Cómo envolver la Luna en plástico para hacerla gigante, sostenida por la presión atmosférica, efecto invernadero

La superficie de la Luna tiene unos treinta millones de kilómetros cuadrados. Eso es mucho plástico, pero no es un esfuerzo mayor que muchos otros proyectos de terraformación que hemos discutido.

Descripción:

Una burbuja global de plástico flotando a una altura de ocho mil metros sobre la superficie de la luna, sostenida por una presión atmosférica de 1 bar. No hay tecnología de materiales mucho más avanzada que la actual.

Algunas preguntas:

1.- Cómo hacerlo.

¿Sería mejor extender el plástico en la superficie y luego inyectar el gas? ¿O sería mejor colocar láminas de plástico en órbita e ir creando un capullo? Este capullo luego decaería de la órbita por ser sostenido por la atmósfera.

2.- Cómo mantenerlo.

¿Cuánto tiempo durará un plástico ordinario o PVC en el espacio? ¿Cuánto tardará el impacto de un pequeño meteorito en tener consecuencias irreparables si no se soluciona?

3.- Cómo vivir con ello.

Los mejores diseños para ojos de buey de acceso. Las mejores opciones ecológicas para la biosfera lunar. Las mejores opciones sociales para una sociedad humana que viviría en un entorno casi terrestre, pero de baja gravedad, con un ciclo mensual de día y noche.

El radio de la Luna es de 1.737.000 m, más 8.000 m de la altura del techo de plástico sobre cada lado de la Luna, es un área de superficie total de 38.600.000.000.000 m2. Dada una densidad aproximada de un panel de PVC estándar de 3,5 kg/m2 es una masa total de 135.100.000.000.000 kg. Con una flota de lanzadores Saturn V, con una carga útil para la inyección translunar de 48 600 kg, se necesitan 2 779 835 391 Saturn V para levantar suficiente PVC para cubrir la Luna. ¿Estás seguro de que "no es un esfuerzo mayor que muchas otras terraformaciones que hemos discutido"? PD: Re-comentado debido a errores de cálculo en mi comentario anterior, lo siento.
Hemos discutido terraformaciones que pueden tomar miles, incluso millones de años. La Tierra no necesita ser la única fuente de materiales. Puede haber otras fuentes de PVC en el Sistema Solar: Titán o asteroides carbonosos. ¿Estás seguro de que una civilización avanzada no podrá envolver una luna en plástico si tiene millones de años para hacerlo?
Supuse (erróneamente, por supuesto) que su escenario era la civilización actual. Si son lo suficientemente avanzados, pueden hacer lo que quieran con suficientes recursos. Por favor, danos alguna pista de cómo avanza la civilización en tu entorno, eso nos daría una mejor idea.
En una pregunta anterior aquí, se señaló que no necesita el plástico. El aire duraría miles de años sin él.
Todo el proyecto no es viable, como indican las respuestas a continuación, pero si tuviera que colocarlo en su lugar con un salto de lógica mucho más pequeño, usaría vidrio fabricado por Lunar, un techo bajo y una serie de baluartes para mantener el viento bajo.
Para su información, este estilo de proyecto de terraformación se conoce como World House, en caso de que desee buscar más información sobre la idea en otras fuentes. Un buen lugar para comenzar es orionsarm.com/eg-article/484746e824a3a

Respuestas (12)

Vi varias respuestas aquí cercanas a lo que quería decir, pero ninguna de ellas lo hizo del todo. Asi que:

Envoltura de plástico no necesaria

Si le proporcionas a la Luna una atmósfera, esa atmósfera no se perderá instantáneamente en el espacio. En escalas de tiempo humanas, la Luna contiene bastante bien la mayoría de los gases atmosféricos.

Sin embargo, lentamente sangrará agua hacia el espacio. Entonces, la pregunta importante es, "¿cuánto tiempo puede retener la Luna su agua atmosférica?" Según mis cálculos (tabla siguiente), el agua atmosférica tiene una vida media de casi 400.000 años.

Vida media de los gases en cuerpos significativos:Vida media de los gases en cuerpos significativos

Llave:

  • Letras negras, fondo rojo - vida media del gas < 1 10 8 años.
  • Letras naranjas, fondo amarillo - 1 10 8 años < vida media del gas < 4 10 9 años.
  • Letras verdes, fondo verde - 4 10 9 años < vida media del gas.
  • "Líquido" con letras azules: la sustancia es un líquido en estas condiciones.
  • "Sólido" con letras verdes: la sustancia es un sólido en estas condiciones.
  • Letras blancas, fondo marrón - bifásico sólido/gas 4 10 9 años < vida media del gas.
  • Letras amarillas, fondo marrón - bifásico sólido/gas 1 10 8 años < vida media del gas < 4 10 9 años.
  • Letras rojas, fondo marrón - vida media bifásica sólido/gas gas < 1 10 8 años.
  • Letras blancas, fondo azul - bifásico líquido/gas 4 10 9 años < vida media del gas.
  • Letras amarillas, fondo azul - líquido/gas bifásico 1 10 8 años < vida media del gas < 4 10 9 años.
  • Letras rojas, fondo azul - líquido/gas bifásico con vida media del gas < 1 10 8 años.

NOTA : Considero que la sustancia es bifásica cuando su presión parcial en estas condiciones supera los 0,01 bar (1% de la presión atmosférica terrestre). Cualquier valor por debajo de eso y la pérdida de gases al espacio se reducirán significativamente debido a la pequeña cantidad de la sustancia en la atmósfera. También porque era extremadamente difícil encontrar las condiciones requeridas para presiones parciales inferiores a 0,01 bar para muchas de estas sustancias.

