Autor Thema: [Hard SF] Redshift - Die Fliegenden Rochen der Venus (war: Redux)  (Gelesen 151 mal)

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Edit:
Dieser Thread ging aus dem allgemeinen Redshift Redux Thread hervor: https://www.tanelorn.net/index.php/topic,130789.0.html

--


Am heutigen Regentag mal wieder meine Gedanken etwas in den Weltenraum schweifen lassen, und da fiel mir etwas auf bzw ein. Nochmal zum Thema "Globaler Sonnenschirm am L1". Zur Erinnerung, wir wollen da ja eine große Streulinse bauen (ca 2300km Durchmesser) die so ca 2-3% des Sonnenlichts an der Erde vorbeilenkt. Baumaterial hauptsächlich Kohlenstoff.

Und da hatte ich ja _ursprünglich_ vor, diesen Kohlenstoff aus der Venusatmosphäre abzubauen und dann in Form von Photonensegeln zum L1 schippern zu lassen.
_Dann_ stieß ich auf den Pferdefuß, dass man den Kohlenstoff erstmal von der (oberen) Atmosphäre in den Orbit bringen muss, und dies nicht praktikabel ist wenn es dort lokal keinen geeigneten Treibstoff gibt (weil das im Überfluss vorhandene CO2 als Stützgas aufgrund seiner hohen Molmasse völlig ungeeignet ist). Und Import von Wasserstoff wäre prohibitiv teuer. Und Skyhooks stehen nicht zur Verfügung, weil man die sonst genausogut von der Erde aus einsetzen könnte.

Darum bin ich ja darauf umgeschwenkt, den Kohlenstoff lieber aus NEAs zu fördern, was ja auch ein schönes Konzept ist.

Aber jetzt fiel es mir wie Schuppen aus den Haaren: wir HABEN doch beliebige Mengen Wasserstoff auf der Venus! Da hängen auf 40-70km Höhe riesige Wolken aus SCHWEFELSÄURE herum, und woraus besteht diese? H2SO4! Ich hatte wirklich so einen Leslie-Nielsen-Stirnklatsch-Moment.

Das bringt die Venus also doch wieder ins Rennen. Man muss halt neben dem CO2 auch H2SO4 fördern und raffinieren, und wir bekommen: das gewünschte Exportgut C, sowie LH und LOx in rauhen Mengen. Gepowert wird das Ganze durch PV, die ja auf der Venus doppelt so effektiv ist wie auf der Erde. Vermutlich wollen wir trotzdem LANTR-Lifter haben, und brauchen also zusätzlich noch Kernbrennstoff, aber das ist gar nicht so viel und mE kein Showstopper.

Die genauen Zahlen, was wir nun konkret für einen logistischen Unterbau brauchen um zuverlässig 500t/d liefern zu können, muss ich noch durchrechnen. Aber es dürfte sich in Grenzen halten. Der Rest sind Details in der Umsetzung, etwa wie genau man die Förderplattformen fliegen lässt -- spontan denke ich da an eine Kombination aus wasserstoffgefüllten Auftriebskörpern plus aerodynamischem Lift.

Außerdem hatte ich weiter oben geschrieben, dass die Gewinnung von C aus CO2 sehr energieintensiv sei -- das stimmt auch, aber vielleicht doch nicht ganz so schlimm wie befürchtet. Wenn ich mich recht erinnere, war der genannte Energiebedarf -- was war das, 100GW Dauerleistung? -- auf reine Pyrolyse bezogen. Es gibt aber auch deutlich energieeffizientere katalytische Verfahren, insbesondere die Bosch-Reaktion, und die ist sogar exotherm.

