Source: http://www.users.globalnet.co.uk/~mfogg/zubrin.htm
Роберт М Зубрин. Пионир Космонавтика.
Кристофер С. Мекеј . НАСА Амес Ресеарцх Центре.
Апстрактан
Планета Марс док су хладне и сушне данас, некада поседовала топлим и влажним климу, о чему сведочи опсежних флувијалних карактеристикама видљивим на његовој површини. Верује се да је топла клима примитивне Марса је створио јаку ефекат стаклене баште узроковане дебелим CO2 атмосфери. Марс изгубио своју топлу климу када је већина доступног испарљивих CO2 је фиксиран у форму карбоната стене услед дејства бициклистичке воде. Верује се, међутим, да довољно CO2 да формирају 300 до 600 мб атмосфера може даље постоје у нестабилном облику, или апсорбован у риголита или замрзнути ван на јужном полу. Ово CO2 може објавио планетарног загревање, а као CO2 атмосфера згушњава, позитивна повратна се производи који могу убрзати тренд загревања. Стога је замисливо да искориштавањем позитивног повратне инхерентне у Марсу атмосферу / риголита CO2 система, да енгинееринг напори могу произвести драстичне промене у клими и притиска на планетарном нивоу.
У овом раду предлажемо математички модел Марсовац КО 2 система, и користе га за производњу анализу која појашњава потенцијал позитивне повратне информације да се убрза планете инжењерских напора. Показало се да је искористивши повратне информације, захтеви за планетарни инжењеринг може да се смањи за око 2 реда величине у односу на претходне процене. Испитамо потенцијал различитих шема за производњу иницијалног загријавања возити процес, укључујући стационирање круже огледала, увоза природних испарљивих са високим капацитетом стаклене баште из спољашњег соларног система и производњу вештачких халогено угљеничном стаклене баште на Мартиан површину кроз ин ситу индустрије.
Уколико се усвоји кружно огледало шема, ретровизори са димензијом по налогу или 100 км радијуса су обавезни да испари CO2 у јужном поларном капом. Ако произведен од соларног једра као материјала, такви огледала ће имати масу на реда од 200.000 тона. Ако произведен у простору од астероидал или Марсовог месеца материјала, око 120 МВЕ година енергије ће бити потребно да се произведе потребну алуминијума. Ова количина енергије може се обезбедити у краткорочном периоду више мегавата нуклеарне електране јединица, као што су 5 МВЕ модула сада разматра за НЕП летилице.
Орбиталног пренос веома масивних тела из спољашњег соларног система се може постићи употребом нуклеарног термалних ракетне моторе користећи променљиву материјал астероид као погонског гаса. Користећи велике планете за гравитационе асистенција, ракета Год В било потребно да померите спољашњи соларног система астероид на путу сукоба путањом са Марсом може бити онолико мало колико 300 м / с. Ако астероид чине НХ 3 , специфични импулс од око 400 С може постићи, и биће потребно што мање 10% астероида за потисног гаса. Четири 5000 МВт НТР мотори ће захтевати 10 година време горења да гура 10 милијарди тона астероида кроз Д В 300 м / с. Око 4 такви објекти ће бити довољно да се стаклене баште Марс.
Греенхоусинг Марс преко производњи халокарбон гасова на површини планете је можда најпрактичније опција. Укупно захтеви површина снаге да вози планетарни загревања помоћу ове методе се обрачунавају и утврди да је по наређењу 1000 МВе, а потребне времена скала за климу и атмосфера промена о којој се ради 50 година.
Закључено је да до драстичног модификација Марса услова може се постићи коришћењем технологије 21. века. Марс тако произведена ће личе на услове који постоје на примитивном Марсу. Људи раде на површини таквог Марса би захтевало дисање опрему, али одела под притиском не би било неопходно. Са спољне атмосферске притисци подигла, она ће бити могуће створити велике станарско површине помоћу веома великих надувавање структурама. Просечне температуре може бити изнад тачке смрзавања воде за значајних подручја током деловима године, омогућавајући раст биљке живота на отвореном. Ширење биљака могу да произведу довољно кисеоника да би Март становање за животиње у неколико миленијума. Бржи оксигенација би захтевало инжењеринг напоре које подржава мулти терраватт извора енергије.
Увод
Многи људи могу прихватити могућност стално у којој раде базу на Марсу, или чак успостављање великих насеља. Међутим, изгледи за драстично промене температуре и атмосферу планете ка више еартхлике условима, или “тераформирања” изгледа да већину људи у бити чиста фантазија или у најбољем случају технолошки изазов за сада далекој будућности.
Али да ли је то песимистично гледиште тачно? Упркос чињеници да Марс данас је хладно, суво, а вероватно беживотна планета, има све елементе потребне за одржавање живота: вода угљеник и кисеоник (као угљен диоксид) и азот. Физички аспекти Марса, њена гравитација, ротација стопа и нагиб осно довољно онима на Земљи близу да буде прихватљиво и није тако далеко од сунца да буде становање.
