Del III: Hensyn til ressursutnyttelse
I del I og del II av denne serien undersøkte jeg noen av de operasjonelle og vitenskapelige problemene knyttet til et menneskelig oppdrag til en nær jordasteroid (NEO) og kontrasterte dem med enklere operasjoner og større vitenskapelig tilbakevending av et oppdrag til månen. For å fortsette diskusjonen om hva vi kan gjøre med en asteroide, vil jeg nå vurdere å bruke de lokale ressursene som tilbys av asteroider, hvordan de skiller seg fra månenes, og gi noen praktiske hensyn til tilgang og bruk av dem.
For å bli en virkelig romfarende art, må menneskeheten lære å bruke det vi finner i rommet for å overleve og trives. Knyttet til jordens logistikkjede, er vi nå og vil alltid være begrenset i romfarne. Vårt endelige mål i verdensrommet er å utvikle evnen til å gå hvor som helst når som helst og utføre ethvert oppdrag vi kan forestille oss. En slik evne er utenkelig uten å kunne skaffe bestemmelser fra ressurser som finnes utenfor planeten. Det betyr å utvikle og bruke romressursene til å skape nye evner.
En av de påståtte fordelene med asteroide destinasjoner er at de er rike på ressurspotensiale. Jeg er enig i å sette aksenten på ordet “potensial.” Vår beste guide til arten av disse ressursene kommer fra studiet av meteoritter, som er avledet fra asteroider i nærheten av jorda. De har flere komposisjoner, den vanligste er den vanlige kondritt, som utgjør omtrent 85% av observerte meteorittfall. Vanlige kondritter er i utgangspunktet bergarter, rike på elementene silisium, jern, magnesium, kalsium og aluminium. De inneholder rikelig metallkorn, hovedsakelig sammensatt av jern og nikkel, vidt spredt over hele fjellet.
Ressurspotensialet til asteroider ligger ikke i disse objektene, men i mindretallet av asteroider som har mer eksotiske komposisjoner. Metallsteroider utgjør omtrent 7% av befolkningen og er sammensatt av nesten rent jern-nikkelmetall, med noen inneslutninger av berglignende materiale som en mindre komponent. Andre siderofile (jernelskende) elementer, inkludert platina og gull, utgjør sporingsdeler av disse kroppene. En metallsteroid er et ekstremt høykvalitets malmforekomst og potensielt kan være verdt milliarder av dollar hvis vi kunne få disse metallene tilbake til jorden, selv om man bør være oppmerksom på de mulige katastrofale virkningene på eksisterende edelmetallmarkeder - så mye gull ble produsert i løpet av 1849 California Gold Rush at verdensmarkedsprisen på gull sank med en faktor på seksten.
Fra romfartperspektivet har vann mest verdi. En annen type relativt sjelden asteroide er også en kondritt, men en spesiell type som inneholder karbon og organiske forbindelser samt leire og andre hydratiserte mineraler. Disse kroppene inneholder betydelige mengder vann. Vann er et av de mest nyttige stoffene i verdensrommet - det støtter menneskers liv (å drikke, å bruke som strålingsskjerming, og å puste når det blir sprukket i komponenten hydrogen og oksygen), det kan brukes som et medium for energilagring (drivstoff celler) og det er den kraftigste kjemiske rakettdrivningsmidlet som er kjent. Å finne og bruke en vannrik NEO ville skape et logistikkdepot av enorm verdi.
En hovedfordel med asteroider for ressurser er en ulempe som operasjonsmiljø - de har ekstremt lav overflatetyngdekraft. Å komme inn og ut av Månens tyngdekraftbrønn krever en hastighetsendring på omtrent 2380 m / s (begge veier); å gjøre det samme for en typisk asteroide krever bare noen få meter per sekund. Dette betyr at en nyttelast som er lansert fra en asteroide fremfor Månen sparer nesten 5 km / s i delta-v, en betydelig mengde energi. Så fra energiperspektivet slår asteroidene Månen som en kilde til materialer.
