第5部分。宇宙的规模
上一部分 。
上一部分的摘要。对我们来说，近地轨道非常昂贵。 那么，其他存在这个问题的文明又如何呢？
当然，对于
所有可以想象的生命和思想形式，人们什么都说不了。 那里有那么多非奇妙的想法
[ 945 ] 。 但是，您可以根据我们今天所知道并相信的可能性，来考虑
最可能的文明。 即使采用这种形式，问题也不是没有兴趣的。
1.让我们从“他们的”星球开始。 她长什么样？
这很可能是一个天体，直径为8至13,000公里，主要由岩石物质和金属组成，并有少量水和其他冰混合物。 它围绕一颗恒星旋转，其距离向日葵温度为250-400开尔文。 行星的大气压力至少约为0.1，但几乎不超过几百个大气压。 大气中至少存在百分之一百的二氧化碳
CO 2 。 该行星具有构造活性，密度为4-9 g / cm
3 。 生物化学的基础是水和碳。
听起来像地球一样可怕，对吧？ 让我们看看为什么。我再重复一次：我们正在寻找最可能的对齐方式。 是的，这个问题几乎在每个论点都涉及到：“有可能做相反的事情吗？” 答案通常是：“是的，你可以。 但是第一种选择仍然被认为是当今最常见的。”
让我们从生物化学开始。 如果人们普遍认为心灵的基础是生命，而生命的基础是化学，那么这种化学在液体溶剂中的作用会更好。 分子彼此靠近。 自由混合。 如果溶剂是“好”的，它也会稳定“正确的”分子。 因此，需要流体。 有哪些候选人？
看一看宇宙的化学成分：
（根据[ 990 ]）按照流行程度，哪种化合物首先由这些元素组成？ 对啊 水。
H 2O。 它由最常见的第一和第三元素组成。 以下是甲烷
CH 4的一半。 然后是氨
NH 3 ，但实际上它已经比水少6倍。 是的，当然，这是一家“普通医院”，各个行星的化学成分可能不同。 但是，除了氢的损失外，还需要非平凡的假设来证明行星中的氮比氧要多。 整个宇宙的组成相当统一。 其中的水是最常见的化合物。 令人惊讶的是，有时仍然有一些地方几乎没有水...
除了流行之外，与前十名替代候选人相比，水还具有许多优势。 它们是：高化学稳定性； 强氢键； 存在但极性适中，导致能够溶解而不破坏大量物质并支持酸碱反应的能力； 高热容和蒸发热，增加水体的温度稳定性； 透明性 最后，水冰
比液体
轻 ，因此冬天的水冻结到底部的可能性较小。
因此，最有可能“与他们一起”的溶剂是水。
术语“溶剂”是指液态。 这意味着行星表面的平均温度不应低于至少250开尔文。 400 K的上限从何而来？ 它由碳化合物的稳定性决定。 为什么要碳？ 出于与用水相同的原因。 是的，不仅碳可以形成与其他元素“散布”的复杂聚合物。 硼，磷，硅-氧键，甚至许多金属都可以做到这一点：
但是，碳以其发生的频率成千上万次击中它们，除非绝对是异域生物，否则会留下“无聊的生命”。
既然我们在这里，我们将了解另外一件事。 什么是最常见的
非氢挥发性化合物？ 盘子告诉你：它是二氧化碳
CO 2 。 当然，不能这么简单地称其在一种或另一种气氛（如气体）或地壳（以碳酸盐的形式）中的混凝土含量。 但是，很难想象一个没有氢的大气层和一个常温的行星，而根本没有二氧化碳（结合的或游离的）。 至少应找到0.01％。
这很重要。 因为自然界中二氧化碳的流行对大气密度施加了上限。 从一定的厚度开始，即使有一点
CO 2的大气也不会因为温室效应而开始过热。 它将开始将结合的
CO 2从地壳中驱出，并因此加速加热。 就像在金星上一样。 很难说这是在什么压力下发生的，并且这都取决于许多参数。 但最有可能的是，我们正在谈论数百种气氛。
