СОЗДАНИЕ АТМОСФЕРЫ НА КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ

on 30 December 2015.

 

Есть необходимость создания искусственной атмосферы на космических объектах.

Увеличение плотности окружающей среды вокруг космических спутников будет способствовать радиационной защите.

Создание атмосферы вокруг объектов на Луне или Марсе позволит сделать гигантский прыжок в освоении этих планет, причем с увеличением безопасности пребывания на них.

И ведь поразительно, что современные знания, установки и экспериментальные данные позволяют это сделать!

Вариант первый.

Если удерживать заряженные частицы, то проблему можно считать решенной. Магнитные ловушки в опытах по удержанию плазмы разработаны досконально.

Для специалистов по термоядерному синтезу это задача для разминки: давление плазмы 1 атмосфера, температура 300 К, концентрация частиц 6*1023 в 22,4 литра,  состав смеси - однозарядные ионы кислорода (30%) и азота (70%), причем азот может быть заменен другим инертным газом, например, гелием. Вопрос: какой величины должно быть магнитное поле, чтобы обеспечить удержание плазмы на Луне на пятиметровой тропинке от лаборатории до космического корабля при ширине тропинки один метр?

Простейшая ловушка (магнитная бутылка) может представлять собой конструкцию из двух разнесенных на заданное расстояние  катушек с током. Катушки расположены на одной оси.  Катушки предпочтительно сверхпроводящие.

Возражение первое. Мы не дышим плазмой.

Возражение второе. При такой концентрации частиц процессы рекомбинации будут приводить к вылету частиц из ловушки за малое время.

Ответ первый. Можно предусмотреть рекомбинацию молекул, например, на металлической сетке перед лицом.

Ответ второй. И кислород, и азот есть парамагнетики. Даже после рекомбинации (нейтрализации) они будут стремиться втянуться в магнитное поле.

Дополнение. Нам совершенно не обязательно использовать именно кислород и азот как наполнитель ловушки. Основная задача - снять скафандр, работать в безопасной среде при относительно безопасном давлении, а дышать можно и с помощью кислородного аппарата.

Видимо, не следует подходить к решению проблемы так: вытащили из корабля две катушки, подали на них ток, заполнили ловушку приемлемым газовым составом, ионизировали смесь, снимаем скафандры.

Если прорыть траншею, то уже три стороны из четырех  полностью закрыты для утечки даже и без магнитного поля. Если сделать навес над траншеей, причем неважно, если он будет не герметичным, то и здесь защитимся от утечек. А вот теперь если еще подать магнитное поле, то утечки уменьшатся до минимума.

Возможно, что и ионизировать газовую смесь не придется – и азот и кислород парамагнетики, они и так втягиваются в магнитное поле и не стремятся его покинуть (а есть и более сильные парамагнетики). Но вспомним, что из теории и практики магнитогидродинамических генераторов известно, что даже незначительная ионизация потока (1-2 % от общего числа частиц) позволяет уверенно управлять всем потоком. Поэтому несколько кварцевых ламп вполне могут обеспечить достаточную ионизацию и удержание смеси. А если навес будет пропускать солнечный свет (ультрафиолет), то и лампы не понадобятся. Но ведь какие ужасные ожоги можно получить без скафандра. Добавим сюда, что если организовать направленное движение слегка ионизированной газовой смеси, например, по замкнутому кругу, то удержание улучшится. Как бы веет ветерок…

Вариант второй.

Известно, что все без исключения вещества поляризуются в электрическом поле. Молекула (или атом, если атомарный газ) после этого представляет  собой диполь. А диполи втягиваются в область максимального поля.

В этой области создается зона уплотненного газа. Давление налипших диполей, связанных не только с источником поля, но и между собой, будет превышать атмосферное давление (если опыт производить на Земле). Если же опыт производился в вакууме, то после впрыска газа в исследуемую область, он весь адсорбируется в промежутке между электродами, на которые подано напряжение. Давление будет зависеть от приложенного напряжения и электрических свойств газа. Кроме того, можно сделать несколько ступеней удержания, насколько границ с постепенно повышающимся давлением, как бы шлюзов.

И этот кластер слипшихся диполей не будет испаряться, диффундировать в окружающее пространство, в пустоту! Причем давление в этом кластере может превышать атмосферное!

