Kysymys:
Mikä on suurin luonnossa esiintyvä ruumis, joka voisi olla ontto ja jossa voisi turvallisesti asua?
James Jenkins
2013-07-26 20:05:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jotkut avaruudessa elämistä koskevat ehdotukset kuvittelevat asteroidin löytämisen, joka on kiinteä pala jostakin (ts. nikkelirauta), ontto se, lyö ilmalukkoa ja sinulla on koti. Lisää asema ja sinulla on avaruusalus. Tietysti todellisuus on hiukan monimutkaisempi, mutta idealla on ansioita.

Laskemalla sivuun, pyörittämällä ja työntäen voimia (aivan liian monta muuttujaa yksinkertaiseen kysymykseen), mikä on suurin luonnossa esiintyvä avaruusrunko tiedämme tai voimme kohtuudella olettaa, että se voisi olla ontto, täynnä ilmaa ihmisen mukavalla etäisyydellä ja asua?

On riittävän helppoa kuvata asteroidi, joka on pohjimmiltaan raudan ydin planeetan, joten on järkevää olettaa, että se voisi olla vaihtoehto. Myös planeetallamme, joka on kuun kokoisena tai lähellä sitä, voisi ajatella olevan ydin, joka on jäähdytetty riittävästi tunneloidakseen keskustaan ​​ja muodostaakseen ontelon. Kuullamme kiertoradalla maapallon ympäri on huomattava vuorovesi stressi (todennäköisesti pitämällä ydin lämpimänä), joten se ei olisi ehdokas. Vaikka identtinen runko aurinkoradalla tai tähtien välisellä radalla voi olla ehdokas.

Muokkaa selvennyksen tarkentamiseksi Ajattelin, että planeetalla oli merkittävä painovoima (kuten kuu tai maa), koko massa jäisi kehoon. Pienellä rungolla "louhittuja" materiaaleja todennäköisesti myydään tai heitetään pois. Joitakin rungon tai ulkopuolisen materiaalin materiaaleja käytettäisiin &-tuen tiivistämiseen. Tälle kysymykselle määritän onton siten, että se sallii olennaisesti estetyn näkymän sisätiloihin, kuten Dyson Spheren tapauksessa. Ristituet olisivat käytännöllisiä pienessä, muutaman sadan metrin pituisessa rungossa (vaikka ne rikkovat tässä käytetyn onton määritelmää). Satoja kilometrejä mitattavaan onttoon poikkituki olisi epäkäytännöllinen samasta syystä kuin avaruushissi on epäkäytännöllinen; ei ole olemassa kohtuullisia keinoja ulottua riittävän voimakkaasti ilman kennostamista tai tunnelointia.

