Część III: Uwagi dotyczące wykorzystania zasobów
W części I i części II tej serii zbadałem niektóre kwestie operacyjne i naukowe związane z ludzką misją na asteroidę blisko Ziemi (NEO) i porównałem je z prostszymi operacjami i większym naukowym powrotem misji na Księżyc. Aby kontynuować dyskusję na temat tego, co moglibyśmy zrobić na asteroidzie, teraz rozważę wykorzystanie lokalnych zasobów oferowanych przez asteroidy, różnice między nimi a zasobami Księżyca, i przedstawię kilka praktycznych rozważań na temat dostępu do nich i korzystania z nich.
Aby stać się prawdziwie kosmicznym gatunkiem, ludzkość musi nauczyć się, jak wykorzystywać to, co znajduje się w kosmosie, aby przetrwać i prosperować. Związani z łańcuchem logistycznym Ziemi jesteśmy teraz i zawsze będziemy mieli ograniczone możliwości kosmiczne. Naszym ostatecznym celem w kosmosie jest rozwinięcie zdolności do podróżowania w dowolnym miejscu i realizacji dowolnej misji, jaką sobie wyobrażamy. Taka zdolność jest nie do pomyślenia bez możliwości uzyskania zapasów z zasobów znalezionych poza planetą. Oznacza to rozwój i wykorzystanie zasobów kosmicznych do tworzenia nowych możliwości.
Jedną z rzekomych korzyści z miejsc docelowych asteroid jest to, że są one bogate w potencjał zasobów. Zgodziłbym się, akcentując słowo „potencjał”. Nasz najlepszy przewodnik po naturze tych zasobów pochodzi z badań meteorytów, które pochodzą z asteroid w pobliżu Ziemi. Mają kilka kompozycji, z których najczęstszym jest zwykły chondryt, który stanowi około 85% obserwowanych spadków meteorytów. Zwykłe chondryty to w zasadzie skały, bogate w pierwiastki krzemu, żelaza, magnezu, wapnia i aluminium. Zawierają obfite ziarna metalu, złożone głównie z żelaza i niklu, szeroko rozproszone w skale.
Potencjał zasobów planetoid nie leży w tych obiektach, ale w mniejszości planetoid o bardziej egzotycznych kompozycjach. Metalowe asteroidy stanowią około 7% populacji i składają się z prawie czystego metalowo-niklowego metalu, z niewielkimi składnikami materiału podobnego do skały. Inne pierwiastki siderofilowe (kochające żelazo), w tym platyna i złoto, stanowią śladowe części tych ciał. Metalowa asteroida jest niezwykle wysokiej jakości złożem rudy i potencjalnie mogłaby być warta miliardy dolarów, gdybyśmy byli w stanie sprowadzić te metale z powrotem na Ziemię, chociaż należy pamiętać o możliwym katastrofalnym wpływie na istniejące rynki metali szlachetnych - tyle złota został wyprodukowany podczas gorączki złota w Kalifornii w 1849 r., że cena złota na rynku światowym spadła szesnastokrotnie.
Z perspektywy lotów kosmicznych woda ma największą wartość. Innym rodzajem stosunkowo rzadkiej asteroidy jest również chondryt, ale specjalny rodzaj zawierający węgiel i związki organiczne, a także gliny i inne uwodnione minerały. Ciała te zawierają znaczne ilości wody. Woda jest jedną z najbardziej użytecznych substancji w kosmosie - wspomaga ludzkie życie (pić, używać jako osłony przed promieniowaniem i oddychać po rozbiciu na składnik wodoru i tlenu), może być używana jako czynnik magazynowania energii (paliwo komórki) i jest to najsilniejszy chemiczny propelent rakietowy. Znalezienie i wykorzystanie bogatego w wodę NEO stworzyłoby magazyn logistyczny o ogromnej wartości.