Еще раз для самого себя, чтобы понять, что выдала шкодливая клавиатура.

Взяты два провода и расположены параллельно друг другу. Провода покрыты хорошей изоляцией, чтобы избежать ионизации. Провода помещены в вакуум. На провода подается высокое напряжение на грани пробоя – при расстоянии 50 миллиметров напряжение порядка 100 киловольт. В вакуумную камеру впрыскивается исследуемое вещество. Измеряется концентрация вещества между проводами, давление, объем оболочки.

Можно взять и сто и тысячу проводов, можно плести сетки или фигурные конструкции. При уменьшении межэлектродного расстояния можно значительно снизить напряжение.

Можно создать маску из множества сеток. Давление воздуха в межэлектродном пространстве увеличится. А это обеспечит на Земле альпиниста на большой высоте нормальной газовой смесью. Он будет высасывать из межэлектродного пространства обогащенную смесь, причем подогретую (см. ст. Электроадсорбция – энергия атмосферы). Выдыхать рекомендуется не в маску.

На Луне нет ветров. Поэтому один раз наполненный газом объем будет хранить его неограниченно долго, до тех пор, пока подается напряжение на электроды. При отсутствии утечек и потерь на ионизацию энергетические затраты будут ничтожны.

Простейший генератор Ван дер Графа легко дает и сто тысяч вольт и миллион. Расположив сферу в центре, а множество малых электродов (или проводящий щит) противоположной полярности по периметру, надеюсь, удастся создать области с удовлетворительной плотностью газовой смеси.

Вариант третий.

Совместить варианты первый и второй. В магнитной ловушке (пусть простейшей бутылочной конструкции) создавать электрические поля с большим градиентом (например, первый электрод есть проводящая плоскость периметра большой площади – а второй электрод шар малой площади в центре).

Ясно, что от величины магнитного поля будет зависеть плотность среды в ловушке. Ясно, что от величины электрического поля будет зависеть плотность среды. Но если магнитное поле требует очень приличной энергии на поддержание, то электрическое поле требует смехотворно мало энергии для поддержания. Поэтому перекос следует, по мнению автора, все же делать в сторону электрического поля. Изучение электрической адсорбции, о которой давно твердил автор, следует считать приоритетной задачей.

На Марсе есть каньон Геба. Глубина его 8 километров. На его дне давление и так значительно превышает давление на поверхности (барометрическая формула). Еще увеличить давление за счет электрической адсорбции и магнитной ловушки не представит большой проблемы. И чем глубже мы будем уходить под поверхность Марса, тем больше будет естественное атмосферное давление и тем легче будет его увеличить ловушками.

Решение будет найдено непременно.

И на Марсе будут яблони цвести. И на Луне в открытом грунте! Ну, почти в открытом…

Представляете, как приятно в хороший погожий Лунный вечер выбраться из лаборатории в шлепанцах на босу ногу. Вдохнуть полной грудью аромат (или запах?) земли (или луны?). Воздух, как после грозы насыщен озоном – дышится легко и волнительно. Присесть под навесом на скамеечку. Посмотреть на Землю над горизонтом. Выкурить хорошую сигарету. Выпить сто грамм (а лучше двести…или даже триста, но за два раза) и закусить пупырчатым огурчиком с грядки под ногами, затем сорвать поспевший помидор, разрезать, присолить, сверху  положить веточку укропа и добавить. И все ведь свое, своими руками взращенное, без химии, но растет как на дрожжах (кстати, сто грамм тоже свое, на натуральных дрожжах). Выкинуть окурок, зашвырнуть бутылку далеко за траншею – гравитация так мала, что далеко улетит - взглядом проводить, чтобы поддержать на новый рекорд. Помочиться на грядку с витаминной зеленью – всё польза. Снять высохшее белье с кабеля электрического адсорбера – оно, конечно, пахнет морозом. Вытряхнуть из шлепанца камушек. Пойти на заслуженный отдых и не заботиться о том, закрыл ли за собой дверь.

И заработать шесть штрафов от незримого ока. Ну, что ж, по крайней мере, день прожит не зря. Быть может, через пару лет прилетит другая вахта.