¿Cuánto hielo de la luna helada más adecuada podría transportar una nave espacial, lanzada con un SLS Block 2, a la atmósfera superior de Venus?

Al comenzar a terraformar Venus, la gente que trabaja allí tendría que vivir primero en la atmósfera superior durante mucho, mucho tiempo porque hay las condiciones más parecidas a las de la Tierra.
Pero el agua allí es muy escasa y casi sólo ocurre en mezcla con ácido sulfúrico.
Paul Birch sugirió colisionar una de las lunas heladas del sistema solar exterior con Venus para traer el agua necesaria , y me gustaría tener una idea sobre la viabilidad de su plan.
No sé si, cuando escribió este artículo, ya se descubrió que tres lunas galileanas también tienen mucho hielo en su superficie.
Pero podría ser que sean menos adecuados para la extracción de hielo debido a su mayor gravedad superficial que las previstas lunas de Saturno.

Por supuesto, para una trayectoria energéticamente eficiente, las ayudas de la gravedad son esenciales, pero propongo que no consumirían demasiado tiempo y una secuencia de ellas tendría que ocurrir en una configuración de planetas y lunas que podría ocurrir con frecuencia.

Entonces, lanzado desde la Tierra con un SLS Block 2 y alimentado con la mayor cantidad de combustible posible, ¿cuánto hielo podría ser extraído en una luna helada o en una pequeña luna de Saturno o Júpiter por una nave espacial y transportado a la atmósfera superior de Venus?
¿Cuál sería la trayectoria más eficiente energéticamente y cuál de las lunas heladas de Saturno o Júpiter sería la más adecuada con respecto a esa eficiencia?

Me gustaría tener una respuesta con las ecuaciones y cálculos necesarios para la verificación.

¿Podría haber una constelación adecuada de planetas y lunas cada 20 años, correspondiente a los períodos orbitales de Júpiter y Saturno?