Kluczową zaletą planetoid dla zasobów jest wada jako środowisko operacyjne - mają one wyjątkowo niską grawitację powierzchniową. Wejście do studni grawitacyjnej Księżyca i z niej wymaga zmiany prędkości o około 2380 m / s (w obie strony); zrobienie tego samego dla typowej asteroidy wymaga zaledwie kilku metrów na sekundę. Oznacza to, że ładunek wystrzelony z asteroidy zamiast z Księżyca oszczędza prawie 5 km / s w delta-v, znacznej ilości energii. Z punktu widzenia energii asteroidy biją Księżyc jako źródło materiałów.
Istnieją jednak pewne trudności w wydobyciu i użyciu materiału asteroidalnego w porównaniu z zasobami księżycowymi. Pierwszą jest natura surowca lub „rudy”. Niedawno odkryliśmy, że woda na biegunach Księżyca jest nie tylko obecna w ogromnej ilości (dziesiątki miliardów ton), ale ma również postać, którą można łatwo wykorzystać - lód. Lód można przekształcić w płyn do dalszego przetwarzania przy minimalnych kosztach energii; jeśli lodowaty regolit z biegunów zostanie podgrzany do temperatury powyżej 0 ° C, lód stopi się, a woda będzie mogła być gromadzona i przechowywana. Woda w chondrytach węglowych jest chemicznie wiązana w strukturach mineralnych. Znaczne ilości energii są potrzebne do zerwania tych wiązań chemicznych w celu uwolnienia wody, co najmniej 2-3 rzędy wielkości więcej energii, w zależności od konkretnej przetwarzanej fazy mineralnej. Zatem wydobywanie wody z asteroidy, obecnej w ilościach od kilku do kilkudziesięciu procent, wymaga znacznej energii; lód wodny na biegunach Księżyca występuje w większej ilości (do 100% w niektórych kraterach polarnych) i jest już w formie łatwej do przetworzenia i użycia.
Przetwarzanie naturalnych materiałów w celu wydobycia wody składa się z wielu szczegółowych etapów, od pozyskania surowca, poprzez przenoszenie materiału przez strumień przetwarzania, aż do gromadzenia i przechowywania produktu pochodnego. Na każdym etapie zazwyczaj oddzielamy jeden składnik od drugiego; grawitacja służy temu celowi w większości procesów przemysłowych. Jedną trudnością w przetwarzaniu zasobów planetoid będzie albo opracowanie technik, które nie wymagają grawitacji (w tym powiązanych zjawisk, takich jak konwekcja termiczna), albo stworzenie sztucznego pola grawitacyjnego, aby zapewnić, że rzeczy poruszają się we właściwych kierunkach. Każde z tych podejść komplikuje proces wydobywania zasobów.
Duża odległość od Ziemi i słaba dostępność asteroid w porównaniu z Księżycem działa przeciwko wydobywaniu i przetwarzaniu zasobów. Wizyty ludzi w NEO będą krótkotrwałe, a ponieważ opóźnienia radiowe w asteroidach są rzędu minut, bezpośrednie zdalne sterowanie przetwarzaniem nie będzie możliwe. Systemy robotyczne do wydobywania planetoid muszą mieć dużą autonomię. Może to stać się możliwe, ale obecnie nie mamy wystarczających informacji na temat natury surowca asteroidalnego, aby zaprojektować lub nawet przewidzieć użycie takiego zrobotyzowanego sprzętu. Co więcej, nawet jeśli w pełni rozumiemy naturę złoża, wydobycie i przetwarzanie są wysoce interaktywnymi działaniami na Ziemi i tak będą w kosmosie. Najmniejsze anomalie lub błędne obliczenia mogą spowodować awarię całego strumienia przetwarzania, aw przypadku operacji zdalnych trudno będzie zdiagnozować i naprawić problem i uruchomić go ponownie.
