58 сообщений в этой теме

Опубликовано:

Пересматривал недавно сериал "Светлячок". В основе сюжета лежит идея, что за краткий промежуток времени, примерно одно-два поколения, колонисты произвели терраформирование нескольких планет Земного типа.

Этот же литературный прием встречается в большом количестве других фантастических книг и фильмов.

И вот, что-то задумался я, какие возможности должны быть у человечества, чтобы осуществить подобную операцию.

Человечеству известен один случай "естественного" терраформирования планеты - кислородная катастрофа, которая практически полностью изменила состав атмосферы нашей с вами Земли.

Разрешите напомнить, что 4 млрд. лет назад состав земной атмосферы коренным образом отличался от нынешнего. Основными тогда были углекислый газ, водяной пар, азот, аммиак, газообразные углеводороды. Изменение атмосферы заняло около 3,5 млрд. лет, в основном осуществлялось за счет процессов клеточного фотосинтеза.

300px-Oxygenation-atm.svg.png

 
Накопление O2 в атмосфере Земли. Зелёный график — нижняя оценка уровня кислорода, красный — верхняя оценка.
1. (3,85—2,45 млрд лет назад) — O2 не производился
2. (2,45—1,85 млрд лет назад) O2 производился, но поглощался океаном и породами морского дна
3. (1,85—0,85 млрд лет назад) O2 выходит из океана, но расходуется при окислении горных пород на суше и при образовании озонового слоя
4. (0,85—0,54 млрд лет назад) все горные породы на суше окислены, начинается накопление O2 в атмосфере
5. (0,54 млрд лет назад — по настоящее время) современный период, содержание O2 в атмосфере стабилизировалось

Таким образом, мы сможем приблизительно вычислить энергозатраты на проведение терраформирования планеты Земного типа с первичной атмосферой.

1. Солнечная постоянная приблизительно равна 1,5 кВт/м^2. С учетом облачности, непогоды, теории молодого Солнца и т. д. примем, что каждую секунду на 1 м^2 поверхности Земли падало 0,5 кВт. Учитывая, что заметная часть энергии тратилась на простой нагрев планеты и имеющейся атмосферы, уменьшим мощность, затраченную непосредственно на процесс фотосинтеза до 0,1 кВт на единицу площади в секунду = 10^(-1) кВт/м^2.

2. Время, потребовавшееся для насыщения атмосферы кислородом:

3,5 * 10^9 (лет) * 365 (д) * 24 (ч) * 3600 (с) = 3,5 * 10^9 (лет) * 3,1 * 10^7 (c) = 10,85 * 10^16 (с) = 10^17 (с)

3. Площадь поверхности планеты, максимально приближенной по характеристикам к Земле:

S = 5 * 10^8 км^2 = 5 * 10^14 м^2, учитывая смену дня и ночи, примем площадь равную S = 2,5 * 10^14 м^2

Таким образом, за все время кислородной катастрофы было затрачено энергии:

10^(-1) (кВт/м^2) * 10^17 (с) * 2,5 * 10^14 (м^2) = 2,5 * 10^(-1+17+14) (кВт * с) = 2,5 * 10^30 (кВт * с) = 2,5 * 10^33 Дж = 2,5 * 10^24 ГДж = 5,4 * 10^23 тонн тротилового эквивалента = 9,3 * 10^12 Царь-бомб.

К чему все эти расчеты?

Достаточно просто. Современный человек, который с определенным трудом смог подорвать 1 (одну) Царь-бомбу, уже возомнил себя царем Природы. Теперь попробуйте представить себе индивидуальную и социальную психологию общества, которое в действительности в течение 100-200 лет может создать и управлять ТАКИМ количеством энергии.

Даже если мы перейдем в размерность тысячелетий, то получим огромные ежегодные энергозатраты. Более того, при таком варианте сюжета нам необходимо представить себе общество, способное планировать не на 10 лет, не на 100 лет, а на 1000 лет.

В результате, практически все мотивы, образы мышления и прочие психологические аспекты героев таких книг и фильмов становятся очень трудномоделируемыми.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Теперь попробуйте представить себе индивидуальную и социальную психологию общества, которое в действительности в течение 100-200 лет может создать и управлять ТАКИМ количеством энергии.