En todellakaan ymmärrä, miksi tällä on yläraja. Maapallo voisi olla ontto. Dyson-pallo on pohjimmiltaan sama asia ...
@PearsonArtPhoto Ajattelin, että (kun otetaan huomioon viileä ydin), sinulla olisi pohjimmiltaan nollapainopiste, mutta näyttää siltä, ​​että jos jätät ytimen luonnolliseksi, sillä on taipumus romahtaa kuin kaivosakseli ilman kattotukia. Dyson Sphere olettaa materiaalin, joka on räätälöity stressille. Myöskään ruumis, joka oli pienempi sanomalla asteriodi, joka oli luonnollinen pienempien peice-ryhmien kokoelma, ei todennäköisesti ole muodostunut riittävän voimakkaasti pitämään yhdessä minkä tahansa sisäisen ulospäin suuntautuvan voiman kanssa.
"Onton" määritelmää voidaan venyttää sisällyttämään tuet ja jopa jättää sisempi ydin ehjäksi. Määritä tarkemmin, mitä "ontelolla" tarkoitetaan - on hyvin harvat rakennusinsinöörit, jotka hylkäävät kutsun kokeiluun, jolle annettaisiin rajoittamaton rahoitus.
Yksi asia, joka meidän on otettava huomioon, on se, että kun tyhjennät taivaankappaleen, poistat myös suurimman osan sen massasta, mikä tarkoittaa, että ulkokuoren painovoimat ovat paljon pienemmät. Ei oikeastaan ​​vastaa kysymykseen, mutta ajattelin, että se voi puuttua "suuresta kuvasta", jotta sitä todella kuvitellaan. Emme myöskään voi olettaa, mistä materiaaleista ulkokuori olisi valmistettu (vaadittu paksuus, sen vetolujuus, ...), joten kaikki laskelmat ovat parhaimmillaankin argumentatiivisia. : |
Hmm. 16 Psyyke http://fi.wikipedia.org/wiki/16_Psyche on massiivisin m-tyypin asteroidi. Ehkä se voitaisiin tyhjentää jonkinlaisella sulamisprosessilla, jättäen vain ohut kuori, ja sitten kehrätä keinotekoisen painovoiman aikaansaamiseksi. Ihmettelen, mikä olisi pään ja jalan välinen painovoiman gradientti, olettaen sanottavan, että 9 - 1 G jaloissa. Mietin myös, olisiko helppo tehdä siitä ilmatiivis, varsinkin kun oletetaan, että se on sulanut.
@TildalWave Se riippuu siitä, miten se ontto. 1) Poraa akseli asteroidin keskelle ja ontto sydän. 2) täytä ydin jäädytetyillä haihtuvilla aineilla. 3) Täytä akseli porauksessa poistetulla materiaalilla ja luo kiinteä tiiviste asteroidin ja korvaavan materiaalin välille koko pituudeltaan. 4) Kuumenna asteroidi symmetrisesti sulamispisteeseen alkaen pinnasta ja jatkuen, kunnes sulamisvyöhyke saavuttaa ytimen haihtuvat aineet aiheuttaen sen laajenemisen kuin ilmapallo. - Kun kuori on jähmettynyt uudelleen, sinulla on ontto kupla, jolla on samanlainen massa kuin alkuperäisellä.
@TildalWave En voi vaatia omaperäisyyttä; Varastin idean John Ringon Troy Rising -sarjasta (ja hän varasti sen muualta ...). Näen sen kirjoittamisen tarkemmin myöhemmin tänä iltana.
@DanNeely Luulin, että useimmissa läheisissä asteroideissa ei ollut haihtuvia aineita. Voin saada sinulle viitteitä tälle, mutta eräässä muistan paperissa muistan, että nestemäinen vesi ja jää kestävät 100 km: n mittakaavan asteroidin sisällä muutaman kymmenen miljoonan vuoden ajan. Olemme selvästi yli sen, joten epäilen, löytyykö jäädytettyjä haihtuvia aineita kiehuvaksi ... ellet mene Jupiterin ohi.
-1
Yksi vaihtoehto sen tyhjentämiseen: Valitse ruumis, jossa on valtava määrä vettä, riittävän kaukana Sunista (kuten Europa). Poraa muutama kilometri jäätä ja pumppaa nestevesi ulos keskeltä.
@SF. Onko jäällä tarpeeksi voimaa tehdä tämä työ? Voisitko odottaa keskuksen olevan vettä tai kiveä / kiinteitä aineita?
@JamesJenkins: En tiedä!
Haluaisin kääntää tämän kysymyksen päähänsä - vähimmäistilavuus, jonka luonnossa esiintyvän ruumiin olisi suljettava tarjotakseen asuin- / työtilaa sanan 5 miehistöön, vaikka se on edelleen käyttökelpoinen ja tarjoaa maapallon ilmakehää vastaavan säteilysuojan
@Everyone tarvitset lisätietoja asuin- / työtilavaatimuksista. Elintukikriteerit sekä fyysiset ja henkiset vaatimukset tietyksi ajaksi.
Aiheeseen liittyvä kysymys [Voisiko jäätä käyttää luontotyypin tai avaruusaseman luomiseen?] (Http://space.stackexchange.com/questions/8371)
Kaksi vastused:
#1
+28
AlanSE
2013-07-26 21:19:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Luolat

