¿Cómo volar alrededor de la delgada capa de cielo marciano sin quemarnos los bolsillos?

A fines del siglo XXI, la población humana total en el suelo marciano alcanza los 5 millones, la mayoría endogámica. Están dispersos por todo el planeta rojo viviendo en cúpulas del tamaño de campos de fútbol y el plan para terraformar Marte está en suspenso debido a restricciones presupuestarias, por lo que el aire sigue siendo tan tóxico como siempre.

A pesar de que la mayoría de las superficies están secas y las carreteras están dispuestas para conectar las instalaciones, la mayor parte del terreno sigue siendo inaccesible por transporte terrestre.

Con solo energía solar y un mínimo de combustible líquido debido a la falta de combustible fósil o biocombustible natural, ¿qué tipo de motor sería la opción más económica y confiable para transportar a cientos de personas y su equipaje (máx. 100 toneladas) a lo largo de 26,219 millas en un diariamente?

Es aceptable hacer varios viajes, pero eso requeriría más pilotos y transporte. ¡Sin tecnología nuclear todavía, sin FTL y sin magia!

¿Puedo preguntar por qué sus instalaciones están separadas casi exactamente por maratones?
@RossC: No, no puedo.

Respuestas (4)

La respuesta es claramente zepelines. En primer lugar, no habría Hindenberg, ya que el hidrógeno no puede arder en un cielo mayormente de dióxido de carbono. Entonces, si llena las aeronaves con hidrógeno, obtiene 3 toneladas sólidas de elevación por Hindenberg de volumen envolvente.

Rey, se podría decir, 3 toneladas parece muy poco para un dirigible de 245 metros de largo. ¿Problema? ¡Por supuesto no! ¡Puedes obtener 100 toneladas de elevación desde un barco que tiene solo 776 m de largo! Te diré qué, haz que tenga 1 km de largo y obtendrás 207 toneladas de elevación, ¡la mitad para la nave y la otra mitad para todos los pasajeros que puedas transportar!

¿Y dónde esperas encontrar tu flotabilidad en una atmósfera que tiene 6/1000 de la presión de la Tierra?
@MichaelKarnerfors Esa es toda la matemática dura de la ley de los gases ideales, hermano. 3032 kg de elevación por el desplazamiento de 200 000 m^3 de una atmósfera de CO2 de 0,0155 km/m^3 a 600 Pa con 0,0003369 kg/m^3 de H2 a 600 Pa.
200 000 metros cúbicos es el volumen del Hindenburg. Ese buque tenía sustentación para 232 ton, de las cuales 10 ton eran sustentación útil. Ese mismo volumen en Marte proporciona sustentación para, como acabas de calcular, 3 toneladas. Y he aquí lo realmente molesto: la menor gravedad de Marte no te ayuda, aunque tengas menos peso que levantar, porque según el principio de Arquímedes, la flotabilidad también proviene del peso que desplazas. Entonces... ¿de dónde vas a sacar las 229 toneladas restantes de flotabilidad?
¿Y cómo se hace este dirigible ultraligero mágico? Apenas alcanzamos el punto de equilibrio en la Tierra , donde tenemos una atmósfera muy densa en comparación con Marte. Espero que se dé cuenta de que necesita reducir la masa específica (masa por unidad de volumen) de su aeronave en un factor de casi 80 (!) en comparación con el Hindenburg... que si su aeronave tuviera el mismo volumen que el Hindenburg... 200 000 metros cúbicos — pesaría menos de 3 toneladas. ¿Cómo (!) propones lograr eso y aún tener algún tipo de robustez?
Bueno, eso nos deja con un problema: acabas de decir que tu respuesta no es realmente válida porque la solución propuesta no puede funcionar. Sin embargo, tienes la marca de "aceptado". Entonces, ¿qué pretendes hacer con tu respuesta? Simplemente déjelo reposar a pesar de que usted mismo admitió que acaba de decir que la solución, literalmente, ¿no puede volar?
Dejando de lado la frivolidad: un globo no es un zepelín. Los globos no escalan de esa manera. Y un globo no da respuesta a la pregunta de OP. Usted sugirió zepelines, y eso no puede funcionar, incluso por su propia admisión. Así que vuelvo a preguntar: ¿qué pretende hacer con su respuesta?

