¿Cómo se protegería de la radiación una colonia semipermanente que orbita alrededor de Júpiter?

Las longitudes de onda utilizadas por las comunicaciones no son aquellas en las que se emite la mayor parte de la radiación de Júpiter. Lo que es más, incluso con un ruido de fondo, siempre que pueda crear un cambio de amplitud en una longitud de onda muy específica, aún puede comunicarse, por lo que no debería ser un gran problema. Para obtener más información, puede investigar el equipo de comunicaciones de la misión Juno de la NASA.

En cuanto a la radiación para las personas, la mejor ubicación en el sistema es Ganímedes. Ganímedes tiene su propio campo magnético, lo que le otorga una radiación superficial de aproximadamente 50 a 80 msV, aproximadamente una décima parte de los 540 msV de Europa. A pesar de esta protección adicional, aún sería necesaria, ya que todavía es suficiente para matar con el tiempo suficiente (¿dos meses?), Pero esto sería relativamente fácil, considerando que está a la par con la luna. Los montículos de tierra llegarán lejos para este propósito.

Para naves espaciales o colonias flotantes, probablemente quieras algo más ligero. La mejor apuesta aquí es el hidrógeno líquido. Debido a su concentración relativamente densa y a que es casi incapaz de convertirse en una fuente de radiación en sí misma, es un escudo de radiación ideal. La NASA realmente lo está considerando: https://www.techbriefs.com/component/content/article/tb/pub/techbriefs/manufacturing-prototyping/26330

La mejor manera de obtener hidrógeno es mediante la electrolisis del agua de Europa, ya que entrar en la atmósfera joviana y volver a salir requerirá una gran cantidad de empuje.

PS El hidrógeno metálico también podría funcionar, pero eso aún no es real.

¡Usa Europa!

Europa tiene 2 ventajas para un esfuerzo joviano.

1: Europa tiene un campo magnético.

https://europa.nasa.gov/resources/174/campo-magnético-inducido-desde-europas-subsuperficie-ocean/

El campo magnético de Júpiter induce un campo magnético opuesto en el océano de Europa. Un campo magnético es lo que necesita para desviar la radiación de Júpiter, que entiendo que son partículas cargadas y no radiación electromagnética.

Podrías construir en la superficie. O si desea permanecer en órbita, orbite Europa. El campo magnético se extenderá desde la superficie un poco. Elija una órbita baja para permanecer bajo el paraguas. si dejas cosas fuera del campo, las partículas pueden atraparte.

2. Hielo hielo bebé.

fuente

Este sería más fácil en la superficie. La superficie de Europa es hielo. ¡Será fácil construir con él! Tus colonos pueden vivir en gruesos edificios excavados en el hielo de Europa. El hielo ofrece una buena protección contra la radiación. Además, para su ficción tendrá opciones arquitectónicas más interesantes que el típico tipo de cosas Expanse / Outland.

Podrías crear una mini magnetosfera alrededor de tu estación. Un campo magnético lo suficientemente fuerte como para desviar las partículas cargadas altamente energizadas lejos de la estación. Así como la tierra lo hace por nosotros.

Es seguro decir que esto probablemente requeriría una gran cantidad de energía para sostenerse. Podría ir con un reactor nuclear. Dependiendo de cuánto pueda automatizar el reactor en el futuro, me imagino que aún se necesitaría un personal medio o grande de técnicos, ingenieros, operadores y gerentes para mantenerlo. Podría ver esto al menos duplicando su número de 50 por estación, si no hace que el personal de su reactor sea el grupo demográfico abrumador en la estación. Esta publicación de Quoradice que el reactor estadounidense típico emplea a unas 700 personas. Podría ver que esto se reducirá y automatizará en gran medida en el futuro, pero aún podría ser un número mucho más alto que 50. Además, no podría decir si ese reactor de 700 personas sería excesivo o insuficiente para este uso. Posiblemente le vendría bien un reactor más pequeño con más automatización y muchos menos trabajadores.

Predeciría que seguir esta ruta aún requeriría una cantidad de trabajadores adicionales que justificarían o incluso requerirían aumentar el personal de su estación en su conjunto para incluso justificar la operación.