Entonces, para una civilización tecnológicamente sofisticada de larga vida, puede ser más fácil actualizar periódicamente el inventario de agua superficial de la Luna que construir y mantener una envoltura de plástico.

Cómo lograrlo de todos modos

Suponiendo que quieras dejar de lado la precaución y construir el envoltorio de plástico de la Luna de todos modos...

Materiales

Comience con materiales compuestos.

Para el material de la matriz, querrá un plástico duradero que no sea reactivo ni a las condiciones del espacio ni a la atmósfera. El plástico también debe ser transparente. Algo como este PVC (cloruro de polivinilo) que se ha mezclado con otros plásticos para hacerlo inerte.

Luego incruste fibras de vidrio (para transparencia) o de carbono (para resistencia). Querrá colocar las fibras en intervalos de 60 grados para adaptarse a las tensiones en todas las direcciones.

Estructura

En lugar de hacer una hoja continua de plástico a través de la Luna. Haga esto como un montón de cúpulas más pequeñas interconectadas. Seleccione un tamaño de domo estándar y hágalo del tamaño de cada segmento.

Cada domo constará de un mínimo de dos capas de material de domo. Separe las capas unos 32 pies. Llene la región entre capas con agua pura. Esto proporciona a su hábitat terraformado 3 cosas esenciales:

  1. Blindaje de radiación.
  2. Masa para contrarrestar (algo de) la presión de la atmósfera
  3. Un depósito térmico para ayudar a mitigar algunos de los cambios extremos de temperatura del ciclo de luz/oscuridad de 28 días.

Da forma a la estructura de modo que los hilos de refuerzo de fibra de carbono alcancen los puntos de anclaje en la superficie de la Luna. Los hilos de fibra de carbono anclados a la superficie de la Luna proporcionan el resto de la fuerza necesaria para retener los gases.

Cada uno de los lados de la cúpula incluirá algo así como "aletas de tienda". Esto permite que un segmento de domo retenga la atmósfera cuando una sección sin domo (o domo despresurizado) está adyacente a él. Pero la aleta se levantará cuando haya una cúpula adyacente y esté presurizada. Idealmente, la subida y bajada de los flaps se producirá automáticamente.

Los domos incluirán puntos de anclaje y sellado en su superficie exterior. Esto permitirá que un parche de "domo" se extienda desde los 6 domos adyacentes y cubra un domo dañado o que necesite mantenimiento.

Construcción

Para construir esto en secciones, haga de cada segmento una cúpula hexagonal. A medida que agregue segmentos, conéctelos a la cara adecuada del domo adyacente. Cuando se agrega por primera vez, la capa de plástico se extenderá hasta la superficie.

Hacer un sello hermético con la superficie de la Luna será difícil. Probablemente requiera un esfuerzo de construcción especial para crear un borde hecho de algún análogo de concreto o plástico en los bordes del domo. Es probable que este borde deba extenderse hacia el lecho rocoso lunar y también estar formado por un material inerte.

Los diseñadores y constructores incrustarían esclusas de aire en la estructura del borde del domo para no tener que perforar los materiales estructurales del domo. Es probable que cada cara de conexión tenga al menos una conexión de esclusa de aire.

Momento

Este es un esfuerzo masivo. Antes de terminar el proyecto, las cúpulas originales probablemente requerirán una restauración completa. Debe incluirse en la estructura algún método para sellar las cúpulas lejos del vacío del espacio y entre sí. Eso permite que el equipo de construcción repare los segmentos del domo sin una despresurización total.

Después de completar un segmento del domo, el equipo de terraformación bombeará las sustancias hidrosféricas y atmosféricas adecuadas al segmento. Espere que la superficie de la Luna reaccione, posiblemente violentamente, con los materiales por un tiempo. Supongo que será necesario bombear oxígeno y agua adicionales después de un tiempo, ya que la mezcla inicial probablemente reaccionará con la superficie lunar.

Incluyendo "ojos de buey" en la estructura

Simplemente deje algunos segmentos hexagonales vacíos. Luego, los segmentos contiguos proporcionarían las instalaciones de esclusa de aire necesarias para acceder al área de vacío.

Del mismo modo, el proceso industrial que podría aprovechar el vacío del espacio, podría dejar también vacíos los segmentos contiguos. Sin embargo, si están agotando sustancias corrosivas, los constructores querrán recubrir los materiales del domo con sustancias adicionales para hacerlo inerte a los materiales cáusticos que se agotan en ese punto.

Vivir en esta biosfera

Desafortunadamente, realmente no tenemos ningún dato sobre cómo funcionarán las cosas en este entorno. Por lo tanto, los biólogos a cargo del esfuerzo podrían mantener varios de los hexágonos abovedados sellados entre sí y experimentar con diferentes biosferas en cada segmento. Una vez que encuentren algunas biosferas que funcionen, simplemente podrían abrir las "aletas de la tienda" y permitir que se extienda por la superficie.

Por supuesto, el principal problema serán los ciclos día-noche. Esto será extremadamente difícil de vivir para la vida vegetal. Por lo tanto, es probable que las cúpulas posean una fuente de luz artificial para proporcionar luz durante la larga noche lunar.