Kaikkia suuria runkoja, joista voit selviytyä alussa pinnalla, voidaan käyttää luoliin, keinotekoisiin tai luonnollisiin. Tämä havainto ei ole aiheen ulkopuolella, koska kysyt ilmakehän paineen pitämisestä. Kuuluolat voivat pitää yhden paineilmakehän noin 60 metriä pinnan alapuolella ilman, että ympäröivään kallioon kohdistuu jännityksiä. Käytän täällä hyvin yksinkertaista matematiikkaa. Jos oletat, että tiheys on 1 g / cm 3 , tarvitaan 10 metrin vesipitoisuus yhden paineilman saamiseksi. Kuulla on 1/6 maan painovoima. QED.

Tämä on mahdollista monissa elimissä. Se on mahdollista jopa Ceresissä, Vestassa. Mutta kun pienennämme ruumiin massaa, luolan on syvennettävä yhden paineilman ylläpitämistä. Myös asuintilan painovoima vähenee (ilmeisesti, koska se on pienempi runko). Joten on vain rajoitettu joukko, jolle tämä olisi järkevää. Lisäksi monilla ruumiilla on aluksi ilmapiiri, joten luolat ovat joko täydentäviä tai hyödyttömiä siellä.

Yksi luolien houkuttelevimmista paikoista on Mercury. Jim Shifflett väittää tämän hyvin. En tarkoita, että siinä mielessä, että elohopean siirtokunta olisi parempi kuin Mars tai kuu (vaikka siinä on ilmeisesti erimielisyyksiä), mutta tarkoitan, että luolat ovat ainoa tapa perustaa perustan Mercurialle.

Keskusluolat

Palataan takaisin Ceresin ajatukseen. Sen keskipaine on noin 200 maapallon ilmakehää. Painovoima kasvaa suunnilleen lineaarisesti säteen kanssa, joten luolasi olisivat noin 1/400 kääpiö planeetan säteestä pinnan alla. Saatat myös uida, mutta se on erillinen aihe. Mitä tapahtuu, kun esine on niin pieni , että luolan pitäisi kääriä keskelle?

No, aluksi sinulla ei ole painovoimaa. Kuorilauseen mukaan painovoima poistuu täydellisesti itse asteroidin kiven vuoksi. On tietty koko, jossa keskusta on luonnollisesti yhden maapallon ilmakehässä. Tämä vie sinut asteroidille, jonka halkaisija on noin 20 km. Monet tämän kokoiset esineet on luetteloitu hyvin, ja tiedämme niistä kohtuullisen määrän. Gaspra on esimerkki. Se ei myöskään ole pyöreä. Nyt siihen aiheeseen ...

Voidaan keskustella siitä, onko rakenteellisten voimien vaatiminen kohtuullinen. Tämä on planeettojen erilaistumisen aihe. Monet asteroidit ovat kiveä, taottu suuremman rungon sisäosiin, ja ne erosivat vain törmäysten vuoksi. Tämä tarkoittaa, että ne olisi voitu muodostaa suloista materiaaleista suurella paineella, jolloin muodostuisi melko yhtenäinen runko. Tämä on itse asiassa melko yleistä. Erottelurajan katsotaan yleensä olevan selvästi yli 20 km: n halkaisijapisteen ja todennäköisesti lähempänä 100 km: n etäisyyttä. Tämän tiedämme kuiden tutkimuksista. Meillä on suhteellisen vähemmän tietoa vapaille asteroideille, koska kuut ovat historiallisesti olleet selvempi tutkittavan kohteen tyyppi, ja niiden koot siirtyvät enemmän kohti suurempia kokoja.

Joten yhteenvetona tämä huhu, anna minun vahvistaa tämä :

K: Voisitko tyhjentää 20 km: n kokoisen asteroidin keskustan ja täyttää sen kaasulla?