"Конец Вечности" же =) Там они при помощи управления временем проделали портал в эпоху, когда Солнце стало красным гигантом, и далее вообще не экономили.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

"Конец Вечности" же =) Там они при помощи управления временем проделали портал в эпоху, когда Солнце стало красным гигантом, и далее вообще не экономили.

Они не занимались терраформированием. Да и энергий особо много не потребляли.

К тому же, рекрутировали-то людей из обычных эпох, а в книгах чаще всего рассматривается ситуация, когда общество своим ходом до такого уровня развилось.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Современный человек, который с определенным трудом смог подорвать 1 (одну) Царь-бомбу, уже возомнил себя царем Природы.

"И чукча знает этого человека"(с)

Теперь попробуйте представить себе индивидуальную и социальную психологию общества, которое в действительности в течение 100-200 лет может создать и управлять ТАКИМ количеством энергии.

От динамита до царь-бомбы прошло примерно 100 лет. Все изменения в психологии свелись к сексуальной революции, причем не первый раз в истории. Даже царями природы во времена Нобиле себя уже считали - Жуль Верн гарантирует это.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Проблема неправильно поставлена.

Достаточно просто. Современный человек, который с определенным трудом смог подорвать 1 (одну) Царь-бомбу, уже возомнил себя царем Природы. Теперь попробуйте представить себе индивидуальную и социальную психологию общества, которое в действительности в течение 100-200 лет может создать и управлять ТАКИМ количеством энергии.

Вы упускаете из виду один важный пункт. В Космосе энергия дешева. Используя копеечные надувные зеркала из тонкой пленки, вы можете концентрировать объемы энергии, по сравнению с которыми 100-мегатонная бомба покажется хлопушкой.

Т.е. социальная психология - побоку.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Вы упускаете из виду один важный пункт. В Космосе энергия дешева. Используя копеечные надувные зеркала из тонкой пленки, вы можете концентрировать объемы энергии, по сравнению с которыми 100-мегатонная бомба покажется хлопушкой.

Ну, как я понимаю, чтобы сконцентрировать то количество энергии, которое получила Земля за время кислородной катастрофы, нужны не просто надувные зеркала, а целая сфера Дайсона. Все-таки 3,5 млрд лет это очень долго. Фактически, большая часть времени существования Земли.

Простыми надувными зеркалами вы сможете уменьшить срок воздействия с 3 до 1 млрд лет. Тогда резонный вопрос, что же это за цивилизация, которая мыслит категориями миллиардов лет?

Кроме того, это был просто расчет по энергии. Если же посчитать вариант терраформирования по биологическому циклу, то нужно вычислить необходимое количество сырья, которое потребуется для наращивания первоначального объема водорослей, растений или чем там будут выделять кислород из углекислого газа. И это все за каких-то 100-200 лет.

И еще, что-то не припомню из человеческой истории случаев планирования хотя бы на 100 лет вперед, которые бы полностью не изменились в ближайшие 10-15 лет после объявления планов.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Да и энергий особо много не потребляли.

Смешная шутка =) Вот несколько цитат - они идут почти подряд, но в немного ином порядке, а я их так расположил по смыслу.

 

Поле, созданное Маллансоном, имело протяжённость всего две секунды от одного конца до другого и было так мало, что едва вмещало спичечную головку, но для него потребовалась вся энергия атомной электростанции за целый день. Почти сто лет ушло на то, чтобы протянуть тоненькое, как волосок, Поле достаточно далеко в будущее и начать черпать лучистую энергию вспышки Солнца.
Давным-давно, ещё на заре существования Вечности, где-то в 300-х Столетиях был изобретён дубликатор массы. Не понимаешь? При помощи специального резонансного поля можно превратить энергию в вещество,  причём атомные частицы занимают те же положения - с учётом принципа неопределённости, - что и в исходной модели. В результате получается идеально точная копия предмета.

