Deel III: Overwegingen bij het gebruik van hulpbronnen
In deel I en deel II van deze serie heb ik enkele operationele en wetenschappelijke kwesties onderzocht die verband houden met een menselijke missie naar een asteroïde in de buurt van de aarde (NEO) en deze contrasteren met de eenvoudiger operaties en een grotere wetenschappelijke terugkeer van een missie naar de maan. Om door te gaan met de discussie over wat we zouden kunnen doen bij een asteroïde, zal ik nu overwegen om de lokale middelen van asteroïden te gebruiken, hoe deze verschillen van die van de maan, en enkele praktische overwegingen te geven over de toegang tot en het gebruik ervan.
Om een echt ruimtevarende soort te worden, moet de mensheid leren gebruiken wat we in de ruimte vinden om te overleven en te gedijen. Verbonden met de logistieke keten van de aarde, zijn we nu en altijd beperkt in ruimtemogelijkheden. Ons ultieme doel in de ruimte is het ontwikkelen van de mogelijkheid om overal en altijd naar toe te gaan en elke missie uit te voeren die we ons kunnen voorstellen. Een dergelijk vermogen is ondenkbaar zonder in staat te zijn om voorzieningen te verkrijgen van buiten de planeet gevonden middelen. Dat betekent het ontwikkelen en gebruiken van de bronnen van ruimte om nieuwe mogelijkheden te creëren.
Een van de vermeende voordelen van asteroïdebestemmingen is dat ze rijk zijn aan hulpbronnen. Ik ben het ermee eens, door het accent te leggen op het woord 'potentieel'. Onze beste gids voor de aard van deze bronnen komt van de studie van meteorieten, die zijn afgeleid van asteroïden in de buurt van de aarde. Ze hebben verschillende composities, de meest voorkomende is de gewone chondriet, die ongeveer 85% van de waargenomen meteorietval uitmaakt. Gewone chondrieten zijn in principe rotsen, rijk aan de elementen silicium, ijzer, magnesium, calcium en aluminium. Ze bevatten overvloedige metaalkorrels, meestal samengesteld uit ijzer en nikkel, wijd verspreid over de rots.
Het potentieel van asteroïden ligt niet in deze objecten, maar in de minderheid van asteroïden die meer exotische composities hebben. Metalen asteroïden vormen ongeveer 7% van de bevolking en zijn samengesteld uit bijna puur ijzer-nikkelmetaal, met enkele insluitingen van rotsachtig materiaal als een minder belangrijke component. Andere siderofiele (ijzer-liefhebbende) elementen, waaronder platina en goud, vormen sporenelementen van deze lichamen. Een metalen asteroïde is een extreem hoogwaardige ertsafzetting en kan mogelijk miljarden dollars waard zijn als we deze metalen terug naar de aarde zouden kunnen krijgen, hoewel je rekening moet houden met de mogelijke catastrofale effecten op bestaande edelmetaalmarkten - zoveel goud werd geproduceerd tijdens de California Gold Rush in 1849, dat de wereldmarktprijs voor goud met een factor zestien daalde.
Vanuit het perspectief van de ruimtevlucht heeft water de meeste waarde. Een ander type relatief zeldzame asteroïde is ook een chondriet, maar een speciaal type dat koolstof en organische verbindingen bevat, evenals klei en andere gehydrateerde mineralen. Deze lichamen bevatten aanzienlijke hoeveelheden water. Water is een van de meest nuttige stoffen in de ruimte - het ondersteunt het menselijk leven (om te drinken, te gebruiken als stralingsafscherming en om te ademen wanneer het in zijn component waterstof en zuurstof wordt gekraakt), het kan worden gebruikt als medium voor energieopslag (brandstof) cellen) en het is de krachtigste bekende chemische raketstuwstof. Het vinden en gebruiken van een waterrijke NEO zou een logistiek depot van enorme waarde creëren.
