Teil III: Überlegungen zur Ressourcennutzung
In Teil I und Teil II dieser Serie untersuchte ich einige der operativen und wissenschaftlichen Probleme, die mit einer menschlichen Mission zu einem erdnahen Asteroiden (NEO) verbunden sind, und stellte sie den einfacheren Operationen und der größeren wissenschaftlichen Rückkehr einer Mission zum Mond gegenüber. Um die Diskussion darüber fortzusetzen, was wir an einem Asteroiden tun könnten, werde ich nun die von Asteroiden angebotenen lokalen Ressourcen nutzen, wie sie sich von denen des Mondes unterscheiden, und einige praktische Überlegungen zu deren Zugriff und Verwendung anstellen.
Um eine wahrhaft weltraumtaugliche Spezies zu werden, muss die Menschheit lernen, was wir im Weltraum finden, um zu überleben und zu gedeihen. Verbunden mit der Logistikkette der Erde sind wir jetzt und immer in der Weltraumfähigkeit begrenzt. Unser oberstes Ziel im Weltraum ist es, die Fähigkeit zu entwickeln, jederzeit überall hingehen und jede erdenkliche Mission ausführen zu können. Eine solche Fähigkeit ist undenkbar, ohne von außerhalb des Planeten gefundenen Ressourcen Vorräte beschaffen zu können. Das bedeutet, die Ressourcen des Weltraums zu entwickeln und zu nutzen, um neue Fähigkeiten zu schaffen.
Einer der angeblichen Vorteile von Asteroiden-Zielen besteht darin, dass sie reich an Ressourcenpotenzialen sind. Ich würde dem zustimmen und das Wort „Potenzial“ hervorheben. Unser bester Leitfaden für die Art dieser Ressourcen stammt aus der Untersuchung von Meteoriten, die von erdnahen Asteroiden stammen. Sie haben mehrere Zusammensetzungen, die häufigste ist der gewöhnliche Chondrit, der etwa 85% der beobachteten Meteoritenstürze ausmacht. Gewöhnliche Chondrite sind im Grunde genommen Gesteine, die reich an den Elementen Silizium, Eisen, Magnesium, Kalzium und Aluminium sind. Sie enthalten reichlich Metallkörner, die hauptsächlich aus Eisen und Nickel bestehen und im gesamten Gestein verteilt sind.
Das Ressourcenpotential von Asteroiden liegt nicht in diesen Objekten, sondern in der Minderheit der Asteroiden, die exotischere Kompositionen aufweisen. Metallasteroiden machen etwa 7% der Bevölkerung aus und bestehen aus nahezu reinem Eisen-Nickel-Metall mit einigen Einschlüssen von steinartigem Material als Nebenbestandteil. Andere siderophile (eisenliebende) Elemente wie Platin und Gold bilden Spurenanteile dieser Körper. Ein Metallasteroid ist ein extrem hochwertiges Erzvorkommen und könnte möglicherweise Milliarden von Dollar wert sein, wenn wir diese Metalle zurück auf die Erde bringen könnten, obwohl man die möglichen katastrophalen Auswirkungen auf die bestehenden Edelmetallmärkte - so viel Gold - berücksichtigen sollte Während des kalifornischen Goldrauschs von 1849 wurde festgestellt, dass der Weltmarktpreis für Gold um den Faktor 16 sank.
Aus der Sicht der Raumfahrt hat Wasser den größten Wert. Eine andere Art von relativ seltenen Asteroiden ist ebenfalls ein Chondrit, aber eine spezielle Art, die Kohlenstoff und organische Verbindungen sowie Tone und andere hydratisierte Mineralien enthält. Diese Körper enthalten erhebliche Mengen an Wasser. Wasser ist eine der nützlichsten Substanzen im Weltraum - es unterstützt das menschliche Leben (zu trinken, als Strahlenschutz zu verwenden und zu atmen, wenn es in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird) und kann als Energiespeichermedium (Brennstoff) verwendet werden Zellen) und es ist das stärkste bekannte chemische Raketentreibmittel. Das Auffinden und Verwenden eines wasserreichen NEO würde ein Logistikdepot von immensem Wert schaffen.