Las temperaturas extremas también supondrán un problema. El agua atrapada entre las dos capas del domo ayudará pero no resolverá el problema. Incluir grandes cuerpos de agua (cráteres llenos de agua, ¿alguien?) ayudará a moderar las temperaturas, pero probablemente la superficie lunar requerirá calefacción y refrigeración adicionales. Espero que las estructuras del domo, tal como las imaginé, interfieran con la convección atmosférica natural que, de lo contrario, podría ayudar a moderar esas temperaturas. Sin embargo, la superficie podría haber incorporado bombas de calor. Durante el largo día, intercambian calor entre la superficie y el fondo de los lagos de los cráteres cercanos, enfriando la superficie. Durante la larga noche, hacen lo mismo a la inversa: calientan la superficie.

Atmósfera lunar esponjosa

Debido a que la gravedad de la Luna es mucho menor que la de la Tierra, la atmósfera de la Luna será mucho más profunda. También necesitará 6 veces la masa de la atmósfera en una columna para generar la misma presión que ve en la Tierra. Lo que esto significa es que la Luna requiere casi la misma masa de gases que la Tierra para una presión dada.

  • Masa de la atmósfera terrestre = 5.1 10 18 kg
  • Masa de la atmósfera de la Luna (para 1 bar de presión) = 2.3 10 18

De hecho, el perfil atmosférico de la Luna debería ser muy similar al de Titán (al menos la presión, aunque probablemente necesite agregar ~ 200 K a la temperatura):

Perfil de la atmósfera de TitánPerfil de la atmósfera de Titán

¿Se congelará el agua en la "noche"? ¿Es probable que la expansión resultante cause un problema?
Las personas que diseñan la cosa se adaptarán a la expansión del agua; puedo pensar en varias formas de hacer esto. No estoy seguro de si se congelará o no. Estaba pensando que hacer circular el agua en esta región podría ser una excelente manera de bombear calor alrededor de la Luna. Sin embargo, sería un problema interesante.
La "esponjosidad" de la atmósfera es irrelevante en este caso, ya que la atmósfera no se extiende hacia arriba a presiones arbitrariamente bajas. Queda rematado por el techo de plástico, y el peso del techo reemplaza el peso de toda la atmósfera adicional que se hubiera necesitado para mantener la presión superficial deseada en ausencia del techo. Ergo, necesita aproximadamente la misma masa de cosas , incluido el material del techo, pero no necesita tanto gas específicamente. Los requisitos de gas se pueden ajustar libremente cambiando la altura del techo.

En realidad, hay varias razones por las que no se puede hacer como esperabas.

Intentar hacer una sola estructura sustentada por aire para cubrir toda la luna es una idea bastante loca. Por razones de seguridad y otras, las áreas grandes se dividirían necesariamente en una serie (posiblemente conectada) de áreas presurizadas. La pérdida de presión (planificada o accidental) limitaría el área afectada. Sin duda, se requerirá algo de mantenimiento, y eso implica la despresurización en algunos casos, reemplazando una sección vieja, etc.

Construir en secciones también es una gran ventaja, ya que no tienes que pagar para envolver toda la luna de una sola vez; puede pagar sobre la marcha mientras se expande. La altura de 8000 metros es una restricción bastante fuerte para el tamaño de la cúpula individual más pequeña (ya que la extensión vertical es de 8000 m, ya que probablemente querrá que la dimensión horizontal sea de al menos 8000 m, por lo que probablemente tenga 100 kilómetros cuadrados más o menos para la cúpulas individuales, por lo que necesita alrededor de 380,600 cúpulas para cubrir la luna.

Tenemos cero experiencia tratando de hacer estructuras tan grandes, esp. para grandes estructuras sustentadas por aire . Si bien esto no significa necesariamente que no se pueda hacer, ciertamente aumentará la dificultad de hacerlo.

Su presión de aire interna sugerida supera con creces la presión de aire que se usa realmente en las estructuras infladas existentes (mucho más de 100 veces mayor). En realidad, esto también es un gran problema; incluso una estructura de 1 km cuadrado requeriría una fuerza imposible para evitar la destrucción del techo (o los lados de la cúpula), ya que tendría una elevación neta de más de 10 millones de toneladas.

El PVC estándar no tiene cerca del rango de temperatura de funcionamiento que necesitaría para el uso lunar. -- se ablanda y se distorsiona, e incluso puede derretirse en la temperatura lunar diaria máxima (días y noches de 2 semanas).

Incluso sin problemas de ablandamiento por temperatura, el PVC no duraría mucho debido a la degradación del oxígeno desde el interior del domo, especialmente. a altas temperaturas que aceleran las reacciones del oxígeno, y la fotodegradación por la abundante luz ultravioleta durante el día. Los micrometeoritos y la ablación del viento solar tampoco ayudarán mucho a la cúpula.

Otros materiales serían más duraderos, pero serán más caros y probablemente requieran más investigación. Por ejemplo, el vidrio tiene muchas características deseables, incluida la transparencia en longitudes de onda visibles. Algunos materiales modernos de exhibición de vidrio flexible podrían servir o podrían adaptarse. A gran escala, la presión del aire ciertamente podría levantar tal estructura, si no fuera por la alta presión que la destruiría.

Incluso si crea una atmósfera de oxígeno puro al 15% de la presión atmosférica estándar, la presión interna aún destruirá cualquier estructura soportada por presión enorme. Podría (como se hace con algunas de estas estructuras) construir refuerzos de soporte internos que se conecten al techo, pero esto está bastante lejos de su diseño establecido, es decir, tiende hacia un diseño de techo rígido más típico, especialmente. dadas las altas presiones requeridas para un ambiente respirable.

