¿Cómo extraer un objeto de 200 millas debajo de la superficie del planeta Mercurio?

Desde un cráter en los polos. La temperatura en los polos nunca supera los 180K. Sin atmósfera o hidrosfera significa que no hay transferencia de calor. Los polos son realmente el único lugar seguro, ya que Mercurio no está bloqueado por mareas como se creía anteriormente.

Los cráteres en los polos nunca reciben luz solar y se supone que contienen hielo de agua; de hecho, esto aparentemente se confirmó en 2012. Al menos puedes suponer que es así para los propósitos de la historia.

Instale algunos paneles solares en el mástil sobre el borde del cráter y debería tener energía. Al estar tan cerca del sol sin atmósfera, no debería tener problemas de energía.

Entonces simplemente cavas hacia abajo. Esto es ayudado por la baja gravedad de Mercurio. La presión bajo tierra será mucho más baja que en la Tierra y remover material requiere menos energía. Entonces deberías poder cavar a través de la corteza.

El problema es cavar a través del manto. La cifra de 200 millas me sugiere que desea excavar hasta o cerca de la interfaz entre el manto y el núcleo. Si bien se sabe poco sobre el manto, se supone que el núcleo está fundido, por lo que la temperatura será un problema. Creo que tendremos que asumir que existen bolsas de magma, si no capas enteras de material fundido.

La reducción de la gravedad, además de reducir las presiones, también debería reducir la tasa de convección, por lo que probablemente sea posible perforar hacia abajo si se dispone de suficiente refrigeración. Creo que el taladro quedaría rodeado por una capa aislante de silicatos sólidos de baja temperatura. Algo así como refrigeración a base de metal líquido o sales metálicas.

Después de perforar la corteza, probablemente no sería práctico seguir perforando. En cambio, creo que el "taladro" debería tener una densidad ligeramente mayor que los silicatos en el manto para que se hunda naturalmente. Luego, después de que alcance su objetivo y lo atrape al congelar el material alrededor del objetivo, deje caer la masa del taladro eliminando la masa de la parte superior y reduciendo la masa de metal líquido en su interior. Es decir, el metal líquido sería tanto refrigerante como lastre.

Entonces debería poder dibujar el objetivo. O realmente el "taladro" saldría por sí mismo y traería el objetivo con él. La cabeza del "taladro" tendría que estar diseñada para que atrape el objetivo.

También necesitaría alguna forma de detectar el objetivo y apuntarlo. Pero si de alguna manera encontraste objetos interesantes tan profundos bajo la superficie de Mercurio, ya deberías tener esta información. Y probablemente una base permanente en el polo que casualmente estaba encima de uno de los objetos para que pudiera descubrirlo.

El gran problema es realmente el dinero. El "taladro" obviamente tendría 200 millas de largo y para suficiente enfriamiento, lastre y resistencia mecánica, también tendría que ser bastante grueso. La cabeza del taladro también tendría que ser lo suficientemente ancha para atrapar el objeto incluso si todo no es absolutamente perfecto, lo que en una distancia de 200 millas probablemente significa que el diámetro también debe medirse en millas. Entonces el "simulacro" sería absolutamente masivo.

En el lado positivo, sería en su mayoría "solo metal" líquido o sólido y Mercurio debería tener mucho metal, especialmente si ya está construyendo taladros capaces de penetrar en el manto. Pero básicamente seguirías hablando de colonizar e industrializar Mercurio para este proyecto.

Como todos los grandes proyectos de ingeniería. Haces esto en pasos.

Uno de los pasos debería ser recuperar objetos de quizás 200 millas debajo de la superficie terrestre. Dado nuestro límite actual de aproximadamente 7.5 millas , estamos muy lejos de responder esta pregunta.

A esa profundidad, las temperaturas eran de alrededor de 180 C e incluso esta temperatura suave (en comparación con la de Mercurio) era un problema suficiente para que esto fuera parte de la decisión de interrumpir la perforación, ya que alcanzar la profundidad objetivo significaría 300 C y la broca no funcionaría. Mercurio está a más de 400 C en la superficie durante el día.

Ciertamente hay materiales más exóticos disponibles para su taladro (cuando el dinero no es un factor). Pero tener el agujero autosellado debido a que las capas de roca tienden a fluir juntas bajo la presión y el calor sería un problema muy grande. Llegará a un punto en el que el par rompería cualquier taladro que pudiéramos fabricar.

