Wird der Asteroidenabbau in absehbarer Zeit wirtschaftlich sein?

Ich sehe, dass der Asteroidenabbau im Kontext der heutigen Technologie bereits ausführlich diskutiert wurde (Bsp. Ist Asteroidenernte wirtschaftlich? ) und die Antwort ist ein definitives "Nein" - es ist aus Sicht der Erde nicht wirtschaftlich.

Aber was ist mit der Zukunft? Angenommen, einige Technologien würden sich durchsetzen, wäre es dann sinnvoll, eines Tages Materialien aus dem Weltraum zurück zur Erde zu bringen? Nehmen wir an, wir haben mindestens Folgendes:

  1. Weltraumfahrstuhl. Alles, einschließlich Raumschiffe in ISS-Größe, kann zu reinen Energiekosten in eine geostationäre Umlaufbahn gehoben werden, und die Energie kann effektiv zurückgewonnen werden, wenn wir die Fracht auf die Erde absenken;

  2. Kernfusion. Wir können unsere Weltraumeinrichtungen mit einer Energieversorgung ausstatten, die um Größenordnungen höher ist als heute, und sind nicht von massiven Anordnungen von Solarmodulen abhängig;

  3. Fortschrittliche Robotik. Alle Bergbauanlagen und Frachtschiffe können von der KI betrieben werden;

Glaubst du, es wäre sinnvoll, die Asteroiden abzubauen und die Materialien in 100-200 Jahren zur Erde zurückzubringen?

PS Es gibt auch einige Annahmen für dieses Szenario:

  1. Die Kernumwandlung ist in diesem Zeitraum noch nicht wirtschaftlich rentabel;

  2. Hergestellte Produkte sind auf der Erde immer noch sehr (und wachsend) gefragt. Wir können entweder Rohstoffe bringen oder sie im Weltraum veredeln oder ganze Verbraucherprodukte im Weltraum bauen und sie nach unten bringen, was immer wirtschaftlicher ist.

