Del III: Overvejelser om ressourceudnyttelse
I del I og del II af denne serie undersøgte jeg nogle af de operationelle og videnskabelige spørgsmål forbundet med en menneskelig mission til en nær jordas asteroide (NEO) og kontrasterede dem med de enklere operationer og større videnskabelig tilbagevenden af en mission til månen. For at fortsætte diskussionen om, hvad vi muligvis kan gøre ved en asteroide, vil jeg nu overveje at bruge de lokale ressourcer, der tilbydes af asteroider, hvordan de adskiller sig fra månen og dem og giver nogle praktiske overvejelser om adgang og brug af dem.
For at blive en virkelig rumfarende art skal menneskeheden lære, hvordan man bruger det, vi finder i rummet, til at overleve og trives. Bundet til jordens logistikkæde er vi nu og vil altid være begrænset i rumfacilitet. Vores ultimative mål i rummet er at udvikle evnen til at gå hvor som helst når som helst og udføre enhver mission, vi kan forestille os. En sådan kapacitet er ikke tænkelig uden at være i stand til at hente bestemmelser fra ressourcer, der findes uden for planeten. Det betyder at udvikle og bruge pladsressourcerne til at skabe nye muligheder.
En af de påståede fordele ved asteroide destinationer er, at de er rige på ressourcepotentiale. Jeg er enig i at sætte accenten på ordet ”potentiale.” Vores bedste guide til arten af disse ressourcer stammer fra studiet af meteoritter, der er afledt af asteroider i nærheden af Jorden. De har flere sammensætninger, hvor den mest almindelige er den almindelige chondrit, der udgør omkring 85% af de observerede meteoritfald. Almindelige chondrites er dybest set sten, der er rig på elementerne silicium, jern, magnesium, calcium og aluminium. De indeholder rigelige metalkorn, hovedsageligt sammensat af jern og nikkel, bredt spredt over hele klippen.
Asteroides ressourcepotentiale ligger ikke i disse objekter, men i mindretallet af asteroider, der har mere eksotiske sammensætninger. Metal asteroider udgør omkring 7% af befolkningen og er sammensat af næsten rent jern-nikkel metal, med nogle indeslutninger af stenlignende materiale som en mindre komponent. Andre siderofile (jernelskende) elementer, herunder platin og guld, udgør sporingsdele af disse kroppe. En metalsteroid er en ekstrem højklassig malmaflejring og kan potentielt være værd milliarder af dollars, hvis vi var i stand til at få disse metaller tilbage til Jorden, selvom man skal være opmærksom på de mulige katastrofale virkninger på eksisterende ædelmetalmarkeder - så meget guld blev produceret i Californien Gold Rush i 1849, at verdensmarkedsprisen på guld faldt med en faktor på seksten.
Fra rumfartperspektiv har vand den mest værdi. En anden type relativt sjælden asteroide er også en chondrit, men en speciel type, der indeholder kulstof og organiske forbindelser samt lerarter og andre hydratiserede mineraler. Disse organer indeholder betydelige mængder vand. Vand er et af de mest nyttige stoffer i rummet - det understøtter menneskeliv (til at drikke, at bruge som strålingsafskærmning og ånde, når det krakkes i dets komponent brint og ilt), det kan bruges som et medium til energilagring (brændstof celler) og det er den mest kraftfulde kemiske raketdrivningsmiddel, der er kendt. At finde og bruge en vandrig NEO ville skabe et logistikdepot af enorm værdi.
En vigtig fordel ved asteroider for ressourcer er en ulempe som driftsmiljø - de har ekstrem lav overfladetyngdekraft. At komme ind og ud af månens tyngdekraft kræver en ændring i hastighed på ca. 2380 m / s (begge veje); at gøre det samme for en typisk asteroide kræver kun et par meter i sekundet. Dette betyder, at en nyttelast, der lanceres fra en asteroide snarere end Månen, sparer næsten 5 km / s i delta-v, en betydelig mængde energi. Så fra energiperspektivet slår asteroiderne Månen som en kilde til materialer.