Problem dostępności ogranicza również zasoby asteroidalne. Nie możemy chodzić do danej asteroidy do woli; okna uruchamiania są otwarte na bardzo krótkie okresy i są zamknięte przez większość czasu. Wpływa to nie tylko na nasz dostęp do asteroidy, ale także skraca czas, w którym możemy opuścić obiekt, aby zwrócić nasze produkty w przestrzeń bliską Ziemi. W przeciwieństwie do tego, możemy lecieć na Księżyc i z niego w dowolnym momencie, a jego bliskość oznacza, że możliwa jest niemal natychmiastowa zdalna kontrola i reakcja. Trudności w zdalnym sterowaniu działaniami asteroid doprowadziły niektórych do sugestii, że opracowaliśmy sposób „holowania” ciała na orbitę ziemską, gdzie można go rozdzielić i przetworzyć w czasie wolnym. Drżę na myśl o przydzieleniu mnie do napisania oceny oddziaływania na środowisko (jeśli wybaczysz wyrażenie) dla tej czynności.
Więc co nas to pozostawia w odniesieniu do dostępu do zasobów kosmicznych i ich wykorzystania? Wykorzystanie zasobów planetoid ma potencjał, ale biorąc pod uwagę dzisiejsze poziomy technologii, niepewne perspektywy sukcesu. Asteroidy są trudno dostępne, mają krótkie czasy odwiedzin w obie strony, trudne warunki pracy i niepewną wydajność produktów. Asteroidy mają dla nich małą grawitację. W przeciwieństwie do tego, Księżyc jest blisko i ma potrzebne nam materiały w takiej formie, jakiej potrzebujemy. Księżyc jest łatwo dostępny w dowolnym momencie i jest podatny na zdalne operacje kontrolowane z Ziemi w czasie prawie rzeczywistym. Z mojego punktu widzenia najbardziej sensowne jest najpierw udanie się na Księżyc i poznanie technik, trudności i technologii wykorzystywania zasobów planetarnych przez wytwarzanie paliwa z wody księżycowej. Niemal na każdym etapie tej działalności - od poszukiwania, przetwarzania i zbioru - nauczy nas, jak wydobywać i przetwarzać materiały z przyszłych miejsc docelowych, zarówno drobnych, jak i planetarnych ciał wielkości. Wykorzystanie zasobów ma wspólną technikę i wyposażenie, wymóg przemieszczania i pracy z materiałami w postaci cząstek oraz zdolność do oczyszczania i przechowywania produktów. Uczenie się, jak uzyskiwać dostęp i przetwarzać zasoby na Księżycu, to ogólna umiejętność, która przenosi się w dowolne miejsce w kosmosie w przyszłości.
Istniał powód, dla którego Księżyc stał się naszym pierwszym celem w oryginalnej wizji eksploracji kosmosu. Jest blisko, jest interesujący i przydatny. Ustanowienie przyczółka na Księżycu otwiera przestrzeń cislunarną dla rutynowego dostępu i rozwoju. Nauczy nas umiejętności kosmicznych ludzi. Warto najpierw tam pojechać i stworzyć stały system transportu kosmicznego. Gdy to osiągniemy, otrzymamy wszystko inne.
Miejsce docelowe: księżyc czy asteroida?
Część I: Rozważania operacyjne
Część II: Względy naukowe
Miejsce docelowe było wciąż spokojną wioską.
W 1979 r. 28-letni Anglik Graham Mackintosh odwiedził Amerykę. Przetoczył się na zachód do Kalifornii i pod wpływem kaprysu zjechał na południe przez granicę. Był oszołomiony tym, co zobaczył, dziką krainą słońca, piasku i morza, która dramatycznie zmieniłaby jego życie: Baja California. Mackintosh spędził tu miesiąc tylko z plecakiem i, na początek, 150 USD. Podróżował autostopem, szedł i szedł tak daleko na południe, jak Cabo San Lucas. Mieszkańcy Meksyku zadziwili go gościnnością, a oszałamiający, niezabudowany krajobraz zawładnął jego wyobraźnią, jak nigdy dotąd.
