Aufbau einer Kolonie auf einer Eiskruste
Geschichten wie The Expanse zeigen manchmal den Bau von Kolonien wie Ganymed. Es gibt gute Gründe dafür, aber eines hat mich immer geärgert; Wie würde die eisige Kruste reagieren? Ganymed, Callisto und dergleichen sind alle so kalt, dass das Eis in der Oberfläche eine andere Art von Eiskristall ist, eine hart wie Stein. Ein Wärmeverlust an die Oberfläche wäre nicht nur ein großer Energieverbrauch, sondern wenn sich das Eis ausreichend erwärmt, würde sich seine Kristallstruktur ändern, möglicherweise bis zum Knacken, nicht wahr?
Wie viel Isolierung müssten Sie darauf aufbauen, ohne Probleme zu verursachen? Würde die Isolationsdicke eines typischen Hauses aus Aerogel den Trick machen, oder müsste die Schicht ziemlich kräftig sein? Dies ist nicht nur für eine Kuppelkolonie an der Oberfläche wichtig, sondern auch für verschiedene Tunnel.
Vielleicht überdenke ich das, aber ich habe noch nie gesehen, dass dies angesprochen wurde.
Antworten
Gebäude auf Ganymed wären nicht wie Gebäude auf der Erde.
Der Unterschied ist, dass die Erde eine Atmosphäre hat. Diese Tatsache führt zu 2 Unterschieden, die für das Bauen relevant sind.
Wetter. Erdgebäude müssen nicht weggeblasen werden. Das ist bei Ganymed kein Thema. Ein Gebäude auf Ganymed muss nicht wie ein Erdgebäude fest im Untergrund verankert sein.
Hitzeverlust. Es gibt 3 Hauptmethoden der Wärmeübertragung: Konvektion, Leitung und Strahlung .
Konvektion ist Wärmeübertragung durch Bewegung erhitzter Gase. Das ist ein großes Problem auf der Erde, denn draußen gibt es immer eine große Gasmasse, die versucht, die Temperatur mit dem Gebäude auszugleichen. Auf Ganymed gibt es nicht. Draußen kann die Hitze nirgendwo hingehen.
Die Leitung ist eine direkte Übertragung zwischen anhaftenden Feststoffen - wie einer Pfanne und einem Ei. Die Leitung ist auf Ganymed relevant, jedoch nur dort, wo das Gebäude das Eis berührt. Wenn es sich kaum berührt und nur durch thermisch nicht leitende Träger, sind die Leitungsverluste minimal.
Strahlung. Heiße Dinge strahlen Wärme aus. Im Vergleich zu den obigen 2 wäre die Infrarotstrahlung in den Weltraum minimal. Sie könnten das Gebäude isolieren. Sie haben Zugriff auf den besten Isolator, den es gibt: Vakuum.
Ganymed-Gebäude würden auf thermisch nicht leitenden Stelzen stehen, um den Kontakt mit dem Eis zu minimieren. Die Stelzen könnten ausgetauscht werden, wenn sich das Eis bewegt oder auf andere Weise um sie herum bewegt. Ich mag die Idee, auf Stelzenverschiebungen mit Wasserwaagen zu achten, die am Gebäuderahmen befestigt sind. Sie könnten das Gebäude aufbocken, neue Stelzen darunter stellen oder alte neu positionieren und es wieder niederlassen.
Ganymed-Gebäude würden durch eine isolierende Vakuumschicht zwischen Außenhülle und Außengebäude gegen Strahlungsverluste isoliert. Eine andere Möglichkeit, den Strahlungsverlust zu beeinflussen, besteht darin, den Strahlungsgewinn zu maximieren. Ganymed-Gebäude wären mattschwarz.
Wenn Sie bei einer Wärmedämmung im Gleichgewicht die Temperatur gegen die Tiefe der Isolierung auftragen, werden Sie feststellen, dass je näher an der Außenseite die Temperatur an der Außentemperatur liegt und umgekehrt, desto näher an der Innenseite, desto näher die Temperatur Temperatur auf die Innentemperatur.
Wenn Sie draußen einen Mantel tragen, wenn es schneit, werden Sie feststellen, dass sich Schnee darauf ablagert und nicht schmilzt, bis Sie hineingehen.
Was die Isolierung wirklich tut, ist die Reduzierung des Wärmeflusses von der heißen in die kalte Umgebung. Da es sich um Temperaturen handelt, die weit unter denen auf der Erde liegen, wird auch die Isolierung nichts sein, was wir auf der Erde gesehen haben: Etwa 10 cm Steinwolle oder PS auf einem gefrorenen Planeten wären wie das Tragen eines T-Shirts außerhalb des Overlook Hotel, wenn Jack das Labyrinth zum letzten Mal besucht.
Die tatsächliche Struktur der Isolierung hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der Eigenschaften der verfügbaren Materialien, der verfügbaren Wärmequelle sowie wirtschaftlicher und technischer Einschränkungen.
Ganymed besteht aus 150 km Eis, dann 100 km Salzwasser, je mehr Eis, dann Gestein, dann ein Kern aus flüssigem Eisen. https://en.wikipedia.org/wiki/Ganymede_(moon)
Dies ist keine tote Welt, die wir versehentlich aufheizen könnten. Es ist geschmolzenes Eisen, das eine schöne beleidigende Decke hat, die aus mehr Wasser als wir von der Erde besteht und unter einem vertikalen Stapel von 75 Antarktis gefroren ist.
Das Eis unter der australischen Antarktis-Forschungsstation ist 2,16 km lang , und unsere Siedlung hat sich nicht durchgeschmolzen. Eine 150 km lange Eisdecke würde nicht an der verlorenen Wärme der Siedlung scheitern.
Ihre Isolierung muss dick genug sein, um Ihre Heizung zu optimieren. Ein ähnliches Design wie in der Antarktis reduziert den Stromverbrauch und minimiert den Wärmeverlust im Eis.