Der er dog nogle vanskeligheder ved minedrift og brug af asteroidemateriale sammenlignet med månens ressourcer. Først er arten af råmaterialet eller "malm." Vi har for nylig fundet, at vand ved Månens poler ikke kun er til stede i en enorm mængde (titusindvis af milliarder tons), men også er i en form, der let kan bruges - is. Is kan omdannes til en væske til yderligere forarbejdning til minimale energiomkostninger; hvis den iskolde regolit fra polerne opvarmes til over 0 ° C, smelter isen, og vand kan opsamles og opbevares. Vandet i kulstofholdige chondriter er kemisk bundet inden i mineralstrukturer. Der kræves betydelige mængder energi for at bryde disse kemiske bindinger for at frigøre vandet, mindst 2-3 størrelsesordener mere energi, afhængigt af den specifikke mineralfase, der behandles. Så udvinding af vand fra en asteroide, der er til stede i mængder på nogle få procent til måske et par titusinder af procent, kræver betydelig energi; vand-is ved Månens poler er til stede i større overflod (op til 100% i visse polære krater) og er allerede i en let at behandle og bruge form.
Behandlingen af naturlige materialer til ekstraktion af vand har mange detaljerede trin, fra anskaffelse af råmaterialet til at flytte materialet gennem behandlingsstrømmen til opsamling og opbevaring af det afledte produkt. På hvert trin adskiller vi typisk en komponent fra en anden; tyngdekraften tjener dette formål i de fleste industrielle processer. En vanskelighed ved behandling af asteroide ressourcer vil være at enten udtænke teknikker, der ikke kræver tyngdekraft (inklusive beslægtede fænomener, såsom termisk konvektion) eller at skabe et kunstigt tyngdekraftfelt for at sikre, at ting bevæger sig i de rigtige retninger. Enten tilgang komplicerer ressourceekstraktionsprocessen.
Den store afstand fra Jorden og dårlige tilgængelighed af asteroider kontra Månen virker mod ressourceudvinding og -behandling. Menneskelige besøg på NEO'er vil være af kort varighed, og fordi radiotidsforsinkelser til asteroider er i størrelsesordenen minutter, er direkte fjernbetjening af behandlingen ikke mulig. Robotsystemer til minedrift af asteroider skal være designet til at have en stor grad af autonomi. Dette kan blive muligt, men i øjeblikket har vi ikke tilstrækkelig information om arten af det asteroide råstof til hverken at designe eller endda forestille sig brugen af sådant robotudstyr. Desuden er minedrift og forarbejdning meget interaktive aktiviteter på Jorden, selv hvis vi forstod indskudets beskaffenhed, og vil være det i rummet. Den mindste afvigelse eller forkert beregning kan forårsage, at hele behandlingsstrømmen går i stykker, og i fjernbetjeninger vil det være vanskeligt at diagnosticere og rette problemet og genstarte det.
Problemet med tilgængelighed skærer også ned på asteroide ressourcer. Vi kan ikke gå til en given asteroide efter ønske; lanceringsvinduer åbne i meget korte perioder og er lukket det meste af tiden. Dette påvirker ikke kun vores adgang til asteroiden, men også forkorter tidsperioderne, hvor vi må forlade objektet for at returnere vores produkter til det nære jordareal. I modsætning hertil kan vi når som helst gå til og fra månen, og dens nærhed betyder, at næsten øjeblikkelig øjeblikkelig fjernbetjening og respons er mulig. Problemer med fjernbetjening til asteroideaktiviteter har ført til, at nogle antyder, at vi udtænker en måde at "slæbe" kroppen på Jorden kredsløb, hvor det kan være opdelte og behandlet i vores fritid. Jeg gyser over at overveje at blive tildelt til at skrive miljøpåvirkningen (hvis du vil tilgive udtrykket) erklæring for denne aktivitet.
Så hvor overlader det os i forhold til pladsressource adgang og udnyttelse? Asteroide ressourceudnyttelse har potentiale, men i betragtning af nutidens teknologiniveau er der usikre udsigter til succes. Asteroider er svære at komme til, har korte besøgstider til rundrejser, vanskelige arbejdsmiljøer og usikre produktudbytter. Asteroider har lav tyngdekraft for dem. I modsætning hertil er månen tæt og har de materialer, vi ønsker, i den form, vi har brug for den. Månen er let tilgængelig på ethvert tidspunkt og er tilgængelig for fjernbetjeninger styret fra Jorden i næsten realtid. Mit perspektiv er, at det er mest fornuftigt at gå til Månen først og lære teknikker, vanskeligheder og teknologi til anvendelse af planetariske ressourcer ved at fremstille drivmiddel ud fra måne vand. Næsten hvert trin i denne aktivitet - fra efterforskning, forarbejdning og høsting - vil lære os, hvordan man kan udvinde og forarbejde materialer fra fremtidige destinationer, både mindre og planetariske størrelser. Ressourceudnyttelse har fælles teknikker og udstyr, kravet om at flytte og arbejde med partikulære materialer og evnen til at rense og opbevare produkterne. At lære at få adgang til og behandle ressourcer på Månen er en generel færdighed, der overføres til enhver fremtidig pladsdestination.