У ствари, рачунарске студије које користе климатске моделе сугеришу да би то могло бити могуће направити Март поново усељива са догледној технологијом. Суштина ситуације је да док Марс ‘КО 2 атмосфера има само око 1% притисак Земља је на нивоу мора, верује се да постоје резерве CO2 замрзнути у јужном поларне капе и апсорбован у земљи довољан да се згушњава атмосферу до тачке у којој би његов притисак бити око 30% је од Земље. Начин да се овај гас да се појави је загревање планете, ау ствари, загревање и хлађење Марса која се јавља сваке Марсовац године као планете циклуса између својих најближих и најудаљенијих мјеста од Сунца у свом мало елиптичне орбите да доведе атмосферски притисак на Марсу да варирају од плус или минус 25% у поређењу са просечне вредности на сезонски.
Не можемо, наравно, померите Марс у топлије орбиту. Међутим, ми знамо други пут за загревање планете, кроз вештачки изазваног ефектом стаклене баште који замке сунчеву топлоту у атмосфери. Такав атмосферски стаклене баште може бити креирана на Марсу у најмање три различита начина. Један начин би био да подесите фабрике на Марсу да произведе веома моћне вештачке са ефектом стаклене баште, као што је халогеноводоници ( “ЦФЦ”) и ослободити их у атмосферу. Други начин би био да користите орбиталне огледалима или других извора великих размера напајања се загреје одабране делове планете, попут јужне поларне капе, да ослобађају велике резервоара нативног гасова стаклене баште, CO2 , који се могу заробљен њиховим ин смрзнута или адсорбован форм. Коначно натурал гасови стаклене баште моћнији од CO2 (Али много мање него халогеноводоници), као што су амонијак или метан може да се увози на Марс у великим количинама, ако астероидал објекти богате са таквим испарљивих компоненти у замрзнутом облику треба да докаже да постоји у спољашњем соларном систему.
Свака од ових метода планетарних отопљавања би побољшана велике количине CO2 из поларне капе и земљишта који ће бити објављени као резултат индуковане порастом температуре. Ова сарадња 2 би масовно додати ефекат стаклене баште ствара директно, убрзање и множењем процес загревања.
Тхе Марс атмосфера / риголита ефекат стаклене баште систем тако једна са уграђеном позитивне повратне. Топлији постаје гушћи атмосфера постаје; а дебљи атмосфера постаје топлији постаје. Поступак моделирања овај систем и резултати прорачуна базираних на њу су дати у одељцима испод.
Једначине за моделирање Марса система
Једначина за процену температуре значи на површини Марса као функција CO2 атмосферском притиску и соларног константу даје МцКаи и Давис [1] ас:
Tmean = S^0.25xTBB + 20(1+S)P^0.5 (Eq.1)
где је Т значе је средња планетарни температура у Келвина, С соларна константа гдје овај дан Сунце = 1, Т ББ , црна Телесна температура Марса тренутно = 213.5 К и П дат је у бару.
Пошто је атмосфера ефикасно средство превозна топлоте из екватора на стуб, предлажемо (као побољшање у односу једначине (1) у референци [2]:
Tpole = Tmean – DT/(1 + 5P) (Eq. 2)
где је Д Т је оно би температурна разлика између вредности средње и мотке буду у одсуству атмосфере (око 75 К за С = 1).
За потребе ове анализе се даље припао заснива груба процена до посматраних података Тхат:
Tmax = Tequator = 1.1Tmean (Eq. 3)
и да је дистрибуција глобална температура је дата са:
T(q) = Tmax – (Tmax-Tpole)sin^1.5q (Eq.4)
где К је географска ширина (север или југ).
Једначине (1) до (4) с обзиром на температуру на Марсу у функцији CO2 притиска. Међутим, као што је поменуто горе, CO2 притисак на Марсу је сама функција температуре. Постоје три резервоари CO2 на Марсу, атмосфере, суви лед у поларним капама и гаса апсорбовани у земљишту. интеракција поларних капа резервоара атмосфере је добро познат и добија једноставно однос између притиска паре CO2 и температуре на половима. Ово даје криву притиска водене паре за CO2 , што се апроксимира:
P = 1.23 x 10^7{exp(-3168/Tpole)} (Eq. 5)
Докле год постоји CO2 иу атмосфери и капе, једначина (5) даје тачан одговор на шта CO2 ће атмосферски притисак бити у функцији поларног температуре. Међутим, ако је поларни температуре треба да се подигне до тачке у којој је много већа од онога што се може произвести масе у капу резервоару (између 50 и 150 МБ) притисак паре онда капа нестати и атмосфера ће се регулисати од стране земљишта резервоар.