Ni siquiera puedes cavar un gran agujero al estilo de un cráter, el flujo de rocas también hará que este autosellado mucho antes de que tu agujero tenga 200 millas de profundidad.

Tienes que extraer esencialmente todo el planeta, eliminando las capas superficiales hacia el espacio (para evitar el flujo de rocas), tal vez haciendo una luna nueva para Mercurio.

Le recomiendo que considere las máquinas de Von Neumann para realizar la minería a cielo abierto y los cañones de riel alimentados por energía solar para enviar el material a la órbita.

La superficie de Mercurio está muy caliente (430C). Además, la radiación solar a medida que se acerque a Mercurio con su misión minera podría dañar los componentes electrónicos y el personal de su nave. Entonces, necesitas encontrar una manera de acercarte a Mercurio. La mejor manera es acercarse a Mercurio en un ángulo tal que esté a su sombra la mayor parte del tiempo. Desafortunadamente, Mercurio es pequeño, por lo que creo que solo podría beneficiarse de su sombra durante los últimos millones de kilómetros (no calculé cuántos) de su aproximación.

Esto me lleva al primer problema. Debe asegurarse de que los componentes electrónicos de su barco sean resistentes al calor. Eso deja fuera muchos ingeniosos descubrimientos en microelectrónica que hacen posible la computación actual. La electrónica de su barco debe ser simple y extremadamente robusta. La misión Mariner 10 se acercó a Mercurio, así que eso es posible. Pero no puedes llevar gente a Mercurio, a menos que desarrolles un sistema de refrigeración y protección contra la radiación para proteger tu nave. Si no lo hace, debe desarrollar materiales y nueva electrónica que permita el procesamiento y almacenamiento de información de alta densidad a una temperatura de hasta 500C, como mínimo.

Luego, debe desarrollar la IA para su nave y los robots que le permitan completar la misión y manejar situaciones impredecibles. No estoy seguro de si eso es factible ahora, pero el aprendizaje automático ha progresado mucho y es concebible.

Una vez que llegues a Mercurio, es mejor que aterrices en el lado oscuro (Mercurio está bloqueado por mareas). Necesita construir su base y traer suficiente material para poder comenzar la operación minera. Tus naves espaciales solo pueden traer suficiente material si tienen reactores nucleares. Si no tiene la tecnología, es mejor que tenga todo lo que necesita para construir en el planeta. En ese caso, debes explorar mucho y eso podría prolongar para siempre tu misión.

Excavar a 200 millas, creo que solo es posible con explosiones atómicas. Suponga que su agujero es similar a los de la extracción de diamantes, debe cavar un área de al menos 100 m de radio para tener la oportunidad de llegar a la recompensa. Eso es alrededor de mil millones de metros cúbicos de material, suponiendo que su agujero tenga paredes verticales. Pero, si desalojas la suciedad con explosiones atómicas, lo más probable es que sea un cono invertido. En ese caso, suponiendo 15 grados para el ángulo del cono, que creo que es conservador, pero posible, el material que necesita extraer está en el rango de diez mil billones de metros cúbicos. Lo otro es que Mercurio es bastante denso ($5.4g/cm^3$) así que necesitas romper la roca de alguna manera.

También puedes hacer minería en el lado caliente del planeta. Puede usar concentradores solares para derretir y luego solidificar las paredes de su agujero para estabilizarlas después de extraer la roca.

Mirando los números, creo que el mayor desafío es sacar la roca. Para eso, no puedes traer suficientes equipos de la Tierra, porque la Tierra tiene un suministro limitado de metales. Creo que deberías encontrar suficiente metal en Mercurio, pero deberías desarrollar una industria química en todo el planeta para separarlo y fabricar más máquinas. Es probable que tome vidas para terminar. Una forma de hacerlo sería hacer que sus máquinas sean autorreplicantes.

Si tenemos un presupuesto virtualmente ilimitado, podríamos usar naves no tripuladas para empujar asteroides fuera del cinturón de asteroides hasta tal punto que sean lanzados por la gravedad de planetas más grandes hacia Mercurio. Deje que la NASA optimice el número exacto, las órbitas, los tamaños y las velocidades necesarias para extraer los granos de la forma más segura posible.