网上有关“如何在火星上给你家供电?”话题很是火热,小编也是针对如何在火星上给你家供电?寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。
在火星上,弄到电要比在地球上难。
其中一大原因显然是:没有电网。但就算我们在火星上建了个电网,地球上常用的电力来源在火星上也没那么好用。
但是火星上有一种非常不同寻常的潜在能源。为了获取它,你只需要毁灭一颗卫星。
你倒是不需要因为灭了火卫一而感到难过,它早就注定要完蛋的。
地球的卫星(月亮)环绕地球转动的速度比地球自转慢,所以地、月之间的潮汐力会让地球的转速放慢、月亮的转速加快。因为潮汐力让月亮更快,所以会慢慢把月亮往外甩。在火星上,情况就不同了:火卫一的公转速度比火星自转更快,所以潮汐力会把火卫一往内拉,导致它的轨道越缩越小。随着时间推移,火卫一会离火星越来越近。
火卫一和别的卫星相比,可能不算很重。比如,月球就比它重700 万倍。但以人类的标准来看,它还是相当大的。
火卫一的质量和速度,意味着它环绕火星运行时携带了相当大的动能,这都是我们有可能用上的。
火卫一缆索
以前就有人提议过在火卫一上连一根缆索。正常情况下,这一提案的目标是利用火卫一的位置和轨道动能,高效地把大件货物运抵或者运离火星表面。具体方式一般是把缆索的一头当作“天钩”,抓住离开火星表面的货物。
但是缆索也可用来直接从火卫一提取能量。如果你在火卫一面向火星的那一侧连一根5 820 千米长的缆索,它的末端会下垂到火星的大气层里。坠下来的这头儿会以530 米/ 秒的速度飞过火星大气。在地球上,这大概是声速的1.6 倍,但是火星的大气层里大部分是二氧化碳,声音在这里传播得更慢[因为火星上的声速要慢一些,所以如果在火星上讲话,你的声音听起来会明显更低沉],所以530 米/ 秒是火星声速的2.3 倍。
风力涡轮机
火星表面的风力涡轮发电机不怎么好用,因为空气太过稀薄,移动也很慢,就连转动涡轮叶片都有困难。但是缆索的末端会经受2.3 马赫的风,这可就是另一回事儿了。流经缆索的空气大概携带150 千瓦/ 平方米的能量。在直径20 米的涡轮里,可能会有50 兆瓦能量流过去,这些能量足够给一整座城镇供电。
风力涡轮机一般不是为了超声速的风而设计的,因为在地球上,除了陨石撞击、火山爆发和核武器冲击波之外,难得遇上超声速的风。但是确实有些涡轮,人们在设计的时候就是为了将它们安装在超声速飞机和火箭上。这样的涡轮从流过机体的空气里获得能量,部分原因是在引擎熄火的情况下,依然可以为飞机的其他系统供能。超声速涡轮机的外形是流线型的,叶片很短、很宽,你的火星风力涡轮机很可能会更像它,而不太像典型的风力发电机。
你的涡轮机会被火卫一拖着飞过火星的大气层,这会损耗火卫一的动量,让它逐渐螺旋靠近火星。你挂上的涡轮机越多,产生的能量就越多,火卫一就下降得越快。注意:随着火卫一越来越低,你需要缩短缆索,免得撞到地面。不过好在缆索短的话,不用很粗也能支撑涡轮机的重量,所以随着时间推移,你能用同样多的缆索支撑更多涡轮机。
把火卫一拉到火星大气层顶部所能获得的总能量如下:
平均来说,每个美国人使用1.38 千瓦的电力。这意味着火卫一的轨道携带的能量,足够让所有美国人用上3 000 年的电。就算有很多邻居搬过来,火卫一的电也足够大家用。
所有太空缆索计划都需要海量的原材料,这个计划也不例外。就算是一根从火卫一连到火星的小缆索,也有好几千吨重,随着你加上越来越多的涡轮,它的重量还会一直增加。缆索涡轮机发出的电与缆索施加在涡轮上的力成正比,所以涡轮机的发电功率每增加1 瓦,就意味着缆索的张力多了一点点,所以缆索要做得更粗才能支撑它。反过来说,我们可以认为,每增加1 千克的缆索材料,都会额外“发”出一定量的电。
