Мой Генеральный План по освоению Солнечной Системы

Данный текст задумывался как ответ на пост уважаемого НСК. Однако, по мере написания текста, он эволюционировал с такой силой и скоростью, что я оформил его отдельной статьёй.

 

Уважаемый НСК:

Спасибо за Ваш интересный комментарий, заставивший меня пересмотреть точку зрения.

 

Я подумал и решил: ведь на Луну можно доставить свёрнутую модифицированную линзу Френеля, развернуть её там, поставить на луноход - и пустить луноход в медленный поход. Эта самая "линза", строго говоря, не будет линзой; вместо того чтобы концентрировать весь падающий на неё поток света в одной точке (фокусе), она будет концентрировать его в одной узкой полоске. Луноход будет держать линзу так чтобы эта полоска приходилась на поверхность Луны - и плавить эту самую поверхность. Таким образом проблема пыли будет решена: пыль будет сплавляться в стекло и затем застывать. Вот так луноход застеклит поверхность и решит проблему пыли.

Для справки: состав Луны можно найти на https://en.wikipedia.org/wiki/Geology_of_the_Moon

Далее, в закрытом пространстве содержащем водород под небольшим давлением (~ 0.001 атм - чтоб ничего не лопнуло) концентрируем свет на лунном грунте создавая локальную температуру ~ 500-700 ^oС. При этом железо будет восстанавливаться из оксидов:

FeO + H₂ = Fe + H₂O

Газы будем пропускать через высокотемпературный твердотельный электролизёр питаемый от солнечных батарей и подогреваемый, опять-таки, солнечным светом. Электролизёр будет разлагать воду на H₂ + O₂; кислород мы будем собирать и хранить для дыхания космонавтов и как компонент топлива.

 

Затем смесь железа с оставшимися оксидами будем опять нагревать - на этот раз до бОльшей температуры (~900 ^oС) в опять-таки закрытом пространстве. При этих условиях железо будет восстанавливать Na:

Fe + Na₂SiO₃ = 2Na + FeSiO₃

Натрий будем отгонять и потом использовать для восстановления других элементов и как материал для ионных двигателей.

Да, я знаю, цезий лучше. Но натрия много и он уже там.

Затем будем нагревать силикатную породу с железом до ещё бОльшей температуры (~1100 ^oС):

Fe + FeSiO₃ = 2FeO + SiO

Летучий SiO будем отгонять и конденсировать. При конденсации он диспропорционирует:

2SiO = Si + SiO₂

Этот материал можно переплавлять и получать чистый кремний и диоксид кремния (который можно возвращать в цикл). Как вариант, можно устроить транспортную реакцию с йодом - и переосаждать сверхчистый кремний, из которого потом делать солн. панели.

Затем, в последний раз, прогревать оставшуюся силикатную породу с окислом железа в водороде, восстанавливать железо - а дальше или переплавлять всю породу (и выплавлять железо) или охлаждать/дробить/ выделять железо магнитом.

Полученную смесь основных оксидов (MgO + CaO + Al₂O₃ + Ti₂O₃) нагреваем с кремнием, отгоняем магний:

2MgO + Si + CaO = 2Mg + CaSiO₃

Остаёмся со шлаком CaSiO₃-Al₂O₃-Ti₂O₃, содержащем примеси лантанидов, Zr, Nb, Th, U, и прочих нелетучих оксофильных элементов. Засовываем шлак в электролизёр с расплавленным NaCl, электролизуем, получаем сплав кучи оксофильных элементов (многие из которых тугоплавки), типа Al-Ti-Ca-Ln-Zr-Th-U-... и кислород на выходе.

Греем, отгоняем Ca.

Греем остаток (Al-Ti-Ln-Zr-Th-U-...) в присутствии AlF3; по транспортной реакции отгоняем алюминий.

Оставшийся сплав Ti-Ln-Zr-Th-U-... используем как анод; ведём электролиз расплавленного NaCl. Титан образует летучий TiCl₄, который мы отгоняем и в отдельном помещении восстанавливаем натрием до металлического титана. Остальные элементы переосаждаем в виде компактного сплава Ln-Zr-Th-U-...

Разделение этих элементов с весьма похожими свойствами было бы тяжёлой задача даже на Земле, где можно использовать много воды и всяких там органических реагентов. Такой процесс потребовал бы много стадий и производил бы много отходов. Но на Луне можно использовать вакуум, солнечный свет и тень - и разделить их за один присест.

Этот сплав засовываем в громадный масс-спектрометр, находящийся в тени (чтоб не грелся). Ещё там будет лазер с длинным рабочим телом (например, трубкой с СО₂), накачиваемый солнечным излучением. Лазер будет бить импульсами по холодной поверхности сплава, испаряя и ионизируя атомы на поверхности - при этом внося лишь небольшую дисперсию в распределении ионов по скоростям. Ионы будут пролетать через магнитное поле и осаждаться на катоде полосками. Так мы получим полоску циркония, полоску лантана, полоску церия, тория, итд. Если хочется - то уран можно обогащать прямо там же.

Дальше соскребаем эти полоски - и используем самарий с неодимом для магнитов (=> расширенное воспроизводство масс-спектрометров и прочего оборудования), лантан с церием и цирконием (вариант - торием) для газовых электролизёров, уран - для бомб реакторов для освоения наружной Солнечной системы, ежели желание не пропадёт.