Ein wesentlicher Vorteil von Asteroiden für Ressourcen ist ihr Nachteil als Betriebsumgebung - sie haben eine extrem niedrige Oberflächengravitation. Das Ein- und Aussteigen aus dem Schwerkraftfeld des Mondes erfordert eine Geschwindigkeitsänderung von ca. 2380 m / s (in beide Richtungen). Dasselbe für einen typischen Asteroiden zu tun, erfordert nur wenige Meter pro Sekunde. Dies bedeutet, dass eine Nutzlast, die von einem Asteroiden anstelle des Mondes abgefeuert wird, in Delta-V fast 5 km / s einspart, was eine erhebliche Energiemenge darstellt. Aus der Perspektive der Energie schlagen die Asteroiden den Mond als Materialquelle.
Es gibt jedoch einige Schwierigkeiten beim Abbau und der Verwendung von Asteroidenmaterial im Vergleich zu Mondressourcen. Das erste ist die Art des Ausgangsmaterials oder „Erzes“. Wir haben kürzlich festgestellt, dass Wasser an den Polen des Mondes nicht nur in enormer Menge (zig Milliarden Tonnen) vorhanden ist, sondern auch in einer Form, die leicht verwendet werden kann - Eis. Eis kann mit minimalen Energiekosten zur Weiterverarbeitung in eine Flüssigkeit umgewandelt werden. Wenn der eisige Regolith von den Polen auf über 0 ° C erhitzt wird, schmilzt das Eis und Wasser kann gesammelt und gespeichert werden. Das Wasser in kohlenstoffhaltigen Chondriten ist in mineralischen Strukturen chemisch gebunden. Es sind erhebliche Energiemengen erforderlich, um diese chemischen Bindungen aufzubrechen und das Wasser freizusetzen. Je nach der spezifischen Mineralphase, die verarbeitet wird, sind mindestens 2-3 Größenordnungen mehr Energie erforderlich. Das Extrahieren von Wasser aus einem Asteroiden, das in Mengen von einigen Prozent bis zu einigen zehn Prozent vorhanden ist, erfordert daher erhebliche Energie. Wassereis an den Polen des Mondes ist in größerer Menge vorhanden (bis zu 100% in bestimmten polaren Kratern) und liegt bereits in einer leicht zu verarbeitenden und zu verwendenden Form vor.
Die Verarbeitung natürlicher Materialien zur Gewinnung von Wasser umfasst viele detaillierte Schritte, von der Gewinnung des Ausgangsmaterials über die Bewegung des Materials durch den Verarbeitungsstrom bis hin zur Sammlung und Lagerung des abgeleiteten Produkts. In jeder Phase trennen wir normalerweise eine Komponente von einer anderen. Die Schwerkraft erfüllt diesen Zweck in den meisten industriellen Prozessen. Eine Schwierigkeit bei der Verarbeitung von Asteroidenressourcen besteht darin, entweder Techniken zu entwickeln, die keine Schwerkraft erfordern (einschließlich verwandter Phänomene, wie z. B. thermische Konvektion), oder ein künstliches Schwerkraftfeld zu erzeugen, um sicherzustellen, dass sich die Dinge in die richtige Richtung bewegen. Beide Ansätze erschweren den Ressourcenextraktionsprozess.
Die große Entfernung von der Erde und die schlechte Zugänglichkeit von Asteroiden gegenüber dem Mond wirken der Rohstoffgewinnung und -verarbeitung entgegen. Besuche von Menschen bei NEOs werden von kurzer Dauer sein, und da die Funkzeitverzögerungen für Asteroiden in der Größenordnung von Minuten liegen, ist eine direkte Fernsteuerung der Verarbeitung nicht möglich. Robotersysteme für den Asteroidenabbau müssen so ausgelegt sein, dass sie ein hohes Maß an Autonomie aufweisen. Möglicherweise ist dies möglich, aber derzeit liegen uns nicht genügend Informationen über die Art des Asteroiden-Ausgangsmaterials vor, um die Verwendung solcher Robotergeräte zu planen oder gar ins Auge zu fassen. Selbst wenn wir die Natur der Lagerstätte vollständig verstanden haben, sind Bergbau und Verarbeitung hochgradig interaktive Aktivitäten auf der Erde und werden dies auch im Weltraum sein. Die geringste Anomalie oder Fehleinschätzung kann dazu führen, dass der gesamte Verarbeitungsstrom ausfällt und es im Remote-Betrieb schwierig ist, das Problem zu diagnostizieren, zu beheben und neu zu starten.