Однос између резервоара тла, атмосфере и температуре се не зна прецизно. образован претпоставка се даје у облику параметарској у референци 1 као:
P = {CMaexp(T/Td)}1/g (6)
где М је количина гаса апсорбован у траци, г = 0.275, Ц је нормализација константа сет, тако да са изабраним вредностима једначине других променљивих услова (6) одразиће познате Марсовским услове и Т д је карактеристична енергија потребна за ослобађање гаса из земље.Једначина (6) је у суштини варијација Ван Хоффт закону за промену у хемијској равнотежи са температуром, па је поштено уверење да његов општи облик је у праву. Међутим, вредност Т д је непозната и вероватно ће тако остати све док се људски истраживање Марса. У вези [2] МцКаи ет ал варира параметарски Т д од 10 до 60 К и продуцирао криве користећи једначину (6) са Т подешен једнака или Т стуб или Т значе . У овом раду смо изабрали Т д = 15 до 40 К (разумном подскуп спектра мало на оптимисти страни, а нижа вредност Т д лакшег ствари су за потенцијалне Терраформеров.) Пошто једначина (6) је тако снажно температура зависна, међутим, не само сет Т да су екстремне вредности Т значе или Т стуб и решити једначина (6) да ипак добити глобални “притисак тла”, као што је урађено у референци [2]. Радије користимо дистрибуцију глобалну температуре дат једначином (4) за интегрисање једначину (6) на површини планете. Ово даје прецизније квази 2-Дименсионал поглед на проблем атмосфера / риголита равнотежа у којој већина адсорбированној CO2 се доставља хладнијим регијама планете. У овом моделу, регионални (у смислу ширине) промене температуре, поготово у близини-поларне регионе, могу имати једнако важан утицај на атмосферу / риголита интеракцији као промена у планете средње температуре.
Резултати обрачуна
На слици 1 видимо резултате нашег модела када се примени на ситуацију на Марсу јужне поларне капе, где се верује да је довољно CO2 може одржати замрзнут као суви лед дајући марс атмосферу реда 50 до 100 мбар. Смо исцртани поларне температуре као функцију притиска, у складу са једначинама (1) и (2), а притисак паре као функција поларног температуре, у складу са једначином (5). Постоје две равнотежни тачке, означене А и Б где су међусобно конзистентни вредности П и Т. Међутим А је стабилна равнотежа, а Б је нестабилан. То се може видети испитивањем динамике система где год се две криве не поклапају. Кад год температуре крива лежи изнад криве притиска водене паре, систем ће се померити удесно, односно ка повишеној температури и притиску; то би представљало одбеглог ефекат стаклене баште. Кад год крива притиска лежи изнад криве температуре, систем ће се померити на лево, односно а температуре и притиска ће у оба случаја пад одбеглог ледњак Ицебок ефекта. Марс данас у тачки А, са 6 мбара притиска и температуре од око 147 К у стуб.
Сада размотримо шта ће се десити ако неко вештачки повећава температуру Марса стуба за неколико степени К. Као што је повећана температура, тачке А и Б би се кретали једни према другима док су се срели. Ако повећање температуре биле
Слика 1 Марс полар цап / атмосфера динамика. струја равнотежа је у тачки А. Подизање поларне температуре за 4 К ће возити равнотеже А и Б заједно, доводе до неконтролисаног грејања која би довела до елиминације поклопца.
Слика 2 Динамика Марс риголита / атмосфера под условима Т д = 20 са нестабилном попис 500 МБ CO2
4 К, крива температуре ће бити премештен нагоре на графикону довољно тако да ће лежати изнад криве притиска паре свуда. Резултат би био одбегли ефекат стаклене баште који ће довести до тога да цео пол да испарава, можда за мање од једне деценије. Када је притисак и температура су се преселили поред тренутне локације тачке Б, Марс ће бити у одбеглог пластеника стању чак и без вештачког загревања, па ако касније активност грејање су били прекинути атмосфера ће остати на месту.
Као што је поларна капа испарава, динамика ефекта стаклене баште узроковане резерви CO2 одржаних у Марсовског тла долазе до изражаја. Ове резерве постоје првенствено на високим ширине региона, као и сами се процењују на довољно да Марс атмосферу 400 мбар. Не можемо их све напоље, међутим, јер како су протерани из земље до загревања, земља постаје све ефикасна “Суви сунђер” делује да их задржати. Динамика овог система су приказани на слици. 2, у којем претпостављамо Т д = 20, текући поларних резерве 100 МБ, а риголита резерве 394 мб, и графикон притисак на планети као функција Т рег где Т рег је пондерисани просек температуре дао интеграцијом десна страна једначине (6) на површини планете помоћу расподеле температуре дат једначином (4).
То је:
Treg= -Tdln{0S90Exp(-T(q)/Td)sinqdq} (Eq. 7)
Пошто Т рег је функција расподеле температуре и Тмеан, то је функција П, а тиме Т р (П) се такође могу графички. Резултат је сет Т (П) кривине и П (Т) кривуље, чији прелазима одражавају стабилне или нестабилне равнотеже, као у случају поларних анализе капа.
То се види на слици. 2 да систем атмосфера земљиште испод изабраног претпоставком Т д = 20 К има само 1 равнотежна тачка, која је стабилна, а која ће бити преплављена притиска генерише упареног поларне капе. Тако, у време када је процес заустављен, атмосфера са укупном притиску од око 300 мбар или 4.4 фунти по квадратном инчу, може довести у постојање. Такође приказана на Слици. 2 је дан-ноћ просечна температура која ће резултирати Марс ‘тропским регионима (Т мак ) током лета. Може се видети да ће 273К тачка смрзавања воде може прићи. Уз додатак скромних текућих вештачких гасова са ефектом стаклене напора, може бити премашена.