Вечность приспособила дубликатор для своих нужд. В то время у нас было построено всего шестьсот или семьсот Секторов. Перед нами стояли грандиозные задачи по расширению зоны нашего влияния. "Десять новых Секторов за один биогод" - таков был ведущий лозунг тех лет. Дубликатор сделал эти огромные усилия ненужными. Мы построили один Сектор, снабдили его запасами продовольствия, воды, энергии, начинили самой совершенной автоматикой и запустили дубликатор. И вот сейчас мы имеем по Сектору на каждое Столетие. Я даже не знаю, насколько они протянулись в будущее - вероятно,  на  миллиарды лет.
Секторы имеются в каждом Столетии, но после 70000-го в них никто не живёт. Секторы тянутся на миллионы лет, пока не исчезнет всякая жизнь на Земле, и после этого, пока Солнце не вспыхнет, как Новая, и даже после этого. Вечности нет конца. Потому-то её и называют Вечностью.

Если это экономия, то терраформирование миллионами Царь-бомб - вообще полнейшее безделье.

 

К тому же, рекрутировали-то людей из обычных эпох, а в книгах чаще всего рассматривается ситуация, когда общество своим ходом до такого уровня развилось.

Таки да, но из рекрутов тщательно вытравливались черты их культуры и прививались местные. Так что Вечность - вполне себе полноценная цивилизация, десу.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

На самом деле кое-что не учтено:

  1. В свое время водоросли просто жили, их целью вовсе не было насыщение атмосферы кислородом, создание почв, и т.п. Если дойдет дело до терраформирования, этим будут заниматься специальные организмы/наномеханизмы, не тратящие лишнего. 
  2. Чтобы дело дошло до терраформирования, цивилизация способная мыслить тысячелетиями и/или имеющая охренительные количества энергии уже должна существовать. Иначе до мест которые можно терраформировать тупо не добраться.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

цивилизация способная мыслить тысячелетиями и/или имеющая охренительные количества энергии уже должна существовать

И она будет очень и очень сильно отличаться от того, что сейчас нам представляется.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

И она будет очень и очень сильно отличаться от того, что сейчас нам представляется.

Совершенно не факт. По сравнению с XIX веком, наша цивилизация оперирует потрясающе огромными количествами энергии; но так ли она очень и очень отличается? 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

наша цивилизация оперирует потрясающе огромными количествами энергии

На самом деле, не такими уж и потрясающими. Человечество все так же зависит от погоды, землетрясений и т. д.

Кроме того, бурное энергетическое развитие человеческой цивилизации относится ко второй половине 19-го века, а до этого все было достаточно патриархально.

Взгляните на то же развитие медицины. Еще в начале 20-го века смертность от ОРЗ была очень и очень заметной, одна "испанка" чего стоит. Сейчас, объективно, ОРЗ заметному количеству людей практически не страшен, нужно только соблюдать достаточно простые правила лечения. (Ситуацию со свинским, птичьим и пр. гриппами во многом нагнетают искусственно.) Это же относится к ранениям, переломам, операциям на брюшной полости, ЖК-расстройствам. По сравнению со старыми временами, человек стал намного менее уязвим в этих областях. И он чувствует это. И ведет себя соответственно.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

На квадратный метр площади приходится грубо 2 тонны кислорода. Чтобы добыть эти 2 тонны из воды требуется грубо 30 гигаджоулей энергии. Столько энергии метр поверхности двойника Земли получит от звезды меньше чем за год. Для терраформирования окислять все что может окисляться не нужно - нужно оперативно восполнять потери чтобы колонисты могли дышать.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Для терраформирования окислять все что может окисляться не нужно - нужно оперативно восполнять потери чтобы колонисты могли дышать.

Ну, заметное количество кислорода придется потратить на окисление газовых углеводородов и аммиака. Иначе получим "веселую" атмосферу из "Непобедимого".

Кроме того, если мы просто заполним атмосферу кислородом, то получим кислородно-углекислотный коктейль, которым дышать все равно нельзя.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Ну, заметное количество кислорода придется потратить на окисление газовых углеводородов и аммиака.

Не очень заметное. Кислорода в "целеовой атмосфере" 20 % а метана с аммиаком в изначальных максимум проценты.

Кроме того, если мы просто заполним атмосферу кислородом, то получим кислородно-углекислотный коктейль, которым дышать все равно нельзя.

