Wäre der Asteroidenabbau die Mühe wert? [Duplikat]

Je nachdem, wofür Sie die Mineralien verwenden, kann sich dies nicht nur lohnen, sondern ist möglicherweise die einzige Möglichkeit, an Mineralien in beliebiger Menge zu gelangen.

Beginnen wir mit einem Blick auf Apollo 11. Die Command / Service-Module der Apollo 11-Mission kamen auf fast 29 Tonnen und trugen eine Treibstoffladung (kombiniertes Kerosin und flüssiges O ₂ ) von rund 2,4 Millionen Litern , um sie an Bord zu bringen Weg zum Mond. Ich möchte hier darauf hinweisen, dass ein Verhältnis von Masse zu Treibstoffladung hier nicht unbedingt hilfreich ist, da Saturn V von Grund auf so konzipiert wurde, dass es diese Masse und Größe in die Umlaufbahn bringt, aber dieses Verhältnis zeigt dies, selbst wenn Sie gleichwertig versendet würden Massen an Masse (jeweils eine Ladung) in die Umlaufbahn zu bringen, um etwas Großes zu schaffen, wird enorme Mengen an Treibstoff benötigen.

So; Lass uns etwas Großes bauen.

Das Raumschiff der Constitution-Klasse (TOS Enterprise) hat mehrere Massenschätzungen, die es in den Bereich von 180.000 Tonnen bringen. Dies ist ungefähr das 6.207-fache der Masse des Startgewichts des Apollo 11 Command & Service Module. Die Kosten für den Start von 17 Apollo-Missionen wurden vielen Amerikanern als zu hoch angesehen, und das Programm wurde (teilweise) wegen der laufenden Kosten für die USA eingestellt. Allein die Rohmasse für ein Raumschiff zu beschaffen (ganz zu schweigen von den Baumannschaften, Lebensräumen, Konstruktionsrahmen und Portalen usw.) würde das 365-fache der Treibstoffkosten des gesamten Apollo-Programms kosten. All dies setzt voraus, dass so viel Treibstoff von unseren schwindenden Ressourcen übrig bleibt. Nicht praktikabel und möglicherweise nicht möglich.

SONDERN; Wir haben da draußen einen ganzen Asteroidengürtel. Der Vorteil (wie sdfgeoff in seinem Kommentar betont) von Asteroiden besteht darin, dass sie mit sehr geringer Schwerkraft fertig werden müssen. Wenn also die Mineralien da draußen in den Asteroiden sind, dann ist es eine bessere Option, sie dort draußen abzubauen und zu raffinieren, als zu versuchen, all diese Mineralien von der Erde zu holen.

Das Problem wird die Größe und der Mineralgehalt sein. Der Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter hat eine Masse von etwa 4 % der Masse des Mondes, und wir wissen nicht, wie viel Prozent davon in Form von Mineralien nutzbar sind. Außerdem ist ein Großteil davon ausgebreitet, sobald Sie an Ceres und ein paar anderen wirklich großen Asteroiden vorbeigekommen sind, was Ceres zum offensichtlichen Ausgangspunkt macht. Wenn wir von etwa 50 % Mineraliengehalt sprechen (und das ist wahrscheinlich sehr großzügig), hättest du mehr als genug Materialien für eine Flotte von Raumschiffen, aber du musst die Materialien zuerst veredeln. Das bedeutet Hütten, Fabriken und Energie . Das ist das größte Problem, da wir dort draußen Energie brauchen würden und da kein Massensterben von Pflanzen auf Ceres verzeichnet wurde, gibt es kein Öl oder andere chemische Energiespeicher.

Wenn wir jedoch Reserven von Helium 3 finden, in Mengen ähnlich denen, die auf dem Mond gefunden wurden, haben Sie (zumindest für eine gewisse Zeit) eine riesige Menge an Mineralien und Energie mit sehr geringen Energiekosten in Bezug auf Gravitationsbrunnen zur Verfügung. Sie bauen zuerst Ihre Infrastruktur (Raffinerien, Fabriken, Konstruktionsrahmen usw.) und dann fließen alle Materialien, die Sie übrig haben, in Schiffe oder andere weltraumgestützte Zwecke.