Der var en grund til, at Månen blev vores første destination i den oprindelige Vision for Space Exploration. Det er tæt, det er interessant, og det er nyttigt. At etablere fodfæste på Månen åbner cislunar plads til rutinemæssig adgang og udvikling. Det vil lære os færdighederne hos et rumfarende folk. Det giver mening at gå dertil først og oprette et permanent rumtransportsystem. Når vi først har fået det, får vi alt andet.
Destination: Måne eller asteroide?
Del I: Operationelle overvejelser
Del II: Videnskabelige overvejelser
Destinationen var stadig en stille landsby.
I 1979 besøgte en 28-årig engelskmand ved navn Graham Mackintosh Amerika. Han rullede vestover til Californien og gik på et fald sydpå over grænsen. Han var bedøvet af det, han så, et vildt land med sol, sand og hav, der dramatisk ville ændre hans liv: Baja Californien. Mackintosh tilbragte en måned her med bare en rygsæk og, til at starte, $ 150. Han løftede og gik og gik så sydpå som Cabo San Lucas. Mexicanske lokale forbløffede ham med deres gæstfrihed, mens det forvirrende, uudviklede landskab fangede hans fantasi, som intet sted havde før.
”Hvad der er over disse bjerge, vil jeg spørge, ” skrev Mackintosh senere i et rejsemeddelelse til et ørkensted . "'Intet, ' var det sædvanlige svar."
Mange eventyrere har modtaget dette svar på det samme spørgsmål - men eventyrere ved bedre. Mackintosh vendte hjem. Han tiltrådte et lærerjob, tilbragte aftener på pubben, havde et par romantiske flurries - men han kunne ikke glemme Baja og de fjerne bjerge. Til sidst humrede han alt og opgav den livssti, de fleste af os følger for at gå svimlende efter en drøm. Han gik tilbage til Baja. Han tog en rygsæk, en fiskestang, et telt, et par andre fornødenheder og endda en smart kontrast til at gøre havvand frisk - og han begyndte at gå. Mackintosh ville efterhånden spore til fods hele halvøens kystlinje - 3.000 miles - mens han forelskede sig fuldstændigt i landet, det nærliggende hav og regionens folk.
I dag ligger Mackintoshs bog Into a Desert Place på hylden i mange af en gringo's feriehus på en strand i Baja Californien. Det er blevet noget af en kultklassiker i udstationeringssamfundet. Selv i det mexicanske samfund er Mackintosh legendarisk. I fjerntliggende og rustikke fiskelejre langs kysten husker et par af de ældre fiskere stadig en rødhåret engelskmand, der trampede igennem for 30 år siden, bad om vand fra brønden, afviste venligt deres invitationer til at overnatte og til sidst forsvinde rundt næste punkt.
En ung Mackintosh gabs med kommercielle fiskere i en af de mange lejre langs Baja kysten.
I dag bor Mackintosh i San Diego og har skrevet fire bøger om hans rejser gennem halvøen. Han vender regelmæssigt tilbage til Baja for at slå lejr vild og nyde den samme natur og stjerner, som folk århundreder før os gjorde. Som tusinder af rejsende, elsker han stadig Baja Californien som intet andet sted, selvom dele af det har ændret sig dramatisk i løbet af de sidste tre årtier. Jeg talte med Mackintosh tidligere i denne uge om Baja dengang og Baja i dag.
”Jeg kan huske Cabo i 1979, ” siger han. ”Det var en landsby, og jeg campede lige på stranden. Jeg tror ikke, du kunne gøre det i dag. ”
Cabo San Lucas, i den meget sydlige ende af halvøen, har eksploderet til et bikup af glitrende indkøbscentre, grimme resorts, cocktailbarer og uslebne golfbaner. Mange rejsende bygger såkaldte eventyr omkring steder som Cabo, men Mackintosh besøger ikke længere Bajas kappe.
