Koloonia Veenusel

See pole nii kaugele tõmmatud, kui võite arvata.

Jaapani Akatsuki kosmoselaeva armas pilt Veenusest.

Miks just Veenus?

Igal kosmosekolonnismi entusiastil on kiire üles tuua Marsile asumise võimalused. Sellel on Maa-sarnane pöörlemisperiood, mõnevõrra Maa-sarnased temperatuurid ja võib-olla isegi väga Maa-sarnane ajalugu. Marss on veetlev ka seetõttu, et seal on palju maa-aluseid veejääd, mis on mõeldud kasutamiseks nii inimtoiduks kui ka võimaluseks jagada see hapnikuks ja vesinikuks kütuseallikana kasutamiseks. Mars pakub taimede eluks ka ohtralt süsinikdioksiidi, samuti pinnakraatreid Marsi aluste elementide kaitseks.

Kui heidame pilgu Maa kurjale kaksikule, näib Veenus olevat viimane koht, mida inimkond peaks alalise eelpostina arvestama. Selle atmosfäär on mürgine ja tihe, pind on sula ja kuiv ning magnetosfääri puudumine ei aita laetud osakeste surmavat duši ja päikese eest hoolitseva ultraviolettvalguse vastu. Temperatuur Veenusel väidab, et planeedi ohjeldamatu põgeneva kasvuhooneefekti tõttu on Päikesesüsteem sinist paela kõrgeim ja õhurõhk pinnal võrdub kilomeetrise veealuse Maa peal olemisega.

Vene Venera 13 maanduri tehtud Veenuse pinna tegelik pilt, esiplaanil purustatud läätsekate. Lõbus tõsiasi: Veenuse atmosfäär on nii tihe, et see tegelikult painutab sissetulevat valgust sarnaselt veepaaki vaatamisega, mistõttu näevad kõik Veenuse pinnapildid “kõverad”.

Kuid Veenus saab elutähtsat ressurssi, millest Marsil napib: päikesevalgus. Planeedidevahelise koloonia käivitamine nõuab tohutult palju jõudu. Lõhustumise RTG-d on mahukad ja mehitatud kosmoserakenduste jaoks ohtlikud ning termotuumasünteesi võimsus võib osutuda ebapraktiliseks või võimatuks planeetidevahelisel skaalal säilitada, kuid päikeseenergia on osutunud odavaks ja usaldusväärseks paljude kosmoserakenduste jaoks. Veelgi enam, päikeseenergia suureneb koos päikese lähedusega, muutes Veenuse koloniseerimise veelgi praktilisemaks.

Veenusel on ka muid kolonisatsioonieeliseid, mida Marsil väita ei saa. Veenuse gravitatsioon on 90% Maa omast, mis on piisavalt tugev, et võidelda luude ja lihaste degeneratsiooni mõjudega, millega seisaksid silmitsi Marsi kolonistid. Lisaks on Veenuseni jõudmise transiidi aeg ligi kaks korda lühem kui Marsile kulgemise aeg ja Veenusel on sinna jõudmiseks kaks korda rohkem aknaid. Lõpuks on Veenuse väga süsinikdioksiidi küllastunud atmosfäär ja kõrge päikese intensiivsus ideaalsed taimedega täidetud biokuplite rajamiseks kolonistide toidu ja hapniku tootmiseks.

Kontseptsioon

Veenuse pinda on lähituleviku tehnoloogia abil võimatu leppida, kuid on ka teine ​​viis püsiva asula püstitamiseks Veenusele, seadmata jalgu allpool olevale sulanud põrgule. Samamoodi, kui juhitav püsib Maa atmosfääris kõrgel, võib ka Veenuse koloonia olla võimeline tegutsema sarnastel põhimõtetel, triivides mööda atmosfäärivoolusid kõrgel pinna kohal, kus tingimused on Maale sarnasemad. Sellisel koloonial oleks ülevalt juurdepääs energiat andvale päikesevoole, vältides tohutult madalaid temperatuure ja rõhku.

Kunstniku ettekujutus ujuvast päikeseenergial töötavast Veenuse asustusest.

Plaanidevaheline ujuv koloonia pakub huvitavaid eeliseid, mida kindel baas ei pruugi pakkuda. Kui kindel asustus on seotud kindla koordinaatide komplektiga, siis ujuva asula liikumist reguleerib atmosfääri liikumine. See tähendab, et isegi ilma tõukejõu sisestamiseta hõlmaks hõljuv koloonia teadusuuringute jaoks rohkem maa-ala kui kindla tähtajaga fikseeritud asula. Hõljukiga asulal on ka võimalus hõlpsasti manööverdada erinevatesse kohtadesse, seda nii teadusuuringute kui ka ohu vältimiseks. Lõpuks, hõljuval asulal poleks ainult võimalus uurida oma ümbruse X- ja Y-telge, vaid säilitaks ka võimaluse muuta oma kõrgust Z-suunas. Marsil asuval koloonial poleks sellist luksust.