Solo pensé en otro gran problema: las enormes tormentas de viento dentro de la cúpula. Debido a los días largos del mes y los cambios de temperatura correspondientes, habrá sistemas de tormentas internas muy activas.

Para ser específico re: sus preguntas.

1) Cómo construir: no hay necesidad de molestarse, ya que se romperá una vez que intente inflarlo

2) Cómo mantener: debe construirlo en secciones o inventar nueva tecnología para reparar su techo in situ, pero por seguridad debe construirlo en secciones. En realidad, incluso cuando se integren secciones, aún querrá que los bots de reparación automatizados se encarguen de la mayor parte del mantenimiento sin cerrar las secciones.

3) Cualquier tipo de diseño de esclusa de aire sería aceptable para acceder a la región presionada. Es de suponer que, en última instancia, sería deseable una combinación de esclusas de aire grandes y pequeñas de varios diseños.

¿Qué tal una idea mejor? Sería mejor simplemente olvidarse de la cúpula por completo y simplemente agregar una atmósfera a la luna.

8000 metros de atmósfera significa que ya tienes una fracción significativa de la masa atmosférica necesaria para toda la luna. En la tierra, alrededor del 65% por ciento de la atmósfera se encuentra en los 8000 metros más bajos. Debido a la menor gravedad lunar, la caída de presión con la altitud será más lenta que en la Tierra, pero si agrega suficiente aire, eventualmente obtendrá una atmósfera agradable y respirable con la presión normal de la Tierra al nivel del suelo.

Claro, se filtra al espacio, pero la velocidad será lo suficientemente lenta como para que pueda usarse. Algunas personas han calculado que solo necesitaría completar una atmósfera lunar de este tipo solo una vez cada 10,000 años más o menos. También podría agregar un escudo de viento solar a la luna para disminuir la tasa de pérdida de aire, aunque no hay acuerdo sobre la diferencia que realmente hace.

Terraforma la luna arrojando muchos cometas, etc. de forma selectiva para que el giro lunar vuelva a tener una duración de día decente que proporcione oxígeno, nitrógeno, etc. Si tienes la tecnología lo suficientemente alta, obtienes todo el oxígeno que necesitas de un cometa helado. , lunas, etc. También desea agregar gas inerte a la masa total de la atmósfera. Probablemente no haya mejor opción para esto que el nitrógeno y hay mucho amoníaco en algunos planetas, lunas y cometas para satisfacer esta necesidad.

Hay algunas complicaciones importantes, una vez que agrega atmósfera, el oxígeno comenzará a reaccionar con la superficie lunar existente; piense que se está formando mucho óxido, por lo que es posible que deba esperar unos miles de años después de la terraformación inicial para que las cosas se asienten. Eso no es tan malo, ya que tienes que esperar mucho tiempo para que la luna se enfríe por el bombardeo del cometa de todos modos.

Pero, ¿no sería grandioso mirar hacia el cielo y ver otra canica azul?

re: presión del aire: 10 millones de toneladas de fuerza se distribuyen en 1 kilómetro cuadrado de plástico . Creo que estás malinterpretando la presión. Si 1 m ^ 2 de un material puede contener una presión de 1 bar, 1 km ^ 2 del mismo espesor del mismo material aún puede contener 1 bar. El problema con la ampliación no es la presión estática, son las turbulencias y otras cosas que podrían crear picos locales de presión.
@PeterCordes: lo siento, pero el ascensor definitivamente separará el material. La sustentación es proporcional al área, pero la carga de tensión debe ser resistida por una sección de material que sea proporcional al perímetro. Problema clásico de la ley del cuadrado/cubo. Hacer que el peso del material sea la misma cantidad que la carga de presión no ayuda, ya que la carga estática aún se aplica a los lados de la cúpula.
La presión es la fuerza por unidad de área. Tener más área no aumenta la fuerza en cada 1m^2. El material está bajo tensión en dos direcciones, en el plano del material. No hay nada aquí que se amplíe cúbicamente, excepto el volumen de aire. Pero eso es volumen, no presión. La ley de los gases ideales es PV = nRT. La presión y el volumen son variables independientes.
@PeterCordes. Considere un cuadrado de 1 km de lado. Supongamos que el domo es de PVC de 1 cm de espesor (mucho más grueso que el que se usa en domos de aire en la tierra), por lo que el perímetro de 4 km tiene un área total de 40 metros cuadrados, por lo que debe tener una resistencia a la tracción de 250 000 000 kg (gravedad terrestre) por metro cuadrado , (esto es alrededor de 0.355 millones de psi) - esto es 4.4 veces más resistente a la tracción que el acero más fuerte y 50 veces la resistencia a la tracción del PVC. Se llama la ley del cuadrado al cubo incluso cuando solo se compara lineal (perímetro) y área. Y una cúpula cuadrada de 1 km es muy pequeña en esta aplicación
+1 "Tratar de hacer una sola estructura sustentada por aire para cubrir toda la luna es una idea bastante loca".
@GaryWalker: oh, finalmente veo lo que me estaba perdiendo, gracias. Tienes razón, cada unidad de área de la superficie transmite la tensión a sus vecinos, por lo que el área total sí importa. Y estoy de acuerdo en que usar material pesado para contrarrestar la fuerza no funciona a menos que estés cubriendo toda la luna para que siempre sea perpendicular a la gravedad. ¿O tal vez si los lados no son verticales ni siquiera cerca del suelo? En lugar de una cúpula hemisférica, use más una cúpula lenticular. O use material más grueso en los lados.
Creo que los 10k años en "Algunas personas han calculado que solo necesitarías completar esa atmósfera lunar solo una vez cada 10,000 años más o menos". se refiere a la pérdida completa de la atmósfera, pero sería inútil antes de eso.
@ mg30rg: consulte el artículo relacionado . Dada una atmósfera similar a la de la Tierra, la vida media calculada (tiempo para perder el 50%) del N2 es de 7,19e5 años, el O2 es de 1,05e6 años, el H20 es de 2,21e5 años y el CO2 es de 2,27e6 años. Dado que la vida media más corta es de 221 mil años para el H20, los top-offs a intervalos de 10K son bastante conservadores, y la atmósfera lunar no sería realmente un problema en lo más mínimo.
@ mg30rg y si considera que la presión en la cima del Everest es de aproximadamente 1/3 atm, y que el O2 es uno de los componentes más lentos en evaporarse (por lo que la ppO2 aumentaría con el tiempo), diría que esperar alrededor de la mitad -La vida ni siquiera es tan loca.
@GaryWalker ¿Por qué se llamaría ley del cubo cuadrado cuando se habla de términos lineales y cuadrados?
Es la llamada ley del cubo cuadrado porque se refiere a problemas de escala en general, por ejemplo, por qué no puedes tener el ataque de las mujeres de 50 pies. Los problemas de escala se deben a las diferencias en la tasa de crecimiento que son de naturaleza cuadrática o cúbica. El artículo de wikipedia da más detalles y ejemplos.