Претпоставка Т д = 20 је оптимиста, међутим, локација равнотежна тачка конвергенције (тачка Ц у слици. 2) је веома осетљива на вредности одабраног за Т д . У сл.3 смо показали шта се дешава ако вредности Т д = 25 и Т д се претпоставља = 30. У овим случајевима, тачка конвергенције креће од 300 МБ на Т д = 20 до 31 и 16 МБ за Т д = 25 и Т д = 30 респективно.(Вредност Т рег . Криве на Слици 3 је израчуната под претпоставком Т д = 25; она варира од ове вредности извесним степеном или два за Т д = 20 или 30) Овакво ванредна осетљивост финалног стања које непознато вредност Тд могу појавити на први поглед да стави целу одрживост концепта Тераформирање у опасности. Међутим, у слици 3. такође показати (испрекидана линија) ситуацију ако се вештачко методи стаклене користе да одржи Т рег на температури 10 К изнад оних у продукцији CO2 оутгассинг саме. Може се видети да су драстичне побољшања у завршним Т и П вредности извршено за Т д = 25 и 30 случајева са сва три случаја конвергентних правоснажном државама са Марс поседују атмосферу са неколико стотина милибара притиском.
Слика 3 Ан индукује 10 К пораст температуре риголита може цоунтер ефекат Т д варијација.Подаци су претпоставља планетарни променљиву попис 500 мб CO2 .
На сликама 4,5,6, и 7 показујемо притисак конвергенције стања и максималну сезонски просечна температура у Марса тропима добијених било на “слабом” Марс, поседује укупан промет 500 МБ CO2 (50 МБ CO2 у поларни капа и 444 мб у риголита), или “богата” Марс поседују 1000 mB CO2 (100 mB у поларне капе и 894 mb у риголита). различити криве су приказани под претпоставкама да постоји ни успореним парникови напор монтирају након почетног поларне капе ослобађање или да континуирани напори се користе да одржавају планете средњу температуру 5, 10 или 20 степени изнад вредности коју производи CO2атмосфера сама. Може се видети да ако са продуженим напор монтира како би вештачки ДТ 20 степени у месту, затим опипљив атмоспхере анд прихватљиви притисци могу се произвести макар Т д има песимистичне вредност 40 К.
Слика 4 Екуилибриум притисак постигнут на Марсу са планетарном нестабилном инвентара 500 МБ CO2 у 50. мб поларна капа је упарен. ДТ је вештачки наметнуто уздржано пораст температуре.
Слика 5 Екуилибриум максимално сезонско (дневни просек) температура достигне на Марсу са планетарном нестабилном инвентара 500 МБ CO2 након 50 мб поларна капа је испарен
Слика 6 Екуилибриум притисак постигнут на Марсу са планетарном нестабилном инвентара 1000 МБ CO2 након 100 мб поларне капе је испарен
Слика 7 Екуилибриум максимална сезонски температуре (дневна просек) постигнут на Марсу са планетарном нестабилном инвентара 1000 МБ CO2 после 100 мб поларна капа је упарен.
Важна закључак који се може извући из ове анализе је да док крајњи услови на тераформиран Марсу могу бити веома осетљиви на тренутно непознате вредности реголитхс оутгассинг енергију, Т д , они су много осетљивије на ниво континуираног вештачки изазваном греенхоусинг ДТ jednostavno речено, коначни услови атмосфера / риголита система на тераформиран Марсу су контролисати.
Када значајни региони Марс издићи изнад тачке смрзавања воде на најмање сезонски, велике количине воде замрзнуте у тлу као тјела почети да се топе, и на крају изливају у сувим корита Марса. Водена пара је такође веома ефикасан стаклене баште, а од притиска паре воде на Марсу би огроман порасти под таквим околностима, појављивање течне воде на површини Марса би додати лавина сопствени убрзања ефеката Све доприноси брзом загревању Марса.Сезонски Доступност течне воде је такође кључни фактор у омогућавању успостављања природних екосистема на површини Марса.
Динамика гаса-релеасе процесу риголита су само приближно разуме, а укупна расположива резерве CO2 неће бити познат до људских истраживачи путовање на Марс да се направи детаљну процену, тако да ови резултати су се мора сматрати приближна и неизвесна . Ипак, јасно је да је позитивна повратна генерише Мартиан CO2 греенхоусе систем знатно смањује количину инжењерског напора које би иначе била потребна за трансформацију Црвену планету.У ствари, од количине гаса стаклене баште потребна за загревање планете је пропорционална квадрату промене температуре потребне, вози Марса у одбеглог стакленик са вештачким пораст 4 К температуре захтева само око 1 / 200тх инжењерски труд који би била потребна да цела 55 к раст мора бити пројектован бруталном силом. Питање које се сада испитати како би такав 4 к глобална температура пораст се индукује.
Методе Остварење глобалног загревања на Марсу
Три највише обећавају опције за изазивање потребну пораст температуре за производњу одбеглог стакленик на Марсу изгледа да употреба орбиталних огледала да промени равнотежу топлоте јужном поларне капе (тиме узрокују његово CO2 резервоар испари), увоза амонијак богати предмети из спољашњег соларног система [3], и производњу вештачког халокарбон (“ЦФЦ”) гасова на површини Марса. Ми говоримо о сваком од њих заузврат. Треба напоменути, међутим, да синергистички комбинација неколико таквих поступака могу дати боље резултате од било кога од њих користи алоне [4].