Det er imidlertid noen vanskeligheter med gruvedrift og bruk av asteroidemateriale sammenlignet med månens ressurser. Først er naturen til råstoffet eller "malm." Vi har nylig funnet ut at vann ved månens poler ikke bare er til stede i enorme mengder (titalls milliarder tonn), men også i en form som lett kan brukes - is. Is kan omdannes til en væske for videre bearbeiding til minimale energikostnader; hvis den iskalde regolitten fra polene blir oppvarmet til over 0 ° C, vil isen smelte og vann kan samles og lagres. Vannet i karbonholdige kondritter er kjemisk bundet i mineralstrukturer. Det kreves betydelige mengder energi for å bryte disse kjemiske bindingene for å frigjøre vannet, minst 2-3 størrelsesordener mer energi, avhengig av den spesifikke mineralfasen som behandles. Så å trekke ut vann fra en asteroid, til stede i mengder på noen få prosent til kanskje et par titalls prosent, krever betydelig energi; vann-is ved Månens poler er til stede i større overflod (opptil 100% i visse polare kratere) og er allerede i en lett å behandle og bruke form.
Behandlingen av naturlige materialer for å trekke ut vann har mange detaljerte trinn, fra anskaffelse av råstoffet til å flytte materialet gjennom prosessstrømmen til oppsamling og lagring av det avledede produktet. På hvert trinn skiller vi vanligvis en komponent fra en annen; tyngdekraften tjener dette formålet i de fleste industrielle prosesser. En vanskelighetsgrad med prosessering av asteroide ressurser vil være å enten utforme teknikker som ikke krever tyngdekraft (inkludert beslektede fenomener, for eksempel termisk konveksjon) eller å lage et kunstig tyngdekraftfelt for å sikre at ting beveger seg i riktig retning. Enten tilnærming kompliserer ressursutvinningsprosessen.
Den store avstanden fra jorden og dårlig tilgjengelighet av asteroider kontra månen, virker mot ressursutvinning og prosessering. Menneskelige besøk til NEO-er vil være av kort varighet, og fordi radiotidsforsinkelser til asteroider er i størrelsesorden minutter, vil ikke direkte fjernkontroll av behandlingen være mulig. Robotsystemer for utvinning av asteroider må være designet for å ha en stor grad av autonomi. Dette kan bli mulig, men for tiden har vi ikke nok informasjon om arten av asteroide råstoff til å verken utforme eller til og med se for oss bruken av slikt robotutstyr. Dessuten, selv om vi fullstendig forsto arten av forekomsten, er gruvedrift og prosessering svært interaktive aktiviteter på jorden og vil være det i verdensrommet. Den minste anomali eller feilberegning kan føre til at hele prosessstrømmen går i stykker og ved eksterne operasjoner vil det være vanskelig å diagnostisere og rette problemet og starte det på nytt.
Tilgjengelighetsspørsmålet kutter også mot asteroide ressurser. Vi kan ikke gå til en gitt asteroid etter ønske; lanseringsvinduer som er åpne i veldig korte perioder og er stengt mesteparten av tiden. Dette påvirker ikke bare vår tilgang til asteroiden, men forkorter også tidsperiodene der vi kan forlate objektet for å returnere produktene våre til nær jordområdet. Derimot kan vi når som helst gå til og fra månen, og dens nærhet gjør at nesten øyeblikkelig fjernkontroll og respons er mulig. Vanskelighetene med fjernkontroll for asteroide aktiviteter har ført til at noen antyder at vi utvikler en måte å "slepe" kroppen inn på Jordens bane, der den kan bli delt opp og behandlet på fritiden. Jeg grøsser over å tenke på å bli tildelt å skrive miljøpåvirkningen (hvis du vil benåde uttrykket) uttalelsen for den aktiviteten.
Så hvor overlater det oss i forhold til tilgang og utnyttelse av romressursene? Asteroide ressursutnyttelse har potensiale, men gitt dagens teknologinivåer, usikre utsikter til suksess. Asteroider er vanskelig å få til, har korte besøkstider for tur-retur, vanskelige arbeidsmiljøer og usikre produktutbytter. Asteroider har lav tyngdekraft for seg. I kontrast er månen nær og har materialene vi ønsker i den formen vi trenger den. Månen er lett tilgjengelig når som helst og er tilgjengelig for fjernoperasjoner som styres fra Jorden i nær sanntid. Mitt perspektiv er at det er mest fornuftig å gå til Månen først og lære teknikkene, vanskene og teknologien for utnyttelse av planetariske ressurser ved å produsere drivmiddel fra månevann. Nesten hvert trinn i denne aktiviteten - fra prospektering, prosessering og høsting - vil lære oss å gruve og bearbeide materialer fra fremtidige destinasjoner, både mindre og planete størrelser. Ressursutnyttelse har fellestrekk av teknikker og utstyr, kravet om å flytte og jobbe med partikler og muligheten til å rense og lagre produktene. Å lære å få tilgang til og behandle ressurser på Månen er en generell ferdighet som overføres til ethvert fremtidig romdestinasjon.