--

Nun wäre also abzuwägen, welcher Approach sich eher durchsetzen dürfte. Die NEA-Strategie ist ja auch nicht schlecht. Allerdings auch nicht ohne Tücken: weiter oben hatte ich noch geschrieben, dass es wohl NEAs gäbe die zum Großteil aus elementarem Kohlenstoff bestünden. Jetzt lese ich, dass das so nicht stimmt oder wenn dann die extreme Ausnahme ist. Vielmehr liegt in den meisten C-Typ Asteroiden der Kohlenstoff in verschiedenen Verbindungen gebunden vor -- hauptsächlich Karbonate und Kerogen-artige. Heisst also, die Förderung und Aufbereitung ist hier deutlich komplexer - und vermutlich bei jedem Asteroiden anders, d.h. man kann die Prozesse nicht so gut streamlinen wie bei der schnurgeraden CO2-Förderung auf der Venus.

Dazu noch zu bedenken: für das erste Megaprojekt, also diese Streulinse, da brauchen wir "nur" (Größenordnung) 1Mt C. Wenn man nur bis hierhin denkt, könnte eine entsprechend kurzzeitige NEA-Förderung am wirtschaftlichsten sein. Aber sobald wir mit einbeziehen, dass dieser Schritt ja nur eine Stufe im "Long Game" ist, und wir in der Folge noch massenweise Kohlenstoff an anderen Stellen im Sonnensystem gebrauchen können: Orbitalstädte, Agri-Habs, Rotovators/Skyhooks -- ist "Venerian Carbon" vielleicht doch eine Aktie auf die zu setzen sich lohnt.
« Letzte Änderung: Gestern um 12:52 von Feuersänger »
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Zwei Fragen:

- Bei der vorgeschlagenen Umwandlung fällt ja auch noch Schwefel in rauen Mengen an. Kann man damit irgendetwas profitträchtiges anfangen? Mein Chemieunterricht ist lange genug her, dass mir außer Schießpulver nichts einfällt, und dafür ist das nun wirklich das falsche Jahrhundert.

- Die Bosch-Reaktion ist exotherm. Ist das in einer Umgebung, wo Hitze eher das Problem ist als Kälte, nicht problematisch? Gerade so nah an der Sonne, wo Aufheizung durch Sonneneinstrahlung ein doppelt so großes Problem ist wie nahe der Erde?
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- Bei der vorgeschlagenen Umwandlung fällt ja auch noch Schwefel in rauen Mengen an. Kann man damit irgendetwas profitträchtiges anfangen?

Ja, durchaus. Google spuckt dazu als erstes Stichwort "Schwefelbeton" aus -- IRL von der nasa als primäres Baumaterial für Mond- und Marsbasen vorgesehen. Da haben wir also anscheinend ein erstklassiges Baumaterial für planetare Bauwerke. Und selbst wenn sich der Transport nicht lohnen sollte, dann kann man das Zeug ja auch einfach wieder auf die Venus kippen.

Zitat
- Die Bosch-Reaktion ist exotherm. Ist das in einer Umgebung, wo Hitze eher das Problem ist als Kälte, nicht problematisch? Gerade so nah an der Sonne, wo Aufheizung durch Sonneneinstrahlung ein doppelt so großes Problem ist wie nahe der Erde?

Denke nicht dass das ein Problem wäre, im Gegenteil. Die Bosch-Reaktion braucht ja afaik schon knapp 900K um abzulaufen. Das heisst also, wir müssen im Idealfall nur einmal Energie reinstecken um die Reaktion in Gang zu bringen, und dann erhält sie sich selber. Überschüssige Hitze können wir vielleicht über sekundäre Brayton-Turbinen in Strom umwandeln (bissl überflüssig wenn man eh PV hat) und den Rest kühlt man einfach mit Außenluft. Die Außentemperatur auf der besagten Höhe (72km) der Venus liegt auf der Tagseite bei ca -50 bis -40°C. Da dürfte man überschüssige Wärme gut ableiten können.

Übrigens: die Windgeschwindigkeit beträgt auf dieser Höhe 360-400km/h. Die Venus selber rotiert ja fast gar nicht. Wir müssen also unsere Plattformen nur so bauen, dass sie mit eigenem, solargepowertem Antrieb schlappe 400km/h schnell fliegen können und somit effektiv stationär in der Luft stehen. Das klingt für mich trivial.

