavalt tugev, et hoida kokku mis tahes välise välise jõuga.
Mõistet "õõnes" võib venitada, et see hõlmaks tugesid ja jättes sisemise südamiku terveks. Täpsustage täpsemalt, mida mõeldakse õõnsuse all - on väga vähe ehitusinsenere, kes keelduksid piiramatu rahalise toetuse saanud kutse katsetamiseks.
Üks asi, millega peame arvestama, on see, et kui taevakeha õõnestate, eemaldate ka suurema osa selle massist, see tähendab, et väliskesta gravitatsioonijõud on palju väiksemad. Ei vasta tegelikult küsimusele, kuid arvasin, et see võib "suurest pildist" puududa, et seda tegelikult ette kujutada. Ja me ei saa ka eeldada, millistest materjalidest väliskest oleks tehtud (vajalik paksus, selle tõmbetugevus ...), seega on kõik arvutused parimal juhul argumenteeritavad. : |
Hmm. 16 Psyche http://et.wikipedia.org/wiki/16_Psyche on kõige massilisem m-tüüpi asteroid. Võib-olla võiks selle läbi sulatada mingisuguse sulamisprotsessi abil, jättes ainult õhuke kest, seejärel kunstliku raskusjõu tekitamiseks üles keerata. Huvitav, milline oleks pea-varba gravitatsioonigradient, eeldades näiteks, et jalgade juures on 9–1 G. Ma ei tea, kas seda oleks lihtne õhukindlaks muuta, eriti kui eeldada, et see sulab läbi õõnsuse.
@TildalWave See sõltub sellest, kuidas te selle tühjendate. 1) Puurige võlli asteroidi keskele ja õõnestage südamik. 2) täitke südamik külmunud lenduvate ainetega. 3) täitke võlli puurimisel eemaldatud materjaliga, luues asteroidi ja asendusmaterjali vahel kogu selle pikkuses tiheda tihendi. 4) Kuumutage sümmeetriliselt asteroid sulamispunktini, alustades pinnalt ja jätkates kuni sulamistsoon jõuab südamikus lenduvate aineteni, põhjustades selle paisumist õhupallina. - Kui kest on uuesti tahkestunud, saate originaali sarnase massiga õõnsa mulli.
@TildalWave Ma ei saa originaalsust väita; Ma varastasin idee John Ringo sarjast Troy Rising (ja ta varastas selle kuskilt mujalt ...). Selle kirjutamisest näen täpsemalt hiljem täna õhtul.
@DanNeely Ma arvasin, et enamikul lähedal asuvatest asteroididest pole lenduvaid aineid. Ma saan teile selle kohta viite, kuid ühes mäletatavas artiklis väideti, et vedelat vett ja jääd jätkub 100 km pikkuse asteroidi sisemuses paariks kümneks miljoniks aastaks. Oleme sellest kaugel, nii et ma küsin, kas leiate külmutatud lenduvaid aineid keetmiseks ... kui te ei lähe Jupiterist mööda.
@AlanSE Yup, lenduvaid aineid oleks vaja mujalt tuua; aga kui sul on energiaeelarve suure asteroidi sulatamiseks, võid komeedi ka minu kätte püüda.
Üks selle õõnestamise võimalus: Valige massilise veekoguga keha, mis on Päikesest piisavalt kaugel (nagu Europa). Puurige läbi paar kilomeetrit jääd ja pumbake vedel vesi keskelt välja.
@SF. Kas jääl oleks selle töö tegemiseks piisavalt jõudu? Kas arvate, et keskus on vesi või kivi / tahke aine?
@JamesJenkins: ma ei tea!
Tahaksin selle küsimuse pea peale pöörata - minimaalne maht, mida looduslikult esinev keha peaks sulgema, et pakkuda näiteks 5-liikmelisele meeskonnale elu- / tööruumi, olles samal ajal proportsionaalne ja pakkudes Maa atmosfääriga samaväärset kiirguskaitset
@Everyone vajate rohkem üksikasju elamis- / tööruumide nõuete kohta. Nagu ka elukindlustuse kriteeriumid ning füüsilised ja vaimsed nõuded kindla aja jooksul.
Seotud küsimus [Kas jääd saab kasutada elupaiga või kosmosejaama loomiseks?] (Http://space.stackexchange.com/questions/8371)
Kaks vastused:
#1
+28
AlanSE
2013-07-26 21:19:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink
Koosteks, nii kunstlikeks kui ka looduslikeks, saab kasutada mis tahes suurt keha, kus võite pinnal ellu jääda. See tähelepanek pole teemaväline, sest te küsite õhurõhu hoidmise kohta. Kuu koopad suudavad hoida ühte rõhu atmosfääri umbes 60 meetrit pinna all, ümbritsevat kivi ei mõjuta. Ma kasutan siin väga lihtsat matemaatikat. Kui eeldate, et tihedus on 1 g / cm 3 , siis ühe rõhu atmosfääri saamiseks on vaja 10 meetrit vett. Kuul on Maa raskusjõu 1/6 osa. QED.