Een belangrijk voordeel van asteroïden voor hulpbronnen is een nadeel als operationele omgeving - ze hebben een extreem lage oppervlakte-zwaartekracht. Om goed in en uit de zwaartekracht van de maan te komen, is een snelheidsverandering van ongeveer 2380 m / s nodig (beide manieren); hetzelfde te doen voor een typische asteroïde vereist slechts enkele meters per seconde. Dit betekent dat een laadvermogen dat wordt gelanceerd vanuit een asteroïde in plaats van de maan, bijna 5 km / s bespaart in delta-v, een aanzienlijke hoeveelheid energie. Dus vanuit het perspectief van energie verslaan de asteroïden de maan als een bron van materialen.
Er zijn echter enkele moeilijkheden bij het delven en gebruiken van asteroïdaal materiaal in vergelijking met maanbronnen. Ten eerste is de aard van de grondstof of 'erts'. We hebben onlangs ontdekt dat water aan de polen van de maan niet alleen in enorme hoeveelheden (tientallen miljarden tonnen) aanwezig is, maar ook in een vorm die gemakkelijk kan worden gebruikt - ijs. IJs kan worden omgezet in een vloeistof voor verdere verwerking tegen minimale energiekosten; als de ijzige regoliet van de polen wordt verwarmd tot boven 0 ° C, smelt het ijs en kan water worden verzameld en opgeslagen. Het water in koolstofhoudende chondrieten is chemisch gebonden binnen minerale structuren. Aanzienlijke hoeveelheden energie zijn vereist om deze chemische bindingen te verbreken om het water te bevrijden, ten minste 2-3 orden van grootte meer energie, afhankelijk van de specifieke minerale fase die wordt verwerkt. Dus het extraheren van water uit een asteroïde, aanwezig in hoeveelheden van een paar procent tot misschien een paar tientallen procent, vereist aanzienlijke energie; waterijs aan de polen van de maan is in meer overvloed aanwezig (tot 100% in bepaalde poolkraters) en is al in een gemakkelijk te verwerken en te gebruiken vorm.
De verwerking van natuurlijke materialen om water te extraheren, omvat veel gedetailleerde stappen, van het verkrijgen van de grondstof tot het verplaatsen van het materiaal door de verwerkingsstroom tot het verzamelen en opslaan van het afgeleide product. In elke fase scheiden we meestal een component van een andere; zwaartekracht dient dit doel in de meeste industriële verwerking. Een moeilijkheid bij de verwerking van asteroïde bronnen is om ofwel technieken te bedenken die geen zwaartekracht vereisen (inclusief gerelateerde fenomenen, zoals thermische convectie) of een kunstmatig zwaartekrachtveld te creëren om ervoor te zorgen dat dingen in de juiste richting bewegen. Beide benaderingen bemoeilijken het bronextractieproces.
De grote afstand tot de aarde en de slechte bereikbaarheid van asteroïden versus de maan, werkt tegen extractie en verwerking van hulpbronnen. Menselijke bezoeken aan NEO's zullen van korte duur zijn en omdat de tijdsvertraging van radiozenders tot asteroïden in de orde van minuten ligt, is directe verwerking op afstand van de verwerking niet mogelijk. Robotic systemen voor asteroïde mijnbouw moeten worden ontworpen om een grote mate van autonomie te hebben. Dit kan mogelijk worden, maar momenteel hebben we niet genoeg informatie over de aard van asteroïde grondstoffen om het gebruik van dergelijke robotapparatuur te ontwerpen of zelfs te voorzien. Bovendien, zelfs als we de aard van de afzetting volledig begrepen, zijn mijnbouw en verwerking zeer interactieve activiteiten op aarde en zullen dat ook in de ruimte zijn. De geringste afwijking of misrekening kan ervoor zorgen dat de hele verwerkingsstroom uitvalt en bij bewerkingen op afstand zal het moeilijk zijn om het probleem te diagnosticeren en te corrigeren en opnieuw te starten.