Det var en grunn til at månen ble vår første destinasjon i den opprinnelige Vision for Space Exploration. Det er nært, det er interessant, og det er nyttig. Å etablere fotfeste på månen åpner for cislunar-rom for rutinemessig tilgang og utvikling. Det vil lære oss ferdighetene til et romfarende folk. Det er fornuftig å gå dit først og lage et permanent romtransportsystem. Når vi har det, får vi alt annet.
Destinasjon: Måne eller asteroide?
Del I: Operasjonelle hensyn
Del II: Vitenskapelige hensyn
destinasjonen var fremdeles en rolig landsby.
I 1979 besøkte en 28 år gammel engelskmann ved navn Graham Mackintosh Amerika. Han rullet vestover til California og gled på et innfall sørover over grensen. Han ble lamslått av det han så, et vilt land med sol, sand og hav som dramatisk ville forandre livet hans: Baja California. Mackintosh tilbrakte en måned her med bare en ryggsekk og, for å starte, 150 dollar. Han heiet og gikk og gikk så langt sør som Cabo San Lucas. Meksikanske lokalbefolkning forbløffet ham med sin gjestfrihet mens det forvirrende, ubebygde landskapet fanget fantasien som ingen steder hadde før.
"Hva som er over disse fjellene, vil jeg spørre, " skrev Mackintosh senere i et reiseminne til et ørken . "Ingenting, " var det vanlige svaret. "
Mange eventyrere har fått dette svaret på det samme spørsmålet - men eventyrere vet bedre. Mackintosh kom hjem igjen. Han begynte på en lærejobb, tilbrakte kvelder på puben, hadde noen få romantiske oppblussinger - men han kunne ikke glemme Baja og de fjerne fjellene. Til slutt humret han alt og forlot livsveien de fleste av oss følger for å svimle etter en drøm. Han dro tilbake til Baja. Han tok en ryggsekk, en fiskestang, et telt, noen få andre nødvendigheter og til og med en smart kontrast for å gjøre sjøvann friskt - og han begynte å gå. Mackintosh ville etter hvert spore til fots hele halvøyens kystlinje - 3000 mil - mens han ble helt forelsket i landet, det tilstøtende havet og regionens folk.
I dag, i mange en gringo's feriehus på en strand i Baja California, ligger Mackintoshs bok Into a Desert Place på hylla. Det har blitt noe av en kultklassiker i utvandrersamfunnet. Selv i det meksikanske samfunnet er Mackintosh legendarisk. I avsidesliggende og rustikke fiskeleirer langs fjæra husker noen av de eldre fiskerne fremdeles en rødhåret engelskmann som trampet gjennom for 30 år siden og ba om vann fra brønnen og avviste invitasjonen deres til å overnatte og til slutt forsvinne rundt neste punkt.
En ung Mackintosh gabber med kommersielle fiskere i en av de mange leirene langs Baja-bredden.
I dag bor Mackintosh i San Diego og har skrevet fire bøker om sine reiser gjennom halvøya. Han vender regelmessig tilbake til Baja for å campe vilt og nyte den samme naturen og stjernene som folk århundrer før oss gjorde. Som tusenvis av reisende, elsker han fortsatt Baja California som ingen andre steder, selv om deler av den har endret seg dramatisk de siste tre tiårene. Jeg snakket med Mackintosh tidligere denne uken om Baja da og Baja i dag.
"Jeg husker Cabo i 1979, " sier han. “Det var en landsby, og jeg slo leir på stranden. Jeg tror ikke du kunne gjort det i dag. ”
Cabo San Lucas, helt i den sørlige enden av halvøya, har eksplodert til en bikube med glitrende kjøpesentre, stygge skianlegg, cocktailbarer og storslåtte golfbaner. Mange reisende bygger såkalte opplevelser rundt steder som Cabo, men Mackintosh besøker ikke lenger Bajas kappe.