See on võimalik paljudes kehades. See on võimalik isegi Cereres, Vestas. Kuid kui vähendame keha massi, peab koobas 1 rõhu atmosfääri säilitamiseks sügavamale minema. Samuti väheneb eluruumide raskusjõud (ilmselgelt, kuna see on väiksem keha). Nii et seal on ainult piiratud komplekt, mille jaoks see oleks mõistlik. Lisaks on paljudel kehadel alustuseks atmosfäär, nii et koopad on seal kas täiendavad või kasutud.

Üks koobaste jaoks kõige veenvamaid kohti on Merkuur. Jim Shifflett väidab seda väga hästi. Ma ei mõtle seda selles mõttes, et Merkuuri koloonia oleks Marsi või Kuule eelistatavam (kuigi selles osas on ilmselt lahkarvamusi), kuid ma mõtlen küll, et koopad on ainus viis seadke alused elavhõbedale.

Keskkoopad

Naaseme Cerese idee juurde. Selle keskne rõhk on umbes 200 Maa atmosfääri. Gravitatsioon suureneb raadiusega ligikaudu lineaarselt, nii et teie koopad oleksid pinna all umbes 1/400 kääbusplaneedi raadiusest. Võimalik, et ujute ka, aga see on eraldi teema. Mis juhtub, kui objekt on nii väike , et koobas peaks keskelt üles kerima?

Alustuseks oleks teil raskusjõud null. Koorteoreemi kohaselt tühistaks gravitatsioon ideaalselt asteroidi enda kivi tõttu. Seal on kindel suurus, mille keskel on looduslikult täpselt üks Maa atmosfäär. See viib teid umbes 20 km läbimõõduga asteroidi juurde. Paljud selle suurusega esemed on hästi kataloogitud ja me teame nende kohta korralikku kogust. Gaspra on näide. Samuti pole see ümmargune. Nüüd, selle teema juurde ...

On ruumi aruteludeks, kas struktuuriliste jõudude puudumise nõue on mõistlik. See on planeetide diferentseerumise teema. Paljud asteroidid on kivimid, sepistatud suurema keha sisemuses ja nad eraldusid ainult kokkupõrgete tõttu. See tähendab, et need oleksid võinud moodustuda sulatatud materjalidest suure rõhu all, moodustades üsna ühtse keha. See on tegelikult üsna tavaline. Üldiselt arvatakse, et diferentseerumise piir ületab 20 km läbimõõduga punkti ja on tõenäoliselt lähemal 100 km pikkusele läbisõidule. Seda teame kuude uuringutest. Vabade asteroidide kohta on meil suhteliselt vähem teavet, sest kuud on ajalooliselt olnud ilmsem uuritavate objektide tüüp ja nende suurused on nihkunud pigem suuremate suuruste suunas.

Nii et selle räppe kokkuvõtteks lubage mul see kindlaks teha :

K: Kas saaksite tühjendada 20 km suuruse asteroidi keskosa ja täita selle gaasiga?

V: See lekiks välja, kuid kui te ei hoia seda välja, füüsikaseadused ütlevad meile lõplikult "jah".

K: Kas saaksite tühjendada 20 km suuruse asteroidi keskosa ja viia see ruumi vaakumisse?

V: Võib kokku variseda, kuid me ei tea seda kindlalt. See asub nõutava materiaalse tugevuse piiri lähedal. See sõltuks ka teie õõnsuse suurusest.

Järgnevad ka mõned ilmsed mastaabiargumendid. Näiteks, kas saaksite 1 km asteroidi keskpunkti õõnestada ja varjata kosmosesse? Muidugi. Selle töötamise tõenäosus on meil üsna hea, sest see võitleb ainult selle enese gravitatsiooni vastu. See asjaolu, et palju suuremad objektid on diferentseerimata, tähendab, et km-skaala paaritu kujuga struktuurid võivad nende iseraskust tõkestada. Kuid "saab" erineb "tahtest". Selleks vajate ehitusinsenere.

Gravitatsiooni õhupallid

Nii et lähme naeruväärseks. Mis oleks, kui võtaksin 20 km suuruse eseme, hakkaksin keskpunkti õõnestama, täites selle suletud õhutaskuga ... ja ma lihtsalt jätkasin? Kui suureks ma saaksin minna, enne kui see suureks segaduseks variseb? Noh, iseenesest pole mingit piiri.