Irgendwann würden wir die Asteroiden abbauen und dann müssten wir in Bohrlöchern mit geringer Schwerkraft nach anderen Mineralquellen suchen. Eines, das wir in Betracht ziehen könnten, wäre der Mond, denn obwohl es Energiekosten kostet, Mineralien von ihm zu entfernen, ist es bei weitem nicht so teuer, wie sie von der Erde zu entfernen. Besser noch, wir würden uns die kleineren Monde um den Mars oder sogar die äußeren Gas- und Eisriesen ansehen, aber dann müssten wir auch Helium 3 oder eine andere mineralbasierte Energiereserve finden, und diese Orte sind bestenfalls abgelegen. Wird unser Energiebedarf zunächst durch Solarenergie ergänzt, ist auch der Abstand zur Sonne problematisch.

Letztendlich hängt dieses Problem mit der Verfügbarkeit zusammen; nicht nur in Bezug auf die Bodenschätze selbst, sondern auch in Bezug auf die Energie, die für ihre Gewinnung und ihren Transport benötigt wird.

Der Abbau von Mineralien auf der Erde ist möglich, weil wir über riesige Energiereserven verfügen. Sie aus der Schwerkraft herauszuholen, wird jedoch viel Energie kosten.

Der Abbau von Mineralien auf Asteroiden würde die Energiekosten für den Transport dieser Mineralien in den Weltraum zunichte machen, aber dann gibt es sehr wenig Energie (außer einem potenziellen Brennstoff für Fusionsreaktoren), die dort draußen überhaupt verwendet werden könnte.

Wenn es auf diesen Asteroiden also keine Energiequelle gibt, lautet die Antwort wahrscheinlich nein. Es lohnt sich nicht, weil die Kosten für die Mineralien mit den Kosten für den ständigen Transport von Energie zu diesen Asteroiden einhergehen. Wenn die Materialien auf der Erde verwendet werden, dann könnte die Antwort wiederum gut nein sein, weil die Kosten für den Aufbau der Bergbauinfrastruktur überhaupt erst das finanzieren würden, was Sie bauen möchten.

Aber wenn Sie Dinge im Weltraum bauen und eine Energiequelle für die Mineralien vor Ort verfügbar haben möchten, dann wäre es sicherlich eine Überlegung wert, ob Sie etwas in großem Maßstab bauen.

Der Wert des Asteroidenabbaus sind die Materialien, die sich bereits im Weltraum befinden. Die Entfernung von Materialien von der Erde kostet derzeit etwa 25.000 US-Dollar pro Kilo.

Wenn sich das Material bereits im Weltraum befindet, können Sie Raumschiffe, Raumstationen, Satellitensonden usw. bauen, ohne die Kosten für den Treibstoff zu zahlen, um es in die Umlaufbahn zu bringen.

Sobald Sie die Technologie haben, um dorthin und zurück zu gelangen, wird es interessant.

Es gibt zwei Hauptvorteile des Asteroidenabbaus im Vergleich zum planetenbasierten Bergbau. Wie andere angemerkt haben, sparen Sie viel an Startkosten, wenn Sie die Materialien für den weiteren Bau im Weltraum benötigen. Aber selbst wenn Sie die Materialien zurück zur Erde schicken möchten, gibt es das Zweite: Der größte Teil des Materials, aus dem die Erde besteht, ist für uns so gut wie unzugänglich.

Wir haben nur Zugang zu einer dünnen Kruste ganz oben auf einem sehr massiven Planeten. Schlimmer noch, viele Mineralien haben sich bevorzugt tief unter der Kruste abgelagert, sogar bis hinunter zum Kern des Planeten. Viele dieser Materialien sind sehr wertvoll – Platin, Iridium, Gold, Silber, viele Seltenerdmetalle; sogar Eisen und Nickel. Gleichzeitig gibt es viel Eis in den Asteroiden, das für die In-situ-Brennstoffverarbeitung verwendet werden könnte, was die Transportkosten erheblich senkt.

Ein weiterer großer Bonus ist, dass Asteroiden oft eher reine Metalle als Erze enthalten. Dies könnte es uns ermöglichen, eine kostspielige Raffination zu vermeiden, und erhöht den Ertrag erheblich (z. B. liefern die meisten modernen Kupfererze nur etwa 3% ihrer Masse an Kupfer; ein 500-t-Asteroid könnte 15 kt Kupfererz im Boden entsprechen). Aluminium würde bei der Raffination viel Energie sparen - wenn es nicht eines von denen wäre, die selbst in Asteroiden häufig oxidiert zu finden sind.