Kujundus

Veenusel ujuva koloonia kujundamise esimene samm on otsustada, kuhu atmosfääri panna. Tahame olla piisavalt kõrge, et saada atmosfääri kaudu korralikku päikesevalgust, kuid siiski piisavalt madal, et meie veesõiduki kere ja alamsüsteemide taluvad välist survet ja temperatuuri. 50 kilomeetri kõrgusel on Veenuse atmosfäär silmatorkavalt Maa-sarnased, kus rõhk ja temperatuur on vastavalt umbes 1 atmosfäär ja 70 ° C (158⁰ F). Kuigi ujuv koloonia on endiselt õhustiku hämaruses, saaks selle kõrgusel asuv ujuvkoloonia umbes 500 vatti / m², mis on võrreldav Päikese intensiivsusega, mida Maa peal andis enamasti päikseline päev.

Temperatuurid ja rõhud Veenuse atmosfääris. Must joon tähistab temperatuuri ja rõhku antud kõrgusel.

Selleks, et objekt püsiks vedelikus kõrgel, ilma kõrgust muutmata, peab selle keskmine tihedus olema sama kui vedelikul, millesse see on sukeldatud. Näiteks peab allveelaev, mis soovib sukelduda Maal veealusele, saavutama keskmise tihedusega 1 g / cm3; ookeanivee tihedus. Allveelaevade konstrueerimise keskmised tihedused on madalamad kui ookeaniveed, kui nad on pinnatud ja õhku täis. Vee sissevõtmiseks mõeldud kambreid kasutades on neil laevadel siiski võimalus saada mass ilma mahu muutmata, suurendades nende tihedust piisavalt, et sukelduda pinna alla.

Ehkki Veenuse atmosfäär on üsna tihe, on see palju õrnem kui ookeanivesi. Veenuse pilvedes peaks kõrgel püsima väga suur maakera täis konstruktsioon, mida oleks raske sinna transportida ja üles ehitada. Selle asemel saame oma koloonialaeva kujundada pigem juhtmooduliks, kus eraldi täispuhutav komponent on täidetud vesinikuga. Erinevalt Maast ei sisalda Veenuse atmosfäär hapnikku, seega kujutab vesinikuga täidetud struktuur tulekahjude või plahvatuste tekkeks vähe ohtu. Lisaks on vesinik Veenuse atmosfääris kergesti kättesaadav. See vesinikuga täidetud struktuur lisaks veesõidukile tohutu ruumala, mille mass oleks väga väike, vähendades üldist tihedust, et see vastaks Veenuse atmosfääri 50 km raadiuses.

Hüpoteetiline Veenuse koloonia, mida hoiab kõrgel vesinikuga täidetud toorus.

100 elanikuga Veenuse asula vajab elanike elus hoidmiseks palju ressursse. Selline koloonia peab olema isemajandav, suutma pakkuda oma elanikele vett, hapnikku, toitu, jõudu ja elamispinda, ilma et nad Maa toetusele lootma peaksid. Veenuse pilved koosnevad väävelhappest, mis koosneb vesinikust, hapnikust ja väävlist. Selle mürgise molekuli elektrolüüsi abil saame selle jagada väiksemateks kahjulikeks komponentideks. Hapniku ja vesiniku aatomeid võiks uuesti ühendada, et moodustada vesi, samal ajal kui väävliheitmed suunatakse atmosfääri.

Nii hapnikku kui ka toitu võivad pakkuda taimed, mis võivad päikesevalguse, inimjäätmete ja meie toodetud vee korral ellu jääda. Ühes oma varasemas artiklis “Meie esimesed Marsi taimed” arutasin, mida oleks vaja, et toetada 100 inimese kolooniat Marsil koos taimedega. Neid võrrandeid modifitseerides, et arvestada Veenuse päikesevalguse intensiivsusega, jõudsin järeldusele, et 100 Veneuse kolonisti varustamiseks 100 veenuse kolonistiga, kellel on piisavalt taimi, et rahuldada kogu nende hapniku- ja toidutarve, kulub läbipaistev 50 meetri läbimõõduga kuppel.

Nüüd vajavad kolonistid võimu. USA keskmine inimene sifoonib täna oma energiavajaduse rahuldamiseks 897 kilovatt-tundi kuus. Päikeseenergiast sõltuva aluse jaoks peavad meie paneelid selle vajaduse täitmiseks koguma vähemalt 307 vatti kolonisti kohta ehk umbes 31 kilovatti. Alus vajab tegelikult nii tavaliste laevaoperatsioonide kui ka teadusuuringute jaoks rohkem energiat kui see, kuid seni, kuni veesõiduk saavutab selle võimsusvajaduse, suudab alus end ülal pidada. Päikesepaneelide jaoks, mis on 40% efektiivsemad päikesevalgust Veenuse atmosfääri kaudu, vajab meie baas vähemalt 241 m² päikesepaneele; pisut suurem kui tenniseväljaku mõõtmed.

