Bahagian III: Pertimbangan Penggunaan Sumberdaya
Dalam Bahagian I dan Bahagian II dalam siri ini, saya mengkaji beberapa isu operasi dan saintifik yang berkaitan dengan misi manusia ke asteroid Bumi berhampiran (NEO) dan membezakannya dengan operasi yang lebih mudah dan pulangan saintifik yang lebih misi ke Bulan. Untuk meneruskan perbincangan tentang apa yang mungkin kita lakukan pada asteroid, saya kini akan mempertimbangkan menggunakan sumber tempatan yang ditawarkan oleh asteroid, bagaimana mereka berbeza dari Bulan, dan menawarkan beberapa pertimbangan praktis untuk mengakses dan menggunakannya.
Untuk menjadi spesis yang benar-benar spasi, manusia mesti belajar bagaimana menggunakan apa yang kita temukan di ruang untuk bertahan dan berkembang. Terikat kepada rantaian logistik Bumi, kita kini dan akan sentiasa terhad dalam keupayaan ruang. Matlamat utama kami di angkasa adalah untuk membangunkan keupayaan untuk pergi mana-mana sahaja pada bila-bila masa dan menjalankan apa-apa misi yang boleh kita bayangkan. Keupayaan sedemikian tidak dapat difikirkan tanpa dapat memperoleh peruntukan dari sumber yang dijumpai di luar planet. Ini bermakna membangun dan menggunakan sumber ruang untuk mewujudkan keupayaan baru.
Salah satu manfaat yang dikatakan sebagai destinasi asteroid ialah mereka kaya dengan potensi sumber daya. Saya akan bersetuju, meletakkan aksen pada perkataan "potensi." Panduan terbaik kami kepada sifat sumber ini berasal dari kajian meteorit, yang berasal dari asteroid Bumi berhampiran. Mereka mempunyai beberapa komposisi, yang paling biasa ialah chondrite biasa, yang membentuk kira-kira 85% meteorit yang jatuh. Condrites biasa pada dasarnya adalah batu, kaya dengan unsur silikon, besi, magnesium, kalsium dan aluminium. Mereka mengandungi bijirin logam yang berlimpah, kebanyakannya terdiri daripada besi dan nikel, secara meluas tersebar di sepanjang batu.
Potensi sumber asteroid tidak terletak pada objek ini, tetapi dalam minoriti asteroid yang mempunyai komposisi yang lebih eksotik. Asteroid logam membentuk kira-kira 7% daripada populasi dan terdiri daripada logam besi nikel yang hampir murni, dengan beberapa kemasukan bahan seperti batu sebagai komponen kecil. Unsur-unsur siderophile (iron-loving) yang lain termasuk platinum dan emas membentuk sebahagian jejak badan-badan ini. Asteroid logam adalah deposit bijih yang sangat tinggi dan berpotensi boleh bernilai berbilion-bilion dolar sekiranya kita dapat mendapatkan logam-logam ini kembali ke Bumi, walaupun kita harus sedar akan kesan bencana yang mungkin berlaku di pasaran logam berharga yang sedia ada - emas yang banyak telah dihasilkan semasa Gold Rush California 1849 bahawa harga pasaran dunia emas menurun sebanyak faktor enam belas.
Dari perspektif ruang angkasa, air mempunyai nilai yang paling. Satu lagi jenis asteroid yang agak jarang juga merupakan chondrite, tetapi sejenis khas yang mengandungi karbon dan sebatian organik serta lempung dan mineral terhidrat lain. Badan-badan ini mengandungi sejumlah besar air. Air adalah salah satu bahan yang paling berguna di ruang angkasa - ia menyokong kehidupan manusia (untuk diminum, untuk digunakan sebagai pelindung radiasi, dan untuk nafas ketika retak ke dalam komponennya hidrogen dan oksigen), ia boleh digunakan sebagai medium penyimpanan tenaga (bahan bakar sel) dan ia adalah bahan api roket yang paling kuat diketahui. Mencari dan menggunakan NEO yang kaya air akan mewujudkan depot logistik dengan nilai yang besar.