Und: die Erfahrungen, die man mit diesen Venus-Plattformen sammelt, werden dann einige Jahrzehnte später bei der Errichtung der Saturn-Heliuminfrastruktur Gold wert sein. ^^
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Ich habe gestern noch weiter rumgetüftelt und - full disclosure - drei LLMs bemüht um mich an das plausibelste Modell heranzutasten.

Am besten gefällt es mir letztlich so:
Die Förderplattformen auf der Venus fliegen teils durch aerodynamischen, teils statischen Auftrieb (Wasserstoff). Sie sind geformt wie riesige Rochen mit ca 2,5km Länge und 4,3km Spannweite. Das Zentrum - entlang des "Rückgrats" - beherbergt Habitat, Maschinerie und obendrauf eine Landebahn für die Lifter-Shuttles.
Die Flügel sind etwa in den vorderen 2/3 mit PV-Folie laminiert, was insgesamt ca 3km² PV-Fläche ergibt, womit auf der Venus ca 2,5GW (!) elektrische Dauerleistung zu erzielen sind. Das hintere Drittel besteht aus einer transparenten Hülle, unter der metallische Spiegel stecken, die Sonnenenergie thermisch einfangen und ins Zentrum des Rochens leiten -- wir benötigen die Wärme für diverse Raffinationsprozesse.
Der gesamte Rochen hat so etwa 450 Mio m³ Volumen. Davon können ca 360Mm³ mit Wasserstoff als Auftriebsgas befüllt werden. Insgesamt benötigen wir 5 solcher Rochen im Einsatz, um unser Export-Target zu erreichen.

Witzig ist noch, dass die geforderte Kohlenstoffproduktion nur einen kleinen Teil des Förderaufwandes ausmacht. Der Großteil der Mühe geht in die Wasserstoffproduktion zur Betankung der Lifter: wenn 1 solche Plattform pro Tag 100 Tonnen C produzieren soll (Nutzlast für 1 Heavy Lifter pro Tag), muss sie gerade mal 367t CO2 pumpen.
Um aber die für einen Start benötigten 75t Wasserstoff -- das habe ich komplett neu berechnet, unter Maßgabe eines Lifters mit LANTR-Antriebs mit Scramjet-Unterstützung -- zu raffinieren, müssen wir 2000 Tonnen Flüssigkeit aus den Wolken einsammeln - entsprechend des Vorkommens genau 1932t Schwefelsäure und 386,4t Wasser. Bei 400km/h relativer Geschwindigkeit bedeutet das einen Scoop-Querschnitt von ca 8000m² (auf 52km Höhe).

Noch ein Treppenwitz: obwohl der Scoop nur einen Bruchteil der Größe der ganzen Anlage hat, verursacht er den größten Drag. Der Rochen selber könnte auf 72km Höhe mit sowas wie 18MW entspannt dahinsegeln. Aber der Scoop, auf ca 52km Höhe hinabgelassen, verursacht in der dort dichteren Luft eine Bremswirkung von ca 1360MW.
Die erforderliche Antriebsleistung wird über solarelektrische Impeller zur Verfügung gestellt. Die meisten dieser Impeller sind direkt am Scoop montiert sodass sie in der dort dichteren Luft operieren können. Minimum brauchen wir da 12 Triebwerke à 120MW Dauerleistung mit je ca 7,5m Durchmesser - das ist so berechnet, dass die Tip-Geschwindigkeit der Schaufeln mit normalem Sicherheitsabstand unter der Schallgeschwindigkeit auf dieser Höhe bleibt.
Die Stromversorgung wird über supraleitende Kabel passieren müssen.