Ich denke, es wird wahrscheinlich immer noch nicht machbar sein, Materialien zur Erde zu bringen - aber um Dinge im Weltraum zu bauen, könnte es eine gute Option sein. Iirc Phobos hat zum Beispiel die niedrigsten Delta-V-Anforderungen an LEO von allen Körpern, die Wasser im Sonnensystem enthalten
Ist das wirklich eine weltbildende Frage oder nur ein Tagtraum? Wir wissen nicht, ob und wann es gültig wird, Technologie ist kein linearer Weg wie in einem Computerspiel. Es könnte sogar für ein paar Jahre gültig sein und dann nicht mehr wie so viele große Durchbrüche in der Geschichte. Mach es einfach in deiner Welt.
Um auf MrAnderson zurückzugreifen, der Hauptvorteil des Abbaus von Astroiden wird darin bestehen, bereits Materialien im Weltraum zu haben. Diese Materialien in kleinere Gravitationsbrunnen wie Mond und Mars zu bringen, wird wertvoller sein als Erden. Die Herstellung direkt in Mikrogravitationsumgebungen wäre noch wertvoller, aber schwieriger.
@ Raditz_35 Für den Zweck dieser Frage gehe ich davon aus, dass einige der Technologien zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Zukunft verfügbar sein werden . Ich muss auch erwähnen, dass ich davon ausgehe, dass die nukleare Transmutation für den gleichen Zeitraum nicht wirtschaftlich wäre. Wenn Sie denken, dass Transmutation vor den 3 Technologien, die ich erwähnt habe, verfügbar sein könnte, oder dass eine dieser 3 Technologien unrealistisch ist, können Sie natürlich dafür argumentieren.
Sie bitten uns, die Machbarkeit von Technologie 100-200 Jahre in der Zukunft vorherzusagen? Wenn man bedenkt, dass 99,9 % aller menschlichen Technologien in den letzten 150 Jahren entwickelt wurden, ist das eine hohe Forderung. Wie beurteilen Sie die beste Antwort? Was wissen wir über die Wirtschaftswissenschaften in 2 Jahrhunderten? Haben wir es mit der Tatsache zu tun, dass das gesamte Asteroidenmaterial im Sol-System etwa ein Drittel oder weniger der Größe von Luna hat? Was wissen wir über den materiellen Bedarf der Zukunft? Was ist wertvoll? Haben wir bis dahin kein Deep-Core-Mining? Das riecht sowohl zu breit als auch sehr POB.
@JBH betrachtet die Liste der 3 verfügbaren futuristischen Technologien als gegeben. Wenn Sie der Meinung sind, dass andere Technologien (wie Deep Core Mining) praktikabler sind als die 3, die ich erwähnt habe, können Sie dafür argumentieren. Für den materiellen Bedarf der Zukunft sollten wir davon ausgehen, dass einige Materialien benötigt werden, die auf den Asteroiden leicht verfügbar sind (ohne auf Einzelheiten einzugehen).
@Alexander Die Liste der drei verfügbaren Technologien reicht nicht aus, um nicht in erster Linie meinungsbasiert zu sein . Vielleicht übersehe ich etwas, aber das fühlt sich eher wie eine Einladung zu einer Diskussion an als eine spezifische und objektive Frage. Wie beurteilen Sie den Unterschied zwischen „niemals, da andere Lösungen wirtschaftlich vertretbarer sind“ und „sicher!“? Es fehlen so viele grundlegende Informationen über Ihre Welt, dass ich mir nicht vorstellen kann, wie Sie eine andere Antwort beurteilen werden als „Das gefällt mir“, was die Grundlage von POB ist.
@JBH Wie bei jeder anderen Frage würde ich erwarten, eine wissenschaftlich gültige Argumentation zu sehen. Entscheidend für die Antwort hier (imho) ist die parallele Weiterentwicklung anderer Technologien (insbesondere des Bergbaus). Daher sollten diese Faktoren in einer richtig detaillierten Antwort als Eventualitäten erwähnt werden. Die Antwort mit der besten Logik und der besten Wissenschaft sollte gewinnen.
Warum wollen alle den Asteroidengürtel abbauen, wenn dieser riesige Mond nur drei oder vier Tage entfernt ist ...?

Antworten (4)

Zurück auf die Erde bringen? Mit ziemlicher Sicherheit nicht. Wie in dem anderen verwandten Thread erwähnt, können Sie alles, was Sie im Sonnensystem finden können, auch direkt hier auf der Erde finden, und im Allgemeinen in weitaus größerer Fülle und einfacherem Abruf, wenn Sie die Schwierigkeiten vergleichen, die damit verbunden sind, dorthin zu gelangen einen Asteroiden und abbaut in einem Vakuumanzug Millionen von Kilometern entfernt Erz.

Wie MrAnderson jedoch in seinem Kommentar erwähnte, ändert sich die Kosten-Nutzen-Analyse dramatisch, sobald Sie anfangen, viel Arbeit im Weltraum zu erledigen, denn wenn Sie Ihre Rohstoffe in den Weltraum bringen können, müssen Sie sie nicht herausheben ein Gravitationsbrunnen. Wenn Sie Ihr Raumschiff und verschiedene Werkzeuge und Geräte und alles, was sich nicht im Orbit befindet, herstellen können, müssen Sie DIESE auch nicht aus einem Schwerkraftschacht heben, sodass die Herstellung im Orbit und der Asteroidenabbau Hand in Hand gehen. In dem Moment, in dem Sie also genug von etwas im Weltraum brauchen, dass es billiger ist, eine Fabrik in den Orbit zu starten, um diese Dinge herzustellen, anstatt sie einzeln von der Oberfläche zu starten, wird es auch kostengünstig, diese Fabriken damit zu unterstützen Asteroidenabbau.