Se estrellará contra el planeta si no es compatible.

Además de los problemas que otras personas han enumerado, el aire presente dentro de tu burbuja no evitará que se estrelle contra el planeta. El aire del lado 'diurno' del planeta comenzará a expandirse debido al calor, mientras que el aire del lado 'nocturno' se contraerá debido al enfriamiento. Esto creará una fuerza neta significativa en la burbuja, empujándola hacia el sol.

Si bien el aire dentro de la burbuja retrasará su colapso, no lo detendrá. El aire fluirá desde el lado frío de la burbuja hacia el lado cálido, destrozando los edificios en la superficie y arrojando rocas con vientos huracanados sostenidos. Luego, el plástico en el lado frío de la luna se estrellará contra la superficie, aplastando cualquier estructura restante antes de romperse. La fuerza de la luna que impide que el plástico se mueva más se propagará a través del plástico en el lado soleado como una onda de choque, que se volverá progresivamente más fuerte y más concentrada a medida que se mueve por el lado soleado, que se romperá, agrietará y romperá. , liberando el resto del aire atrapado al espacio. Es probable que algunos fragmentos de la esfera de plástico alcancen la velocidad de escape y salgan volando hacia el espacio. posiblemente hacia la Tierra, donde cortarán franjas de destrucción a través de nuestros satélites orbitales antes de quemarse en la atmósfera. El resto del plástico volverá a caer a la superficie de la luna, donde formará un sarcófago de plástico transparente para los cadáveres sin vida de los alguna vez esperanzados colonos lunares que una vez intentaron vivir debajo de él.

TLDR: Caídas de plástico. Todos mueren.

Puede resolver este problema con ataduras que sujetan el plástico a la superficie. (Sujetando las partes que quieren subir, en lugar de sostener las partes que quieren bajar). Las ataduras toman mucho menos material que los pilares, porque no tienen que resistir las tensiones de pandeo.
Sospecho que puede estar sobreestimando la fuerza de los vientos generados por el sol en este caso. Después de todo, la Tierra también tiene un "lado nocturno" y un "lado diurno", y eso (por lo general) no da como resultado vientos con fuerza de huracán "derribando edificios en la superficie y arrojando rocas".
En la tierra, hay más distancia entre los lados frío y caliente, así como días más cortos. No estoy seguro de cómo se desarrollaría eso en la práctica (por ejemplo, la duración del día hace que estas fuerzas sean más o menos extremas). Huracán en toda la luna, no estoy seguro. Tormenta importante? Casi seguro.
Hmm, se necesitarían algunos cálculos para confirmar o refutar este escenario. Sí, el lado que da al sol se calentaría y el aire se expandiría. ¿Pero cuanto? Si el aire fluye debajo del plástico, eso reduciría los diferenciales de temperatura. En la Tierra, la diferencia entre la temperatura del aire diurno y nocturno es típicamente ¿cuánto, tal vez 20 F? De todos modos no cientos o miles de grados, sino decenas. El día de la luna es más largo, así que tal vez sería más extremo, pero, etc.

Es posible que te encuentres con otro problema. Incluso si no tiene agujeros, el aire pasará gradualmente a través de una fina lámina de plástico. Incluso en el transcurso de décadas, perdería una gran cantidad de aire a través de él.

También secundando a la gente que dice que no es lo suficientemente fuerte. Imagine los efectos de un poco de aire que se calienta en un lugar. Terminas con un penacho de 8 km de altura. en la parte superior golpea el plástico y lo distorsiona hacia arriba, podría estar haciéndolo en miles de kilómetros cuadrados. el plástico se ondularía como olas en la superficie del océano pero a mayor escala. El PVC se desintegraría por todo el tirón constante en diferentes direcciones incluso si de alguna manera sobrevivió a las fuerzas involucradas en primer lugar.

Sugeriría algo mucho más modesto. Tal vez unos miles de kilómetros cuadrados de invernaderos herméticos reforzados en la superficie lunar.

