Цивилизация на отдельно взятом астероиде

[noxx77]

Возможна ли полноценная автономная человеческая цивилизация в пределах одного крупного астероида колонизированного с Земли?

[ivanij]

Возможна ли полноценная автономная человеческая цивилизация в пределах одного крупного астероида колонизированного с Земли?

  Если имеется в виду астероид с размером, характерным для Солнечной системы, то вряд ли, ибо такой объект не удержит атмосферы.

[EvilShurik]

Как это не удержит?!!
А "Цилиндры О'Нейла" вам ничего не говорят?
Естественно, первоначально астероид должны осваивать автоматы и роботы. Особенно, если он "рыхлый", а не монолит.
Внутри астероида можно постепенно "вырыть полость", расчаленную крепью от "схлопывания". Ничтожная гравитация астероида тут только "в помощь". Затем, внутри полости из переработанного вещества астероида изготавливается "тот самый цилиндр О'Нейла". На внутренней стенке цилиндра возводиться рельеф. Накачивается атмосфера и вода, также полученные из астероида. И наконец, цилиндр раскручивается вокруг своей длинной оси. Получаем полноценное жилище для тысяч человек. Остатки астероида при некоторой смекалке будут сброшены и станут "спутниками Цилиндра". Получиться поселение, которое может продолжить перерабатывать остатки небесного камня, образуя промышленное подразделение. После окончания ресурсов можно лететь к другому астероиду.

[СССР]

Как это не удержит?!!
А "Цилиндры О'Нейла" вам ничего не говорят?
Естественно, первоначально астероид должны осваивать автоматы и роботы. Особенно, если он "рыхлый", а не монолит.
Внутри астероида можно постепенно "вырыть полость", расчаленную крепью от "схлопывания". Ничтожная гравитация астероида тут только "в помощь". Затем, внутри полости из переработанного вещества астероида изготавливается "тот самый цилиндр О'Нейла". На внутренней стенке цилиндра возводиться рельеф. Накачивается атмосфера и вода, также полученные из астероида. И наконец, цилиндр раскручивается вокруг своей длинной оси. Получаем полноценное жилище для тысяч человек. Остатки астероида при некоторой смекалке будут сброшены и станут "спутниками Цилиндра". Получиться поселение, которое может продолжить перерабатывать остатки небесного камня, образуя промышленное подразделение. После окончания ресурсов можно лететь к другому астероиду.

А продукты питания, кислород, воду, откуда подвозить будут? Ну там рубашки, штаны, прочее.. Батарейки для транзистора?

[ivanij]

Как это не удержит?!!
А "Цилиндры О'Нейла" вам ничего не говорят?
Естественно, первоначально астероид должны осваивать автоматы и роботы. Особенно, если он "рыхлый", а не монолит.
Внутри астероида можно постепенно "вырыть полость", расчаленную крепью от "схлопывания". Ничтожная гравитация астероида тут только "в помощь". Затем, внутри полости из переработанного вещества астероида изготавливается "тот самый цилиндр О'Нейла". На внутренней стенке цилиндра возводиться рельеф. Накачивается атмосфера и вода, также полученные из астероида. И наконец, цилиндр раскручивается вокруг своей длинной оси. Получаем полноценное жилище для тысяч человек. Остатки астероида при некоторой смекалке будут сброшены и станут "спутниками Цилиндра". Получиться поселение, которое может продолжить перерабатывать остатки небесного камня, образуя промышленное подразделение. После окончания ресурсов можно лететь к другому астероиду.

  А вот тут, позвольте! Цилиндры О"Нейла это же искусственная станция, а не астероид: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%9E%E2%80%99%D0%9D%D0%B5%D0%B9%D0%BB%D0%B0. Между тем, Вы писали именно об астероиде. Так определитесь всё-таки о чём речь - космической станции или астероиде.
  Насколько я знаю, пока ни на одном астероиде в главном поясе, даже на самом крупном, не обнаружено ни следа атмосферв. Причём, наиболее крупные тела главного пояса классифицируются уже не как астероиды, а как малые планеты (Церера). И у них тоже отсутствует атмосфера. Впрочем, если такое открытие будет сделано, я, может быть и соглашусь с Вашим предложением.