Наварив конструкционных материалов и конденсаторов из основных металлов (Al, Si, Mg, Ca, Fe, Ti), делаем рельсотрон для запусков ракет без использования химического топлива. Садиться прибывающие ракеты будут в тот же самый рельсотрон, отдавая ему свою энергию - так что посадка и взлёт с Луны не будут сопровождаться затратами хим. топлива. Идея стара; наверное старше меня - но 40 лет назад никому бы не пришло в голову даже пытаться пулять ракетой, летящей со скоростью сколько-то км/с, в дырку диаметром несколько метров. А сейчас, в третьей декаде 21 века, когда ракеты в рабочем порядке влетают в форточки - почему бы и нет?

И с этого момента у нас появляются огромные возможности! С Луны же можно летать по всей Солнечной Системе на огромадной скорости! Если рельсотрон сделать длинным (например, проложив его основную часть под поверхностью Луны, чему будет способствовать меньшее ускорение свободного падения), то с его помощью можно разгонять ракеты до скоростей гораздо бОльших чем позволило бы использование химического топлива! На скоростях в сотни (или десятки) км/с путешествие к Марсу может занять несколько недель - а то и дней. И такой старт возможен разве что с Луны, где вакуум уже везде; попытка разогнать ракету на Земле привела бы к её преждевременному испарению.

На Марс, повторяю, садиться противопоказано.

Однако можно приземляться на поверхность Фобоса с Деймосом. И осваивать уже их. И Меркурий тоже можно будет осваивать, пользуясь его весьма приличной освещённостью. В первых экспедициях, разумеется, приближаться к ним придётся медленно, используя маневрирование - чтобы привезти первые порции оборудования. Как вариант - оборудования, сделанного на Луне из лунных материалов. Затем прорыть тоннели, поставить рельсотроны с солн. панелями и конденсаторами - и в последующих экспедициях пулять ракетами из тоннеля в тоннель. Так чтобы межпланетные путешествия исчислялись днями.

На стороне Меркурия обращённой от Солнца поставить телескопы (вариант - сделанные на месте напылением алюминия) и картографировать астероиды - чтобы засечь те которые представляют опасность или ценность для Земли. Многие из них просто не видны в земные телескопы, а подсветка Солнцем меркурианским телескопам очень поможет.

Высокая плотность Меркурия как бы намекает на высокую концентрацию металлов в его составе. Есть шанс - что на нём, может быть даже на его поверхности - люди найдут Fe+Co+Ni+Pt+Ir+..., которые вполне бы пригодились на Земле.

А затем уже можно приступить к наружной Солнечной Системе. Опять-таки, сначала послать разведку, затем оборудование ко спутникам газовых гигантов, не имеющих атмосферы - и использовать гравитационные поля этих самых гигантов и прочих лун для начальных медленных манёвров. Затем поставить там рельсотроны - и пулять ракетами из одного рельсотрона в другой. И только после этого, кряхтя и охая, отрабатывать посадку на планеты с атмосферой.

 

Одновременно, можно начать строить в космосе мегаконструкции - такие как орбитальные кольца вокруг планет с атмосферой - для облегчения спуска на эти планеты и вывода материала с них в космос. Таким образом мы получим доступ к лёгким элементам (H, C, N, O) и их соединениям из атмосфер/поверхностей планет. Лёгкие элементы мы будем использовать для поддержания жизни в космических конструкциях и расширения ассортимента космических материалов и технологий.

 

Когда в межпланетном пространстве накопится достаточно материалов - приступить к тераконструкциям - т.е. конструкциям с размерами сравнимыми с размером Солнечной системы:

1) Вокругсолнечный ускоритель элементарных частиц - для научных экспериментов и получения объектов с плотностью энергии сравнимой с плотностью энергии микроскопических чёрных дыр. Будет использоваться для получения этих самых микроскопических чёрных дыр, а те - для чрезвычайно эффективного превращения материи в энергию.

2) Сфера Дайсона (или, точнее, система Дайсона) - для запитки ускорителя.

3) Около ускорителя, используя накопители энергии, строить суперрельсотрон(ы) длиной в миллионы (десятки, сотни миллионов) километров - для межзвёздных путешествий. С такого рельсотрона можно запустить исследовательские зонды, а затем более массивные космические корабли к нашей соседке, Альфа Центавра, представляющую из себя - вот удача! - Тройную звезду! Да ещё и с планетой!

 

После строительства тераконструкций, использовать их для межзвёздных путешествий:

1) Повторить цикл предложенный для планет: сначала запустить "медленные" космические корабли которые притормозят около Альфа Центавра используя гравитационный манёвр вокруг двух или всех трёх её звёзд, затем распотрошат планету на рельсотрон + сферу Дайсона.

2) Используя местные материалы, также сделаем космический парус вокруг звезды + систему сбора материала звезды.

3) Запустим звёзды системы Альфа Центавра к окрестностям Солнца используя их собственное излучение и материал - и, по пути, не теряя времени, выжимая/сортируя/складируя их материал   - чтобы, когда они прилетят, у нас увеличилось количество доступного, уже рассортированного и складированного материала для будущих звёздных проектов.

4) Продолжать строить телескопы, изучая опасности (типа - вероятный скорый взрыв Сверхновой), возможности (типа, притарабанить звезду которая плохо лежит) и превращение первых во вторые (типа - есть белый карлик, вращающийся около красного гиганта, и оттягивающий на себя газ гиганта. Ситуация чревата вспышкой - и посему красный гигант нужно аккуратненько ускорить и отвести подальше).

 

Также нужно вообще развивать науку - чтобы увеличивать срок жизни - чтобы проблемы, отстоящие на столетия, воспринимались вполне насущными. А ещё нужно плодиться и размножаться - чтобы если вдруг что-то пойдёт не так, то кто-нибудь выжил и вопреки всем преградам заселил бескрайние просторы Космоса созданные, разумеется, для удовлетворения потребностей наших потомков.