Según los números de Jim2B, solo el 0,005 % de una atmósfera de nitrógeno se perdería en 100 años sin el plástico (ligeramente menos para una atmósfera de nitrógeno y oxígeno). El plástico solo disminuirá esto aún más.

Para crear lo que sugieres se necesitará una tecnología mucho más avanzada que una burbuja de plástico.

En primer lugar, el plástico no es un material adecuado de todos modos, ya que carece de resistencia, es susceptible de romperse debido a la acción del oxígeno y la luz ultravioleta, así como a las temperaturas extremas y, en general, es permeable al aire.

El sustituto tendrá que ser mucho más fuerte y más estable. Sugeriría usar diamantes como sustrato, y posiblemente una o más capas de materiales como el oro para proteger el diamante del oxígeno y reflejar parte de la energía solar no deseada de la Luna. Esto aún se parecería a una hoja delgada y flexible en la escala de la que estamos hablando.

El siguiente problema es que debe haber un control activo. Las láminas de diamante pueden mantenerse unidas con juntas de grafino flexibles, que tienen algún tipo de control eléctrico o mecánico para ajustarse a las desviaciones de la atmósfera inferior. El control adicional tendría que provenir de un elaborado sistema de ataduras a la superficie, que ayudan a mantener la burbuja en lo alto a una altitud constante.

Es posible que también sea necesario ajustar la circulación natural de la atmósfera, ya que el "punto caliente" al mediodía local entregará una gran cantidad de energía a la atmósfera, lo que podría causar vientos con fuerza de huracán. Ajustar selectivamente la reflectividad mantendría las temperaturas extremas más razonables. En el lado frío, ocurriría el problema opuesto, ya que el calor se filtra de la atmósfera al espacio. Es posible que la burbuja deba tener múltiples capas para proporcionar aislamiento tanto del calor como del frío, y una circulación activa de fluido entre las capas para igualar las temperaturas.

Por supuesto, incluso sin una burbuja que cubra toda la luna, la Luna tiene suficiente gravedad para mantener una atmósfera durante decenas de miles de años por sí sola, más que cualquier civilización registrada en la Tierra.

Luna terraformada

the Moon has enough gravity to hold an atmosphere for tens of thousands of years on its own¿Fuente? Siempre supuse que no tenía suficiente gravedad para mantener una atmósfera en una escala de tiempo apreciable. Mantener una atmósfera durante miles de años cambiaría las reglas del juego.
@Martin carney La mayor parte del artículo es basura, p. la idea de que podríamos cambiar la rotación de la luna chocando cometas contra ella. Pero la gravedad de la superficie lunar y la velocidad de escape son aproximadamente 1/6 de la Tierra. La Luna probablemente pueda contener una atmósfera durante 10000 años, dado que la Tierra lo ha hecho durante miles de millones. Pero la masa que se requeriría para crear y mantener una atmósfera es enorme. Si estrelláramos un cometa grande como el cometa Halley (3E14 kg) en la luna y todo se vaporizara (lo que no sucedería) generaría una presión de alrededor de 12 bar. ¡Será mejor que no cometas un error dirigiendo algo tan grande cerca de la tierra!
Agregar suficiente energía e impulso cambiará la rotación de cualquier cuerpo (la rotación de la Tierra cambió radicalmente cuando un protoplaneta gigante la impactó y creó la Luna en primer lugar). Todo es cuestión de escala.
@ Thucydides Me acabo de dar cuenta de que mi cálculo está fuera de un millón: en realidad necesitaríamos un millón de cometas Halley para obtener una presión (teórica) de 12 bares. Pero incluso eso sería solo 3E20 kg, que sigue siendo 1/200 de la masa de la luna, no lo suficiente para impactar drásticamente la rotación de la luna, incluso si se entrega perfectamente. Aceptaría esto si se presentara como ficción, pero su artículo vinculado lo presenta como si fuera algo que los rusos podrían hacer en un futuro previsible.
De nada; el artículo utiliza el anuncio ruso como punto de partida. Gregory Benford es un astrofísico respetado que forma parte de la facultad del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de California, Irvine. También es editor colaborador de la revista Reason, así como autor de ciencia ficción, por lo que no solo está sacando cosas de su bolsillo trasero. Hay muchos otros artículos sobre la posibilidad de terraformar la luna, muchos comenzando con sus cálculos.
@MartinCarney Bueno, en la escala de tiempo en la que piensa la mayoría de la gente, la que explica por qué no tiene atmósfera, decenas de miles de años no son "apreciables".
La mayoría de los imperios humanos duran entre 2 y 400 años, e incluso las civilizaciones solo duran @ 2000 años, por lo que decenas de miles de años son muy "apreciables" (al menos el doble de la historia registrada).

Todos están olvidando el mayor peligro en la luna: la radiación. Sin una magnetosfera, la luna es constantemente bombardeada por enormes cantidades de radiación del Sol. y el PVC no es particularmente bueno para protegerse de la intensa radiación que estaría recibiendo. Hay una razón por la cual las misiones Apolo fueron todas relativamente cortas y nadie pudo ir más de una vez. Su mejor apuesta para la colonización a largo plazo son los búnkeres subterráneos fuertemente protegidos. De acuerdo, no es tan sexy como caminar al aire libre en la superficie, pero es mucho más viable.