[ivanij]

   И ещё. Насколько я понял первопубликация О"Нейла датируется 1977 годом. Стало быть со своим предложением он лет этак на 15 запоздал, т.к. рассказ Георгия Гуревича "Функция Шорина" впервые издан в 1962 году: http://www.libok.net/writer/2678/kniga/9609/gurevich_georgiy_iosifovich/funktsiya_shorina/read Разумеется, у заграничного учёного эта идея более подробно проработана, в отличие от советского писателя, который свои идеи раздавал не глядя, отдавая себе отчёт в их утопичности. Тем не менее, его убеждённость в реализуемости подобных проектов (пусть и в отдалённом времени) вызывала и вызывает уважение. Причём, проработанность характеров и достоверность поведения героев в фантастических ситуациях должна была вызвать (и вызывала!) у читателя иллюзию чуть ли не полной достоверности  предлагаемого. Куда лучше, чем это получалось у Хайнлайна.

[EvilShurik]

Речь в первом посте топика не шла о том, что нужно "жить на астероиде именно на таком какой он есть"!!!
Речь шла о именно Жизни на астероиде, со всеми смыслами, которые включает слово ЖИЗНЬ!
Так вот, живое вещество перерабатывает своё минеральное окружение в наиболее удобные формы.
С тем же астероидом, ведь Цилиндр из него - это по-сути, конечная стадия "индустриального развития на астероиде". Если хочется, можно рассмотреть и промежуточные:
После "выкапывания" полостей в Астероиде, в них можно возвести "обитаемые центрифуги", где есть вода, воздух и некий "природным минимум" для работающих здесь людей. Ещё не Цилиндр, но уже Обитаем!

Ну а всякие там "рубашки, пелёнки, подгузники" должны не завозиться, а производиться "на месте". Тем более что энергии для этого достаточно - Солнце светит круглый год, без перерывов на ночь, зиму и плохие погодные условия. Все лишь вопрос изощрённости технологий. Ничего невозможного. Тем более что для большинства производств супернавороченное компьютерное оборудование не нужно. Можно обойтись примитивным, на уровне ЭВМ "Сетунь", сделанным "своими силами" из "подножных материалов". Естественно, при "первичных вложениях" надёжные современные суперкомпьютеры будут, но они именно что создают условия для материализации своих "меньших братьев", достаточных для функционирования промышленного комплекса.

Всё! Астероид освоен!

[AlexAV]

Было уже тема об этом:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,110853.1.html
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,115998.60.html

В качества резюме. На астероидах нет и не может быть месторождений, т.к. там нет геологической активности (на наиболее крупных возможно была на ранних стадиях, но ограниченно по времени и формам). Соответственно все редкие элементы необходимые для технологии сильно рассеяны и их вообще непонятно как извлекать. Кроме того есть определённый дефицит летучих элементов (особенно азота, который там тоже переходит в категорию редких элементов ).

Кроме того неясно где брать энергию. Во внутренней части можно конечно солнечную, но там мало воды (ну кроме Цереры), а она неизбежно будет расходоваться при жизнедеятельности (причём в значительной мере необратимо, пар ушедший в космос уже не вернётся никогда). Далее - вообще непонятно. Солнца очень мало, урана и лития почти нет (это крайне редкие в космосе элементы). Потенциально только дейтерий, но как его жечь - непонятно.

В общем не самое комфортное место. Нормальная геологически активная планета - лучше.

[ivanij]

   Значит, как я и предполагал, всё та же старая идея, "озвученная" Г.Гуревичем в его знаменитом рассказе, на который я ссылался чуть выше. Ностальгические воспоминания из ранней юности. 

[EvilShurik]

Нет, ну что за ерундистика! Как это нет энергии?!! - а Солнце, что, Погасло?!
Далее, минералы. А чем вам базовые элементы, из которых состоит астероид, не угодили?!! Чем плох кремний, алюминий, углерод, кальций, калий, натрий и т. д. в порядке убывания их содержания?!