V: Se vuotaisi ulos, mutta jos pidät sitä vuotamasta fysiikan lait sanovat meille lopullisesti "kyllä".

K: Voisitko tyhjentää 20 km: n kokoisen asteroidin keskustan ja altistaa sen avaruuden tyhjiölle?

V: Se saattaa romahtaa itsessään, mutta emme tiedä varmasti. Se sijaitsee lähellä vaaditun materiaalilujuuden rajaa. Se riippuu myös veistämäsi ontelon koosta.

Seuraavassa on myös joitain ilmeisiä mittakaavan argumentteja. Voisitko esimerkiksi tyhjentää 1 km: n asteroidin keskustan ja paljastaa sen avaruuteen ilman romahdusta? Varma. Meillä on melko hyvät kertoimet siitä, että se toimii, koska se vain taistelee sen itsevetovoimaa vastaan. Se tosiasia, että paljon suuremmat kohteet ovat erottamattomia, tarkoittaa sitä, että parittomat muotoiset km-mittakaavan rakenteet voivat pitää kiinni niiden itsepainovoimasta. Mutta "voi" on erilainen kuin "tahto". Tätä varten tarvitset rakennusinsinöörejä.

Painovoimapallot

Joten päästään naurettavaksi. Entä jos otin 20 km kokoisen esineen, aloin tyhjentää keskustaa, täyttää sen sinetöidyllä ilmatasku ... ja jatkoin vain? Kuinka iso voisin mennä, ennen kuin se romahtaa suureksi sotkuksi? No, sinänsä ei ole rajaa.

Sinulla on luonnollinen erilaistumisen ongelma - joka toimii sinua vastaan. Se haluaa kohottaa ilmakuplan asettamalla pienen tiheyden (ilman) ulkopuolelle ja suuren tiheyden (kiven) keskelle. Mutta sitä ei aluksi erotella, joten se ei tule tapahtumaan kovin helposti. Joten sano, että olet tyhjennä lähes halkaisijaltaan 20 km: n ilmakuplan keskelle. Nyt olet siirtänyt melkein koko kiven, hajottamalla sen pieniksi paloiksi. No, asteroidien tutkimukset ovat osoittaneet romahtamiskulmat suuruusluokaltaan 7% - 14% nousuun juoksuun, sama maapallon hiekkalaatikoille (ei ole yllättävää). Voit välttää jyrkkiä kulmia järjestäessäsi kiviä uudelleen, vaikka ajatus dynaamisesta epäonnistumisesta on edelleen kauhistuttava. Joten on mahdollista , että voisit korallimateriaalia pitää sisällään erittäin suuressa ilmamäärässä - kaikessa ilman materiaalivahvuutta.

On yksityiskohtia, että luonnollisesti tuettu paine muuttuu ilmakuplan koon mukaan. Mutta tämä seuraa hyvin ennustettavaa matematiikkaa, joka on triviaalia työskennellä. Ainoa todellinen raja on, kun ilmamäärä muuttuu niin hämmästyttävän massiiviseksi, että itse ilman painovoima rajoittaa asumisaluetta. Joku kirjoitti scifi-kirjan juuri tästä asiasta.

http://www.kschroeder.com/my-books/sun-of-suns

Nyt tämän kirjoittajan maalamassa näyssä on kaksi suurta puutetta.

  1. Hänen mielestään kirjekuoren oli oltava valmistettu hiilinanoputkista. Tämä on naurettavaa. Voit tehdä sen 10 km paksuisesta kivilevystä. Sinulla on vakausongelmia, mutta mitä välität, jos voit silti valmistaa hiilinanoputkia ...
  2. Keinotekoiset painovoima-alueet pyörivät vapaassa tilassa. Tämä luo mahdottomia vastavoimia. Kirjoitin järkevästä tavasta tehdä se blogissa.