У орбити Миррорс
Док је производња у сунцу простора заснованог одражава уређај који је способан да греје целу површину Марса за земаљске температуре теоретски је могуће [5], инжењерска изазови који су укључени у таквом задатку место такав пројекат и изван технолошког хоризонта размотрени у овом чланку. Много практично идеја би била да изгради скромнији огледало способан за загревање ограничен простор Марса за неколико степени. Као што је показано подацима у сл. 1, 5 степени К пораст температуре наметати на полу требало би да буде довољна да изазове испаравање CO2 резервоар у јужном поларном капом. На основу укупне количине сунчеве енергије која је потребна да подигне температуру црно-тела дати простор одређен број степени изнад поларног вредности од 150 К, налазимо да је огледало простор бази са радијусу од 125 км може да одражава довољно сунчеве светлости да се подигне читаво подручје јужно од 70 степени јужне географске ширине од 5 К. Ако се од соларног типа једро алуминијумског МИЛАР материјала са густином од 4 тона / км ^ 2, што је једро ће имати масу од 200.000 тона. То је сувише велики да размотри покретање са Земље, али ако су доступне технике производног простора на бази његове изградње структуре у простору од астероидал или Марсовог месеца материјала је озбиљна опција. Укупна количина енергије потребна за обраду. материјали за такву рефлектора ће бити око 120 МВЕ година, која се може лако обезбеђен низом 5 МВе нуклеарних реактора као што се сада сматра за употребу у пилотирао нуклеарном електричном летелице. Занимљиво, ако стационирана у близини Марса, такав уређај не би да се у орбиту планете. Уместо тога, соларна светлост притисак може да буде да се успостави равнотежа гравитацију планете, што му омогућава да лебде као “статите” [6] са излазном снагом стално обученог у поларном региону. За густине једара претпостављено је потребна радна висина ће бити 214.000 км на. Статите Концепт рефлектор и потребан величину огледало да произведе дати пораст поларног температуре је приказано на сликама 8 и 9. соларна притисак светлост може бити да се успостави равнотежа гравитацију планете, што му омогућава да лебде као “статите” [6] са излазном снагом стално обученог у поларном региону. За густине једара претпостављено је потребна радна висина ће бити 214.000 км на. Статите Концепт рефлектор и потребан величину огледало да произведе дати пораст поларног температуре је приказано на сликама 8 и 9. соларна притисак светлост може бити да се успостави равнотежа гравитацију планете, што му омогућава да лебде као “статите” [6] са излазном снагом стално обученог у поларном региону. За густине једара претпостављено је потребна радна висина ће бити 214.000 км на. Статите Концепт рефлектор и потребан величину огледало да произведе дати пораст поларног температуре је приказано на сликама 8 и 9.
Слика 8 Соларна једра од 4 тона / км ^ 2 густине може се одржавати стационарном изнад Марса светлосним притиском на висини од 214.000 км. Пропуштање мале количине светлости омогућава избегавање сенки.
Сл.9. Солар Саил ретровизори са полупречника по налогу 100 км и масе 200.000 тона може да произведе пораст од 5 к температуре која је потребна да испари CO2 у Марса јужном поларне капе. Могуће изградити такве огледала у простору.
Ако је вредност Т д је нижи од 20 К, затим ослобађање поларне CO2 резерве по себи може бити довољно да покрене ослобађање резерви риголита у одбеглог ефекта стаклене баште. Ако, међутим, што изгледа вероватним, Т д је већа од 20 К, онда или увоз или производњу јаких гасова стаклене баште ће морати да натерају глобални пораст температуре довољно да створи опипљив атмосферски притисак на Марсу.
Мовинг амонијак астероида
Амонијак је моћан стаклене баште, а могуће је да је природа залихе велике количине ње у замрзнутом стању на астероидал величине објеката орбитирају у спољашњем соларном систему. Ако померање материјала из таквих објеката на Марсу је предвиђено, онда такве орбите би било сасвим згодно, јер чудно звучало, то је лакше да се креће астероид из спољашњег соларног система на Марс него да то уради из Главног појаса или било који други унутрашњи орбиту соларни систем. Ова чудна резултат произилази из закона орбиталним механике, који изазивају објекат удаљенији од Сунца да га орбиту спорија од оне која је ближа у Пошто је објекат у спољашњем соларном систему креће спорије, потребно је мањи. ДВ да промени своју орбиту са кружним до елипса. Осим тога, орбита не мора да буде тако елиптични да се протеже од Марса до спољашњег соларног система; довољно је да се искриви орбиту објекте тако да сече пут великог планете, након чега гравитација помогне може урадити остало.Резултати су приказани на слици 10. Може се види да кретање астероид постављен на кружној орбити на 25 АУ, путем једног Урана гравитације помогне на Марс., Захтева Д В од само 0,3 км / с, у поређењу са 3,0 км / а Год В до кретање астероид директно на Марс са 2.7 положаја АУ у Главном појасу. време лета потребно за такве трансфере је приказано на слици. 11.