Es ist schwer zu sagen, ob es in 50 Jahren gut genug sein wird. Die Wirtschaft ist kompliziert, und was wie ein großes Wagnis schien, könnte sich sehr schnell in einen Handel mit niedrigen Margen auflösen. Die erforderliche Anfangsinvestition ist sehr hoch, und wir haben derzeit nicht wirklich die Technologie dafür – weder für von Menschen bemannte noch für roboterbasierte Miner. Alle Versuche werden wahrscheinlich mit einer größeren Präsenz im Weltraum im Allgemeinen einhergehen - dort liegen die wirklichen Einsparungen.

Das Hauptproblem beim Abbau von Asteroiden ist, dass sie ziemlich weit von der Erde und, was vielleicht noch wichtiger ist, voneinander entfernt sind. Wenn Sie auf die richtige Art von Asteroiden stoßen, könnten Sie mit einem Wert von Hunderten von Milliarden Dollar rechnen. Wenn Sie auf die langweilige Art stoßen, kann dies bedeuten, dass Sie einige Monate damit verbringen, nach dem nächsten zu suchen und dorthin zu reisen. Einige Arten von automatisierten Sonden würden helfen, aber noch einmal, wir haben jetzt nicht wirklich die Technologie. Wäre es in 50 Jahren plausibel? Möglicherweise.

Es gibt einige Asteroiden, die sogar zugänglicher sind als die Mondoberfläche. Ein typischer Minenkandidat ist 4660 Nereus – es wird angenommen, dass es reich an Magnesium ist, aber es ist hauptsächlich wegen seiner Annäherungsfähigkeit interessant (wenn Sie die Dinge richtig einstellen). Es könnte irgendwann in der Zukunft als Pilotprojekt zum Proof-of-Concept dienen, bevor wir uns auf den weiter entfernten Gürtel begeben.

Für Story-Zwecke könnte es hilfreich sein, einen guten Grund zu haben, warum die anfängliche Investition begonnen wurde. Etwas, das Menschen aus dem Brunnen zwingt . Derzeit besteht in der Öffentlichkeit relativ wenig Interesse an der Erforschung und Ausbeutung des Weltraums, und Sie können sich sogar vorstellen, dass Menschen hart dafür kämpfen, dies zu verhindern (stellen Sie sich beispielsweise vor, Sie finden den gesamten Goldvorrat der Erde in nur einem Asteroiden - das wird kein Gold ergeben - Halter glücklich). Wie ändert man das? Menschen dazu zu bringen, dass Dinge geschehen, ist normalerweise ein guter Anfang. Wenn sich die Leute nicht um die Weltraumwirtschaft kümmern (oder schlimmer noch, sie als konkurrenzfähig zu ihrem eigenen Job ansehen), werden Sie in 500 Jahren keine Asteroidenschürfer bekommen :P

Ich werde hier gegen die Neinsager vorgehen und ja sagen.

Wirtschaftlich gesehen sind die größten Kosten für den Abbau von Asteroiden die Tatsache, dass es keine etablierte Pipeline gibt. Die Annahme hier ist, dass jede Rakete von der Erde abheben, ihre Ladung aufnehmen und zur Erde zurückkehren muss.

Im Hinblick auf die Reduzierung der Ausreisekosten gibt es immer wieder den Ansatz, einen sogenannten "Space Elevator" zu verwenden.

Ein Nasa-Artikel dazu.

Sobald dies eingerichtet ist, müssen Sie ein Schiffssystem einrichten, das speziell dafür gebaut wurde, durch den Asteroidengürtel zu schweben. Sie müssten nicht so groß sein, da sie nicht genug Treibstoff mitführen müssten, um von irgendetwas mit einer echten Schwerkraft abzuheben.

In Bezug auf die Wirtschaftlichkeit müssten die anfänglichen Kosten durch große potenzielle Gewinne in der Zukunft ausgeglichen werden. Die geförderten Mineralien müssten also unglaublich knapp sein, oder umgekehrt so unglaublich billig, um abgebaut zu werden, aber so unglaublich reichlich vorhanden sein und mehr als auf der Erde. Auch hier ist die zweite etwas plausibler, wenn die etablierte Pipeline bereits gebaut und kostengünstig zu warten ist.