Het toegankelijkheidsprobleem snijdt ook tegen asteroïde middelen. We kunnen niet naar believen naar een bepaalde asteroïde gaan; startvensters openen voor zeer korte periodes en zijn meestal gesloten. Dit beïnvloedt niet alleen onze toegang tot de asteroïde, maar verkort ook de tijdsperioden waarin we het object kunnen verlaten om onze producten terug te brengen naar de ruimte nabij de aarde. In tegenstelling, we kunnen op elk moment van en naar de maan gaan en de nabijheid ervan betekent dat bijna onmiddellijke afstandsbediening en reactie mogelijk zijn. De moeilijkheden van afstandsbediening voor asteroïde-activiteiten hebben ertoe geleid dat sommigen suggereren dat we een manier bedenken om het lichaam naar de baan van de aarde te "slepen", waar het op onze gemak kan worden opgesplitst en verwerkt. Ik huiver om erover na te denken om toegewezen te worden om de verklaring voor de milieu-impact te schrijven (als je de uitdrukking wilt vergeven).
Dus waar laat dat ons achter met betrekking tot toegang tot en gebruik van ruimtebronnen? Het gebruik van asteroïden heeft potentieel, maar gezien de huidige technologische niveaus, onzekere vooruitzichten op succes. Asteroïden zijn moeilijk te bereiken, hebben korte bezoekstijden voor rondreizen, moeilijke werkomgevingen en onzekere productopbrengsten. Asteroïden hebben een lage zwaartekracht. De maan is daarentegen dichtbij en heeft de materialen die we willen in de vorm die we nodig hebben. De maan is op elk gewenst moment gemakkelijk toegankelijk en kan in bijna realtime worden bediend vanaf de aarde. Mijn perspectief is dat het het meest logisch is om eerst naar de maan te gaan en de technieken, moeilijkheden en technologie te leren voor het gebruik van planetaire hulpbronnen door drijfgas te produceren uit maanwater. Bijna elke stap van deze activiteit - van prospectie, verwerking en oogsten - leert ons hoe we materialen kunnen ontginnen en verwerken van toekomstige bestemmingen, zowel kleine als planetaire lichamen. Het gebruik van hulpbronnen heeft gemeenschappelijke kenmerken van technieken en apparatuur, de vereiste om te bewegen en te werken met deeltjesvormige materialen, en de mogelijkheid om de producten te zuiveren en op te slaan. Leren hoe toegang te krijgen tot en middelen te verwerken op de maan is een algemene vaardigheid die wordt overgedragen naar elke toekomstige ruimtebestemming.
Er was een reden dat de maan onze eerste bestemming was in de oorspronkelijke Vision for Space Exploration. Het is dichtbij, het is interessant en het is nuttig. Door voet aan de grond te krijgen, wordt er ruimte vrijgemaakt voor routinematige toegang en ontwikkeling. Het leert ons de vaardigheden van mensen in de ruimtevaart. Het is logisch om daar eerst heen te gaan en een permanent ruimtetransportsysteem te creëren. Als we dat eenmaal hebben, krijgen we al het andere.
Bestemming: maan of asteroïde?
Deel I: Operationele overwegingen
Deel II: Wetenschappelijke overwegingen
De bestemming was nog steeds een rustig dorp.
In 1979 bezocht een 28-jarige Engelsman met de naam Graham Mackintosh Amerika. Hij rolde naar het westen naar Californië en gleed in een opwelling naar het zuiden over de grens. Hij stond versteld van wat hij zag, een wild land van zon, zand en zee dat zijn leven dramatisch zou veranderen: Baja California. Mackintosh bracht hier een maand door met slechts een rugzak en, om te beginnen, $ 150. Hij liftte en liep en ging zo ver naar het zuiden als Cabo San Lucas. Mexicaanse bewoners verbaasden hem met hun gastvrijheid, terwijl het verbijsterende, onontwikkelde landschap tot zijn verbeelding sprak zoals nog nooit eerder was gebeurd.