И, наконец, как это на астероидах нет минералогенных процессов?!! А стратифицированность тех же метеоритов? Например, в палласитах встречаются "хондры" - вкрапления зёрен минералов другого состава, чем вмещающая порода. А металлические астероиды? Представляющие собой либо цельные куски металла, либо смесь металла и камня? Ещё как шли минералогенные процессы в ранней солнечной системе, и они приводили к неоднородности состава по крайней мере части астероидов. А значит, часть наиболее трудоёмкой работы по концентрации элементов, уже проделана Природой! Так что не надо глупости говорить, а лучше подробнее с темой ознакомиться! Журналисты сейчас такие журналоиды! Пишут такое, что умереть можно от смеха над кретинизмом статей!

Энергии, солнечной, как уже говорилось, более чем достаточно. А значит, можно и "переделывать" базовые вещества астероида в нужные конструкции. Стекловолокно ничуть не хуже по прочностным свойствам, чем стали. Алюминий вполне себе металл. Кальций и его сплавы можно использовать в "наружных", ваккумных средах, где коррозионостойкость не требуется, а также в ваккумной электронике. И т. д. Вопрос только в изобретательности!

[AlexAV]

Нет, ну что за ерундистика! Как это нет энергии?!! - а Солнце, что, Погасло?!

Солнечную энергию может быть очень дешёвой только там, где возможно её безконцентраторное использование в тепловых машинах. Это область существенно внутри орбиты Земли. Вот только там воды на астероидах нет, да и их самих мало.

Уже в главном поясе потребуются зеркальные концентраторы или солнечные батареи. Вторые в космосе достаточно быстро деградируют (намного быстрее чем на поверхности земли) и их энергетическая окупаемость при потоке излучения на уровне 200 Вт/м2 - сомнительна. Первые - требуют сложной системы ориентации, а это высокоточная механика, что тоже дорого. И вакуума кстати она не любит (возникает проблема с трущимися поверхностями, смазкой и т.д., решаемые, но очень повышающими затраты). На круглосуточное освещение кстати рассчитывать не стоит. Если монтировать на самом астероиде - то он вращается. Если в космосе - потребуются двигатели для коррекции, а они будут постоянно (и необратимо) жрать редкие там водород и азот (без них никакое высококипящее топливо практически не обходится).

Т.е.
- поток излучения меньше чем даже на поверхности земли
- требование к материалам и механизмам выше (космос - весьма агрессивная среда ), а значит они дороже
- деградация быстрее
- стоимость даже самых простых материалов выше.

Теперь вопрос. Солнечная энергия едва-едва окупается на земле (по EROEI), так какие перспективы, что она окупится в намного худших условиях на астероидах. Мне кажется ответ очевиден.

Чем плох кремний, алюминий, углерод, кальций, калий, натрий

Тем, что только из них практически ничего построить нельзя. Везде требуются лигатурные добавки редких элементов. Вы вентильный электродвигатель скажем из этого набора как собираетесь делать?

С алюминием там кстати не очень. Типичный хондрит его содержит около 1%. Чтобы его извлечь придётся очень помучатся.

Но это ещё пол беды. Вторая половина - вам нужна не порода усредненного состава, а чистые компоненты. Возьмём кварцевый песок технического качества. На земле его можно накопать просто экскаватором. А вот на астероидах станет всё сильно сложнее. Нет там кварцевого песка в чистом виде и быть не может (для этого нужна гидросфера). Есть смесь силикатов неопределённого состава. Для производства стекла очевидно непригодная.

Её нужно разделять. А это хлорирующий обжиг (а хлор кстати на астероидах тоже - редкий элемент, там вообще с галогенами проблема ), ректификация полученных хлоридов и гидролиз полученного хлорида кремния. Ну и сколько это будет стоить?  На сколько порядков дороже того, что копает экскаватор? Это кстати о стекле.

Ну и со остальным будет также. Просто там можно отделить только никелистое железо от силикатов непонятного состава. А далее начнётся сложная и очень дорогостоящая химия.