El PVC no es un gran escudo, pero 8000 metros de aire es un escudo de radiación increíble, a excepción de los rayos ultravioleta, pero esta es una atmósfera a granel suficiente para soportar una buena cantidad de ozono también.
@GaryWalker: sigo sintiendo que la falta de campo magnético sometería a las personas a mucha más radiación de la que recibirían en la Tierra, incluso con una atmósfera artificial.
La magnetosfera solo desvía partículas cargadas. Todas las partículas cargadas que golpean la tierra son detenidas de manera confiable por el aire por unos pocos metros de aire como máximo (a presión estándar) Los neutrones libres, gamma y rayos X también serán detenidos por 8000 metros de aire (la atmósfera terrestre es solo un 50% más grande en total). De hecho, como dije, la U/V es realmente el único problema de radiación, principalmente la U/V suave, ya que la atmósfera detiene la U/V con más fuerza que la U/VA/B y luego atraviesa la atmósfera. Habrá sólo un ligero aumento en la radiación superficial, tal vez algo más de cáncer de piel debido a la U/V.
La razón por la que las misiones Apolo fueron relativamente cortas no fue la radiación, sino la cantidad limitada de consumibles (alimentos, agua, oxígeno, energía de naves espaciales...) que se podían transportar.
8000 metros de aire completo dentro de un domo tendrían el mismo blindaje atmosférico total que vivir a unos 3300 metros, la ciudad más alta con una población superior a 1 millón es el nombre acertado El Alto Bolivia (más de 4000 metros) ni siquiera pudo encontrar un artículo sobre sus tasas de cáncer, por lo que nadie ha estado muy preocupado por ello. Encontré un estudio sobre la altitud frente al cáncer en EE. UU.; al comparar Colorado con Florida, Rhode Island, etc., la tasa de cáncer en realidad era más baja en Colorado. Esperaba encontrar al menos un aumento menor de cáncer a gran altura.

Ordinary plasticcomo el PVC no tendría la fuerza necesaria para resistir ni un inflado ni una maniobra orbital para escamas de ese tamaño.

Esto significa que si tiras de una parte (o incluso varias) de la pieza de plástico, no moverá toda la pieza. Simplemente se desgarraría.

Suponiendo que esta pieza de plástico ya estuviera en su lugar, observe que 1 Bar es casi la presión que tenemos, en la Tierra, al nivel del mar. Esto es bastante. Para que su estructura se sostenga a sí misma sin colapsar (después de todo, estaría en caída libre), necesitaría orbitar la luna a velocidades alejadas del requisito de órbita selenosincrónica (dudo que 8000 metros sean suficientes). En cualquier caso, este "plástico" de aislamiento se rompería con las fuerzas producidas por la diferencia de velocidad entre la superficie del plástico y la superficie lunar.

No creo que puedas salirte con la tuya usando un material tan convencional, o una estructura tan simplista (¿de una sola pieza?), para un uso tan poco convencional. Ni la implementación ni el mantenimiento funcionarían. De memoria diría que el deterioro sería inmediato.

Creo que seguir esta idea en moldes similares a los que has indicado requeriría otro tipo de estructura (o composición de estructuras).

Los comentarios no son para una discusión extensa; esta conversación se ha movido a chat .

Si bien ciertamente no es práctico, hay una solución que aborda la mayoría de los puntos mencionados en este hilo:

Ponga su hoja de material y luego encima ponga 10 metros de agua y luego otra hoja para evitar que hierva en el espacio.

Radiación: Tendrás menos que en la Tierra.

Fuerza: No se necesitan súper materiales: la fuerza neta en la lámina interna es cero, la fuerza neta en la lámina externa es solo la presión de vapor del agua, y puede mantenerla justo por encima del punto de congelación para mantener esto bajo. El agua equilibra la presión de la atmósfera debajo, la capa exterior puede ser lo suficientemente pesada como para equilibrar la presión de vapor. Solo necesita apoyo para mantener las cosas en su lugar.

Micrometeoros: Serán absorbidos en el agua. Se hace un pequeño agujero en la hoja superior que hay que reparar, eso es todo.

Todavía no tenemos un buen material de construcción para las láminas y la magnitud del proyecto está mucho más allá de lo que podríamos hacer en este momento. Un techo de agua sería mucho más práctico sobre un cráter que sobre la luna entera.

El único problema es que, en caso de que el protector interior baje un poco, se producirá un efecto de avalancha en el que la presión del agua en esa parte será mayor y dará como resultado una fuerza hacia abajo aún mayor.
@Ferrybig Por eso necesita un soporte suficiente para mantenerlo básicamente nivelado. Si coloca una cuadrícula lo suficientemente alta sobre la ciudad, será invisible a simple vista: verá el cielo (ciertamente atenuado y teñido por su paso a través del agua), no un techo.

Una hoja gruesa de plástico lo suficientemente fuerte como para contener 1 barra no será muy práctica, como señalan otras respuestas.

(fuente de esta idea: Seveneves de Neal Stephenson ).

Algunos ( pero no todos ) de los problemas pueden solucionarse mediante un diseño que utilice varias capas de plástico, como una cebolla. El diferencial de presión entre dos capas cualesquiera es pequeño. Esto significa que cada capa es lo suficientemente delgada como para doblarse. También tiene la gran ventaja de la defensa en profundidad y la mantenibilidad. Puede quitar y reemplazar una capa sin un gran aumento en la presión sobre las otras capas.

Toda la luna es demasiado grande para despresurizarse rápidamente a través de la perforación de un meteorito. Debería asegurarse de usar un material donde los agujeros no crezcan rápidamente por la fuerza del aire que sale a través de él. Debe parchear la capa exterior antes de que el diferencial de presión en una capa interior sea demasiado grande.