Tämä kaikki on mielikuvituksellista ajattelua. Koko sisäisessä aurinkokunnassa on vain 2 esinettä, jotka voisivat aluksi pitää hengittävää ilmaa keskuksessaan - Eros ja Phobos. Ja se olisi ohut, happirikas ilmapiiri (kuten Skylab).

Saattaa olla, että hengittävän ilman tuottaminen on ensinnäkin suurempi haaste. Lähellä maata olevat asteroidit ovat aivan liian pieniä kuvailemalleni hullulle suunnitelmalle. Mutta heiltä voi myös puuttua riittävästi vetyä ja typpeä. Materiaalien saaminen elämään vaatii aluksi infrastruktuurin. Jos tarvitset paikan tuottamiesi kaasujen pysäköimiseksi, sen ei pitäisi olla liian vaikeaa kosmisessa mielessä.

Palaan kysymykseen:

mikä on suurin luonnossa esiintyvä avaruusrunko, jonka tiedämme tai voimme kohtuudella olettaa, että sen olemassaolo voisi olla ontto, täynnä ilmaa ihmisen mukavalla etäisyydellä ja asua?

Kysymys on siitä, että suurilla ruumiilla on keskipaine, joka on liian korkea ihmisille. Jos rajasi on noin 3 maapallon ilmakehää (kohtuullinen biologinen raja), suurin runko olisi jotain 132 Aethra -tapaa, vaatimaton runko asteroidivyön sisäreunassa. Jos teet keskimmäisen ilmakuplan riittävän suureksi, paine putoaa.

Hieno vastaus, luulen, että vain tallensit kysymyksen sen kanssa! Ajattelin sitä lukiessani toisen esteen - kuinka suuri "hengittävän ilman" massa voi olla olemassa, ennen kuin siitä tulee liian massiivinen, alkaa muodostua ydin ja lopulta siitä tulee massiivinen fuusioreaktori (tähti)?
@TildalWave: n Virgista kertova sci-fi-kirja tutki ilmamäärää, missä paine-erolla on merkitystä - ulommilla alueilla on ohut ilma kuin vuorilla. Se ei vielä * riitä, että ilma pysyy kiinni (se tarvitsee edelleen seinän). Jotain Uranuksen massan kaltaista olisi lähempänä vakaasti sitoutuneen ilmamassan rajaa. Fuusion saamiseksi tarvitset monta suuruusluokkaa enemmän. Jopa suurin kohtuullinen painovoimainen ilmapallo olisi kuin 10 ^ 10 kertaa liian pieni massa.
+1 mukava vastaus. Katso tämä vastaus @AlanSE: http://meta.space.stackexchange.com/a/157/63.
Fantastinen vastaus, en voi kuvitella parempaa, mutta en voi kuvitellakaan yhtä hyvää. Lykkään hyväksymästä sitä muutaman päivän ajan kannustaakseni muita yrittämään parempaa vastausta.
Kun vastaat, vastaat todella. Lähennin kommenttia H: stä ja N: stä asteroidien suhteen, koska yritin viime viikolla kysyä kuun kallioperästä, onko mahdollisuudet sisältää molempia kemikaaleja vain perustuen yleiseen tietoon aurinkokunnan koostumuksesta. En löytänyt siitä mitään materiaalia, enkä osaa etsiä. Mitä minun pitäisi etsiä? (Jos voin määrätä sinua tällä tavalla.)
@briligg-asteroidit sisältävät noin 0,1% typpeä [alkuaineiden runsaus] (http://periodictable.com/Elements/007/data.html). Tämä tarkoittaa, että saadaksesi 1 m ^ 3 ilmaa, sinun on käsiteltävä noin 1 m ^ 3 kiveä, ja se tuntuu minulle kohtuuttomalta. Maapallolla voimme vain tiivistää sen ilmasta, ja Marsin ilmakehässä on tarpeeksi N2: ta, jotta voimme nesteyttää sen. Joten asteroidi- tai kuukaupungit saattavat tuoda N2: ta Marsilta. Kuun runsaudet ovat samanlaisia ​​kuin asteroidit, mutta kemialliset muodot ovat monimutkaisempi aihe, joka voi silti suosia kuun uuttamista, enkä tiedä siitä tarpeeksi.
Ehkä se on vain yleinen tuntematon, katson ympärilleni. Se on hyödyllinen linkki, mutta minusta ei tullut mieleen, että elementtejä koskevat tiedot saattavat sisältää tällaista tietoa.
#2
+3
Jim2B
2015-03-05 21:24:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Suurimmat rungot, joita voisimme turvallisesti hyödyntää tyhjentämällä ne sisätilojen muodostamiseksi (kuten O'Neill-sylinterin edeltäjä), olisi runko, jonka painovoima on liian heikko erottamaan materiaalit ja kehon pallomaiseksi. Pallomainen kappale tarkoittaa, että asteroidin materiaalivahvuus on liian heikko tukemaan sen yläpuolella olevan materiaalin massaa. Yleensä kaikki eriytetyt elimet ovat pallomaisia, mutta molemmat kriteerit ovat välttämättömiä, koska eriytyneet elimet voivat hajota (kuten Vesta) pienempiin eriytettyihin kappaleisiin.

