¿Cómo podría recibir suministros la base flotante propuesta en la atmósfera de Venus?

Soy un gran admirador del concepto de aerostato flotante desarrollado por Geoffrey Landis para colonizar Venus . Pero, ¿cómo suministrarías una base flotante?

Sería un objetivo terriblemente pequeño al que apuntar un barco. El transbordador espacial logró llegar a una pista, pero necesitaba una pista. La base no sería un objeto pesado o rígido capaz de ayudar mucho en el frenado del vehículo. Los vientos serían mayores que la fuerza de un huracán todo el tiempo. A la altura de las nubes, entre 60 y 70 km sobre la superficie, se miden aproximadamente entre 300 y 400 km/h . La base sería arrastrada por estos vientos, estacionada a una altura de unos 50 km. ¿Qué tipo de embarcación y enfoque puede hacer frente a esas condiciones?

Este artículo de Landis que examina las aeronaves robóticas de gran altitud de Venus menciona la colonización basada en globos, pero no parece abordar el reabastecimiento.
Supongo que necesitaría cálculos muy precisos, como los que se necesitan para llegar a cualquier parte del sistema solar. Debe tener en cuenta la fecha y la hora (la posición de la Tierra y Venus en relación con el sol, la rotación de la Tierra y Venus respectivamente), la latitud y la longitud de ambos puntos del planeta y la altitud de la estación. De hecho, es un objetivo pequeño, muy complicado con una multitud de factores, pero totalmente factible. Quiero decir, llevamos personas a la luna y las trajimos de vuelta. Eso también parece bastante loco.
"las velocidades del viento serían muy altas y la base sería un objetivo en movimiento" La base podría estar estacionaria en relación con el viento. En cualquier atmósfera, puede usar superficies aerodinámicas para alterar la trayectoria del vehículo. Por lo tanto, usar alas para maniobrar un vehículo espacial para aterrizar en una plataforma que no tiene viento cruzado debería ser relativamente fácil. Significativamente más fácil que aterrizar un avión en un portaaviones, que generalmente se moverá en relación con el viento (y cabeceo).
@AndrewThompson: actualicé teniendo en cuenta sus comentarios. A las velocidades involucradas, y en el aire a 50 km sobre la superficie, los golpes y los vientos cruzados deben ser un gran problema.
"Los vientos serían mayores que la fuerza de un huracán todo el tiempo". Sin embargo, para una pluma flotando en esos vientos, sería tan tranquila como un estanque. No veo nada aquí que me convenza de que sería algo más que 'trivialmente fácil'.
La base flotante será grande, y probablemente tan grande que solo estará estacionaria en relación con el viento promedio . Habrá un componente residual variable.
Pura especulación: una cápsula de suministro ingresa a la atmósfera, se desacelera con paracaídas y luego despliega un globo y una o más hélices. Si los vientos no son tan fuertes, puede tomarse su tiempo para encontrarse con la base y puede volver a intentarlo si falla.

Respuestas (3)

Se cree que los vientos son relativamente constantes, por lo que la velocidad del puesto de avanzada en relación con la superficie no debería ser un factor. Si hay fuertes cizalladuras de viento a esa altitud, entonces el puesto de avanzada tiene otros problemas. De hecho, aterrizar en algo que se mueve naturalmente con el viento es más fácil que aterrizar en una pista que está fija en relación con el viento. Una pista a menudo tendrá vientos cruzados, mientras que un puesto de avanzada flotante no puede hacerlo.

El transbordador podría aterrizar en una pequeña pista en Florida entrando desde la órbita, por lo que los mismos enfoques (literalmente) podrían usarse en Venus. Aterrizar a 1 bar en Venus sería muy parecido a aterrizar a 1 bar en la Tierra. Puede imaginar muchos enfoques dependiendo de la masa de los suministros, como paracaídas dirigidos.

El escudo térmico deberá ser más robusto, dependiendo de si ingresa desde un enfoque hiperbólico o desde la órbita.

El vehículo podría usar retrocohetes para detener la velocidad de aproximación final. Las velocidades de aproximación del transbordador eran de unos 100 m/s, que no es una gran cantidad de Δ V .

No creo que este sea un problema que tengamos que resolver pronto.

Según Colonization of Venus , de Geoffrey A. Landis (2003), la mayoría de los recursos necesarios para el sostenimiento de las colonias se obtendrán in situ .

Un asentamiento permanente necesitará acceso a los recursos necesarios para la vida humana y para que los invernaderos proporcionen alimentos y oxígeno, y la atmósfera de Venus los tiene en abundancia. El dióxido de carbono atmosférico y el nitrógeno son un recurso abundante. Junto con el hidrógeno extraído de la condensación de las gotas de ácido sulfúrico atmosférico, los elementos básicos necesarios para la supervivencia humana se pueden encontrar en la atmósfera.