NO hay límite en absoluto. Porque especificas que el cohete puede tener tanto combustible como quiera. Si te refieres a algo que actualmente podemos lanzar desde la Tierra, volar a una luna de hielo, recolectar hielo y transportarlo a Venus, la respuesta es cero. Con unos años de desarrollo, un par de gramos. Posiblemente tanto como un kilogramo. Realmente necesita colocar algunos parámetros numéricos realistas para su pregunta.
Probablemente sea más fácil y eficiente desde el punto de vista energético dirigir algunos TNO o cometas a Venus.
@planetmaker Tienes que saber de antemano a dónde vas, ¿no? Entonces, ¿dónde está ese cometa o TNO en este momento?
@planetmaker Ok, muchos candidatos, pero creo que debido a que están tan lejos, tomaría mucho más tiempo llevarlos a Venus. ¿O ya hay algunos que han entrado en la órbita de Saturno?
Si observa los datos, la lista de cometas en el sitio de MPC tiene una lista de cometas con un perihelio dentro de la órbita terrestre... no está nada mal. Además, más lejos no significa que necesites más energía para llevarlos a Venus... más bien al contrario. Seguramente uno no está tan presionado por el tiempo al terraformar Venus como por llevar suficiente material (agua) a ese lugar.
Cornelis: actualmente tiene un montón de preguntas allí, todas las cuales serán abiertas, ya que no ha puesto ningún límite en "más eficiente" o "más pesado posible", razón por la cual he votado para cerrar. Creo que necesitará definir sus límites, de lo contrario, como dice PcMan, no hay límite en absoluto.
@RoryAlsop ¿No es el límite el cohete más poderoso hoy en día?
No, porque para cuando construyas la misión no será uno de los cohetes de hoy.
@RoryAlsop Ok, para ser más concretos, lo cambié a SLS.
Aparte del hecho de que el vehículo de lanzamiento tiene poco que ver con lo que la nave es capaz de hacer, Venus no necesita agua, necesita hidrógeno . Hay mucho oxígeno en el CO2 atmosférico para hacer agua (e hidrocarburos, carbohidratos y la mayor parte de las proteínas), no tiene sentido transportar más a través del sistema solar ligado al agua, mientras que al mismo tiempo lo elimina de la atmósfera a un gran costo. Rompa el hielo y deseche la mayor parte del oxígeno, guardando parte de él para usarlo como masa de reacción para transportar el ~11% del hielo que es hidrógeno.
@ChristopherJamesHuff No entiendo el "al mismo tiempo que lo elimina de la atmósfera a un gran costo". ¿La atmósfera de qué planeta estás hablando? Y el problema es, por supuesto, que hay muy poca energía solar para producir hidrógeno donde está el hielo. Creo que para producir hidrógeno es mejor que estés en Marte o lo hagas a partir del ácido sulfúrico de las nubes de Venus.
Venus tiene todo el oxígeno que deseas en su atmósfera de CO2. Traer más agua solo significa que tienes que eliminar más. En cuanto a la energía, la terraformación de Venus requerirá mucha energía, punto. Si no tienes suficiente energía, no está sucediendo. En cuanto al ácido sulfúrico... ese hidrógeno ya está allí . Extraerlo de Venus es hacer lo contrario de transportarlo a Venus.
Cornelis, el punto de @Christopher es que Venus tiene una atmósfera enorme, y tienes que deshacerte de ~98% de ella si quieres una presión atmosférica similar a la de la Tierra en la superficie. Venus (lo más probable) originalmente tenía mucha más agua, pero perdió la mayor parte debido a un efecto invernadero desbocado y fotodisociación.
@PM2Ring Entendido, mi punto es que hay más de cien veces menos energía solar en las lunas heladas de Saturno que en Venus Tendrías que hacer el hidrógeno en la luna helada y convertirlo nuevamente en agua en Venus con CO2 que también cuesta energía . Mi idea es que transportar agua en lugar de hidrógeno costaría menos que esas dos conversiones.
Claro, si simplemente quieres abastecer de agua a tu colonia en las nubes. Pero si su objetivo es finalmente terraformar Venus, traer agua es un problema menor. Su tarea principal es lidiar con todo ese CO2, pero supongo que el agua puede ser útil si desea unir químicamente el carbono a los minerales de la superficie. La Tierra secuestró la mayor parte de su exceso de CO2 en forma de piedra caliza en una variedad de procesos inorgánicos y orgánicos, pero eso tomó muchos cientos de millones de años.
También tenga en cuenta que Venus recibe ~1,9 veces la energía solar que recibe la Tierra, por unidad de área. Probablemente necesite algún tipo de mecanismo de sombreado para mitigar eso.
@ PM2Ring Sí, la gran magnitud de un proyecto de este tipo es el principal problema. Personalmente, creo que la forma más económica sería sombrear Venus en su punto L1 con grandes láminas de grafeno. Aproximadamente calculé que "solo" muchos miles de cargas útiles de Starship hasta ese punto serían suficientes.

Respuestas (2)

Casi ninguno, para ser honesto, usando el método que propones. SLS puede transportar aproximadamente 6 toneladas a Júpiter usando una ruta directa (Basado en Europa Clipper). Luego, aterrizar, cortar y relanzar conduciría a una cantidad muy pequeña de hielo realmente transportada a Venus. No estoy seguro de la cantidad exacta, porque depende de la forma exacta en que se haga la nave espacial, pero voy a decir unos pocos kg.

Sin embargo, una mejor manera sería usar el hielo de alguna manera para producir más combustible en dicha luna, usar asistencia de gravedad, etc. para facilitar el viaje. SLS debería poder transportar cerca de 20 toneladas a un sobrevuelo de Venus. Aterrizar en una luna helada de Júpiter se reduce a unas 15 toneladas. La mayor parte de esa masa serían tanques vacíos (no el combustible de aterrizaje) y generación de energía, pero me imagino que se podrían levantar algunas toneladas.