Sobald es kosteneffektiv ist, Bergbau und Herstellung im Weltraum durchzuführen, ohne etwas aus der Schwerkraft der Erde heraus starten zu müssen, könnte es nicht auch kosteneffektiv sein, es zurück zur Erde zu schicken, indem man so etwas wie einen elektromagnetischen Massentreiber auf dem Mond oder einen großen baut genug Asteroid? Wenn Sie über vollständig automatisiertes, selbstreplizierendes Mining und Fertigung verfügen , könnten die weiteren Kosten nach der Einrichtung der ersten selbstreplizierenden Einheit gleich Null sein.
@Hypnosifl Vielleicht, aber ich denke, es ist wahrscheinlicher, dass an dem Punkt, an dem es kosteneffektiv ist, überhaupt etwas im Weltraum abzubauen, jeder Rohstoff, den Sie abbauen KÖNNEN, im Orbit wertvoller sein wird als auf der Erdoberfläche.
Um meine Frage anders zu formulieren – könnten Weltraumkolonien eines Tages Nettoexporteure von Materialien zur Erde werden?
Der einzige sinnvolle Fall ist, die wirklich seltenen Elemente wie Platingruppenmetalle und Iridium zu akkumulieren und gelegentlich massenhaft auf die Erde zu exportieren. Sie exportieren kein Eisen oder Nickel in großen Mengen zur Erde, sondern zu anderen Kolonien und orbitalen Werften.
Aber OP erwähnte bereits einen Weltraumaufzug. Würde dies die "Start"-Kosten nicht drastisch auf einen fast vernachlässigbaren Betrag senken? Oder sind es immer noch relevante Energiekosten? [Vielleicht wären die Opportunitätskosten aufgrund der begrenzten Kapazität der entscheidende Faktor]
@Hobbamok unter der Annahme, dass ein Weltraumaufzug nicht mit dem Teil "in absehbarer Zukunft" der Titelfrage vereinbar ist. Wenn wir davon ausgehen, dass magische Weltraumfeen Sachen hervorbringen, dann ist sicher alles möglich, aber dann ist der Rest der Frage irrelevant; und wenn wir beim Stichwort „wissenschaftsbasiert“ bleiben, dann können wir nicht von einem funktionierenden Weltraumaufzug ausgehen, das ist reine Fiktion.
@Peteris Ich habe die gesamte Frage gelesen (da ich die Frage TITLES als normalerweise wertlos, weil zu vereinfacht akzeptiert habe) und OP hat klar gesagt: "Nehmen wir an, dass wir mindestens Folgendes haben: 1. Weltraumaufzug." Außerdem wird ein "vorhersehbar" in der Frage nie wieder erwähnt, daher würde ich es ignorieren.
@Hobbamok ja, genau - ich weise darauf hin, dass die Frage inkonsistent ist und Annahmen trifft, die nicht miteinander kompatibel sind; Daher können wir die meisten Fragen beantworten (mit Ausnahme der Annahme des Weltraumlifts). In diesem Fall gilt diese Antwort. oder wir können diese Annahme für bare Münze nehmen, aber dann müssen wir das 'wissenschaftsbasierte' Tag durch Fiktion ersetzen - was auch völlig in Ordnung ist, Weltenbau innerhalb von Sci-Fi ist ein gutes Thema für diese Seite.
@Peteris Ich würde respektvoll widersprechen, imho ist der Weltraumaufzug "wissenschaftsbasiert". Dies ist nicht wie Alcubierre-Antrieb oder rückwirkungsloser Motor. Wir können jedes Detail darüber diskutieren, ohne von der bekannten Wissenschaft abzuweichen oder kontroverse Annahmen zu treffen.
Bigelow Aeroespace erhielt einen Auftrag zur Herstellung bewohnbarer Module für die NASA. Es hat auch das Projekt für ein Raumhotel. Tonne Immobilien in LEO. All diese Materialien werden eine Tonne wiegen, tatsächlich mehrere Tonnen. Es ist einfacher, sie im Weltraum herzustellen, als das ganze Zeug hochzuheben.