Teil on loomuliku eristumise probleem - see töötab teie vastu. See soovib teie õhumulli üles pöörata, asetades välisküljele madala tiheduse (õhk) ja keskele suure tiheduse (kivi). Kuid seda ei eristata kõigepealt, nii et see ei juhtu eriti lihtsalt. Nii et öelge, et olete keskel tühjendanud peaaegu 20 km läbimõõduga õhumulli. Nüüd olete peaaegu kogu kivi teisaldanud, purustades selle väikesteks tükkideks. Noh, asteroidide uuringud on kindlaks määranud kukkumisnurgad suurusjärgus 7–14%, tõustes sama palju kui Maa liivakuhjad (pole üllatav). Kivide ümberkorraldamisel võiksite vältida järske nurki, kuigi dünaamilise rikke idee on endiselt kohutav. Nii on võimalik , et korallmaterjali saaks hoida väga suures õhuhulgas - seda kõike ilma materiaalse tugevuseta.

On detail, et looduslikult toetatud rõhk muutub koos õhumulli suurusega. Kuid see järgib väga prognoositavat matemaatikat, mille väljatöötamine on tühine. Ainus reaalne piir on see, kui õhuhulk muutub nii hämmastavalt massiliseks, et õhu enda raskusjõud piirab elamiskõlblikkust. Keegi kirjutas just selle kohta ulmeraamatu.

http://www.kschroeder.com/my-books/sun-of-suns

Nüüd on visioonis, mille see autor maalis, kaks suurt viga.

  1. Ta arvas, et ümbris pidi olema valmistatud süsinik-nanotorudest. See on naeruväärne. Selle saaksite teha 10 km paksusest kivilehest. Teil on stabiilsusprobleeme, kuid mis teid huvitab, kui saate ikkagi teha süsinik nanotorusid ...
  2. Kunstgravitatsiooni elupaigad pöörlevad vabas ruumis. See loob võimatu tõmbejõu. Kirjutasin mõistlikust viisist seda teha blogis.

See kõik on väga väljamõeldud mõtlemine. Kogu sisemises päikesesüsteemis on ainult 2 objekti, mis võiksid hoida oma keskel hingavat õhku - Eros ja Phobos. Ja isegi see oleks õhuke hapnikurikas õhkkond (nagu Skylab).

Võib juhtuda, et hingava õhu tootmine on suurem väljakutse. Maa lähedal asuvad asteroidid on minu kirjeldatud pöörase skeemi jaoks liiga väikesed. Kuid neil võib puududa ka piisav vesinik ja lämmastik. Materjalide hankimine eluks eeldaks kõigepealt infrastruktuuri. Kui teil on vaja oma toodetud gaaside parkimiskohta, ei tohiks see kosmilises mõttes liiga raske olla.

Naasen küsimuse juurde:

mis on suurim looduslikult esinev kosmosekeha, millest me teame või võime põhjendatult oletada, et selle olemasolu võiks olla õõnes, täita õhku inimese mugavas kauguses ja seal elada?

Küsimus on selles, et suurte kehade keskne rõhk on inimese jaoks liiga kõrge. Kui teie piir on umbes 3 Maa atmosfääri (mõistlik bioloogiline piir), oleks suurim keha umbes selline nagu 132 Aethra, vähenõudlik keha asteroidivöö siseservas. Kui teeksite keskmise õhumulli piisavalt suureks, langeks see rõhk.