"Wat is er boven die bergen, zou ik vragen, " schreef Mackintosh later in een reismemorandum in een woestijnplaats . "Niets" was het gebruikelijke antwoord. "
Veel avonturiers hebben dit antwoord op dezelfde vraag ontvangen, maar avonturiers weten beter. Mackintosh keerde terug naar huis. Hij ging lesgeven, bracht avonden door in de kroeg, had een paar romantische vlagen - maar hij kon Baja en die verre bergen niet vergeten. Eindelijk gooide hij alles weg en verliet hij het levenspad dat de meesten van ons volgen om te wankelen na een droom. Hij ging terug naar Baja. Hij nam een rugzak, een hengel, een tent, een paar andere benodigdheden en zelfs een slim apparaat om zeewater vers te maken - en hij begon te lopen. Mackintosh zou uiteindelijk de hele kustlijn van het schiereiland - 3000 mijl - te voet volgen, terwijl hij volledig verliefd werd op het land, de aangrenzende zee en de mensen in de regio.
Tegenwoordig ligt het boek Into a Desert Place van Mackintosh in menig vakantiehuis van een gringo op een strand in Baja California. Het is een soort cultklassieker geworden in de expatgemeenschap. Zelfs in de Mexicaanse gemeenschap is Mackintosh legendarisch. In afgelegen en rustieke visserskampen langs de kustlijn herinneren een paar van de oudere vissers zich nog een roodharige Engelsman die 30 jaar geleden langskwam, om water uit de put vroeg, vriendelijk hun uitnodigingen om te overnachten weigerde en uiteindelijk rond verdween het volgende punt.
Een jonge Mackintosh kletst met commerciële vissers in een van de vele kampen langs de kust van Baja.
Vandaag woont Mackintosh in San Diego en heeft vier boeken geschreven over zijn reizen door het schiereiland. Hij keert regelmatig terug naar Baja om wild te kamperen en te genieten van hetzelfde landschap en dezelfde sterren die mensen eeuwen eerder deden. Zoals duizenden reizigers houdt hij nog steeds van Baja California als geen andere plaats, hoewel delen ervan de afgelopen drie decennia dramatisch zijn veranderd. Ik sprak eerder deze week met Mackintosh over Baja toen en Baja vandaag.
"Ik herinner me Cabo in 1979, " zegt hij. “Het was een dorp en ik kampeerde net op het strand. Ik denk niet dat je dat vandaag zou kunnen doen. '
Cabo San Lucas, aan het zuidelijke uiteinde van het schiereiland, is ontploft in een bijenkorf van blitse winkelcentra, lelijke resorts, cocktailbars en ongekende golfbanen. Veel reizigers bouwen zogenaamde avonturen rond plaatsen als Cabo, maar Mackintosh bezoekt niet langer de kaap van Baja.
"Het is een tragedie", zegt hij. “Het is niet de echte Baja waar ik verliefd op werd. Ik ga niet naar Baja om te winkelen of in hotels te verblijven. Overal zijn avonturen te beleven en bij de meeste is niemand te zien. '
Hij vermijdt ook soortgelijke wildgroei die zich als infecties heeft verspreid op verschillende hotspots langs de kust van de Zee van Cortez, waaronder de stranden ten zuiden van La Paz, rond de stad Loreto, 150 mijl ten noorden en in de buurt van de noordelijke golfstad San Felipe.
"Maar je kunt nog steeds verdwalen, " zegt Macktintosh.