[EvilShurik]

Ну что за ерунду вы написали? Ваша принципиальная ошибка, в том, что вы мыслите как ЗЕМНОЙ технолог!
А здесь - космическое пространство! И какой смысл использовать многоступенчатую переработку солнечного света, когда его можно НАПРЯМУЮ использовать в достаточном количестве технологических процессов?!
Благодаря его, света, лёгкой концентрируемости, получить любую температуру в фокусе концентратора даже "за орбитой Марса" - не проблема! Вакуум вокруг даёт принципиальную возможность для реализации технологий, на Земле крайне дорогих. В силу необходимости глубокого и следовательно, дорогого вакуума. В космосе он безплатен.

Ну и я подразумевал "по умолчанию", что начнётся переработка астероидов именно с тех, которые заходят в "гости к Земли", а следовательно, с потоком солнечной энергии всё в порядке.

Солнечная энергетика на Земле потому и неэффективна, что во-первых, производственный цикл и материалы солнечных панелей далеки от тех, которые требуются. И только недавно в технологиях их производства наметились сдвиги в правильном направлении.
Во-вторых очень важен климатический и погодный, даже суточный факторы. В космосе их банально НЕТ!
Фольга для солнечного концентратора, производимая в космосе, думаю, будет весьма недорога, и очень долговечна. И т. д. Додумать можно в силу обширности своих познаний в ВОЗМОЖНЫХ в вакууме технологий! И именно на них нужно ориентироваться! Иная среда - иные возможности - иные технологии! Забудьте о "земных технологиях", они вас при вычислении параметров рентабельности будут очень и очень сильно "заблуждать"! ВотЪ!

[Константин ВАРБ]

Нет, ну что за ерундистика! Как это нет энергии?!! - а Солнце, что, Погасло?!

Солнечную энергию может быть очень дешёвой только там, где возможно её безконцентраторное использование в тепловых машинах. Это область существенно внутри орбиты Земли.

Да нет, вменяемые по размерам закрытые  газодинамические установки с рабочим газом СО, О2 и т.д.  как раз наиболее приемлемы на быстро вращающихся астероидах.

[Константин ВАРБ]

Возможна ли полноценная автономная человеческая цивилизация в пределах одного крупного астероида колонизированного с Земли?

Автономная это в каком смысле?
Как Голландия, Швейцария, Израиль? ( В этом смысле вполне реальна)
Или как нечто одиночное во сферическом вакууме?
Хотя и Северная Корея не первая и не последняя.

[AlexAV]

Ну что за ерунду вы написали? Ваша принципиальная ошибка, в том, что вы мыслите как ЗЕМНОЙ технолог

Законы физики и химии едины для всей вселенной.

Благодаря его, света, лёгкой концентрируемости, получить любую температуру в фокусе концентратора даже "за орбитой Марса"

Не любую, а при идеальной оптике без аберраций не более:



\alpha - коэффициент отражения, R - радиус зеркала, f - фокусное расстояние.

Довольно большую температуру можно получить при желание, пожалуй при реалистичных параметрах до 4500 градусов, но не любую. И это сложно и дорого (требуется высококачественная оптика с точной системой ориентации).

Кроме того сразу вопрос - из чего планируете делать впускные окна.   Без них ведь нельзя, иначе пары вещества мгновенно угробят всю оптику.

Оптически-прозрачных материалов, способных работать при высоких температурах раз-два и обчёлся. Стабилизированные иттрием циркон, оксиды скандия... да пожалуй и всё. И те выше 2000 градусов работают плохо. 

Вакуум вокруг даёт принципиальную возможность для реализации технологий, на Земле крайне дорогих.

Ну и как это поможет разделять ту кашу, которую из себя представляет вещество астероидов на компоненты? Единственный способ высокоселективного вакуумного разделения - масс-спектрометрия.  Разделение ионов в магнитных и электрических полях по соотношению m/z. Вот только Солнце здесь вам никак не поможет, температуры, необходимой для ионизации, вы от него никак не получите. А ионизировать электричеством... там затраты энергии такие кошмарные, что вы просто на этом обанкротитесь.

Солнечная энергетика на Земле потому и неэффективна, что во-первых, производственный цикл и материалы солнечных панелей далеки от тех, которые требуются.