Suurepärane vastus, ma arvan, et sa lihtsalt salvestasid selle küsimusega! Mõtlesin seda lugedes veel ühele takistusele - kui suur võib olla "hingava õhu" mass, enne kui see muutub liiga massiivseks, hakkab moodustama südamikku ja muutub lõpuks massiivseks termotuumasünteesireaktoriks (täht)?
Virga kohta tehtud ulmeraamat @TildalWave uuris õhuhulka seal, kus rõhu erinevus on oluline - välistel piirkondadel on õhk nagu mägedel. See pole veel * piisav, et õhk ennast kinni hoiaks (see vajab ikkagi seina). Midagi Uraani massi taolist oleks stabiilselt seotud õhumassi piirile lähemal. Termotuumasünteesi saamiseks vajate palju suurusjärku rohkem. Isegi suurim mõistliku raskusastmega õhupall oleks nagu 10 ^ 10 korda liiga väike mass.
+1 kena vastus. Vaadake seda vastust @AlanSE: http://meta.space.stackexchange.com/a/157/63.
Fantastiline vastus, ma ei kujuta ette paremat, aga ma ei kujutaks ka ühte nii head ette. Hoidan selle aktsepteerimist paar päeva, et julgustada teisi proovima ja paremat vastust pakkuma.
Kui vastate, siis tõesti vastate. Suurendasin kommentaari H ja N kohta asteroidide kohta, sest proovisin eelmisel nädalal küsida Kuu aluspõhja kohta, kas see sisaldab mõlemaid kemikaale, tuginedes vaid üldistele teadmistele päikesesüsteemi koostisest. Ma ei leidnud selle kohta ühtegi materjali, ma ei tohi osata vaadata. Mida ma peaksin otsima? (Kui ma võin teid sellisel viisil kehtestada.)
@briligg-i asteroididel on [elementide arvukuse] järgi umbes 0,1% lämmastikku (http://periodictable.com/Elements/007/data.html). See tähendab, et 1 m ^ 3 õhu saamiseks peate töötlema umbes 1 m ^ 3 kivimit ja see tundub mulle ebamõistlik. Maal saame selle lihtsalt õhust välja kondenseerida ja Marsi atmosfääris on piisavalt N2, et saaksime seda vedelaks muuta. Nii võivad asteroidi- või kuulinnad importida Marsilt N2. Kuu arvukus sarnaneb asteroididega, kuid keemilised vormid on keerulisem teema, mis võiks siiski soosida Kuu ekstraheerimist, ja ma ei tea sellest piisavalt.
Võib-olla on see lihtsalt üldine tundmatu, vaatan edasi. See on siiski kasulik link, mulle ei tulnud pähe, et elementide andmed võivad sellist teavet sisaldada.
#2
+3
Jim2B
2015-03-05 21:24:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Suurimad kehad, mida saaksime ohutult kasutada, õõnestades siseruumide elamispinna loomiseks (nagu O'Neilli silindri eelkäija), oleks keha, mille raskusjõud on materjalide eristamiseks ja keha sfääriliseks muutmiseks liiga nõrk. Sfääriline keha tähendab, et asteroidi materiaalne tugevus on selle kohal oleva materjali massi toetamiseks liiga nõrk. Üldiselt on kõik diferentseeritud kehad sfäärilised, kuid mõlemad kriteeriumid on vajalikud, kuna diferentseeritud kehad võivad olla häiritud (nagu Vesta) väiksemateks diferentseeritud tükkideks.

Kui seda teisiti öelda, on Pluuto ja Ceres kindlasti liiga suured.

Vesta ja Pallas võivad olla liiga suured.

Kui soovite kunstliku raskusjõu jaoks kehtestada täiendava piirangu kogu keha ketramiseks, peab keha, mida peaksite otsima, olema peamiselt metallist (keraamika / kivimid on pinges nõrgad).

Mida see tähendab, kas peaksite otsima katkiste planoidide tuuma - kehad nagu Vesta, kuid ideaalsed oleksid väiksemad. See mõõdetud asteroidide tiheduste tabel näitab, et järgmised asteroidid võivad olla eriti head kandidaadid:

'# Name Density Error Notes
4 Vesta 3.44 +/- 0.12 Tõenäoliselt liiga suur 20 Massalia 3,26 +/- 0,60 145 km keskmine läbimõõt
804 Hispania 4,90 +/- 3,90 145 km keskmine läbimõõt, tohutud vearibad tihedusel

Suurimate asteroidide visuaalne võrdlus Comparison of Largest Asteroids

Jim, õõnesprotsess (südamiku materjalide eemaldamine) muudab dramaatiliselt massi jaotust ja sõltuvalt sellest, kuhu te selle massi panete, võib keha keha hüdrostaatilisest tasakaalust välja visata.
@TildalWave Tõsi, kuid tuletage meelde, et mittesfääriline keha ei ole nagunii hüdrostaatilises tasakaalus. Nagu esimeses vastuses mainitud - keegi, kes kavatseb seda teha, peaks tegelikult projekti panema palju tehnikat (kaalu, õhurõhu ja pöörlemisjõu tasakaalustamine materiaalsete tugevustega), mitte lihtsalt paarist lõigust lähtuma. " pöidlareegel". Kuid ma arvan, et minu eeldus on kindel - kerakehad on liiga suured, mõned mittekeralised kehad on endiselt liiga suured.
@TildalWave oli ka üks SF suurmeestest ehk O'Neill ise tegi ettepaneku puurida väike toru läbi metallilise asteroidi keskosa, täita see vee jääga, keevitada otsad kinni, keerutada ja seejärel soojendada peegeldunud päikesevalgusega asja kuni 2000+ F. See peaks vett keema, pakkudes õhurõhku, ja pehmendama nikliraua piisavalt, et see saaks paisuda. Nii palju kaevetöid ei nõutud.


See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...