Fraunhofer ISE päikesepatarei; esimene omataoline, mis rikub 40% tõhusust. Ehkki need päikesepatareid on endiselt kallid, näitavad nad lähituleviku jaoks suurt potentsiaali.

Eluruumides võiks iga kolonist asuda väikestes tubades, mille põrandapind oleks umbes 25 m² (270 jalga); tagasihoidliku stuudiokorteri suurus. Need ruumid asuvad eraldi meeskonnamoodulis, mis on kujundatud silindrina ja paigaldatud taime biokupli alla, et hoida laeva põhi raske, tagamaks, et see ei libiseks turbulentses Veenuse atmosfääris.

Minu (väga esialgsed) kavandid. Asumismoodulit näidatakse vastavalt eestpoolt ja ülevalt.

Üleval on minu kujundus 100-le inimesele, päikeseenergial, ujuvale Veneetsia kolooniale. Vesiniku toormel, kui see koosneb süsinikkiust, on struktuurselt terviklik, et liikuda 46–54 km kõrguse vahel enne rõhu erinevuste tõttu plahvatust või plahvatust. Kaks mähisevat sõukruvi pakuvad osavust manööverdada veesõidukit igas suunas mööda X-Y tasapinda, liikudes Z-suunas, hingates sisse või hingates välja tiheda Veenuse atmosfääri spetsialiseeritud kambritesse. Laev tõmbab maksimaalselt 160 kilovatti, ületades meie minimaalse energiatarbe peaaegu 6 korda. See võib siiski osutuda vajalikuks, kui arvestada, et planeedi atmosfäär pöörleb ümber pinna iga 8 päeva tagant, põhjustades ujuva koloonia jaoks 4-päevased ööperioodid. Nende perioodide vältel toite säilitamiseks tuleb kolooniasse sisustada korralik patareihoidla.

Võimalikud probleemid

Tugevad tuuled vaevavad Veenuse ülemist atmosfääri. Neid tuuli saab minimeerida, lennates strateegiliselt mööda ekvatoriaalpiirkonda, kus kohtuvad planeedi kaks Hadley rakku. Muud nähtused, näiteks tuuleiilid ja tormid, pole aga nii ennustatavad. Ilmaennustustehnoloogia, näiteks radar, on vajalik selleks, et hoiatada kolooniaid rikkuvate ilmastikuolude eest, et see saaks ise vastavalt manööverdada.

Veenuse atmosfääri väljalõige, rõhutades planeedi õhuringlust. Ekvaatoril on oluliselt vähem atmosfääri aktiivsust kui ülejäänud planeedil, sarnaselt Maa atmosfääri „doldrommidele”.

Veel üks võimalik probleem on Veenuse toksilised väävelhappe pilved. Ehkki väävelhape on kasulik vee ekstraheerimiseks, on see väga söövitav ja kujutab endast suurt ohtu Veenuse koloonia välistele komponentidele. Nende komponentide kaitsmiseks korrosiooni eest võiks kasutada spetsiaalseid happekindlaid katteid, näiteks polütetrafluoroetüleeni (PTFE).

Tooraineid, nagu metallid, oleks Veenuse atmosfääris äärmiselt keeruline leida. Ehkki teadaolevalt sisaldab pind teatavaid kasulikke mineraale, oleks Veenuse keskkonnas keeruline neid materjale ekstraheerida ja rafineerida. Koloonia võib töötamise ajal olla isemajandav, kuid suurte alamsüsteemide kahjustamise korral võib see vajada Maalt varuosade saatmist.

Lõpuks, Veenuse magnetosfääri puudumine tekitab suurenenud päikesetuule väikese probleemi, millest võiks eluruumide ja arvutikomponentide strateegilise varjestusega üle saada. Kui see osutub ebaefektiivseks, võib kõrge veenuse orbiidil konstrueerida kunstliku magnetosfääri.

Järeldus

Saja miljoni kilomeetri kaugusel tiirleb planeet, mis pole Maast nii erinev, sama tähe, mille avame igal hommikul rulood. Ehkki Veenuse pind on põletav ja põrgulik, pakub tema atmosfäär sobivat asukohta alalise inimese olemasolu jaoks, sõltumata Maa ressurssidest. Selline asula võiks pakkuda piiramatut juurdepääsu meie lähima planeedinaabri, keha, millest me praegu nii vähe teame, teaduslikule uurimisele. Neid ujuvaid kolooniaid on võimalik laiendada tohututesse linnadesse, et aidata meie elanikkonnal levitada Päikesesüsteemi, et vältida meie liikide hävimist. Paljuski võib Veenuse atmosfäär olla koloniseerimiseks isegi sobivam kui Marsi külmad kõrbed.

Ainult aeg näitab, kuhu meie liigid järgnevatel aastakümnetel levima hakkavad. Võime lõpuks sattuda Veenuse pilvedesse, Marsi kanjonitesse, Europa jäätasandikesse või Enceladuse geisritesse. Kuid üks on kindel; me oleme ülespoole seotud ja Veenuse atmosfäär on umbes nii kõrgel, kui me võiksime saada!