Carril

...también: su premisa es un poco defectuosa .

El aire de Marte no es "tóxico", es prácticamente inexistente.

La presión del aire en Marte es apenas 6/1000 de la que tenemos en la Tierra.

Esto juega a tu favor porque con este riel se vuelve increíblemente económico. La principal ventaja del ferrocarril en la Tierra es que reduce la fricción de rodadura casi a la nada. Lo único que frena a un tren es la resistencia al viento. Entonces, en Marte, con una presión de aire tan increíblemente baja, Elon Musk (los descendientes de) podrían construir el Hyperloop sin la molestia de construir un túnel de vacío a su alrededor.

Alimentar el riel es fácil: usas electricidad.

¿Y por qué "sin armas nucleares"? Te das cuenta de que montar un reactor nuclear es estúpidamente fácil, ¿verdad? Si está diciendo que el escenario es "finales del siglo XXI", es muy probable que los reactores de fusión se hayan vuelto comunes. Si resulta que Polywell funciona, Marte definitivamente tendrá reactores de fusión. Pero incluso sin eso, tener reactores de fisión no será gran cosa. Si la humanidad ha llegado a Marte y lo ha colonizado hasta el punto que usted describe, habrá resuelto el problema de la energía.

Además: ¿por qué estarían tan dispersos, necesitando viajar de un lado a otro todo el tiempo? Eso es algo completamente ilógico de hacer.

Pero no importa qué justificación pueda encontrar o no para esta premisa... con muy poca presión de aire, por lo tanto, no puede soportar aeronaves de ningún tipo; sin carreteras, sin aire, sin combustibles fósiles y con poca energía no se puede tener transporte personal (en gran medida); sin agua no se puede viajar por mar; y con las inmensas distancias que necesita viajar, necesita algo que pueda alcanzar una gran velocidad utilizando muy poca energía por pasajero-kilómetro.

Por lo tanto: el tren es el camino a seguir.

acueductos

Suponiendo que viaja entre 2 domos todos los días, ¿por qué no construir dos inclinaciones, una para cada sentido? Puedes complementar el vehículo con algo de energía solar y ponerlo sobre unos raíles; dado que hay poca resistencia del aire y menos gravedad (= menos fricción), es posible que pueda hacer esto sin una pendiente demasiado loca. Solo tiene que volver a levantar el vehículo verticalmente para colocarlo en la pendiente de retorno cuando desee regresar (por lo que es posible que desee diseñar su vehículo principalmente como objetos similares a contenedores de carga que pueda recoger más fácilmente)

En lugar de hacer que la pendiente sea una línea recta, puede hacer que tenga la forma de una parábola sesgada para que el vehículo disminuya la velocidad por sí solo.

Usa las naves espaciales que transportaron a los cinco millones de colonos al planeta Marte. Porque si: "A fines del siglo XXI EC, la población humana total en el suelo marciano alcanza los 5 millones con la mayoría endogámica". De ello se deduce que los viajes espaciales se han vuelto ridículamente baratos y energéticamente eficientes. De lo contrario, sería imposible mover a cinco millones de personas a través del espacio interplanetario en algún momento de los próximos ochenta años, a menos que las naves espaciales se hayan vuelto súper baratas y de súper bajo consumo de energía en comparación con las naves espaciales de 2016.

Además, la nave espacial tendría que transportar un gran número de pasajeros y tripulantes. Por lo tanto, si necesita "transportar a cientos de personas y su equipaje (máx. 100 toneladas) a través de 26.219 millas diariamente", entonces esto es un simple salto para una nave espacial Tierra-Marte. Solo tiene que cargar a la gente y su equipaje, despegar y aterrizarlos tres veces en la siguiente cúpula. Los motores de propulsión espacial apenas se calentarán con estos vuelos de corto alcance.

Por supuesto, cualquiera tendrá algún sentido instalará un cable óptico entre los domos. Las personas ahora no necesitan viajar o viajar entre domos, pueden comunicarse a través de videoteléfono o realidad virtual inmersiva. Además, es mucho más seguro y hay menos desgaste. Tampoco se pierde tiempo en ser transportado entre cúpulas.