Terraformar mediante el movimiento de la órbita de Ceres a Marte, utilizando la impulsión de iones

EDITAR: Aparentemente, la física aceptada ha cambiado, y ahora usamos el modelo de convección para generar un campo magnético planetario, no el modelo de dínamo. Lo siguiente que sabes es que la gente me dirá que Plutón ya no es un planeta. (Finalizar edición)

Obviamente, mi primer pensamiento fue llegar a Marte con Ceres, en PPV la misión se pagaría sola, lamentablemente los Boffin nunca dejarían que eso sucediera.

Usando unidades de iones con (H2O o subproductos) como masa de reacción, mueva a Ceres a la órbita de Marte (ya están en órbitas cercanas) para que actúe como una luna, para reiniciar el campo magnético en Marte, de modo que se pueda mantener una atmósfera indefinidamente. Ceres también podría actuar como una base de reabastecimiento, debido a la baja velocidad de escape y la abundancia de agua (suponiendo que alguno sobreviva al viaje), Marte tiene abundante agua en cualquier caso.

Necesito ayuda para calcular cuánto empuje por cuánto tiempo sería necesario. Sé que el tiempo es relevante. Me gustaría un marco de tiempo dentro de mi vida restante, digamos 30 años. Incluso algunos números aproximados y una imagen de cómo funcionaría estaría bien. Entonces podemos tener una meta de cuántos y qué tan poderosos deberían ser nuestros motores iónicos.

Ceres es ~ 1/3 de agua, por lo que esa es nuestra masa de reacción máxima. Y sé que se necesitarán un montón de unidades de iones con la tecnología actual.

Soy nuevo en la mecánica orbital, entonces, ¿en qué dirección disparar los iones para dejar a Ceres en una órbita más baja y acelerarlo? Eventualmente, tendría que alcanzar una órbita cercana a Marte para su captura. Google no tiene gráficos de información ingeniosos sobre la reducción de las órbitas, todo cubre entrar en órbita desde la Tierra o transferirse a una órbita más alta.

Ceres tiene una proporción mucho más pequeña de masa Marte: Ceres que nuestra propia Tierra: luna, por lo que Ceres necesitaría orbitar inicialmente muy cerca de Marte para que la dínamo gire nuevamente. Más tarde, Ceres podría moverse más lejos una vez que se logre la intensidad de campo adecuada.

Ceres está girando bastante rápido (~9 horas al día), por lo que sería necesario colocar impulsores de iones alrededor del planeta y disparar a medida que el planeta enano gira. Colocarlos en el ecuador en cardanes permitiría un control total de las correcciones orbitales.

La inclinación orbital también tendría que ser ajustada, muy probablemente.

Siento que transferir a Ceres para que actúe como una luna para Marte es la mejor solución, olvídate de usar armas nucleares para hacer girar el núcleo o imanes gigantes... dale una luna y olvídate de ella durante los próximos mil millones de años.

Ese último problema es que puede haber un océano líquido en las profundidades de la superficie, por lo que demasiado empuje desplazaría el núcleo, la fuerza neta debería equilibrarse contra eso (si hay una capa líquida), para no causar catastrófico desequilibrio.

Sé que es un gran problema, pero la recompensa sería un campo magnético libre de mantenimiento en Marte, lo que conduciría a una atmósfera rica, posiblemente respirable (con la mezcla adecuada).

A unos 10 km de profundidad bajo la superficie , la presión y la temperatura marcianas no están muy lejos de ser respirables por nosotros. Pero veo más realista una gran nube de velas solares orientables en varias órbitas alrededor de Marte. Podrían servir como controladores meteorológicos y como defensa contra el viento solar. Requeriría mucho menos esfuerzo que esta transferencia de Ceres (aunque el costo seguiría siendo astronómico). El oxígeno podría extraerse del suelo en plantas grandes. Hay suficiente agua en Marte, hay como en un terrestre
desierto, pero un sistema de túneles de tamaño planetario podría optimizarlo.
Para un ecosistema sostenible, la vida en la superficie es imprescindible. Podría tener bosques subterráneos en cuevas gigantes con luz entubada a través de fibra óptica, pero la vida subterránea es una solución temporal y requiere un mantenimiento eterno.
El uso de H2O extraído localmente como masa de reacción nos permite ahorrar dinero ya que solo necesitamos mover las unidades de iones y el equipo de minería allí, lo que supone un gran ahorro de costes. En teoría, el aterrizaje de un solo impulsor de iones y un minero podría eventualmente cambiar la órbita lo suficiente como para capturar Marte. El tiempo es el factor limitante. ¿Lo queremos allí en una década o en un siglo? Elegí Ceres porque el delta V es el más bajo de todas las transferencias posibles, pero su masa es (con suerte) lo suficientemente alta como para reiniciar la rotación diferencial.
Al igual que muchas preguntas sobre la terraformación de Marte, se centra en el campo magnético (también conocido como resolver el problema de la pérdida de atmósfera), que tarda miles de millones de años en ocurrir, mientras que el problema real es: para empezar, no hay atmósfera. ¡Si resuelves el segundo, ya resolviste el primero!
El "modelo de convección" y el "modelo de dinamo" son el mismo modelo. Los geodinamos son impulsados ​​por convección. Y el calentamiento de las mareas de una luna tan pequeña no ayudará a reiniciarlo.
Veo pura falta de sentido de la escala. No se pueden lanzar cuerpos con este tipo de masa en un plazo de tiempo razonable.