Tällä tavalla Pluto ja Ceres ovat varmasti liian suuria.

Vesta ja Pallas saattavat olla liian suuria.

Jos haluat asettaa lisärajoituksen, joka koskee koko kehon pyörimistä keinotekoisen painovoiman vuoksi, etsimäsi rungon on oltava ensisijaisesti metallista. (keramiikka / kivet ovat heikosti jännittyneitä).

Tämä tarkoittaa, sinun pitäisi etsiä häiriintyneiden planeettojen ydintä, Vesta-kaltaisten kappaleiden, mutta pienempiä olisi ihanteellinen. Tämä taulukko mitatuista asteroiditiheyksistä osoittaa, että seuraavat asteroidit saattavat olla erityisen hyviä ehdokkaita:

'# Name Density Error Notes
4 Vesta 3.44 +/- 0.12 Todennäköisesti liian suuri 20 Massalia 3,26 +/- 0,60 145 km keskihalkaisija
804 Hispania 4,90 +/- 3,90 145 km keskihalkaisija, valtavat virhepalkit tiheydellä

Suurimpien asteroidien visuaalinen vertailu Comparison of Largest Asteroids

Jim, ontto (ydinmateriaalien poistaminen) itse muuttaa dramaattisesti massan jakautumista ja riippuen siitä mihin laitat kyseisen massan, se saattaa heittää kehon pois hydrostaattisesta tasapainosta.
@TildalWave Totta, mutta muista, että ei-pallomainen runko ei ole joka tapauksessa hydrostaattisessa tasapainossa. Kuten ensimmäisessä vastauksessa mainittiin - joku, joka aikoo tehdä tämän, joutuu todella panostamaan projektiin suuren määrän suunnittelua (tasapainottamaan painoa, ilmanpainetta ja pyörivää voimaa sekä materiaalivahvuuksia) eikä pelkästään poistamaan muutaman kappaleen perusteella " nyrkkisääntö". Mutta mielestäni lähtökohtani on hyvä - pallomaiset kappaleet ovat liian suuria, jotkut ei-pallomaiset kappaleet ovat edelleen liian suuria.
@TildalWave on myös yksi SF: n suurista, tai ehkä O'Neill itse ehdotti pienen putken poraamista metallisen asteroidin keskustan läpi, täyttämällä se vesijäällä, hitsaamalla päät kiinni, pyörittämällä sitä ja lämmittämällä sitten asia heijastuneella auringonvalolla jopa 2000 + F. Tämän pitäisi kiehua vesi, joka tarjoaa inflaatiopaineen, ja pehmentää nikkelirautaa riittävästi, jotta se voi laajentua. Ei niin paljon kaivauksia vaaditaan tällä tavalla.


Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...