„Spytałbym, co jest ponad tymi górami” - napisał później Mackintosh w pamiętniku podróży „ Into a Desert Place” . „„ Nic ”było zwykłą odpowiedzią.”
Wielu poszukiwaczy przygód otrzymało tę odpowiedź na to samo pytanie - ale poszukiwacze przygód wiedzą lepiej. Mackintosh wrócił do domu. Podjął pracę nauczyciela, spędzał wieczory w pubie, miał kilka romantycznych podmuchów - ale nie mógł zapomnieć o Baja i odległych górach. W końcu rzucił wszystko, porzucając ścieżkę życia, którą większość z nas podąża, by zatoczyć się po śnie. Wrócił do Baja. Wziął plecak, wędkę, namiot, kilka innych potrzebnych rzeczy, a nawet sprytny sprzęt do odświeżania wody morskiej - i zaczął chodzić. Mackintosh w końcu wyruszy pieszo na całą linię brzegową półwyspu - 3000 mil - jednocześnie zakochując się w lądzie, przylegającym morzu i mieszkańcach regionu.
Dziś, w wielu domach wakacyjnych gringo na plaży w Dolinie Baja California, książka Mackintosha Into a Desert Place znajduje się na półce. Stało się to czymś kultowym w społeczności emigrantów. Nawet w społeczności meksykańskiej Mackintosh jest legendarny. W odległych i rustykalnych obozach rybackich wzdłuż linii brzegowej kilku starszych rybaków wciąż pamięta rudowłosego Anglika, który wędrował 30 lat temu, prosząc o wodę ze studni, uprzejmie odmawiając zaproszenia na noc, a na koniec znikając w pobliżu następny punkt.
Młody Mackintosh gawędzi z rybakami handlowymi w jednym z wielu obozów na wybrzeżu Baja.
Dziś Mackintosh mieszka w San Diego i napisał cztery książki o swoich podróżach przez półwysep. Regularnie wraca do Baja, aby obozować dziko i cieszyć się tą samą scenerią i gwiazdami, co ludzie na wieki przed nami. Podobnie jak tysiące podróżników, wciąż kocha Baja California jak żadne inne miejsce, mimo że niektóre jej części zmieniły się dramatycznie w ciągu ostatnich trzech dekad. Wcześniej w tym tygodniu rozmawiałem z Mackintoshem o Baja i Baja dzisiaj.
„Pamiętam Cabo w 1979 roku” - mówi. „To była wioska i właśnie rozbiłem obóz na plaży. Nie sądzę, żebyś mógł to zrobić dzisiaj.
Cabo San Lucas, na bardzo południowym krańcu półwyspu, eksplodował w ulu lśniących centrów handlowych, nieestetycznych kurortów, barów koktajlowych i rażących pól golfowych. Wielu podróżników buduje tak zwane przygody w miejscach takich jak Cabo, ale Mackintosh nie odwiedza już przylądka Baja.
„To tragedia” - mówi. „To nie jest prawdziwa Baja, w której się zakochałem. Nie idę do Baja na zakupy lub pobyt w hotelach. Są przygody, które można przeżyć wszędzie i większość z nich wymaga spotkania się z nikim. ”
Unika także podobnego rozprzestrzeniania się, które rozprzestrzeniało się jak infekcje w kilku punktach zapalnych wzdłuż wybrzeża Morza Corteza, w tym na plażach na południe od La Paz, wokół miasta Loreto 150 mil na północ i niedaleko miasta San Felipe nad zatoką północną.
„Ale nadal możesz się zgubić” - mówi Macktintosh.
Jedną z ostatnich przygód autora był miesiąc spędzony na Isla Angel de la Guarda, Guardian Angel Island. Z 50 galonami wody popłynął łodzią na wyspę, rozbił obóz i uważał się za błogo oszalałego. Czasami, spekuluje Mackintosh, był jedyną osobą na skale o wymiarach 42 na 10 mil i przez trzy pełne tygodnie nie widział duszy. Mówi jednak, że spędził tydzień w towarzystwie - kłusowników, którzy zajęli się łowieniem ryb i zaopatrzeniem wielkich lodów w homary, żółwie morskie, wszelkiego rodzaju ryby i różne bezkręgowce zamieszkujące dno przeznaczone na rynki azjatyckie.
