如何降低金星大气压
金星半径只比地球小300千米,质量为地球的4/5,可以留住稠密的大气;长期在金星生活,不会引发骨质疏松和肌肉衰退。它距地球近,运输和通信容易。
但金星大气中,有一层厚达20~30千米的浓硫酸云。云层顶端有强风,约350千米/小时,但金星地面风速不到几千米/小时。虽然没有水,但金星上空还是会像地球一样,出现闪电和雷暴。金星大气压强是地球的90倍,其中97%是二氧化碳,根本无法呼吸,而且有层20~30千米厚的硫酸云。因为二氧化碳只许阳光通过,却不让热量散发到太空。致使金星表面能熔化铅。
卡尔·萨根曾经设想:将耐酸的绿藻撒到金星的云端,这里温度不高,让绿藻利用空气中的水和二氧化碳合成碳水化合物。因为没有天敌,绿藻将会以几何级数增长。当主要由碳水化合物构成的藻类从云端落下时,受炽热空气烘烤,成为炭粉落到金星表面。碳化过程中析出的水,又成为光合作用的原料。这样无须投入巨额的资源就能将金星大气中的炭固定。
能不能培养出在硫酸云中存活的藻类?值得怀疑。藻类生长繁殖离不开水和多种矿物元素,而金星云端十分缺水,更缺矿物元素。在这种条件下要让藻类大量繁殖,可能性很小;其次,只要有五分之一的二氧化碳转化成氧气,落在金星表面的碳粉就会闪燃爆炸。因此卡尔·萨根在《暗淡蓝点》一书中就指出:仅仅采用上述方法还不行。
金星问题的关键是大气太稠密。有人设想:用天体撞击金星,驱散大气。如果用直径700千米的天体撞击金星,只能清除不到千分之一的大气。随着金星大气密度的降低,碰撞清除的效果还会递减。而且,绝大部分被驱散的气体又会重新回到金星的怀抱。
采用这种野蛮的方式驱散大气,自然效果不好。但可以让飞船贴近金星大气层飞行,吸进金星大气,然后高速喷出,让气体永远脱离金星怀抱。这相当于让被驱除的气体获得10.4千米/秒的速度。
不过降低金星大气浓度,不一定要做减法。也可以做加法。可以通过添加某种物质,使大气压降低。
首先可以输入固体矿物,直接吸收二氧化碳。如太空冶金产生的废渣,这些废渣中含有大量的铁和钙,可以吸收空气中的硫酸和二氧化碳。而且废渣的孔隙率很高,是很好的吸附材料。可惜对金星来说,只是杯水车薪。
或者可以输入水:让植物将水和二氧化碳转变为有机物。但植物每吸收一个二氧化碳分子,就会放出一个氧分子。结果会在金星形成约66个大气压,几乎是纯氧的环境。在这种环境中,无论是人还是飞船,都很容易燃烧!
还有一种方案是:引入天然气。土卫六上有液化天然气湖,将其发射到金星消耗光合作用产生的氧气。最后生成有机物和水。4吨天然气可固定11吨二氧化碳。
把大量的天然气输入金星,会增加金星碳的含量,带来麻烦。除非土卫六的表面有2千米厚的天然气“冰川”,才能满足金星大气改造的需要。问题是:土卫六上有这么多天然气吗?
要剔除二氧化碳,还是输入氢气为好。输入1吨氢,可以让11吨二氧化碳变成水和有机物。而水是金星迫切需要的东西。但是氢气从哪里来?
比较各星球发射飞船的成本发现:在行星上的发射成本比卫星低。行星离太阳越远,需要的发射能量越少。如电解水厂建在冥王星上,发射速度只要4.04千米/秒就可以了。加上电解水的消耗,总能量相当于把氢加速到17.4千米/秒。
如果采用从气态行星中吸取氢气的方法。那么在各气态行星中,从天王星吸取气体,消耗的总能量最少:让飞船进入天王星静止轨道,伸下一根3万千米长的管子,吸取天王星大气。将其中占83%的氢分离出来,液化,装入贮藏罐中,发射到金星。整个过程相当于将氢以16千米/秒的速度发射出去。
更好的办法是:让天然气和水反应制氢。这种办法所耗能量只有电解方式的1/12。土卫六上天然气成湖,又含有大量的水冰。用这种方式制氢发射到金星,消耗的总能量相当于把氢加速到10.06千米/秒。
不过,金星大气总质量约46亿亿吨。就算金星大地将二氧化碳吸收了90%,那么还得输入0.4亿亿吨氢。即使按照土卫六的方案,每运送1吨氢到金星,也不少于4万元。金星改造完成后,最多获得2.4亿平方千米的土地。再考虑到遮阳伞的支出,平均每平方米的土地累计要花70万元!地球上任何山脉、沙漠和沼泽的开发条件都比金星好得多,资金回报率,比改造金星高得多!
就算是考虑到土地增值因素,单纯地改造金星,还是代价太高。