Сада ми не знамо да ли постоје бројни астероида величине објеката у спољном Сунчевом систему, али нема разлога да се верује да не постоје. Од овог писања, само један је познато, али да, Хирон, који кружи између Сатурна и Урана је прилично велика (180 км на пречник,), а може се очекивати да много малих објеката може се наћи на сваком великом један. По свој прилици, спољни Сунчев систем садржи хиљаде астероида који тек треба да откријемо, јер сијају тако слабо у поређењу са онима у основној траци (осветљеност астероида гледано са Земље је обрнуто пропорционална четвртог моћи његову удаљеност од сунца.). Осим тога, јер вода, амонијак и друге испарљиве супстанце су замрзнути тако потпуно у спољашњем соларном систему, вероватно је да су астероиди који се могу наћи изван Сатурна углавном састављена од замрзнутих гасова (таква изгледа да се случај Цхирон). То омогућава нам да их помери.
Размислите астероид направљен од замрзнутог амонијака са масом од 10 милијарди тона круже око сунца на удаљености од 12 АУ. Такав објекат, ако округла, да имају пречник од око 2,6 километара, и мења своју орбиту да пресеца Сатурна (где је могао да транс-Март гравитација помогне) би захтевало ГодВ 0.3 км / с. Ако су користи квартет 5000 МВ нуклеарних термичких ракетних мотора поверед би или фисија или фузија топлоти неке од својих амонијака до 2200 К (5000 МВ фисиони НТР раде на 2500 К су тестирани у 1960), они би произвести испусни брзину од 4 км / с, што би омогућило да се крећу астероид на свом потребном наравно користећи само 8% од свог материјала као погонског гаса. било би потребно десет година сталног забадање, после чега следи отприлике 20 година обале до удара. Када је објекат погодити Марс, ослобођена енергија била би око 10 ТВ година, довољно да се топи 1 трилиона тона воде (Језеро 140 км на једној страни и 50 метара дубине). Додатно, амонијак издању један таквог објекта ће подићи температуру планете око 3 степени Целзијуса и формирају штит који би ефикасно маскирати површину планете од ултраљубичастог зрачења. Као додатне мисије наставио, температуре планете може глобално повећана у складу са подацима приказаним на слици. 12. Четрдесет такве мисије дуплира садржај азота у Марса атмосфере непосредном увоза, и могу произвести много више ако неки од астероида били циљано да удари кревета нитрата, који би испарити у азота и кисеоника при удару. Ако један такав мисија је покренута годишње, у року од пола века или тако већина Марс ће имати умерену климу, и довољно воде да су истопи да покрију четвртину планете слојем воде 1 м. Температура планете може глобално повећана у складу са подацима приказаним на слици. 12. Четрдесет такве мисије дуплира садржај азота у Марса атмосфере непосредном увоза, и могу произвести много више ако неки од астероида били усмерени на хит слојеве нитрати, што би испаравати у азот и кисеоник при удару. Ако један такав мисија је покренута годишње, у року од пола века или тако већина Марс ће имати умерену климу, и довољно воде да су истопи да покрију четвртину планете слојем воде 1 м. Температура планете може глобално повећана у складу са подацима приказаним на слици. 12. Четрдесет такве мисије дуплира садржај азота у Марса атмосфере непосредном увоза, и могу произвести много више ако неки од астероида били усмерени на хит слојеве нитрати, што би испаравати у азот и кисеоник при удару. Ако један такав мисија је покренута годишње, у року од пола века или тако већина Марс ће имати умерену климу, и довољно воде да су истопи да покрију четвртину планете слојем воде 1 м. што би испаравати у азот и кисеоник при удару. Ако један такав мисија је покренута годишње, у року од пола века или тако већина Марс ће имати умерену климу, и довољно воде да су истопи да покрију четвртину планете слојем воде 1 м. што би испаравати у азот и кисеоник при удару. Ако један такав мисија је покренута годишње, у року од пола века или тако већина Марс ће имати умерену климу, и довољно воде да су истопи да покрију четвртину планете слојем воде 1 м.
Док атрактиван у великом броју аспеката, изводљивост у астероидал концепта утицаја је неизвестан због недостатка података о спољним соларних система амонијак објеката. Осим тога, ако ТД је већи од 20 к, биће потребан одржати греенхоусинг напор. као што је вероватно мање од једног века карактеристика век једног амонијака молекула на Марсу, то значи да чак и након подиже температура, амонијака објекти би требало да настави да се увезе на Марс, иако по сниженој стопи. Као сваки објекат ће погодити Марс са енергетском приносом једнак око 70.000 1 мегатона хидрогенским бомбама, наставак таквог програма могу бити некомпатибилни са циљем израде Марс погодан за људску насеља.
Могуће побољшање за амонијака астероидал методе утицаја предлаже идејама датим у вези [4], где је истакнуто да бактерије постоје које могу метаболишу азот и воду за производњу амонијака.Уколико почетни стакленичких услов требало да буду створени од амонијака објекта увоза, може бити могуће да бактеријска ецологи бити постављен на површину планете која ће рециклира азот услед амонијака пхотолисис натраг у атмосферу као амонијак, чиме одржавање система без потребе за даљим утицајима. Сличне шеме може такође бити изводљиво за бициклистички метан, други краткотрајне природног гаса стаклене баште које могу бити увезени на планету.