”Det er en tragedie, ” siger han. ”Det er ikke den rigtige Baja, som jeg blev forelsket i. Jeg tager ikke til Baja for at shoppe eller overnatte på hoteller. Der er eventyr, der skal overalt, og de fleste involverer at man ikke ser nogen. ”
Han undgår også lignende spredning, der har spredt sig som infektioner på flere hotspots langs Cortezhavskysten, herunder strande syd for La Paz, omkring byen Loreto 150 mil nord og nær den nordlige kløft by San Felipe.
”Men du kan stadig gå tabt derude, ” siger Macktintosh.
En af forfatterens nyere oplevelser var den måned, han tilbragte på Isla Angel de la Guarda, Guardian Angel Island. Med 50 liter vand tog han en bådtur til øen, lavede en baselejr og betragtede sig som salig marooned. Til tider spekulerer Mackintosh, at han var den eneste person på den 42 km lange 10 km lange stenplade, og i tre hele uger så han ikke en sjæl. Men det gjorde han, siger han, tilbragte en uge med selskaber - krybskytter, der holdt travlt med at fiske og lagre enorme isbokse med hummer, havskildpadder, alle slags fisk og forskellige hvirvelløse bundbunder, der var bestemt til asiatiske markeder.
”Disse fyre er en økologisk katastrofe, men de bedste mennesker, ” siger Mackintosh. Han slåede lejr med de ulovlige fiskere og var endda vidne til mistænkelige midnattsudvekslinger mellem dem og andre mennesker, der motoriserede deres skiffs til stranden og "raslede og bankede deres bagage i et stykke tid før de rejste." Der er ikke spørgsmål, der skal stilles om sådan aktivitet i Baja, hvor narkotikahandel er et erhverv for mange, og Mackintosh kiggede den anden vej. Han beskriver sin tid på øen i sin seneste bog Marooned With Very Little Beer.
I 1997 var mangel på øl ikke et problem for Mackintosh. Han modtog et sponsorat fra Tecate ølfirmaet og med en burro ved navn Misión for en ledsager og ølbærer gik han halvøens rygsøjle og besøgte mange af Bajas gamle spanske missionskirker undervejs. Bjerge i Baja er en anden slags oplevelse end kysten. Vandreren finder fjerntliggende rancher og cowboys i hatte og fliser i stedet for crusty fiskelejre og skjortefri fiskere i sandaler. Vand er stadig den største knaphed, men det er let at have på et beboet sted. Normalt er det hentet fra brønde og er klart som Tahoe-søen og lige så sikkert at drikke som det reneste vand fra hanen.
Bajas missioner kan være spirituelle oplevelser, uanset om man er from eller ej. Flere er beliggende i fantastiske oase-kløfter af dadelpalmer, mango, avocado og figner, og de gamle bygninger er i sig selv smukke helligdomme, kølige og stille inde, mens den brændende sol brænder landet lige uden for den umiddelbare jungel. Mackintoshs mission til mission-gåtur ville være i fokus i hans anden bog, Rejse med en Baja Burro.
Mellem 2003 og 2005 udviklede jeg mit eget forhold til Baja. Jeg gik langs ødemarkens kystlinjer, løftede vej langs jordvejene, levede stort set af spydede fisk og mange steder gik jeg bestemt i Mackintoshs fodspor. Nogle mennesker spurgte endda, om jeg var ham. Jeg tilbragte 10 måneder i al backpacking i Baja Californien og blev bevæget af den samme skønhed, gæstfrihed og ensomhed, der så påvirkede Mackintosh 20 år før. Mens han minder om det første besøg i 1979, kunne Mackintosh lige så godt fortælle indtryk fra tusind andre vandrere, kajakere og cyklister, der er blevet fortryllet af vilde Baja.
”Jeg fik alle disse fantastiske rides med interessante mennesker, hvad enten det var i biler eller både eller fly, og folk inviterede mig ud for at fiske, og vi havde hummerfester på stranden, og jeg kunne campere hvor som helst under disse fantastiske stjerner, og jeg tænkte, 'Dette er paradis, ”fortæller han mig. ”Da jeg var alene i ørkenen, var det som en religiøs oplevelse. Det var slet ikke skræmmende og var så meget bedre end hvad jeg skulle hjem til. Jeg følte mig så fri, som om jeg bare kunne gribe et æsel og gå i solnedgangen og nyde dette sted, som det skulle være. ”
Og heldigvis, ud over de globaliserede turistfælder, kan han stadig. Vi kan alle sammen.