缆索的重量以及它的发电效率,取决于你用什么材料,还有很多工程上的细节。但总的来说,每条缆索每千克最多会产出2 瓦电力。因为缆索可以在几十年里无限发电,所以以2 瓦/ 千克的速度逐年积累起来,单位质量的总能量要比电池或石油、煤这样的普通燃料多得多[但是还远远不能和钚相比。每千克钚电池可以产出好几百瓦的能量,并且持续好几十年。但是很难找到大量的钚。“好奇号”火星车——也许是你的火星邻居——用的电源是一块 5 千克重的钚,NASA 花了很多钱才搞到它]。
涡轮机的效率可能不高,但很难预测它到底有多高。因为气流在本质上是无限的,你主要关心的应该是减少缆索“浪费”掉的阻力,而不是让涡轮机捕获流 经缆索的空气中的所有能量。也许其他涡轮机会设计得更高效、更可靠,你最好各种方案都试试,比如达里厄式风力涡轮机、风阻式涡轮机,或者马格努斯效应涡轮机,它们都已经在地球上找到了特定的使用场合:
除了涡轮带来的效率损失之外,你还得考虑一下怎样才能把涡轮机的能量传输到你在火星上的房子里,这肯定还会带来更大的损耗。能量传输可以通过各种方式,比如微波输能,或者往地上扔一大堆充电电池。
如果卫星的轨道离行星本体太近,潮汐应力有可能强到足以把卫星表面的东西撕下来。这种情况发生时的距离叫作洛希极限。随着火卫一离火星越来越近,它可能会分裂成一串碎屑环。要想阻止这种事情发生,你可能得拿一张高强度的网把火卫一裹起来,也可以让它先碎成几颗较小的卫星,这样每颗卫星就会更容易被网包住。
这种轨道涡轮机会有一个非常奇特的属性:用得越久,发电越多。你的缆索会给火卫一施加阻力,让它下降……可是当它下降时,它的速度也会上升,因为更低的轨道总是速度更快。这就意味着缆索会更快移动,出现更快的气流,产生更大的涡轮发电功率。在火卫一的生命周期中,缆索提供的电力将稳步增加。
当火卫一掉下来
早晚有一天,阻力会把所有4×1022 焦耳的能量从火卫一里提取出来,也许是几千年后,也许只是短短几年后,这要看你的房子用了多少电以及其他殖民者是不是也在用涡轮机发电。那时,火卫一将抵达火星的大气层。
火卫一的大小,和白垩纪末期撞上地球的那块石头差不多,那次撞击导致了大部分恐龙灭绝。火卫一撞击火星,不管是一次性撞上,还是裂成好几块分别撞,由此带来的破坏力都差不多。在几千年的时间里,缆索消耗了火卫一的引力势能,把4×1022 焦耳的能量传到了火星表面,还导致火卫一下降、加速。火卫一与火星表面的撞击也会产生同样多的能量,不过是一股脑儿地释放出来。
火卫一的撞击将在火星表面留下一道长长的伤痕,还会把大量的碎屑撒入太空,大部分碎屑将以熔融石头雨的形态回落,砸在火星表面的每一个角落。就像经常发生的那样,一种“免费”能源最终带来了长期性的可怕后果。
不过,这个末世场景也不是全无好处。有那么一小会儿,在“熔岩雨”停歇 之前,火星上一些低洼谷地会迅速升温,足以让液态水在火星表面形成稳定的池塘。
本文选自兰道尔 · 门罗《How to:如何不切实际地解决实际问题》一书
关于洛希极限的情话
第一名 冲向太阳[详细]
方法:把地球抛向太阳。
转变地球围绕太阳运转的方向,也许并不是有些人想得那么简单,其实你没有必要真正从字面去理解“冲向太阳”,我的意思是把地球尽量靠近太阳,直到把它控制在洛希极限里(编者按:洛希极限是一个物体接近另一个物体而不被潮汐力撕碎的最短距离),潮汐力就会把地球撕得粉碎。
地球最后的归宿:
变成铁块最后蒸发成小铁珠慢慢陷进太阳的核心。
可完成的最早时间:
要是根据上帝的安排,可能是25年,如果我们怀疑的那颗小行星真的会在25年后或更早的时间里撞击地球的话。
要是借助人类的技术水平:假设现在开始继续提高发展目前的航空技术水平,最多也只要等到2250年就可以完成摧毁计划了吧。
第二名 被冯·诺伊曼型机器蚕食鲸吞[详细]
方法:冯·诺伊曼型机器是一种只需必要的原材料就可以精确复制自身物体的智能设备。制造一个这样的机器需要准备以下物质,缺一不可:铁、镁、铝、硅以及一些组成地幔和地核的主要物质。
把机器放进地壳内,让它自己吸取周围的能量。观察和等待它制造出第二个冯·诺伊曼型机器,接着是四个、八个、十六个……越来越多的复制品不断被制造出来。当机器的数量成倍复制增多的时候,地球即将陷入一个非常可怕的情形:成千上万的冯·诺伊曼型机器占据整个地球直至把它吞噬殆尽。