Also langer Rede kurzer Sinn, ich finde das Bild von gigantischen Rochen, die über die Venus-Wolken hinweggleiten, eigentlich zu großartig um es der Schere zum Opfer fallen zu lassen. ^^
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Also langer Rede kurzer Sinn, ich finde das Bild von gigantischen Rochen, die über die Venus-Wolken hinweggleiten, eigentlich zu großartig um es der Schere zum Opfer fallen zu lassen. ^^

Oh, absolut. Ein bißchen "Rule of Cool" muss sein!
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Wie es halt öfter passiert, hat sich in die Berechnungen irgendwo ein gewaltiger Fehler eingeschlichen -- ob das nun an einer Verwechslung von MW mit MWh lag oder einfach irgendwo zwei unterschiedliche Skalierungen durcheinandergebracht wurden, kann ich jetzt nicht mehr recht nachvollziehen. (Ich drücke das so komisch im passiv aus, weil der Fehler zwar der KI passiert ist, aber ich ihn nicht rechtzeitig entdeckt habe). Darum jetzt also alles nochmal neu berechnen.

Aber immerhin ist es kein Showstopper, im Gegenteil: wir haben jetzt die Wahl, ob wir bei den bisherigen Produktionstargets bleiben, dann dürfen die Rochen deutlich kleiner werden, oder ob die Rochen so riesengroß bleiben sollen, dann können wir die Produktion nach oben schrauben.

Aktueller Zwischenstand ist: um pro Tag 200 Tonnen CNT zu produzieren und genug H2 um diesen in den Orbit zu schießen, muss der Rochen 1,8km lang und 2,6km breit sein. Das bietet nach wie vor mehr als genügend internes Volumen für die Auftriebskammern und alles was sonst so reingehört.

Blieben wir hingegen bei den ursprünglich angedachten 3x4,5km, könnte ein einziges solches Trumm pro Tag 580t CNT herstellen und exportieren. Das wäre also ein Heavy-Lifter Start alle 4 Stunden.

Allerdings skaliert das durchaus favorabel nach oben: 1x 3km Mega-Rochen hätte nur etwas mehr als die doppelte Masse eines 1,8km-Rochen, aber eben fast den dreifachen Ausstoß. Andererseits skalieren da natürlich auch Probleme mit der Statik nach oben, Biegemomente und Hebelkräfte usw. Auch "interessant" ist die Frage, wie diese Dinger überhaupt zusammengebaut werden, so schwebend im Venus-Jetstream. --> Darum vllt doch besser nicht ganz so dick auftragen und sich mit einem 1,8m-Rochen zufrieden geben.

--

Eigentlich schwebt mir ja für den Anfang eine kleine Flotte dieser "Solarkreuzer" vor, da es ja wie gesagt um eine globale Initiative geht. Namen hab ich schon! Nämlich basierend auf mythologischen Venus-Referenzen aus verschiedenen Kulturen. Den Anfang macht natürlich die älteste Zivilisation der Menschheit, und danach sollen die anderen Namen aus verschiedenen Kulturräumen kommen. Stellt euch diese Riesendinger vor, wie sie sich ins Bild schieben und, dick vorne auf dem Rumpf aufgemalt, die Namen jeweils in "traditioneller" und lateinischer Schrift:

(Klicke zum Anzeigen/Verstecken)
𒀭𒈹
INANNA

शुक्र
SHUKRA

金星
JINXING

ΕΩΣΦΟΡΙΑ
EOSPHORIA

CHAK EK'
[hier Maya-Glyphe vorstellen]

KHWEZI
[hier habe ich partout kein geeignetes Symbol auftreiben können]
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Offline gilborn

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Aber immerhin ist es kein Showstopper, im Gegenteil: wir haben jetzt die Wahl, ob wir bei den bisherigen Produktionstargets bleiben, dann dürfen die Rochen deutlich kleiner werden, oder ob die Rochen so riesengroß bleiben sollen, dann können wir die Produktion nach oben schrauben.
Warum nicht beides nehmen?
Es gibt ja auch unterschiedlich große Ernetemaschinen, Tanker etc..

Cooles Projekt übrigens!