Een van de meer recente avonturen van de auteur was de maand die hij doorbracht op Isla Angel de la Guarda, Guardian Angel Island. Met 50 liter water maakte hij een boottocht naar het eiland, maakte een basiskamp en beschouwde zichzelf zalig gestrand. Soms, speculeert Mackintosh, was hij de enige persoon op de 42-bij-10-mijl rotsplaat, en gedurende drie volle weken zag hij geen ziel. Maar hij heeft, zegt hij, een week doorgebracht met gezelschap - stropers die bezig bleven vissen en enorme ijskisten met kreeft, zeeschildpadden, allerlei vissen en verschillende ongewervelde dieren in de bodem, bestemd voor Aziatische markten, bevoorraden.
"Deze jongens zijn een ecologische ramp, maar de aardigste mensen, " zegt Mackintosh. Hij kampeerde bij de illegale vissers en was zelfs getuige van verdachte middernachtuitwisselingen tussen hen en andere mensen die met hun skiffs naar het strand reden en "hun bagage een tijdje rammelden en sloegen voordat ze vertrokken." Baja, waar drugshandel voor velen een beroep is, en Mackintosh keek de andere kant op. Hij beschrijft zijn tijd op het eiland in zijn meest recente boek Marooned With Very Little Beer.
In 1997 was het tekort aan bier geen probleem voor Mackintosh. Hij ontving een sponsoring van het bierbedrijf Tecate en, met een burro genaamd Misión voor een metgezel en bierdrager liep hij langs de rug van het schiereiland en bezocht onderweg veel van de oude Spaanse missiekerken van Baja. De bergen van Baja zijn een ander soort ervaring dan de kust. De zwerver vindt afgelegen ranches en cowboys in hoeden en chaps in plaats van knapperige viskampen en shirtless vissers in sandalen. Water blijft de grootste schaarste, maar is gemakkelijk te vinden op elke bewoonde plaats. Meestal wordt het uit putten gehaald en is het helder als Lake Tahoe en net zo veilig om te drinken als het schoonste leidingwater.
Baja's missies kunnen spirituele ervaringen zijn, of je nu vroom bent of niet. Verschillende bevinden zich in prachtige oase canyons van dadelpalmen, mango's, avocado's en vijgen, en de oude gebouwen zelf zijn prachtige heiligdommen, koel en stil van binnen terwijl de brandende zon het land verschroeit net voorbij de onmiddellijke jungle. De missie-naar-missie wandeling van Mackintosh zou centraal staan in zijn tweede boek, Journey With a Baja Burro.
Tussen 2003 en 2005 ontwikkelde ik mijn eigen relatie met Baja. Ik liep door de kusten van de wildernis, liftte over de onverharde wegen, leefde grotendeels van speervissen en liep op veel plaatsen zeker in de voetsporen van Mackintosh. Sommige mensen vroegen zelfs of ik hem was. Ik bracht 10 maanden door in alle backpacken in Baja California en was ontroerd door dezelfde schoonheid, gastvrijheid en eenzaamheid die 20 jaar eerder Mackintosh zo beïnvloedde. Zoals hij aan dat eerste bezoek in 1979 herinnert, kan Mackintosh net zo goed de indrukken vertellen van duizend andere wandelaars, kajakkers en fietsers die betoverd zijn door wilde Baja.
“Ik kreeg al deze geweldige ritten met interessante mensen, of het nu in auto's of boten of vliegtuigen was, en mensen nodigden me uit om te vissen en we hadden kreeftenfeesten op het strand en ik kon overal kamperen onder deze geweldige sterren, en ik dacht: 'Dit is paradijs, '' vertelt hij me. “Toen ik alleen in de woestijn was, was het als een religieuze ervaring. Het was helemaal niet eng en was zo veel beter dan waar ik naar huis terug ging. Ik voelde me zo vrij, alsof ik gewoon een ezel kon pakken en naar de zonsondergang kon lopen en genieten van deze plek zoals het hoort te zijn. ”
En gelukkig kan hij, afgezien van de geglobaliseerde toeristische lokazen, nog steeds. Dat kunnen we allemaal.