Un asentamiento también requerirá materiales estructurales e industriales. Estos materiales, como silicio, hierro, aluminio, magnesio, calcio, potasio, sodio, etc., pueden extraerse del material de la superficie, que aparentemente es principalmente un silicato basáltico. El acceso a la superficie desde un aerostato es relativamente sencillo, ya que la espesa atmósfera permite el vuelo de aviones ( Landis 2001 ) o globos (ya demostrado en Venus durante la misión rusa VEGA [Bougher, Hunten y Phillips 1997]).

Como señala Nick2253 en su comentario a continuación, la superficie puede ser lo suficientemente accesible, pero las condiciones para la minería son extremadamente desafiantes. La presión del aire en la superficie del planeta es unas 92 veces mayor que la de la superficie de la Tierra, mientras que las temperaturas son de al menos 462 o C(864 o F). Tal vez para cuando esas colonias salgan, la tecnología podría ser lo suficientemente resistente, pero es una buena apuesta que muchos de esos materiales tendrán que ser importados.

Con suficiente hidrógeno y todo ese CO2, a través de la reacción de Sabatier, llega el metano, útil como combustible.

La respiración de oxígeno para el soporte vital se puede proporcionar fácilmente mediante la separación del oxígeno del dióxido de carbono atmosférico, ya sea mediante electrólisis de zirconio o mediante procesos de Sabatier.

Landis utiliza aire respirable como parte de su soporte de elevación.

En Venus, el aire respirable (es decir, la mezcla de oxígeno/nitrógeno en una relación de mezcla de aproximadamente 21:78) es un gas elevador. El poder de sustentación del aire respirable en la atmósfera de dióxido de carbono de Venus es de aproximadamente medio kg por metro cúbico. Dado que el aire es un gas de sustentación en Venus: toda la envolvente de sustentación de un aerostato puede ser gas respirable, lo que permite que el volumen total del aerostato sea un volumen habitable. A modo de comparación, en la Tierra, el helio levanta alrededor de un kg por metro cúbico, por lo que un volumen dado de aire en Venus levantará aproximadamente la mitad de lo que levantará el mismo volumen de helio en la Tierra).

Me lo imagino viviendo en una burbuja con una terraza parcialmente sucia donde crecen los tomates.

No creo que sea una especulación que los barcos de carga con suministros de LOX, contenedores de carga de hielo y el correo, entre otras cosas, surjan para dar servicio a esas colonias flotantes de Venus. La infraestructura lógica (en mi opinión) serían "superpetroleros espaciales" que son capturados en la órbita baja de Venus, atendidos por naves optimizadas diseñadas para transportar mercancías desde la órbita al aerostato.

Si tengo suerte, todavía estaré presente cuando envíen el primer bloque de hielo de 100 toneladas métricas a uno de nuestros planetas vecinos.
La minería en Venus es un desafío mucho más importante de lo que Landis pretende. La increíble presión y temperatura que se encuentra en la superficie limita significativamente nuestras opciones. De hecho, no sé si estamos ni remotamente cerca de tener tecnología que nos permita hacer esto.
@ Nick2253 Por lo que entiendo, la presión en la superficie corresponde a la presión que se encuentra en el océano terrestre aproximadamente 1 milla hacia abajo. Actualmente perforamos con plataformas petrolíferas mucho más allá de esa profundidad. Quizá podamos arrojar explosivos. Luego suelte una herramienta de metal que recoge escombros usando un mecanismo de globo simple que no requiere electrónica o equipo sensible. Entonces, un globo volvería a levantar las rocas recogidas.
@AdamSmith Te estás perdiendo la parte de la temperatura. Parte de por qué podemos perforar tan profundamente en el océano es que tenemos un enorme disipador de calor para absorber el calor de perforación. No solo no tenemos ese lujo en Venus, sino que tendríamos que encontrar una manera de enfriar activamente nuestro taladro para evitar que se derrita.

Creo que podemos asumir que el problema del aterrizaje se resuelve teniendo bases allí en primer lugar. La sugerencia de NASA HAVOC hace que los barcos inflen globos rápidamente después de ingresar a la atmósfera, por lo que flotan a la altitud deseada.

El siguiente problema es cómo hacer esto de manera económica y eficiente, si es que se puede decir algo así sobre el espacio. Aparentemente, los asteroides son muy preferibles para ponerlos en la órbita de Venus , por lo que supongo que obtendría suministros de cosas extraídas de los asteroides que orbitan Venus.

aerofrenado

Cuando algo está en órbita, va a gran velocidad, por lo que bajarlo requiere reducir esa velocidad. Usar cohetes es costoso, pero dado que Venus tiene una atmósfera espesa, el aerofrenado es una forma más económica de hacerlo.

Escudos térmicos

Los escudos térmicos se pueden fabricar a partir de recursos fácilmente accesibles en el espacio . He leído sobre un enfoque de uso de protectores térmicos desechables, uno simplemente envuelve un paquete y finalmente se quema cuando se entrega el paquete.

Aerofrenado regenerativo

Otro enfoque genial es utilizar el aerofrenado para generar energía . Se libera una enorme cantidad de energía al bajar la órbita, que podría aprovecharse. Un artículo de Robert W. Moses discute esto.