地球最后的归宿:
变成若干冯·诺伊曼型机器,最后分解成若干小铁块坠向太阳。
可完成的最早时间:
也许是2045—2050年,或者更早。
第三名 用坚硬无比的物体击碎[详细]
工具:一块坚硬的巨石,或是其他任何可以“嘭”的一下撞击地球的东西……可以是火星啊。
方法:基本来说,任何可以猛烈撞击地球的东西都可以拿来用。任何东西,它的意思是:找一个真真正正的小行星或者大行星,把它的速度加快到几乎感觉不到它在运动了,最好是正面撞击或者是你能控制好的角度,然后地球(我们不妨把撞击球称为母球)就可以被撞个粉碎。这绝对是一次壮观的大碰撞,可以让地球变的粉碎,物种绝迹——如果这次的碰撞足够猛烈、有足够的力量就能让成千上万的碎片逃脱地球的引力,并且永远分散开来再也不可能被吸回凝结成原形。
地球最后的归宿:
粉碎成许多月球状的岩石块,随意分散在太阳系的每个角落。
可完成的最早时间:
公元2500年,也许是吧?
第四名 借助“戴森球”的力量[详细]
道具:一个强而有力的大驱动器,或者想象有很多这样的驱动器,准备能量大约接近2.0× 1032焦耳。
方法:基本上,我们准备要做的是挖掘出地球所有的资源。把这些原料一次性地放进一个大家伙里并把它推入轨道。是的,这个大家伙需要6000亿亿吨。一个巨大的驱动器,类似于超大型的电磁火箭炮,然后对准发射方向点火即可。 然而,所有这些办法我必须要强调的是要用巨大无比的超能量来完成。创造一个戴森球但是不要让它停止在那(编者按:戴森认为,一个高度发达的文明,必然有能力将太阳用一个巨大的球状结构包围起来,使得太阳的大部分辐射能量被截获)。[详细]
地球最后的归宿:
无数个小碎片,一部分落到太阳上,剩余的分散在太阳系的其余地方。
可完成的最早时间:
当然,以1亿吨的超大火箭炮每秒脱离地球的引力速度要花上1.89亿年。
第五名 靠近一个巨型黑洞[详细]
道具:一个巨型黑洞,火力强大的火箭发动机,任意一个坚固的大行星。离我们地球最近的一个黑洞位于人马座方向,轨道V4641,距离地球1600光年。
方法:找到黑洞后,你把它跟地球放在一起。完成他们的结合可能会花很多时间。这里介绍两种方法,把地球移过去或者把黑洞移过来,虽然最好的办法是你能同时移动两者。
非常困难,但是还是绝对有可能的。
地球最后的归宿:
成为巨大黑洞的一部分
可完成的最早时间:
我认为即使到公元3000年的科技也未必可以做到这点,那就再多加800年的时间。(这是参考外星人的做法并且假设你能同时移动地球和黑洞)。
第六名 利用真空爆破的办法[详细]
道具:一个电灯泡
方法:这是一个很有趣的方法。大多数人认为,真空是空荡荡的。但是,根据量子电动力学,真空中到处充满着称作“零点能”的电磁能。实际上,这种能量是相当多的。美国科学家麦克莱已经计算出,大小相当于一个质子的真空区所含的能量可能与整个宇宙中所有物质所含的能量一样多。所以我们也可以说一个电灯泡封闭的空间包含了足够的真空能量就可以摧毁世界每一个地方。因此,真空能量可以证明是所有能源中最丰富的。
无论你走到哪都有它的存在。你所要做的就是要弄清楚如何吸取这些能量,把它放进某种发电厂里——这一点无须质疑很容易就可以办到了——然后反应就偷偷地、控制不住地发生了。最后释放的能量就很容易摧毁地球上的所有东西,甚至也可以摧毁太阳。 这种可能性也不大。
地球最后的归宿:
不同规格的云粒快速蔓延着。
可完成爆破的最早时间:
2060年左右。
第七名 通过正反物质的相互作用[相关知识详细]
道具:2.5万亿吨的反物质。反物质——可能是世界上最有威力的爆炸性物质,在任何大型的粒子加速器里都可以制造出小量的反物质。但是,要是想取得足以炸毁地球的反物质量可是要花费相当多的时间。如果你能制造合适的机器,就可能非常简单、轻松地把2.5万亿吨物质超越时间,瞬间把它变成反物质。
方法:这个方法可以在引爆一颗炸弹的时候把地球炸成碎片!