Вот только если посмотреть в какую...

Если посмотреть на последнее крупное достижение - системы с диоксидом титана, то там существенно используется органические красители. Можно сказать даже более - если здесь и есть путь для дальнейшего совершенствования, то это прежде всего органически материалы (красители и полупроводники). Вот только... Уж очень органика радиацию не любит. Это всё может быть хорошо для планеты с плотной атмосферой, но не для космоса.

[noxx77]

Между тем, Вы писали именно об астероиде. Так определитесь всё-таки о чём речь - космической станции или астероиде.

Я не ограничивал в условиях, что применять для освоения. Пока у нас есть всего один метод получения искусственной гравитации - центробежная сила. А это цилиндры О'Нейла, Стэндфордский тор, ну или, например, поезда, несущиеся по кругу, как в некоторых проектах. Да и атмосферу придётся запихивать в герметичные объёмы. А толща грунта - эффективная защита от радиации. То есть цилиндр в грунте пока наиболее "естественный" способ освоения.

[EvilShurik]

Не любую, а при идеальной оптике без аберраций не более:



\alpha - коэффициент отражения, R - радиус зеркала, f - фокусное расстояние.

Довольно большую температуру можно получить при желание, пожалуй при реалистичных параметрах до 4500 градусов, но не любую. И это сложно и дорого (требуется высококачественная оптика с точной системой ориентации).

Кроме того сразу вопрос - из чего планируете делать впускные окна.   Без них ведь нельзя, иначе пары вещества мгновенно угробят всю оптику.

Ну вот, сразу же и ошибка! Уже давно нашли способ, как нагреть мишень излучением Солнца до температуры ВЫШЕ солнечной поверхности! Гуглите "не изображающая оптика" и сверхплотная концентрация солнечной энергии. Всего лишь отражатель причудливой формы. Собственно сама статья может быть скачана здесь: http://electronikas.ru/index.php/remository/func-startdown/8999/

Почему оптика должна угробиться?! Она ведь будет расположена достаточно далеко от мишени! И, простая диффузия и возгонка - наше всё, при переработке вещества астероида!

[AlexAV]

Ну вот, сразу же и ошибка! Уже давно нашли способ, как нагреть мишень излучением Солнца до температуры ВЫШЕ солнечной поверхности!

Никак. Это запрещено вторым началом. И никакая не изображающая оптика вам здесь не поможет.

Почему оптика должна угробиться?! Она ведь будет расположена достаточно далеко от мишени! И, простая диффузия и возгонка - наше всё, при переработке вещества астероида!

В вакууме атомы с испаряющейся поверхности летят по баллистическим. И если лучи как-то попали на поверхность, то атомы точно по тому-же пути попадут с горячей поверхности на оптику. И довольно быстро её угробят. Без окон никак не получится.

[noxx77]

Уж очень органика радиацию не любит. Это всё может быть хорошо для планеты с плотной атмосферой, но не для космоса.

Ещё придётся загонять свет в оранжереи. Решают концентраторы, возможно плёночные. Только вопрос отвода тепла встаёт.

[EvilShurik]

Ну вот, сразу же и ошибка! Уже давно нашли способ, как нагреть мишень излучением Солнца до температуры ВЫШЕ солнечной поверхности!

Никак. Это запрещено вторым началом. И никакая не изображающая оптика вам здесь не поможет.

Прежде чем сморозить, ознакомьтесь с предлагаемым материалом. Всё-таки журнал "Саентифик Американ" это достаточно уважаемое научно-популярное издание. И, указанный мной эффект был достигнут экспериментально! Ещё в 60х прошлого века!
Не надо пользоваться установленным и предполагаемыми природными закономерностями аналогично персонажу Крылова "Мартышка и очки"! Не обижайтесь, но эрудированности в этом вопросе вам не достаёт. Второе начало термодинамики НЕ ЗАПРЕЩАЕТ ни нагрев мишени сильнее, чем нагрет излучающий электромагнитные волны источник, ни даже такое нарушение основ, как преодоление дифракционного предела - получение чётких изображений объектов, при помощи света, длина волн которого больше изображаемого объекта!