Una forma MUCHO mejor de hacer esto sería encontrar un cometa y ajustar ligeramente su órbita para que se estrelle contra Venus, utilizando el combustible generado por el cohete para llevar la bola de hielo a Venus. Si se puede encontrar un candidato adecuado, sería posible lanzar una nave espacial usando SLS y hacer que un pequeño cometa se estrelle en Venus, probablemente en decenas de miles de toneladas, pero habría un límite en la frecuencia con la que se podría hacer. .

Por último, pero no menos importante, ¿qué lograría esto? La atmósfera de Venus es 20 ppm de vapor de agua, con una atmósfera de 92 veces la de la Tierra. Eso significa que ya hay una cantidad considerable de vapor de agua en Venus, es demasiado cálido para ser líquido. Retire el CO2, enfríe el planeta y habrá agua.

El problema de hacer combustible en una luna de Júpiter es, por supuesto, la fuente de energía, ya que está muy lejos del Sol. Sí, ya me planteé si habría un cometa adecuado ahora mismo para chocar contra Venus. ¿No son muy bajas las posibilidades de que Venus esté justo en la posición correcta de su órbita y con la velocidad del cometa para hacer ajustes tan leves en su trayectoria? Por supuesto, sería más fácil intentarlo con un trozo de bola de hielo.
Lo es, pero hay muchos cometas. Seguramente hay múltiples cometas por ahí que un pequeño empujón podría hacer que colisionen con Venus. Además, voy a agregar otro argumento, Venus ya tiene suficiente vapor de agua, lo más probable es que sea como la Tierra, es demasiado cálido.
Sí, y según esta pregunta space.stackexchange.com/questions/27467/… ya hay 3,10^13 kg de agua en las nubes, así que solo tenemos que extraerla del ácido sulfúrico allí.

Comparémoslo con una misión que hizo casi exactamente eso:
la misión de muestreo de asteroides OSIRIS-REx.

OSIRIS-REx voló desde la Tierra a un destino más cercano que cualquiera de las posibles lunas heladas o asteroides, pero con suerte podríamos localizar un objetivo con hielo adecuado que sea tan fácil de alcanzar. Definitivamente no hay ninguno que sea más fácil, y la mayoría están mucho más lejos y en pozos de gravedad más profundos.

OSIRIS-REx devuelve su muestra a la Tierra. Quieres ir a Venus. Seamos muy generosos y supongamos que Venus es tan fácil de alcanzar como la Tierra. No lo es, pero la diferencia no es tan grande.

OSIRIS-REx logra devolver una muestra de 60 g.
Se lanzó en un Atlas V 411, que es bueno para 12150 kg a LEO.
Desea usar el STS Block 2 mucho más grande, que es bueno para 130000 kg a LEO. Eso es la friolera de 10,7 veces la masa.

Como primera estimación, su minero de hielo derivado de SLS b2 puede entregar 60 g * 10,7 = 642 gramos de hielo a Venus.

Esto seguramente se puede mejorar, pero sin usar la tecnología actual . (¿como si el bloque 2 de SLS fuera actual?)

Buena comparación, y sin (alguna) carga útil de OSIRIS-Rex, ¡podría haber aún más combustible y hielo a bordo!
@Cornelis ¿Estás siendo deliberadamente obtuso? 642 gramos. Ni siquiera kg. Incluso si tuviera que multiplicar eso por 1000, todavía es menos que una gota en el balde en lo que respecta a una cantidad útil en lo que respecta a la terraformación de Venus.
@CGCampbell Quería tener una idea sobre la viabilidad del plan de Paul Birch.
@Cornelis dice que sus planes requieren unos 30 años de 10^18 W sostenidos de energía solar, alrededor de Saturno. Que es 375000 veces la producción de energía global actual del planeta Tierra.... No aguantaré la respiración.
¿Cuánto hielo de la luna helada más adecuada podría transportar una nave espacial, lanzada con un SLS Block 2, a la atmósfera superior de Venus?
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