地球最后的归宿:
围绕在太阳周围的第二条小行星带。
可实现爆破的最早时间:
公元2500年。当然,如果要完成爆炸需要保证生产出足够量的反物质——这也不一定——小一点的反物质炸弹也用不了多长时间。
第八名 制造一个“大”微型黑洞[详细相关知识]
道具:一个微型黑洞。要注意的是,黑洞并不是永恒的,它们也会因为霍金辐射而蒸发。一般的黑洞被蒸发掉的时间很难估量,但是当蒸发时间取决于黑洞周围物质时,一些小黑洞几乎是瞬间就被蒸发掉了。因此,你的微观黑洞必须大于某种上限物质,这个上限基本上相当于一个珠穆朗玛峰的大小。要制造这样一个微型黑洞无疑是件很棘手的事,因为它需要相当数量的中子。但也可能通过人为干扰无数个原子核,使其聚集并且互相结合而获得成功。
方法:
很简单,只要把你制造出的黑洞放在地球上方,然后等待即可。黑洞的密度很高,它会像石子穿过空气一样穿透所有的物质。这时,黑洞会垂直扑向地面,从地表一层一层吸收就像剥皮一样。吸收到一定时候,它就会剧烈地向后震荡,就像一个鼓胀的钟摆一样不停地抖动。最后,它的大嘴终于伸向地核,继续慢慢吸积。这时,你不要着急,只要稍稍等待,等它消化完这些物质,再吸积,直到整个地球消失殆尽。
可完成的最早时间:
几乎是变成无形的个体,然后如常围着太阳的轨道继续盘旋。
第九名 通过奇异微子吞噬[相关知识详细]
所需物品:一个“稳定”的奇异微子
方法:从美国纽约长岛的布克海文国家实验室里抢劫一台粒子加速器(RHIC)。
用这个东西制造和培养出稳定的奇异微子,一定要注意保持这种微子的稳定性,直到整个地球都被吸进一个巨大的奇异夸克团里。不过要保持这种奇异微子的稳定性是万分困难的,只要这个解决方法找到了就有可能现实。
不久前,一些媒体曾经对能制造奇异微子的粒子加速器唏嘘了一番,但事实上,我们所需的是“稳定”的奇异微子,而它产生的几率几乎等于零。[相关知识介绍]
地球的最终归宿:
一个巨大的奇异物质团
第十名 物种彻底灭绝[详细]
准备物品:无须准备
方法:
无须方法。你只要坐在那里摆弄手指,一切听天由命即可。所有组成地球的20兆京(2.0×1050)个原子会在瞬间、同时自然消失无踪。
注意:实际上这种事情发生的概率比零高不了多少,当然,我们也可以借助一些神奇的(可以理解为科学笑谈)概率控制器来增加这个几率。
荒唐,这绝对是荒唐无比的想法。
1、也许几亿年,甚至几百亿年后,我跟你都化作尘埃。在另一个星球上遇见,在广袤的宇宙空间里,我们其实很近很近。
2、一开始,世界上只有氢,恒星内部的聚变到铁为止,金、铂这样的重金属元素,只能来自于超新星爆发这种宇宙中最绚丽的葬礼,也就是说,如果你送了女孩一枚铂金的戒指,她就戴上了一块星星的碎片。
3、其实分别也没有那么可怕,65万个小时后,当我们氧化成风,就能变成同一杯啤酒上两朵相邻的泡沫,就能变成同一盏路灯下两粒依偎的尘埃。宇宙中的原子并不会湮灭,而我们也终究会在一起。
4、地球正一点点的疏离月亮,据说,每一百万年就会陌生一秒,早在25亿年前,我们便开始了漫长的别离。
5、你身体里的每一个原子都来自一颗爆炸了的恒星,形成你左手的原子,可能和形成你右手的原子,来自不同的恒星。这是我所知的关于物理的最有诗意的事情,你们都是星尘。
6、大约150亿年前,宇宙是个体积无限小,密度无数大的点。构成我们的粒子在爆炸前的瞬间都挤在一起,这世界本质上都是那瞬间诞生出来的。它们在150亿年里在宇宙飘荡,碰撞,转变,创造了完整的我和你。
7、每一次相遇,都是久别重逢,因为远在150亿年前,我们就相遇过了,从那一刻起,我就在寻找你。
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