因此，地球的大气层不像巨型大气层那么厚。 但不要太薄。 因为，如果压力显着小于0.1个大气压，则液态水存在的温度范围会急剧缩小。
在中等厚度的气氛中，温度状况主要取决于阳光。 这意味着行星围绕恒星旋转一定距离，自然阳光将其保持在大约250-400开尔文的温度。 在所谓的“宜居区”
[ 948 ] 。
但是在250 K或更高的温度下，水，甲烷，氨和其他“冰”在真空中的冷凝效果不佳。 因此，在行星形成领域中，它们将很少，并且它们不会成为其组成的主要组成部分。 这意味着“他们的”星球将由沸点更高的物质形成：金属和“石头”，即 上面列出的十种最常见元素的氧化物（可能还有碳化物）。 从这里我们大致知道其物质的密度。
此外，具有化学演化的人类星球必须保持活跃的构造学数十亿年。 因为否则，地球上的水和大气中的
CO 2会变成“冰球”和/或类似火星的状态。 从技术上说，太阳系中的月球和火星早已（几乎）死亡。 但是地球和金星-不。 这意味着行星直径的下边界在火星和金星之间经过。 数以千计的人，它是8公里。 是的，过量的放射性核素可以提供热量和活性，并且体积小得多。 但这是不太可能的解决方案。 因为放射源的热量与行星质量的第一度成正比，并且增生和分化的热量与平方成正比。 也就是说，“平均而言”，与质量浓度较高的放射性核素相比，更容易确保土壤质量的提高。 是的，当然，作为巨型卫星的行星很可能会受到潮汐作用的加热（例如Io），但我们尚未真正发现外泌子，因此这种变体几乎不常见。
大小的上限由向巨无霸的过渡确定。 超过一定质量时，氢和氦的保留（或捕获）开始，在输出处我们得到海王星或木星。 估计发生这种情况的质量会有所不同，我看到的数字在2到10个地球质量之间，但是正如我们将看到的，确切的上限并不那么重要。 因此，仅取我们2的上限半径即可 13000公里。
好吧，最后。 了解了近似的化学成分（带有金属的“石头”）和大小后，您可以在考虑压缩的情况下估算行星的密度。 它将在4000-9000 kg / m
3左右 。
本文是为网站https://habr.com撰写的。 复制时，请参阅来源。 本文的作者是Evgeny Bobukh 。 B：1KhPVPHw4XrxtuocDiBbh7KVSJ6nDTHtMq; E：0x3d174b521004B08023E49C216e4fa2f67868210F; L：LZ3bFQHUxBAtpgxcNSfwv61LiwZVx3EGoo 更简单。
2.在这种大小和密度的天体上的第一宇宙速度是4,000-20,000 m / s。
3.他们使用的燃料，至少在太空计划的初期阶段，与我们的燃料几乎没有太大不同。 每个地方的化学都是一样的，只有十几种“好”的光和高能试剂。 然后，实际上，“他们”的导弹引擎的呼气速度应限制在与我们相同的〜4500 m / s。
4.使用Tsiolkovsky公式，我们发现“他们的”导弹的
M /
m比率将在2.5-85范围内。我们考虑到工程缺陷，引力和其他损失，（对我们而言）使理论上的预期比率
M / m≈13普腾三十岁。 对于“他们”来说，
M /
m变为5-200。
5.由于事实证明火箭主要由燃料组成，因此“它们”的
Q 2值（定义为负载质量加上结构干质量的燃料）也不少于5-200。
6.但是高
Q 2设计很昂贵。 如果我们接受在
第一部分中获得的公式
C （
Q 2 ）≈（
Q 2 +1）2/4，那么事实证明，“他们的”导弹比“他们的”卡车（质量相同）的价格贵9至10,000倍。 当然，都是按量级排列的。