Kelebihan utama asteroid untuk sumber daya adalah kelemahan sebagai persekitaran operasi - mereka mempunyai graviti permukaan yang sangat rendah. Masuk ke dalam dan keluar dari graviti Bulan dengan baik memerlukan perubahan halaju kira-kira 2380 m / s (kedua-dua cara); untuk melakukan perkara yang sama untuk asteroid biasa hanya memerlukan beberapa meter sesaat. Ini bermakna muatan yang dilancarkan dari asteroid dan bukan Bulan menjimatkan hampir 5 km / s dalam delta-v, jumlah tenaga yang banyak. Maka dari perspektif tenaga, asteroid memukul Bulan sebagai sumber bahan.
Walau bagaimanapun, terdapat beberapa kesukaran dalam perlombongan dan menggunakan bahan asteroid berbanding dengan sumber bulan. Pertama adalah sifat bahan mentah atau "bijih." Baru-baru ini kita mendapati bahawa air di kutub Bulan tidak hanya hadir dalam kuantiti yang sangat besar (puluhan bilion tan) tetapi juga dalam bentuk yang mudah digunakan - ais. Ais boleh ditukar menjadi cecair untuk diproses selanjutnya dengan kos tenaga minimum; jika regolith berais dari tiang dipanaskan hingga melebihi 0 ° C, ais akan mencair dan air dapat dikumpulkan dan disimpan. Air dalam chondrite berkarbonat secara kimia terikat dalam struktur mineral. Jumlah tenaga yang diperlukan untuk memecahkan bon kimia ini untuk membebaskan air, sekurang-kurangnya 2-3 pesanan magnitud lebih banyak tenaga, bergantung kepada fasa mineral tertentu yang sedang diproses. Jadi, mengeluarkan air dari asteroid, hadir dalam kuantiti beberapa peratus mungkin beberapa puluhan peratus, memerlukan tenaga yang ketara; es air di tiang Bulan hadir dalam kelimpahan yang lebih besar (sehingga 100% di kawah polar tertentu) dan sudah dalam bentuk yang mudah diproses dan digunakan.
Pemprosesan bahan semula jadi untuk mengekstrak air mempunyai banyak langkah terperinci, dari pemerolehan bahan mentah untuk menggerakkan bahan melalui aliran pemprosesan ke pengumpulan dan penyimpanan produk yang diperolehi. Pada setiap peringkat, kita biasanya memisahkan satu komponen dari yang lain; graviti menyediakan tujuan ini dalam kebanyakan pemprosesan perindustrian. Satu kesulitan dalam pemprosesan sumber asteroid akan sama ada merangka teknik yang tidak memerlukan graviti (termasuk fenomena yang berkaitan, seperti perolakan terma) atau untuk mewujudkan medan graviti buatan untuk memastikan bahawa perkara bergerak ke arah yang betul. Sama ada pendekatan merumitkan proses pengekstrakan sumber.
Jarak jauh dari Bumi dan akses mudah asteroid berbanding Bulan, berfungsi dengan pengekstrakan sumber dan pemprosesan. Lawatan manusia ke NEOs akan menjadi tempoh yang pendek dan kerana masa-masa radio yang terhenti kepada asteroid berada di urutan minit, kawalan jauh pemprosesan langsung tidak mungkin. Sistem robot untuk perlombongan asteroid mestilah direka untuk mempunyai autonomi besar. Ini mungkin berlaku tetapi pada masa ini, kami tidak mempunyai maklumat yang mencukupi tentang jenis stok asteroid sama ada untuk reka bentuk atau bahkan membayangkan penggunaan peralatan robotik tersebut. Lebih-lebih lagi, walaupun kita memahami sepenuhnya jenis deposit, perlombongan dan pemprosesan adalah aktiviti yang sangat interaktif di Bumi dan akan menjadi begitu di angkasa. Anomali atau salah perhitungan yang sedikit boleh menyebabkan keseluruhan aliran pemprosesan runtuh dan dalam operasi jauh, sukar untuk mendiagnosis dan membetulkan masalah itu dan mulailah semula.