Das Problem der Barrierefreiheit wirkt sich auch negativ auf die Asteroidenressourcen aus. Wir können nicht nach Belieben zu einem bestimmten Asteroiden gehen. Startfenster öffnen für sehr kurze Zeit und sind die meiste Zeit geschlossen. Dies beeinträchtigt nicht nur unseren Zugang zum Asteroiden, sondern verkürzt auch die Zeiträume, in denen wir das Objekt verlassen und unsere Produkte in den erdnahen Weltraum zurückbringen. Im Gegensatz dazu können wir jederzeit zum und vom Mond gehen, und aufgrund seiner Nähe ist eine nahezu augenblickliche Fernsteuerung und -reaktion möglich. Die Schwierigkeiten bei der Fernsteuerung für Asteroidenaktivitäten haben dazu geführt, dass wir uns einen Weg ausgedacht haben, um den Körper in die Erdumlaufbahn zu schleppen, wo er nach Belieben disaggregiert und verarbeitet werden kann. Ich schaudere, wenn ich daran denke, beauftragt zu werden, die Erklärung über die Umweltauswirkungen (wenn Sie den Ausdruck verzeihen) für diese Aktivität zu schreiben.
Wo bleibt uns das in Bezug auf den Zugang und die Nutzung von Weltraumressourcen? Die Asteroidenressourcennutzung hat Potenzial, aber angesichts des heutigen technologischen Niveaus ungewisse Erfolgsaussichten. Asteroiden sind schwer zu erreichen, haben kurze Besuchszeiten für Hin- und Rückflüge, schwierige Arbeitsumgebungen und ungewisse Produkterträge. Asteroiden haben eine geringe Schwerkraft. Im Gegensatz dazu ist der Mond nah und hat die Materialien, die wir wollen, in der Form, die wir brauchen. Der Mond ist jederzeit leicht zugänglich und kann nahezu in Echtzeit von der Erde aus ferngesteuert werden. Meine Perspektive ist, dass es am sinnvollsten ist, zuerst zum Mond zu gehen und die Techniken, Schwierigkeiten und Technologien für die Nutzung planetarischer Ressourcen zu erlernen, indem Treibmittel aus Mondwasser hergestellt werden. Nahezu jeder Schritt dieser Aktivität - vom Aufsuchen, Verarbeiten und Ernten - bringt uns bei, wie wir Materialien von zukünftigen Zielen, sowohl kleineren als auch planetaren Körpern, abbauen und verarbeiten. Die Ressourcennutzung beruht auf der Gemeinsamkeit von Techniken und Geräten, der Anforderung, partikelförmige Materialien zu bewegen und damit zu arbeiten, und der Fähigkeit, die Produkte zu reinigen und zu lagern. Das Erlernen des Zugriffs auf und der Verarbeitung von Ressourcen auf dem Mond ist eine allgemeine Fertigkeit, die auf jedes zukünftige Weltraumziel übertragen wird.
Es gab einen Grund, warum der Mond in der ursprünglichen Vision für die Weltraumforschung unser erstes Ziel war. Es ist nah, es ist interessant und es ist nützlich. Wenn Sie auf dem Mond Fuß fassen, können Sie den Cislunar-Raum routinemäßig betreten und sich weiterentwickeln. Es wird uns die Fähigkeiten eines raumfahrenden Menschen beibringen. Es ist sinnvoll, zuerst dorthin zu gehen und ein permanentes Weltraumtransportsystem zu schaffen. Sobald wir das haben, bekommen wir alles andere.
Ziel: Mond oder Asteroid?
Teil I: Betriebliche Überlegungen
Teil II: Wissenschaftliche Überlegungen
Das Ziel war immer noch ein ruhiges Dorf.
1979 besuchte ein 28-jähriger Engländer namens Graham Mackintosh Amerika. Er rollte nach Westen nach Kalifornien und schlüpfte aus einer Laune heraus über die Grenze nach Süden. Er war fassungslos von dem, was er sah, einem wilden Land aus Sonne, Sand und Meer, das sein Leben dramatisch verändern würde: Baja California. Mackintosh verbrachte hier einen Monat mit nur einem Rucksack und zu Beginn 150 Dollar. Er trampte und ging und ging so weit nach Süden wie Cabo San Lucas. Mexikanische Einheimische verblüfften ihn mit ihrer Gastfreundschaft, während die verwirrende, unentwickelte Landschaft seine Fantasie erregte, wie es sie noch nie zuvor gegeben hatte.