Blindaje contra la radiación 101

La radiación está en todas partes, no solo alrededor de Júpiter. Solo empezamos a preocuparnos si los niveles de energía son demasiado altos. Hay radiación electromagnética que consume mucha energía por fotón (UV, rayos X y gamma). El problema aquí es que, a diferencia de la luz de longitud de onda más larga, los fotones no solo mueven o expulsan electrones, sino que pueden empujarlos lejos de el átomo o incluso podría ser capaz de perforar protones desde el núcleo. Este tipo de radiación se elimina mejor con materiales de protección que tienen núcleos enormes y una alta densidad. Piensa en el cable que usas cuando te hacen una radiografía.

La radiación electromagnética normal puede ser peligrosa si la intensidad aumenta demasiado. Uno puede freír un huevo en el radar de un avión de combate. Mientras no te acerques demasiado, estarás bien.

Lo que te importa en el sistema joviano es la radiación de partículas. Son partículas (electrones, protones, núcleos o iones pesados) que se mueven a gran velocidad. Esto es más o menos equivalente a las balas de escala atómica. La forma de protegerse contra estos es mediante el uso de materiales que contienen un poco de hidrógeno. Las partículas se ralentizarán en estos materiales (el agua y los plásticos son geniales). Sin embargo, tenga cuidado, ya que esto crea bremsstrahlung (radiación que rompe literalmente), por lo que desea un escudo de rayos metálicos debajo del escudo de partículas.

Curiosamente, un campo magnético también puede ayudar contra la radiación de partículas, ya que desvía las partículas. Siempre y cuando las partículas estén cargadas de todos modos. La radiación de neutrones, que es producida por las plantas de fisión y fusión, atraviesa cualquier campo magnético y, dependiendo de su velocidad, puede hacer que todo lo que golpea a su vez sea radiactivo, pase directamente a través o haga agujeros en las estructuras atómicas.

La conclusión general es que, si bien el blindaje especial es excelente, cualquier gran cantidad de materia que usted y una fuente de radiación son excelentes. Piensa en la atmósfera de la Tierra. Nos protege contra la peligrosa luz ultravioleta que emite el sol.

Además, el enlace en la parte superior es a la excelente reseña de Atomic Rockets sobre el asunto. Ahora, en adelante a su pregunta.

La ira de Júpiter

Es un error común pensar que la magnetosfera joviana es representativa de las magnetosferas gigantes gaseosas. no lo es El tema en cuestión es la luna más interna Io, que arroja partículas cargadas de sus cientos de volcanes. Esto hace que la órbita de los Jupeters sea especialmente difícil. No es que los otros gigantes gaseosos sean inofensivos en cuanto a radiación, pero Júpiter es el peor.

Si realmente quiere asentar el sistema, lo más probable es que elimine la radiación a largo plazo. Esto ya ha sido investigado para la magnetosfera de la Tierra. No es tan complicado, solo se necesitan cables largos, que usan campos eléctricos para capturar las partículas cargadas. La energía es prácticamente gratuita alrededor de Júpiter, ya que puedes tocar la magnetosfera con cables largos, que se mueven con tus estaciones.

A corto plazo, lo más probable es que utilice refugios contra la radiación dentro de los tanques de agua de sus barcos. Si usa ciertos motores, como unidades minimag-orion o cualquier otra cosa que use campos magnéticos masivos, estos podrían funcionar como escudos de radiación. O construiste jaulas magnéticas anti-radiación alrededor de las naves espaciales. Tenga cuidado de que los campos magnéticos no se vuelvan peligrosos para las personas.

En cuanto a las bases, si bajas a cualquiera de las lunas principales, simplemente debes enterrarte o derretirte. Bajo decenas de metros de hielo o roca (en el caso de Io) no importa cuánta radiación haya en la superficie. Además, es muy probable que tengamos medicamentos bastante decentes contra el daño por radiación. El daño al ADN es bastante importante cuando se trata de la investigación de longevidad y es probable que se convierta en un área de gran interés en las próximas décadas.

Supongo que querrías bases de recursos en cada una de las lunas principales. En mi opinión, el centro del sistema será Calisto, ya que se puede trabajar en su superficie y es probable que tenga una riqueza mineral decente.

Las bases orbitales también se pueden construir en las muchas lunas irregulares de Júpiter. Estos son en su mayoría asteroides y cometas capturados. Puedes ahuecarlos y construir estaciones espaciales giratorias en ellos. Esta será la solución preferida si resulta que los humanos no solo tienen problemas de salud en gravedad cero, sino también en gravedad baja (simplemente no lo sabemos todavía, la gravedad cero está muy lejos de cualquier gravedad). Además, tienes materiales, sin gravedad que pueda interferir con la construcción o la fabricación y un gran puerto espacial.