Isu aksesibilitas juga memotong terhadap sumber asteroid. Kita tidak boleh pergi ke asteroid yang diberikan mengikut kehendak; melancarkan tingkap terbuka untuk tempoh yang sangat singkat dan ditutup kebanyakan masa. Ini tidak hanya memberi kesan kepada akses ke asteroid tetapi juga memendekkan tempoh masa apabila kita boleh meninggalkan objek tersebut untuk mengembalikan produk kami ke ruang Bumi berhampiran. Sebaliknya, kita boleh pergi ke dan dari Bulan pada bila-bila masa dan kedekatannya bermakna bahawa kawalan jarak jauh dan tindak balas adalah mungkin. Kesukaran kawalan jauh untuk aktiviti asteroid telah menyebabkan beberapa mencadangkan bahawa kita membuat satu cara untuk "menunda" badan ke orbit Bumi, di mana ia boleh dipisahkan dan diproses pada masa lapang kita. Saya rasa bersemangat untuk berfikir tentang diberi tugas untuk menulis kesan alam sekitar (jika anda akan mengampuni ungkapan itu) untuk aktiviti itu.
Jadi di manakah itu meninggalkan kita berhubung dengan akses dan penggunaan sumber ruang? Pemanfaatan sumber asteroid mempunyai potensi namun diberi tahap teknologi hari ini, prospek yang tidak menentu untuk berjaya. Asteroid sukar untuk mendapatkan, mempunyai masa lawatan singkat untuk perjalanan bulat, persekitaran kerja yang sukar, dan hasil produk yang tidak menentu. Asteroid mempunyai graviti yang rendah untuk mereka. Sebaliknya, Bulan dekat dan mempunyai bahan yang kita inginkan dalam bentuk yang kita perlukan. Bulan mudah diakses pada bila-bila masa dan boleh diterima oleh operasi jauh yang dikawal dari Bumi dalam masa terdekat. Perspektif saya adalah bahawa ia masuk akal untuk pergi ke Bulan pertama dan mempelajari teknik, kesukaran dan teknologi untuk penggunaan sumber planet dengan propellant pembuatan dari air lunar. Hampir setiap langkah aktiviti ini - dari prospek, pemprosesan dan penuaian - akan mengajar kita bagaimana untuk melombong dan memproses bahan-bahan dari destinasi masa depan, kedua-dua badan bersaiz kecil dan planet. Penggunaan sumber mempunyai kesamaan teknik dan peralatan, keperluan untuk bergerak dan bekerja dengan bahan partikel, dan keupayaan untuk membersihkan dan menyimpan produk. Belajar bagaimana untuk mengakses dan memproses sumber-sumber di Bulan adalah kemahiran umum yang dipindahkan ke mana-mana destinasi ruang masa depan.
Terdapat sebab bahawa Bulan telah dijadikan destinasi pertama kami dalam Visi untuk Penerokaan Angkasa. Ia dekat, menarik, dan berguna. Menubuhkan pijakan di Bulan membuka ruang cislunar untuk akses dan pembangunan rutin. Ia akan mengajar kita kemahiran orang faring ruang. Adalah masuk akal untuk pergi ke sana dahulu dan mewujudkan sistem pengangkutan angkasa tetap. Sebaik sahaja kita mempunyai itu, kita mendapat segala yang lain.
Destinasi: Bulan atau Asteroid?
Bahagian I: Pertimbangan Operasi
Bahagian II: Pertimbangan saintifik
t destinasi masih kampung yang tenang.
Pada tahun 1979, seorang lelaki Inggeris berusia 28 tahun bernama Graham Mackintosh melawat Amerika. Dia melancarkan barat ke California dan, dengan keinginan, menyelinap ke selatan merentasi sempadan. Dia terkejut dengan apa yang dilihatnya, tanah liar matahari, pasir dan laut yang secara dramatik akan mengubah hidupnya: Baja California. Mackintosh menghabiskan sebulan di sini dengan hanya beg ransel dan, untuk memulakan, $ 150. Dia menaiki dan berjalan dan pergi sejauh selatan seperti Cabo San Lucas. Penduduk tempatan Mexico mengejutkannya dengan layanan mereka sementara landskap yang membosankan, yang belum dimajukan menangkap imaginasinya seperti tidak ada tempat sebelum ini.