"Was ist über diesen Bergen, würde ich fragen", schrieb Mackintosh später in einer Reiseerinnerung Into a Desert Place . "'Nichts', war die übliche Antwort."
Viele Abenteurer haben diese Antwort auf dieselbe Frage erhalten - aber Abenteurer wissen es besser. Mackintosh kehrte nach Hause zurück. Er nahm eine Lehrtätigkeit auf, verbrachte Abende in der Kneipe, hatte ein paar romantische Stürme - aber er konnte Baja und diese fernen Berge nicht vergessen. Endlich schmiss er alles weg und verließ den Lebensweg, dem die meisten von uns folgen, um nach einem Traum zu taumeln. Er ging zurück zu Baja. Er nahm einen Rucksack, eine Angelrute, ein Zelt, ein paar andere Dinge und sogar eine clevere Vorrichtung, um das Meerwasser frisch zu machen - und begann zu laufen. Irgendwann würde Mackintosh die gesamte Küste der Halbinsel - 3.000 Meilen - zu Fuß zurückverfolgen und sich ganz in das Land, das angrenzende Meer und die Menschen in der Region verlieben.
Heute steht Mackintoshs Buch Into a Desert Place in den Ferienhäusern vieler Gringos an einem Strand in Baja California im Regal. Es ist zu einem Kultklassiker in der Expat-Community geworden. Auch in der mexikanischen Gemeinschaft ist Mackintosh legendär. In abgelegenen und rustikalen Angelcamps an der Küste erinnern sich einige der älteren Fischer noch an einen rothaarigen Engländer, der vor 30 Jahren durch die Gegend stapfte, um Wasser aus dem Brunnen bat, freundlich ihre Einladungen zum Übernachten ablehnte und schließlich verschwand der nächste Punkt.
Ein junger Mackintosh gab sich mit kommerziellen Fischern in einem der vielen Lager entlang der Baja-Küste auf.
Heute lebt Mackintosh in San Diego und hat vier Bücher über seine Reisen durch die Halbinsel geschrieben. Er kehrt regelmäßig nach Baja zurück, um wild zu campen und die gleichen Landschaften und Sterne zu genießen, die Menschen vor Jahrhunderten hatten. Wie Tausende von Reisenden liebt er Baja California immer noch wie kein anderer Ort, auch wenn sich Teile davon in den letzten drei Jahrzehnten dramatisch verändert haben. Ich habe Anfang dieser Woche mit Mackintosh über Baja damals und Baja heute gesprochen.
"Ich erinnere mich an Cabo im Jahr 1979", sagt er. „Es war ein Dorf und ich habe gerade am Strand gezeltet. Ich glaube nicht, dass du das heute schaffen könntest. “
Cabo San Lucas, am südlichen Ende der Halbinsel, ist in eine Ansammlung von schillernden Einkaufszentren, unansehnlichen Resorts, Cocktailbars und ungeheuren Golfplätzen gesprengt. Viele Reisende bauen so genannte Abenteuer um Orte wie Cabo, aber Mackintosh besucht Bajas Kap nicht mehr.
"Es ist eine Tragödie", sagt er. „Es ist nicht die wahre Baja, in die ich mich verliebt habe. Ich gehe nicht nach Baja, um einzukaufen oder in Hotels zu übernachten. Es gibt überall Abenteuer und die meisten beinhalten, niemanden zu sehen. “
Er vermeidet auch eine ähnliche Ausbreitung, die sich wie eine Infektion an mehreren Hotspots entlang der Küste des Meeres von Cortez ausbreitet, einschließlich der Strände südlich von La Paz, rund um die Stadt Loreto, 150 Meilen nördlich und in der Nähe der nördlichen Golfstadt San Felipe.
"Aber Sie können immer noch da draußen verloren gehen", sagt Macktintosh.