Es braucht nicht einmal einen wirtschaftlich vertretbaren Grund, um die erste Pipeline aufzubauen, sondern jemanden, der econ missachtet. In „The Man in The High Castle“ von P. Dick erlaubte seine Zeitleiste den Nazis, effiziente Raketen für internationale Reisen zu entwickeln. Seine Logik für eine solche Situation war, dass die Nazis verrückt danach waren, das Undenkbare zu tun, ungeachtet der Konsequenzen für sie selbst am Ende.

Hier ist ein Link zu der Szene, in der 2 Charaktere an Bord der Lufthansa Rocket sind

Sobald etwas etabliert ist und funktioniert, muss es potenziellen Unterstützern seinen theoretischen Wert nicht beweisen, da es bereits sichtbaren Wohlstand generiert. Wenn ein Verrückter in einer Diktatur seine Ressourcen für so etwas verschwenden würde, müssten Sie sich keine Gedanken darüber machen, warum. Wenn die Gewinne aus der Nutzung eines solchen Systems die Kosten für die Wartung überwiegen würden, wäre es nicht schwierig, potenzielle Investoren für die weitere Nutzung und Erweiterung zu gewinnen.

Letztendlich läuft alles darauf hinaus, wie Ihre Zeitleiste aufgebaut ist (50 Jahre sind eine lange Zeit) und wie viel Sie wirklich Asteroiden abbauen möchten.

Der Abbau von Asteroiden wäre teuer, aber die zurückgebrachten Materialien würden sich lohnen. Finden Sie einen Asteroiden, der groß genug ist, und Sie können Tonnen von Erz wie Eisen, Gold, Platin usw. erhalten. Ich schlage auch vor, dass Sie den Prozess automatisieren, indem Sie Roboter verwenden, um die gesamte Beinarbeit zu erledigen.

Wir schreiben das Jahr 2068, die Menschheit hat es vor etwa zwanzig Jahren geschafft, einen Weltraumaufzug zum Laufen zu bringen. Jetzt brauchen sie mehr Metalle und seltene Materialien, die in Asteroiden gefunden werden.

Schiffe mit Spezialausrüstung bringen Asteroiden zur Erde und bringen sie in eine ganz bestimmte Umlaufbahn, die nahe am Weltraumaufzug vorbeiführt, aber nicht mit anderen Asteroiden kollidiert. Bergleute arbeiten auf diesen Asteroiden und sie machen sich an die Arbeit und liefern Materialien mit dem Weltraumaufzug.

Eine gigantische Konstruktion ist im Gange, um eine sich selbst erhaltende Raffinerie fertigzustellen, damit Asteroiden vor Ort abgebaut und verarbeitet werden können, anstatt sie zur Erde zu bringen.

Eine Sache, über die ich niemanden sprechen sah, ist sicher, dass Sie einen Asteroiden bekommen, aber wie werden Sie ihn verfeinern. Draußen im Weltraum gibt es keine zu geringe Schwerkraft, das heißt, selbst wenn Sie Metalle zum Sieden bringen können, können Sie sie nicht gießen. Sie müssten durch eine Art Kolben in bearbeitbare Formen, Barren oder was nicht, das können dann Werkzeuge sein, und/oder gewalzt und komprimiert werden. Diese Schmiede vom Kolbentyp müsste aus einem Material bestehen, das mit der Hitze umgehen kann und nicht durch abkühlende Metalle verstopft wird, es müsste leicht repariert und ersetzt werden können. Eisenmetalle könnten durch Magnetismus manipuliert werden, aber zum Schmelzen erhitzt, stellen Sie fest, dass Magnete auf Metallen anders wirken. Sicher, es kann in einer Umgebung ohne Schwerkraft durchgeführt werden, aber die Kosten und der Prozess werden viel schwieriger sein. Extrudierte Metalle wären am einfachsten zu verarbeiten. Wenn Sie eine große Menge dichter Masse hätten, könnten Sie tatsächlich Ihre eigene Pseudogravitation gut erzeugen. Aber die Zentrifugalkraft der Schwerkraft ist bei weitem die billigste und könnte die Dinge bewältigen, bei denen die Schwerkraft hilft, wie z. B. das Gießen von Metallen aus Tiegeln. Es erhöht nur die Größe Ihrer Operation (Schiff), obwohl es auch Probleme gibt, eine Masse an Bord eines rotierenden Schiffes zu bringen.