"Apa yang lebih daripada gunung-gunung itu, saya akan bertanya, " Mackintosh kemudian menulis dalam sebuah memoir perjalanan Ke Tempat Desert . "'Tidak ada apa-apa, ' adalah balasan biasa."
Ramai petualang telah menerima jawapan ini dengan soalan yang sama-tetapi pengembara tahu lebih baik. Mackintosh pulang ke rumah. Beliau mengambil kerja mengajar, menghabiskan malam di pub, mempunyai beberapa kegembiraan romantis-tetapi dia tidak dapat melupakan Baja dan gunung-gunung yang jauh. Akhirnya, dia melepaskan segala-galanya, meninggalkan jalan hidup yang kebanyakan kita ikuti untuk pergi mengejutkan selepas mimpi. Dia kembali ke Baja. Dia mengambil beg ransel, alat pancing, khemah, beberapa keperluan lain dan juga alat pandai untuk menjadikan air laut segar - dan dia mula berjalan. Mackintosh akhirnya akan mengesan kaki seluruh pantai semenanjung itu-3, 000 batu-sambil jatuh cinta penuh dengan tanah, laut dan penduduk di rantau ini.
Hari ini, di banyak rumah percutian gringo di pantai di Baja California, buku Mackintosh Ke Tempat Desert berada di rak. Ia telah menjadi sesuatu klasik klasik dalam komuniti ekspatriat. Malah di masyarakat Mexico, Mackintosh adalah legenda. Di kamp-kamp memancing di pedalaman dan pantai, beberapa nelayan yang lebih tua masih ingat orang Inggeris berambut merah yang mengepam 30 tahun yang lalu, meminta air dari sumur itu, dengan baik menolak undangan mereka untuk bermalam, dan akhirnya menghilang di sekelilingnya. titik seterusnya.
Mackintosh gabs muda dengan nelayan komersil di salah satu daripada banyak kem di sepanjang pantai Baja.
Hari ini Mackintosh tinggal di San Diego dan telah menulis empat buku mengenai perjalanannya melalui semenanjung. Dia kembali ke Baja secara berkala untuk berkhemah liar dan menikmati pemandangan dan bintang yang sama bahawa orang berabad-abad sebelum kita lakukan. Seperti beribu-ribu pelancong, dia masih menyukai Baja California seperti tidak ada tempat lain, walaupun sebahagian daripadanya telah berubah secara dramatik selama tiga dekad yang lalu. Saya bercakap dengan Mackintosh awal minggu ini mengenai Baja dan Baja hari ini.
"Saya masih ingat Cabo pada tahun 1979, " katanya. "Ia adalah sebuah kampung, dan saya hanya berkhemah di pantai. Saya tidak fikir anda boleh buat hari ini. "
Cabo San Lucas, di hujung selatan semenanjung, telah meletup menjadi pusat membeli-belah mewah, pusat peranginan yang tidak ternilai, bar koktel dan padang golf yang teruk. Banyak pelancong membina pengembaraan yang disebut di sekitar tempat seperti Cabo, tetapi Mackintosh tidak lagi melawat tanjakan Baja.
"Ia satu tragedi, " katanya. "Bukan Baja sebenar yang saya jatuh cinta. Saya tidak pergi ke Baja untuk pergi membeli-belah atau menginap di hotel. Terdapat pengembaraan yang boleh didapati di mana-mana dan paling melibatkan melihat tiada siapa. "
Dia juga mengelakkan jangkitan serupa yang telah menyebar seperti jangkitan di beberapa kawasan panas sepanjang pantai Laut Cortez, termasuk pantai selatan La Paz, sekitar bandar Loreto 150 kilometer utara dan berhampiran bandar utara San Felipe.
"Tetapi anda masih boleh tersesat di sana, " kata Macktintosh.
Salah satu pengembaraan yang lebih terkini ialah bulan yang dia belanjakan di Isla Angel de la Guarda, Guardian Angel Island. Dengan 50 gelen air, dia menaiki bot ke pulau itu, menjadikan sebuah kem asas dan menganggap dirinya berbakat. Pada masa-masa, Mackintosh berspekulasi, dia adalah satu-satunya orang di atas lempengan batu sepanjang 42 hingga 10 batu, dan selama tiga minggu penuh dia melihat bukan jiwa. Tetapi dia berbuat demikian, katanya, menghabiskan seminggu dengan pemburu syarikat yang terus memancing sibuk dan menyimpan kotak ais yang besar dengan udang karang, penyu laut, segala jenis ikan dan pelbagai invertebrata kediaman bawah yang ditakdirkan untuk pasaran Asia.