左边界看上去无所畏惧。 但是，可以预期大多数“典型”情况都接近此范围的中间。 因此，对于现实中的地球，该比率约为300。
这个结论也可以用公式来描述，奇怪的是，弹簧极限再次出现回忆一下第一个宇宙速度的表达式：
V 1 2 =
GM p /
R。 揭示了行星的质量
M p ，我们得到
V 1 2 =（
4π / 3）
GρR2。接下来，你是什么？ 在化学火箭中，其值
不超过√2q，其中
q是能量最高的化学燃料的热值。 如下：
V 1 2 /
u 2 >（
4π / 3）
GρR2 / q [10]
现在请记住，这件事正在地球上发生。 行星就是这样的东西，它绝不可能采取手提箱或雪人的形式，这与小行星Ultima Thule
[ 950 ]不同 。 因为即使以某种灾难性的方式呈现这种形式，行星的材料也会在自身重量的压力下立即“漂浮”并返回球形。 实际上，此属性是行星
[ 960 ]定义的关键部分：“ <...>物体<...>
足够大，可以在其自身重力 <...>
的影响下呈球形 。”
例如，地球中心的压力为
[ 970 ] 3.5 * 10
11帕斯卡。 这比最持久的矿物的抗拉强度
[ 355 ]高得多，这是由于什么原因导致它们在地球深处的表现都比固体物质更像粘性液体。
我们引入无量纲的“行星系数”
P，它等于行星中心的压力与构成行星的材料的抗拉强度之比：
P =
p /
σ [15]
对于地球来说，
P大约是1700，对于火星来说，大约是250，甚至对于月球，大约是45。通常，对于构造活动较大的大行星（无论组成如何），
P >≈1000-3000。
只是小事一桩：写出行星中心压力的公式。 在第一近似中，估计为
p≈ρgR/ 2 ，其中
ρ是行星的密度，
R是其半径。 在这里代入
g =
GM /
R 2和
M =（
4π / 3）
ρR3，我们得到：
p≈ （2π/ 3）
Gρ2 R 2 。
哇！ 这与公式[10]非常相似。 几乎相同的因素。 如果结合起来怎么办？ 结果是：
V 1 2 /
u 2 > 2
p /（
ρq ）[20]
但是
p与“行星系数”有关。 即，
p ＝
σP。 替换为：
V 1 2 /
u 2 >
2σ /（
ρq ）
重写一下：
V 1 2 /
u 2 > 2
P * （
σ /
ρ ）/
q（
σ /
ρ ）是物质能量含量的弹性极限。 的确，如果您在这里替代最耐用的材料（例如石墨烯）。 真实的岩石较软，能量含量较低。 让
K次。 也就是说，对于真实的行星（
σ /
ρ ）是弹簧极限除以
K。 什么是
q ？ 这是最好的化学燃料的能量含量！ 等于……达到春天！ 缩短了两个弹簧极限，并保持：
V 1 2 /
u 2 > 2
P /
K典型石材的
K为100-1000。
P代表大行星-从一万到几万。 因此，在大多数具有大气活动的构造活跃的行星上，第一宇宙速度显着高于化学发动机流出的极限速度。
有什么结论？
- 在较低质量的居住行星范围内，发射入轨道的成本相对较低。 仅比用卡车运送相同的货物贵十倍。
- 对于我们大多数人来说，这个参数是几百个。
- 在最大的行星上，它有数万个。 大约与我们在没有引力的情况下以第三种空间速度发射行星际探测器的成本相同。 如果来自这样一个星球的贫穷同胞与我们同时开始他们的太空计划，那么现在他们显然正在庆祝发射第三颗人造卫星。 并梦想着有人驾驶飞机。
通常，在
有人居住的行星的几乎所有实际参数范围内 ，将货物送入轨道