Просто засадите растениями. Современными, а не архейскими которые дохли при сколько-нибудь большой концентрации кислорода. Правда из-за КПД фотосинтеза ЕМНИП 7 % ждать придется уже лет 10, но по-моему терпимо.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

КПД фотосинтеза ЕМНИП 7 %

Не проще ли изобрести специальных микробов? Это ведь даже в наши дни вполне реализуемо.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Не проще ли изобрести специальных микробов?

Генетические модификации пригодятся но на устойчивость к большим количествам СО2 - у наших растений при 20-30 % его начинает замедляться рост. А повысить КПД фотосинтеза - задача очень не тривиальная.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Оценки сроков терраформирования через энергию, используя в качестве шаблона историю Земли... Не, это совсем странно.

Искусственное терраформирование - это последовательное и умышленное нарушение гомеостаза, непрерывная климатическая катастрофа и очень быстрая, практически мгновенная по биологическим меркам смена биоценозов (причём извне и готовыми). Главная проблема тут - удержать управляемость процесса, а сроки... Вот как быстро размножаются сине-зелёные в благоприятных условиях? Если подобрать достаточно эффективную последовательность живых комплексов, поддержать извне энергией и при необходимости веществом (ледяной бомбардировкой в первую очередь, фиксированным азотом во вторую)...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Генетические модификации

Уже сейчас можно запилить синтетическую бактерию вообще с нуля.

 

А повысить КПД фотосинтеза - задача очень не тривиальная.

Но вполне разрешимая =) Кроме того, мало ли, сколько существует альтернатив? И вообще, ежели травки нужно аккуратно сажать, то микробную массу достатчоно распылить хоть в атмосфере.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Уже сейчас можно запилить синтетическую бактерию вообще с нуля.

Вообще с нуля нельзя - мы еще очень плохо умеем предсказывать функции аминокислот по структуре, так что гены придется брать готовыми.

Но вполне разрешимая =)

Или нет. Эволюция вот успокоилась на 7 %.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

а сроки

 Думаю, от конкретной планеты зависит.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Эволюция вот успокоилась на 7 %.

У природы весьма ограниченные возможности - например, ни одно земное животное не научилось делать себе металлические панцири.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

У природы весьма ограниченные возможности - например, ни одно земное животное не научилось делать себе металлические панцири.

Что-то я ни нанороботов-репликантов ни сильного ИИ кроме как биологических не наблюдаю.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

У природы весьма ограниченные возможности - например, ни одно земное животное не научилось делать себе металлические панцири.

 Да легко..)

 Другое дело, что используется уже готовый металл. Как пример - личинка ручейника, что формирует себе трубку-домик из того, что найдёт. Найдёт камушки - будут камушки, найдёт куски металла, подходящие по размеру - будет домик из металла..)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Оценки сроков терраформирования через энергию, используя в качестве шаблона историю Земли...

Ну, как и во многих других случаях, связанных с астрономией, основным объектом наблюдения является наша собственная планета, максимум наша звездная система.

Кроме того, основной смысл был не в определении сроков. Сроки, как раз, определял не я, а авторы книг и сценаристы фильмов.

Я своей задачей поставил определение энергетических или "прогностических" возможностей человечества, решившего произвести терраформирование. И влияние этих возможностей на литературную "психологию" описываемого общества.

Коллега ЧеБурашка предложил другой вариант решения проблемы. Но для поглощения такого количества углекислого газа требуется вырастить соответствующее количество растений, а это тоже требует энергии,  питательных веществ, энергии для получения такого количества питательных веществ.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Коллега ЧеБурашка предложил другой вариант решения проблемы. Но для поглощения такого количества углекислого газа требуется вырастить соответствующее количество растений, а это тоже требует энергии, питательных веществ, энергии для получения такого количества питательных веществ.

Еще раз, в году 30 миллионов секунд, средний поток солнечной радиации у Земли планеты в районе 400-500 Вт/м2. Если терраформируем Венеру - будет больше, Марс - меньше.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте учётную запись или войдите для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учётную запись

Зарегистрируйтесь для создания учётной записи. Это просто!


Зарегистрировать учётную запись

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.


Войти сейчас