Respuestas (3)

Estamos muy lejos de poder hacer esto.

¿Es teóricamente posible? Veamos si tenemos suficiente delta-V: La masa es de 10 21 kg, con 1/3 disponible como propulsor.

Usando la ecuación del cohete:

Δ v = yo s pag   gramo   yo norte ( metro i metro F )

isp = 10 4

? = 10 5 * ln (10 21 /7*10 20 )

? = 35,000

Delta-V para llegar de Ceres a Marte está en la región de 2 km / s, por lo que, basándose únicamente en esto, sería factible.

Pero:

  • Has desmontado Ceres para sacar toda el agua, por lo que te queda un montón de escombros sueltos en lugar de un planetoide.
  • convertir 3*10 20 kg de agua en iones requerirá cantidades descomunales de energía, buena suerte generándola en 30 años.
  • Los motores de iones no usan agua, usan gases pesados ​​inertes, por lo que Isp caerá
  • tendrías que convertir una gran fracción de la masa de Ceres en motores de iones para obtener suficiente empuje.
  • las industrias más grandes del mundo (por ejemplo, la minería del carbón) mueven 10 12 kg por año. Si trasladaras toda esa industria a Ceres, necesitarían 10 millones de años para extraer toda el agua.
  • para mover todo ese equipo a Ceres, necesitaríamos escalar nuestra industria de cohetes por un factor de 10 3 , asumiendo su cronograma de 30 años y la necesidad de mover 10 9 kg de equipo.
"Tendrías que convertir una gran fracción de la masa de Ceres en motores de iones para obtener suficiente empuje". - ¿Hay... hay suficiente superficie en la superficie de Ceres para colocar los propulsores? ¿Cuántos motores iónicos son esos? ¿Más de muchas decenas o centenas de millones?
Sin embargo, una gran respuesta, responde a la viabilidad con seguridad.
Es posible que Ceres no necesite ser desmontado o extraído de manera convencional, si existen océanos líquidos, tubería a la superficie, electrólisis para obtener iones para empuje, expulsión de iones. El mayor problema es que la corteza se arruga a medida que la masa se va (desinflado del globo). No es tan eficiente como los iones pesados ​​con la tecnología actual, pero tal vez aún sea viable ... Y la masa planetaria disminuirá a medida que se expulse la masa, obviamente.
Incluso si toda esa agua estuviera convenientemente disponible, tendría que procesarla (bombearla, ionizarla). Para una estimación de Fermi como esta, también pondré nuestra capacidad para hacer eso en 10<sup>12</sup> kg por año, y la respuesta no cambiará.

Por ejemplo, desde la Luna, el tiempo característico de pérdida de la atmósfera sería de unos diez millones de años * . Marte está más lejos del Sol y tiene una mayor gravedad. Esto sería suficiente para nosotros. El problema es que no hay forma de darle esa atmósfera.

De Ceres, y de pequeños asteroides surge la creencia popular de que son pequeños. Y sí, son pequeños, en comparación con los planetas. De hecho, la masa de Ceres es ≈ 10 21 ref.kg _ _ Es alrededor de la masa de los océanos de la Tierra ref .

No encontré una referencia, cuál sería la línea de tiempo de la acumulación / disminución del campo magnético planetario debido al efecto de marea de una luna, pero probablemente no sea instantáneo.