Eines der jüngsten Abenteuer des Autors war der Monat, den er auf der Schutzengelinsel Isla Angel de la Guarda verbracht hat. Mit 50 Gallonen Wasser machte er eine Bootsfahrt zur Insel, errichtete ein Basislager und betrachtete sich als glückselig marooned. Manchmal, so spekuliert Mackintosh, war er der einzige Mensch auf der 42 mal 10 Meilen großen Felsplatte, und drei Wochen lang sah er keine Seele. Aber er verbrachte eine Woche in Gesellschaft - Wilderer, die fischten und riesige Eisboxen mit Hummer, Meeresschildkröten, allerlei Fischen und verschiedenen Wirbellosen, die auf den asiatischen Märkten leben, füllten.
"Diese Jungs sind eine ökologische Katastrophe, aber die nettesten Leute", sagt Mackintosh. Er lagerte bei den illegalen Fischern und erlebte sogar einen verdächtigen Mitternachtsaustausch zwischen ihnen und anderen Menschen, die mit ihren Schiffen zum Strand fuhren und "eine Weile vor der Abreise ihr Gepäck klapperten und knallten". Fragen zu solchen Aktivitäten sind in nicht zu stellen Baja, wo Drogenhandel für viele ein Beruf ist, und Mackintosh schauten weg. Seine Zeit auf der Insel beschreibt er in seinem jüngsten Buch Marooned With Very Little Beer.
1997 war Biermangel für Mackintosh kein Problem. Er erhielt eine Patenschaft von der Bierfirma Tecate und mit einem Burro namens Misión Als Begleiter und Bierträger ging er auf der Halbinsel spazieren und besuchte dabei viele der alten spanischen Missionskirchen von Baja. Die Berge von Baja sind eine andere Art von Erfahrung als die Küste. Der Wanderer findet abgelegene Ranches und Cowboys in Hüten und Chaps statt in knusprigen Fischlagern und hemdlosen Fischern in Sandalen. Wasser bleibt die größte Knappheit, ist aber an jedem bewohnten Ort leicht zu haben. Normalerweise wird es aus Brunnen entnommen und ist klar wie Lake Tahoe und so trinkbar wie das sauberste Leitungswasser.
Bajas Missionen können spirituelle Erfahrungen sein, egal ob man fromm ist oder nicht. Einige befinden sich in atemberaubenden Oasen aus Dattelpalmen, Mangos, Avocados und Feigen, und die alten Gebäude selbst sind wunderschöne Heiligtümer, kühl und still im Inneren, während die pralle Sonne das Land direkt hinter dem unmittelbaren Dschungel versengt. Mackintoshs Mission-to-Mission-Spaziergang stand im Mittelpunkt seines zweiten Buches Journey With a Baja Burro.
Zwischen 2003 und 2005 entwickelte ich meine eigene Beziehung zu Baja. Ich ging an den Küsten der Wildnis entlang, trampte die unbefestigten Straßen entlang, lebte größtenteils von Speerfischen und trat an vielen Stellen zweifellos in Mackintoshs Fußstapfen. Einige Leute fragten sogar, ob ich er sei. Ich verbrachte 10 Monate in allen Rucksacktouren in Baja California und war bewegt von der gleichen Schönheit, Gastfreundschaft und Einsamkeit, die Mackintosh vor 20 Jahren so getroffen hatte. Wie er sich an den ersten Besuch 1979 erinnert, könnte Mackintosh genauso gut die Eindrücke von tausend anderen Wanderern, Kajakfahrern und Radfahrern erzählen, die von der wilden Baja gebannt wurden.
„Ich habe all diese tollen Fahrten mit interessanten Leuten gemacht, egal ob in Autos, Booten oder Flugzeugen, und die Leute haben mich zum Angeln eingeladen, und wir hatten Hummerfeste am Strand und ich konnte überall unter diesen erstaunlichen Sternen campen, und ich dachte:‚ Das ist Paradies “, erzählt er mir. „Als ich alleine in der Wüste war, war es wie eine religiöse Erfahrung. Es war überhaupt nicht beängstigend und so viel besser als das, wohin ich nach Hause zurückkehren wollte. Ich fühlte mich so frei, als könnte ich einfach einen Esel nehmen und in den Sonnenuntergang gehen und diesen Ort so genießen, wie er sein sollte. “
Und zum Glück kann er es auch weiterhin, jenseits der globalisierten Touristenfallen. Wir alle können.