的成本成倍增加。 几乎每个人都肯定助推器价格昂贵。 当我们坐在这里阅读本文时，在遥远的星系中的某个地方，当地的Korolevs，Masks和Browns不断推挤，赢得了克的重量和几秒钟的特定冲动，对着Spring Limit进行了诅咒。 几乎所有的星球文明（如果有的话）都被迫解决了我们现在面临的问题：如何在弹簧极限下跳跃，四处走动，爬行。
他们中的大多数人有三种方式。
或者，由于纳米材料和奇特化学的成功，试图将弹簧压缩到最后。 不错的主意。
或“解雇经纪人”，发展无核高能物理。 我喜欢这种方式，但我知道这很可能只是我个人的幻想。
或发展核能。 但是这里一切都不好。 化学演化产生的生物可能会害怕其量子能量辐射，其数量级要比化学键的能量高几个数量级。 是的，也许，原则上，您甚至可以找到修复活细胞的方法，甚至可以修复整个生物圈。 在那里，Deinococcus radiodurans
[ 980 ]承受的辐射剂量甚至是其细菌的10到30倍，证明了在活生物体中进行DNA修复的基本可能性的一个定理。 但是，一种细菌与整个生物圈之间存在巨大差异，而且绝不是可以克服的事实。 我个人对此表示强烈怀疑。
我说了三种方法吗？ 但是，有四分之一。 它可供我们使用，还有一些幸运的产品。
即，将遥控机器人投在最近的卫星上。 为了利用这些机器人的力量用本地材料建造城市，工厂，火箭和车站，而无需将它们从重型行星的重力井底部拖曳。 从这个意义上说，我们
很幸运。 我们在大约1.25光秒的距离上有一颗月亮。 拥有大量的资源。 要从地球上的电视上控制月球机器人，不需要强大的人工智能系统。 这是早在1970年代就解决的一个问题。 通过呼吁现代机器人技术，编程和机器学习的帮助，可以从根本上改进此解决方案。 从某种意义上说，这里的下一步是针对哈勃的读者的。
但是，很可能并非所有文明都有这种运气。 许多人附近没有月亮。
为什么我强烈怀疑随着我们发现文明的能力的提高，当我们观察有人居住的空间时，会看到越来越像这样的画面：
非常感谢大家，祝你2019年愉快！
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如此大小的文本无法准确无误地书写。 我非常感谢您的有用评论和更正。 我很高兴有这么多知识渊博和有思想的人。
但是，很可能，这是我至少在哈布雷上的最后一篇重要文章。 因为不能违反有罪不罚的节约能源法则。 而且我很长时间侵犯了他，不敬虔。 毕竟，撰写这样的文章需要花费数月，而审议需要花费数年。 这是严重干扰生存任务的工作：工作，面试，家庭和维修起重机。 耗时的时间威胁着正常的生活和职业。 遗憾的是，在哈布雷（Habré）上，这一努力得不到补偿。 我不是在俄罗斯找工作。 本文的主题是非核心的。 要求加密货币即使在“ I PR”枢纽中也要完成一个简单的尝试，就造成了业力的爆炸，甚至持续了一个小时-我将进入只读状态，而您永远不会看到本文。
不过，我不会说再见，再次感谢大家！
最后，我要表示极大的感谢：
- 致那些在文本出版之前帮助阅读过这篇文章的朋友：安娜·登堡，丹尼尔·科涅夫，丹尼·古尔斯基，尤金·卢斯金，伊利亚·M·科罗尔，卡夫留琴科·奥列克西，迈克尔·恩丁。
- 新西伯利亚国立大学对我忘掉一切之后留下的印象-接受高质量的教育。
[355]
材料的强度[945]
生物化学的替代形式[948]
居住区[950]
小行星Ultima Thule，又名“雪人”[960]
现代的“定义”，PAH，地球的定义[970]
( , )[980]
Deinococcus radiodurans,[990]