¿Qué tan factible es recolectar isótopos de helio o hidrógeno de los gigantes gaseosos?

Hay estudios sobre minería en el espacio, pero no para los gigantes gaseosos. Los planetas exteriores son masivos. muy masivo Esto significa que tienen pozos de gravedad muy grandes. Levantar algo de Júpiter va a ser extremadamente intensivo en energía, y traerlo de vuelta de Júpiter a la Tierra también lo es. Entonces, actualmente, este es el reino de la ciencia ficción.

En cuanto a la segunda parte de tu pregunta: no de los planetas exteriores; esto está, en todo caso, demasiado lejos para que la NASA (o cualquier otra agencia espacial) tenga planes concretos para una base permanente. La NASA solía tener un Instituto de Conceptos Avanzados en el que se pagaba a la gente para teorizar sobre cosas actualmente imposibles, pero incluso allí no creo que estudiaran la minería de los planetas exteriores. Simplemente no es factible. Sin embargo, la explotación de otros recursos en el espacio, como los asteroides, la Luna o los planetas interiores, está al alcance de los estudios de viabilidad, aunque la NASA no tiene planes concretos en este momento.

La NASA en realidad ha investigado la minería de los gigantes gaseosos, http://mdcampbell.com/TM-2006-214122AtmosphericMining.pdf , este documento describe algunos de los métodos que podrían usar, ya sea que lo hagan o no, es una pregunta diferente.

Estaban considerando métodos de extracción de Urano debido a sus velocidades de viento relativamente bajas (en comparación con Júpiter, Saturno y Neptuno, como aerostatos, "scoopers" y enormes cruceros atmosféricos.

Los aerostatos simplemente flotarían en la atmósfera, absorbiendo gas y extrayendo los isótopos útiles. Si mal no recuerdo, el aerostato estaría alimentado por un reactor nuclear que utiliza los gases absorbidos como combustible. Luego, un barco de recolección vendría y recolectaría los gases raros y valiosos para devolverlos a la órbita, donde serían devueltos a la Tierra (o a otro lugar del sistema solar) utilizando NEP (Propulsión eléctrica nuclear) o NTP (Propulsión térmica nuclear). El problema aquí era que, independientemente de cuán baja sea la velocidad del viento de Urano en relación con otros planetas, todavía tiene algunos vientos muy fuertes (aunque estos pueden disminuir en velocidad cuanto más alto estés en la atmósfera, sin embargo, cuanto más alto estés, menor será la velocidad). presión, por lo que menos gas puede tomar y menos 3-He puede producir).

Los scoopers harían exactamente lo que su nombre sugiere, se sumergirían en la atmósfera y "recogerían" el gas, extrayendo las partes útiles y descartando el resto, luego regresarían a la órbita y enviarían el gas en NTP o carga NEP. buques. Aquí se dieron cuenta de que construir muchas naves capaces de reingresar a la atmósfera a muy alta velocidad, que tendrían que soportar innumerables veces, sería extremadamente difícil, si no imposible (con la tecnología actual) de hacer.

Los cruceros atmosféricos son quizás la forma más científica de recolectar material de un planeta de la que he oído hablar en mucho tiempo. Estos vehículos serían cruceros gigantes que volarían para siempre a través de la atmósfera de Urano absorbiendo grandes cantidades de gas y almacenando los valiosos isótopos para transportarlos a una estación orbital en un crucero más pequeño, que hasta donde yo sé aterrizaría en el crucero mientras estaba volando. Se dieron cuenta de que el problema aquí era que construir una nave tan grande y enviarla a otro planeta (o incluso construirla in situ) sería una tarea casi imposible.

En general, se les ocurrieron algunas ideas bastante interesantes, pero me temo que todavía estamos un poco lejos del desarrollo de la tecnología real. Es bueno saber que la NASA tiene un "equipo de ensueño" real, por así decirlo. Parece ser su trabajo soñar con las cosas más locas, pero también más interesantes.

Sé que se ha teorizado sobre la recolección de isótopos de Helio o Hidrógeno en el espacio, incluyendo estudios para/por la NASA.

De hecho, la NASA estudió la minería de cuerpos celestes, incluidos otros planetas, y todavía lo hace. El informe de estudio "Recursos espaciales" (NASA SP-509, 1992) se ha convertido en un clásico. Se puede encontrar aquí http://www.nss.org/settlement/spaceresources/library.htm Otro ejemplo para un estudio más actualizado es el concepto Robotic Asteroid Prospector (RAP), que actualmente se encuentra bajo investigación: http ://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2012_phase_I_fellows_cohen.html

Sin embargo, debe tenerse en cuenta que esos estudios se aplican principalmente a lunas, asteroides y planetas interiores, mientras que los gigantes de gas no se investigan en detalle.

Tierra a Júpiter Hohmann:$V_{\infty}$saliendo de la Tierra 8.8$\frac{km}{s}$,$V_{\infty}$acercándose a Júpiter 5.6$\frac{km}{s}$, Velocidad hiperbólica del periapse en Júpiter (0 km de altitud) 60$\frac{km}{s}$, Tiempo de viaje 2,7 años

Tierra a Saturno Hohmann:$V_{\infty}$saliendo de la Tierra 10.3$\frac{km}{s}$,$V_{\infty}$acercándose a Saturno 5.4$\frac{km}{s}$, Velocidad hiperbólica del periapse en Saturno (0 km de altitud) 36$\frac{km}{s}$, Tiempo de viaje 6 años

Tierra a Urano Hohmann:$V_{\infty}$saliendo de la Tierra 11.3$\frac{km}{s}$,$V_{\infty}$Acercándose a Urano 4.7$\frac{km}{s}$, Velocidad hiperbólica del periapse en Saturno (0 km de altitud) 22$\frac{km}{s}$, Tiempo de viaje 16 años

Tierra a Neptuno Hohmann:$V_{\infty}$saliendo de la Tierra 11.6$\frac{km}{s}$,$V_{\infty}$acercándose a Neptuno 4$\frac{km}{s}$, Velocidad hiperbólica del periapse en Saturno (0 km de altitud) 24$\frac{km}{s}$, Tiempo de viaje 31 años

Los números provienen de Hohmann.xls , que asume órbitas coplanares circulares. Como las órbitas están inclinadas, el valor real$V_{\infty}$sería mayor.

Los tiempos de viaje y$V_{\infty}$s por sí solos hacen que estos recursos sean difíciles de alcanzar. Pero las velocidades necesarias para extraer gas de estos profundos pozos de gravedad son los verdaderos obstáculos. Como han mencionado otros, estos planetas masivos son difíciles de abandonar.

En términos de$\Delta V$, hay posibles fuentes de hidrógeno más cercanas. Las trampas de frío polar de nuestra luna pueden tener ricos depósitos de$NH_3$y$H_2O$-- o tal vez no -- todavía no sabemos mucho sobre estas regiones. Otra posible fuente de hidrógeno son los asteroides carbonosos con órbitas similares a las de la Tierra.

En cuanto al helio, no conozco ningún depósito accesible además del que tenemos en la Tierra. Se cree que hay algo de helio alojado en el regolito lunar, pero tendrías que procesar mucho regolito para obtener una pequeña cantidad de helio.

¿Para qué querrías usar el helio?