"Orang-orang ini adalah bencana ekologi tetapi orang-orang yang paling baik, " kata Mackintosh. Dia berkemah dengan nelayan yang menyalahi undang-undang dan menyaksikan pertukaran tengah malam yang mencurigakan di antara mereka dan orang lain yang mengendarai kepalanya ke pantai dan "mengetuk dan membongkar barang-barang mereka seketika sebelum pergi." Soalan tidak akan ditanya mengenai aktiviti sedemikian Baja, di mana pengedaran dadah adalah profesi untuk ramai, dan Mackintosh kelihatan sebaliknya. Dia menerangkan waktunya di pulau itu dalam buku terbarunya yang Marooned With Very Little Beer.
Pada tahun 1997, kekurangan bir bukan masalah untuk Mackintosh. Dia menerima tajaan dari syarikat bir Tecate dan, dengan buruan bernama Misión untuk pembimbing dan pembawa bir, dia berjalan di belakang semenanjung, melawat banyak gereja misi Sepanyol lama Baja di sepanjang jalan. Gunung Baja adalah pengalaman yang berbeza daripada pantai. Pengembara mendapati ranch dan koboi terpencil di topi dan punggung, bukannya kem ikan berkerak dan nelayan tanpa baju dalam sandal. Air kekal kekurangan terbesar tetapi mudah di mana-mana tempat yang didiami. Biasanya ia diambil dari telaga dan jelas seperti Lake Tahoe dan selamat untuk diminum sebagai air paip yang bersih.
Misi Baja boleh menjadi pengalaman rohani, sama ada orang yang saleh atau tidak. Beberapa terletak di oasis oasis yang menakjubkan di tapak palma, mangga, alpukat dan buah ara, dan bangunan-bangunan lama sendiri adalah tempat suci yang indah, sejuk dan senyap di dalamnya sementara matahari terbakar menjorok ke negara di luar hutan yang segera. Misi perjalanan ke misi Mackintosh akan menjadi fokus buku keduanya, Journey With a Baja Burro.
Antara tahun 2003 dan 2005, saya membangunkan hubungan saya sendiri dengan Baja. Saya berjalan kaki di padang pasir padang pasir, menghantam di sepanjang jalan-jalan tanah, tinggal sebahagian besar dari ikan yang dibakar dan, di banyak tempat, pastinya berjalan kaki di jejak Mackintosh. Sesetengah orang bertanya sama ada saya dia. Saya menghabiskan 10 bulan dalam semua backpacking di Baja California dan digerakkan oleh kecantikan yang sama, perhotelan dan kesendirian yang sangat mempengaruhi Mackintosh 20 tahun sebelumnya. Sewaktu dia mengimbas kembali lawatan pertama pada tahun 1979, Mackintosh juga dapat menceritakan betapa seribu pejalan kaki, kayakers dan penunggang basikal yang telah dikelilingi oleh Baja liar.
"Saya mendapat semua perjalanan hebat ini dengan orang-orang yang menarik, sama ada di dalam kereta atau bot atau kapal terbang, dan orang-orang menjemput saya memancing dan kami mengadakan pesta ulang tahun di pantai dan saya dapat berkhemah di mana-mana di bawah bintang-bintang yang menakjubkan ini, dan saya fikir, syurga, '"katanya kepada saya. "Apabila saya bersendirian di padang pasir, ia seperti pengalaman keagamaan. Ia tidak menakutkan sama sekali dan jauh lebih baik daripada apa yang saya pulang ke rumah. Saya berasa begitu bebas, seperti saya dapat merebut keldai dan pergi berjalan-jalan ke matahari terbenam dan menikmati tempat ini seperti yang sepatutnya. "
Dan dengan bersungguh-sungguh, di luar perangkap pelancong global, dia masih boleh. Kita semua boleh.