Si Marte tiene un campo magnético, todavía no tendrá una atmósfera. Para tener una atmósfera, desde algún lugar ese gas debe transferirse allí.

Los comentarios no son para una discusión extensa; esta conversación se ha movido a chat .
¿Por qué no convertir el CO2 en hielo y hielo de agua que ya abunda cerca de la superficie? Con una presión más baja, ¿no sería preferible un contenido de O2 más alto? SI eso no es suficiente, volvemos al bombardeo de cometas/planetoides con alto contenido de agua.
@Aerothorn Funcionaría bien. El principal problema es que los políticos están enfocados a la sociedad humana de hoy, todas sus metas y juegos están en la Tierra. Incluso las pocas exploraciones espaciales que nosotros (la humanidad) hemos hecho, tenían de hecho objetivos terrenales (ganar la Guerra Fría y mostrarle a la gente de los EE. UU. que aún son el mejor país). Creo que podría hacerse fácilmente, simplemente máquinas grandes, nucleares o solares deberían derretir el suelo y electrolizarlo.
@Aerothorn La mayoría son óxidos metálicos diferentes, por lo que tendríamos mucho hierro y aluminio, mucho vidrio (el dióxido de silicio no se puede electrolizar), en un planeta con una atmósfera de oxígeno fresco. Lo que veo más difícil es el problema: hay muy poco hidrógeno y nitrógeno tanto en la Luna como en Marte. Ni siquiera en el suelo. Entonces, ambos serán desiertos, no habrá mares: se necesitará un sistema de riego a nivel planetario. Los minerales que contienen nitrógeno deberán extraerse y procesarse para obtener fertilizantes.
El agua es abundante y hay suficiente agua para crear una atmósfera son dos cosas muy diferentes
@Antzi No, el agua no abunda. Hay algo de agua en ambos, pero en resumen, todavía están tan secos como el desierto del Sahara.

La velocidad orbital de Ceres es de 17 km/seg.

Para que lo intercepte, debe realizar una quemadura de 5 km/s de acuerdo con http://www.projectrho.com/public_html/rocket/appmissiontable.php

Ceres es 9x10 20 kg

En otras palabras, necesitas hacer que Ceres pierda 1x10 30 J

Por supuesto, debemos reducir ese número porque estás usando la masa de Ceres como masa de reacción. Como propones usar hasta ⅓ de la masa, y soy demasiado perezoso para calcular, digamos 10 29 J

En 2013 el mundo usó 5 20 J de energía

En otras palabras, toda la energía que se usa en el mundo no es suficiente para mover Ceres en 10.000 años... y ni empezamos a hablar de transportar esa energía allí, pérdidas de eficiencia,...

No, sacar de órbita a Ceres es imposible.

@uhoh, calculé que se necesitarían 10 km/s para bajar el perigeo lo suficiente para una intercepción, no sé si habría una órbita más inteligente o si el número es correcto
Editado porque usé km/h en lugar de km/seg
oh, lo tengo, sí, eso tiene sentido. Ese era mi cerebro antes del café del domingo por la mañana...
Para un objeto con una órbita circular a 2,77 UA, la velocidad inicial es de unos 17,9 km/s. Para una órbita elíptica que estuvo entre 2,77 y 1,0 AU, el semieje mayor es 1,88 AU. Esa órbita tendría una velocidad de apopapsis de 13,0 km/s. Creo que si Ceres se ralentizara a 7 km/s, ¿llegaría a 0,2 AU en el periápside?
@uhoh, de hecho, estaba completamente fuera. Obtuve un número real. Si alguien quiere verificar dos veces mis matemáticas...
Obtuve un delta-v de 17.9 - 13.0 = 4.9 km/seg arriba, ¡así que considere sus matemáticas "verificadas"!
El objetivo no es solo esparcirlo por la superficie de Marte, sino usarlo para reiniciar el campo magnético, en la creencia de que esto es necesario para la terraformación. Esto significaría recalentar el núcleo y el manto, lo que no solo significa poner a Ceres en órbita, sino también impulsarlo constantemente contra el arrastre de las mareas. Y probablemente usando algo mucho más grande y más denso que Ceres... ¿quizás Europa? Tal vez necesites un par de galileos. El único ejemplo que tenemos de una dínamo central impulsada por el calentamiento de las mareas es Mercurio... calentado por las mareas solares .
@ChristopherJamesHuff así que es aún más imposible :D
Terraformar mediante el movimiento de la órbita de Ceres a Marte, utilizando la impulsión de iones
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