"Det er en tragedie, " sier han. “Det er ikke den virkelige Baja som jeg ble forelsket i. Jeg drar ikke til Baja for å shoppe eller overnatte på hotell. Det er eventyr å være overalt, og de fleste involverer å se ingen. "
Han unngår også lignende spredning som har spredd seg som infeksjoner på flere hotspots langs Cortez-kysten, inkludert strendene sør for La Paz, rundt byen Loreto 150 mil nord og nær den nordlige golfbyen San Felipe.
"Men du kan fortsatt gå deg vill der ute, " sier Macktintosh.
Et av forfatterens nyere eventyr var måneden han tilbrakte på Isla Angel de la Guarda, Guardian Angel Island. Med 50 liter vann tok han en båttur til øya, foretok en baseleir og anså seg som salig marooned. Noen ganger spekulerer Mackintosh at han var den eneste personen på den 42 km lange 10 km lange steinen, og i tre hele uker så han ikke en sjel. Men han gjorde, sier han, tilbringe en uke med selskap - krypskyttere som holdt opptatt med å fiske og lager store isbokser med hummer, havskilpadder, alle slags fisker og forskjellige hvirvelløse bunnplasser som var bestemt til asiatiske markeder.
"Disse karene er en økologisk katastrofe, men de hyggeligste menneskene, " sier Mackintosh. Han slo leir med de ulovlige fiskerne og var til og med vitne til mistenkelige midnattsutvekslinger mellom dem og andre mennesker som kjørte skiene sine til stranden og "raslet og slo bagasjen rundt en stund før de dro." Det er ikke spørsmål som skal stilles om slik aktivitet i Baja, hvor narkotikahandel er et yrke for mange, og Mackintosh så den andre veien. Han beskriver tiden sin på øya i sin siste bok Marooned With Very Little Beer.
I 1997 var mangel på øl ikke noe problem for Mackintosh. Han fikk sponsing fra ølbedriften Tecate og, med en burro som het Misión for en følgesvenn og ølbærer gikk han ryggraden på halvøya og besøkte mange av Bajas gamle spanske misjonskirker underveis. Fjellene i Baja er en annen opplevelse enn kysten. Vandreren finner avsidesliggende ranches og cowboyer i hatter og fliser i stedet for skorpete fiskeleirer og skjortefrie fiskere i sandaler. Vann er fortsatt den største knappheten, men det er lett å finne på et bebodd sted. Vanligvis er det hentet fra brønner og er tydelig som Lake Tahoe og like trygt å drikke som det reneste vann fra springen.
Bajas oppdrag kan være åndelige opplevelser, enten man er from eller ikke. Flere befinner seg i fantastiske oase-canyons av daddelpalmer, mango, avokado og fiken, og de gamle bygningene i seg selv er vakre helligdommer, kjølige og stille inne mens den brennende solen svir landet rett utenfor den umiddelbare jungelen. Mackintoshs oppdrag til misjon-tur ville være fokuset i hans andre bok, Journey With a Baja Burro.
Mellom 2003 og 2005 utviklet jeg mitt eget forhold til Baja. Jeg gikk villmarkskystlinjer, traff langs jordveiene, bodde stort sett av spydd fisk og mange steder gikk jeg absolutt i Mackintoshs fotspor. Noen mennesker spurte til og med om jeg var ham. Jeg tilbrakte 10 måneder i all backpacking i Baja California og ble beveget av den samme skjønnheten, gjestfriheten og ensomheten som påvirket Mackintosh 20 år før. Mens han husker det første besøket i 1979, kunne Mackintosh like godt fortelle inntrykkene fra tusen andre turgåere, kajakkpadlere og syklister som har blitt stavet av ville Baja.
"Jeg fikk alle disse flotte turene med interessante mennesker, enten det var i biler eller båter eller fly, og folk inviterte meg ut for å fiske, og vi hadde hummerfest på stranden, og jeg kunne slå leir hvor som helst under disse fantastiske stjernene, og jeg tenkte: 'Dette er paradis, '”forteller han meg. “Da jeg var alene i ørkenen, var det som en religiøs opplevelse. Det var ikke skummelt i det hele tatt, og var så mye bedre enn det jeg skulle hjem til. Jeg følte meg så fri, som om jeg bare kunne ta et esel og gå inn i solnedgangen og glede meg over dette stedet som det skulle være. ”
Og heldigvis, utover de globaliserte turistfellene, kan han fortsatt. Vi alle kan.