Слика 10 Помоћу гравитационих асистенција, ДВ је потребан да би астероид спољног соларног система кренуо на колизију са Марсом, може бити мањи од 0,5 км / с. Такви “падајући” објекти могу ослободити много више енергије након удара него што је потребно за њихово покретање.
Слика 11 Балистички летови из спољашњег соларног система на Марс обично су између 25 и 50 година.
Слика 12 Импортинг четири 10 милијарди тон амонијака астероиде на Марс наметнути 8 К пораст температуре, која је након амплификацију CO2 повратне могу да створе драстичне промене у глобалним условима.
Производња халогеноводоници на Марсу
У Табели 1 показују количину халокарбон гасова (ЦФЦ) потребних у Марса атмосфери створити дати пораст температуре, и снагу да ће бити потребан на површини Марса да произведе потребну ЦФЦ’ц током периода од 20 година. Ако се гасови имају атмосферски век трајања 100 година, онда отприлике 1 / 5. ниво снаге у табели ће бити потребно да се одржи концентрацију ЦФЦ након што је изградила. Поређења ради, типична нуклеарна електрана користи на Земљи данас има снагу од око 1000 МВе. и даје довољно енергије за средње величине (Денвер) америчком граду. Индустријски напор у вези са таквом нивоу снаге ће бити велика, производи око товар вагона рафинисаног материјала сваки дан и тражи подршку радном екипом неколико хиљада људи на површини Марса. могло би бити потребно укупно буџет пројекта од неколико стотина милијарди долара. Ипак, све у свему, таква операција је мало вероватно да буде изван могућности средином 21. века.
Табела 1: Греенхоусинг Марс витх ЦФЦ
| Индуковане грејање (к) | ЦФЦ Притисак ( мбар) | ЦФЦ Производња (т / х) | Потребна снага (МВе) |
|
5 |
0.012 |
263 |
1315 |
|
10 |
0.04 |
878 |
4490 |
|
20 |
0.11 |
2414 |
12070 |
|
30 |
0.22 |
4829 |
24145 |
|
40 |
0.39 |
8587 |
42933 |
У року од неколико деценија, користећи овај приступ Марса може да се трансформише од његовог тренутног сувом и замрзнутом стању на топло и благо влажном планету способне да подржавају живот. Људи нису могли дах ваздуха од тада трансформише Март, али они више не би потребно свемирска одела и уместо тога могли слободно да путују у отвореним носили обичне одеће и једноставним типа Сцуба опрему за дисање. Међутим јер је изван атмосферски притисак ће бити подигнута на људским прихватљиве нивое, то ће бити могуће да се велике настањиву области за људе под великим налик куполи надувавање шатора који садрже дише ваздух. С друге стране, једноставни правих биљке могу да напредују у CO2 богат изван животне средине, и шири брзо по целој површини планете. Током векова, ове биљке би увести кисеоник у Марса атмосферу у све дишу количинама, отвара површину до напредних биљака и повећање броја животињских врста. Као што догодило, CO2 садржај атмосфере ће бити смањена, што би довело планету охлади уколико вештачки ефекат стаклене баште су уведени способна да блокирају са тих секције инфрацрвеног спектра претходно штити CO2. У халокарбон гасови запослени би такође требало да буду сорте недостају у хлор, ако ултраљубичасти заштита озонског омотача се изградити. Пружање ових питања су присуствовали у, међутим, тај дан ће на крају доћи када више не би било потребно обле шатори.
Активирање хидросфера
Први кораци потребни у тераформирања Марса, загревају планету и задебљање атмосферу, може се постићи са изненађујуће скромним средствима коришћењем ин-ситу производњу халокарбон гасова. Међутим, ниво кисеоника и азота у атмосфери би било превише ниска за многе биљке, а ако се остави у овом стању планета ће остати релативно сува, као топлије температуре су векови да се топи Марса леда и дубоко закопано пермафрост. Она је у томе, друга фаза Тераформирање Марса, током којег се активира хидросфера, атмосфера је дише за напредне биљке и примитивних животиња и температура се повећала даље да или простор заснован производња великих соларних концентратора или људске активности у спољни sunčev систем је вероватно да преузме важну улогу.
Активирање Марса хидросфере благовремено ће бити потребно ради неке насиље на планети, и, као што је већ речено, један од начина то може да се уради је са циљаним астероидал утицајима. Сваки такав утицај ослобађа енергију еквивалент 10 ТВ-год. Уколико се желе лемеш методе шока третмана Марсу, онда употреба таквих пројектила свакако треба дати предност у алтернативном опцијом [4] детонације више стотина хиљада термонуклеарним експлозива.Уосталом, чак и ако је толико експлозивна би се произведени, његова употреба ће напустити планету неприхватљиво радиоактиван.