„Ci goście to katastrofa ekologiczna, ale najmilsi ludzie” - mówi Mackintosh. Obozował z nielegalnymi rybakami, a nawet był świadkiem podejrzanych wymian o północy między nimi a innymi ludźmi, którzy zmotywowali swoje skify na plażę i „grzechotali i machali bagażami przez jakiś czas przed wyjazdem”. Nie można zadawać pytań na temat takich działań w Baja, gdzie handel narkotykami to dla wielu zawód, a Mackintosh spojrzał w drugą stronę. Czas spędzony na wyspie opisuje w swojej najnowszej książce Marooned With Very Little Beer.
W 1997 r. Brak piwa nie był problemem dla Mackintosha. Otrzymał sponsoring od firmy piwowarskiej Tecate, a także z osłem Misión jako towarzysz i nosiciel piwa chodził po półwyspie, odwiedzając po drodze wiele starych hiszpańskich kościołów misyjnych Baja. Góry Baja to coś innego niż wybrzeże. Wędrowiec odnajduje odległe rancza i kowbojów w kapeluszach i kolesiach zamiast chrupiących obozów rybnych i bez koszuli rybaków w sandałach. Woda pozostaje największym niedoborem, ale łatwo można ją znaleźć w każdym zamieszkałym miejscu. Zwykle jest pobierany ze studni i jest przejrzysty jak jezioro Tahoe i równie bezpieczny do picia jak najczystsza woda z kranu.
Misje Baja mogą być doświadczeniami duchowymi, bez względu na to, czy ktoś jest pobożny, czy nie. Kilka z nich znajduje się w oszałamiających kanionach palm palmowych, mango, awokado i fig, a same stare budynki są pięknymi sanktuariami, chłodnymi i cichymi w środku, podczas gdy płonące słońce wypala kraj tuż za bezpośrednią dżunglą. Spacer Mackintosha po misji będzie przedmiotem jego drugiej książki Journey With a Baja Burro.
W latach 2003-2005 rozwijałem własne relacje z Baja. Szedłem wzdłuż wybrzeży dzikiej przyrody, podróżowałem autostopem po polnych drogach, żyłem głównie ze spokrewnionych ryb i, w wielu miejscach, z pewnością chodziłem śladami Mackintosha. Niektórzy nawet pytali, czy to ja. Spędziłem 10 miesięcy na całym plecaku w Baja California i byłem poruszony tą samą urodą, gościnnością i samotnością, które tak bardzo wpłynęły na Mackintosha 20 lat wcześniej. Jak wspomina pierwszą wizytę w 1979 roku, Mackintosh równie dobrze może opowiadać wrażenia tysiąca innych turystów, kajakarzy i rowerzystów, którzy zostali oczarowani przez dziką Baję.
„Mam te wszystkie wspaniałe przejażdżki z interesującymi ludźmi, czy to w samochodach, na łodziach, czy w samolotach, ludzie zapraszali mnie na ryby i mieliśmy uczty z homarami na plaży i mogłem biwakować gdziekolwiek pod tymi niesamowitymi gwiazdami, i pomyślałem:„ To jest raj ”- mówi mi. „Gdy byłem sam na pustyni, było to jak doświadczenie religijne. To wcale nie było przerażające i było o wiele lepsze niż to, do którego wracałem do domu. Czułam się tak wolna, jakbym mogła po prostu złapać osła i iść na zachód słońca i cieszyć się tym miejscem, jakie powinno być. ”
I na szczęście, poza zglobalizowanymi pułapkami turystycznymi, nadal może. Wszyscy możemy.