1 bar de presión de aire es suficiente para sostener una capa de agua de 62 m de espesor, no hay posibilidad de usar suficiente material para que el peso realmente equilibre la presión, ya sea que usemos muchas capas de plástico o solo varias capas gruesas. Tomará una gran cantidad de material, pero tal vez menos que con una capa gruesa.

(El agua tiene una densidad de 1000 k gramo / metro 3 , y así en la luna un peso de 1.62 1000 norte / metro 3 . 1 b a r = 100 k norte / metro 2 , que es suficiente presión para sostener una capa de agua 62 metro = 100 k norte / metro 2 1620 norte / metro 3 . Observe cómo la mayoría de las unidades se cancelan, dejando solo metros).

Ate la capa interior al suelo. Evitar que se aleje demasiado en cualquier lugar también evitará que se acerque al otro lado. Es posible que no sea necesario atar las capas externas entre sí, excepto en las esclusas de aire, ya que realmente no importa cómo se mueven las capas externas entre sí.

Incluso sería posible coser vejigas de agua para que el peso pudiera ayudar a equilibrar parte de la presión. (Esto probablemente funciona mejor con una sola capa gruesa que con muchas capas delgadas, así que tal vez piense en esto como una idea más alternativa). Esto también funciona como protección contra meteoritos y radiación. (Pero esta idea es mucho más factible para una cúpula local que para una burbuja que encierra la luna).

Pensé que la logística para esto sería un dolor de cabeza, pero en teoría es posible. Incluso lo consideré yo mismo (aunque nunca leí a Steveneves). No creo que cambie mucho los fundamentos, es probable que un meteorito perfore todas las capas al mismo tiempo, y parchear 100 o 1000 capas suena más complicado que parchear una sola capa. Pero, ¿esto se examina en detalle en el libro, es decir, vale la pena leerlo para comprenderlo con cierta profundidad?
@GaryWalker: si hay un espesor de aire decente entre las capas, un micrometeoro puede fragmentarse y quemarse antes de llegar a la siguiente capa. Creo que la principal ventaja son las fuerzas más bajas en cada capa para que las lágrimas no se propaguen tan fácilmente. Necesitaría parches de robots moviéndose entre cada capa, o algo así, para una aplicación del tamaño de la luna de esta idea. En Seveneves, solo se usó para una nave espacial del tamaño de una persona y no recibe mucha atención. Definitivamente no está mal. mantenimiento a largo plazo. ¡Sin embargo, recomiendo encarecidamente Seveneves como una buena lectura en general!

Todo el mundo hasta ahora se está olvidando de un problema simple: los meteoritos. Hay un montón de ellos, son rápidos (50 km/s) y harán pedazos tu funda de plástico.

Según este astrónomo que investiga, los asteroides que golpean a la Luna con un asteroide de 30 g o más impactarán en el tamaño promedio del área de Hong-Kong cada año más o menos.

Así que sí, incluso si puedes envolver la Luna, la envoltura no durará. La Tierra está protegida por la atmósfera (los meteroides se quemarán), la Luna, no tanto.

Es imposible hacer una burbuja esférica de ese tamaño. Muchas burbujas pequeñas pueden ser más factibles por varias razones.

Considere un cilindro inflado arbitrariamente largo. La tensión en libras alrededor de un anillo corto es la presión (digamos, 14,7 libras/pulgada cuadrada) multiplicada por el ancho y la circunferencia (en pulgadas). Cuando este anillo crezca, se romperá. La física no permite hábitats inflados arbitrariamente grandes.

Pero eso no significa que no puedas tener cúpulas infladas en la superficie.

¿Dónde vas a conseguir suficiente nitrógeno para hacer el aire? El regolito lunar es casi un 50% de oxígeno, pero ¿de dónde proviene el nitrógeno? Necesitarías un asteroide rico en amoníaco tan grande que golpear la Luna con él abriría la Luna y bañaría la Tierra con fragmentos que matarían dinosaurios. Incluso una simple cúpula de hormigón con una relación de altura a anchura de 1:4 y 1 kilómetro de diámetro (mucho más pequeña que su idea) requeriría unos 100 millones de metros cúbicos de nitrógeno. Un asteroide de ese tamaño golpeando a una velocidad de 3 klicks por segundo (ligeramente por encima de la velocidad de escape) haría una explosión en el rango de cerca de un kilotón. Una mini Hiroshima. Y eso es para una pequeña cúpula de un kilómetro de ancho. Las cúpulas, en general, no funcionan en la Luna a menos que tengas mucho aire libre. Son muy derrochadores de aire. Y esto' envuélvelo en plástico' La idea es como una cúpula con super-esteroides. Completamente imposible de hacer.

Si bien esta es una preocupación válida, presumiblemente no es una historia ambientada ahora , por lo que no necesita preocuparse por eso, ya que es una suposición implícita en la pregunta de que hay suficientes gases.
@ Mithrandir24601 Lo siento, pero la respuesta tiene un punto. Incluso en el futuro no se puede crear nitrógeno de la nada y la Tierra no tiene tanto para desperdiciarlo en la luna. Así que la historia debe reconocer este hecho.
@ThorstenS. Estoy de acuerdo en que hay un punto, pero no es la respuesta. A menos que me esté perdiendo algo, el OP ha hecho un conjunto de suposiciones implícitas que incluyen "Hay suficiente gas" y "podemos llevarlo a la luna", ya que no se preguntan . Vale la pena mencionarlo en una respuesta, claro, pero eso no explica cómo hacer, mantener o vivir con una cúpula de plástico masiva, que es el punto de la pregunta.