Употреба круже огледала обезбеђује алтернативни поступак за хидросфере активације. На пример, ако је 125 км радијус рефлектор раније говорили за употребу у испаривању мотку су да се концентрише своју моћ на мањем подручју, 27 УСА ће бити доступан да се топи језера или испарити нитрата кревета. То је троструко снага расположива од утицаја 1 10 милијарди тона астероида годишње, а по свој прилици ће бити много контролисати. Један такав огледало да вози велике количине воде из тјела и у повоју Марсовог екосистема веома брзо. Тако, док је инжењеринг таквих огледала може бити нешто грандиозно, користи за тераформирања да буду у могућности да руководе десетине ТВ власти на контролисани начин се тешко може довољно нагласити.
Окигенатинг Планет
Највећи технолошки изазов аспект Тераформирање Марса биће стварање довољне количине кисеоника у атмосфери планете да подржи животињског живота. Док примитивни биљке могу да преживе у атмосфери без кисеоника, напредни постројења потребно око 1 мб и људи треба 120 мб. Иако Марс може имати супер-оксиде у свом тлу или нитрати који се могу пиролизованог да ослободи кисеоника (и азот) гаса, проблем је количина енергије која је потребна: око 2200 ТВ-година за сваких мб произведених. Сличне количине енергије су неопходне за биљке да би се ослободила кисеоника из CO2. Биљке, међутим, нуде предност која је некада успостављена могу да се размножавају. Производња атмосфере кисеоника на Марсу тако разграђује у две фазе. У првој фази, Бруте технике снаге инжењеринг се користе за производњу довољно кисеоника (око 1 МБ) да дозволи напредним биљке пропагирати преко Марс. Претпостављајући 3 125 км радијус простора одражава активан у подршци такав програм и довољне залихе погодног циљаног материјала на терену, такав циљ може постићи за око 25 година. У том тренутку, са умереном климом, а згуснутог CO2 атмосфера за снабдевање притисак и знатно смањити дозу простора зрачења, и доста воде у оптицају, биљке које су генетским инжењерингом да толеришу Марсовским земљишта и за обављање фотосинтезе при високој ефикасности може бити пуштен заједно са бактеријским симбионата. Под претпоставком да би глобална покривеност постићи за неколико деценија и да би такве биљке бити пројектован да је 1% ефикасна (прилично висока, али не нечувено медју копнених биљака) онда би представљати еквивалент кисеоником производи напајање од око 200 ТВ. Комбиновањем напоре таквих биолошких система са можда 90 ТВ свемирских заснива рефлектора и 10 ТВ инсталисане снаге на површини (земаљски цивилизација данас користи око 12 ТВ) неопходни 120 МБ кисеоника треба да подрже људе и друге напредне животиње у отворено се може производити у око 900 година. Ако су конструисани снажнији вештачких извора енергије или још ефикасније биљке, онда овај распоред може да се сходно томе убрзати, што је чињеница која може показати као возач у доношењу такве технологије у постојање. Може се приметити да Термонуклеарни фузија снага на обиму који је потребан за убрзање тераформирања такође представља кључну технологију за омогућавање пилотирао међузвездану лет. Ако Тераформирање Март требало да произведе такав спинофф,
Закључак
Показали смо да у оквиру широких толеранције неизвесности на Марсу услова, да драстичне побољшања карактеристика живот одржавање у окружењу Црвене планете може се извршити људи користе почетка до средине технологије 21. века. Док наши непосредни потомци не могу очекивати да користе такве блиској будућности методе “Терраформ” планету у пуном смислу те речи, то би бар требало да буде могуће да се подмлади Марс, што је опет као отворене за живот као што је некад било. Осим тога, у процесу мењања Марс, они су сигурно да науче много више о томе како планета заиста функционишу и развијају, довољно можда да се осигура добро управљати према нашој родној планети.
Иза таквих блиској будућности прекретнице, задаци у вези са пуним тераформирања постају све застрашујуће и технологије потребно више спекулативни. Ипак, ко може да сумња да ће, ако се предузму први кораци, који је потребан развој догађаја да заврше посао неће следити, за оно што је на крају у питању је бесконачна универзум борави светова.
Види у таквом светлу, задатак пред нашу генерацију, а то је истраживање Марса и довољно сазнања о планети и начину коришћења своје ресурсе да почне да се трансформише у усељив планету, не може бити хитније, или више племенита.
Референце
1. C. McKay and W. Davis, “Duration of Liquid Water Habitats on Early Mars,” Icarus, 90:214-221, 1991
2. C. McKay, J. Kasting and O.Toon, “Making Mars Habitable,” Nature 352:489-496, 1991.
3. J. Pollack and C. Sagan, “Planetary Engineering,” in Resources of Near Earth Space, J. Lewis and M. Mathews, eds, Univ. of Arizona Press, Tucson, Arizona, 1993.
4. M.J. Fogg, “A Synergic Approach to Terraforming Mars,” JBIS, 45, 315-329, 1992.
5. P. Birch, “Terraforming Mars Quickly,” JBIS, 45, 331-340, 1992.
6. R. Forward, “The Statite: A Non-Orbiting Spacecraft,” AIAA 89-2546, AIAA/ASME 25th Joint Propulsion Conference, Monterey, CA, July 1989.