Auf jeden Fall eine gute langfristige Investition

Der Raum ist groß. H2G2-Zitat hier einfügen. Sich im Weltraum zu bewegen, kostet viel Energie oder viel Zeit (sogar mehr Zeit als sonst), wenn Sie bereit sind, lächerliche Hexen-Schwerkrafthilfen zu verwendenum so viel Energie kostenlos zu bekommen. Mit der perfekten Anordnung der Planeten wäre es also durchaus möglich, automatisierte Schiffe mit minimalem Aufwand zum Asteroidengürtel zu schicken und sich hoffentlich nicht zu schnell zu bewegen, um Energie zu verschwenden, wenn Sie den gewünschten Asteroiden erreichen. Was wichtig ist, weil Sie alles für die Rückreise brauchen würden, da Sie viel Masse zurückschicken müssen, die Sie auch durch die Schwerkraft unterstützen werden. Ihr Schiff in den Weltraum zu bringen ist kostenlos, da Sie angegeben haben, dass wir dafür einen Aufzug haben, und ich es versäumt habe, die Kosten für diesen Aufzug zu berücksichtigen. Die Asteroiden zu verlangsamen klingt knifflig, aber hoffentlich können wir ein paar Booster darauf treffen, wenn es näher kommt.

Das Problem ist, dass die Verwendung von Gravitationshilfen das Warten auf die Ausrichtung der Planeten erfordert und lange dauern kann, werfen Sie zum Beispiel einen Blick auf die Parker Solar Probe . Das würde also eine Weile dauern. Sie könnten leicht ein paar Milliarden Dollar von einem Asteroiden abziehen (bis jeder damit anfängt und die Gesetze von Angebot und Nachfrage sowieso übernehmen), Sie brauchen nur Geduld.

Betrachten Sie das interplanetare Transportnetzwerk . Wenn Sie bereit sind, jahrelang darauf zu warten, dass Ihre Waren ihren Weg durch das Sonnensystem finden, kann der Transport in der Tat sehr wenig kosten.
Nitpick: Sie erhalten keine kostenlose Energie in Gravitationsunterstützungen, wenn Sie eine Gravitationsunterstützung zB von Jupiter machen, stehlen Sie tatsächlich Geschwindigkeit von Jupiter und machen seine Umlaufbahn etwas enger. Es ist kein Problem, wenn Sie es gelegentlich tun, aber es kann gefährlich werden, wenn Sie anfangen, kleine Monde herumzubewegen

Energie

Wir brauchen nicht wirklich Materialien auf der Erde, wir brauchen Energie. Wenn wir die Materialien verwenden können, um Energie für die Erde zu erzeugen, lösen wir die meisten unserer Probleme.

Fast die gesamte Luftverschmutzung wird durch die Energieerzeugung verursacht. Wenn die Energie im Weltraum erzeugt werden könnte (z. B. durch Sonnenenergie), würde man fast die gesamte Luftverschmutzung vermeiden (den Rest verkorkst du die Kühe). Sie könnten diese Energie auch verwenden, um CO2- und Methanwäscher zu betreiben, um Schäden rückgängig zu machen.

Das Zurückbringen von Materialien zur Erde würde nur zur physischen Verschmutzung beitragen.

Allerdings könnte es sich lohnen, Materialien zurückzubringen, die nur in Null G hergestellt werden können. Ich habe gehört, dass "Schaumstahl" ein sehr gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht hat. Außerdem kann es Legierungen geben, die nur bei Null G möglich sind. Da sich Substanzen nicht nach Gewicht trennen, gab es viele Spekulationen über Dinge wie Kunststoff-/Metalllegierungen. Diese Materialien können auf der Erde von unschätzbarem Wert sein oder am Ende nur eine ausgefallene Möglichkeit sein, eine Aufgabe zu erfüllen, die einfachere und billigere Materialien erfüllen können.

Der unbekannte Wert materieller Güter (abgesehen von der Umwandlung knapper Metalle in Rohstoffe) spricht viel stärker dafür, Energie statt physischer Güter zurückzubringen.

Wenn Sie die Sonnenkollektoren zwischen Erde und Sonne platzieren, können Sie auch ein wenig dazu beitragen, die Sonnenenergie zu reduzieren, die die Erde erreicht (es würde eine Megastruktur erfordern, um eine signifikante Wirkung zu erzielen).

Wie bringt man „Energie zurück“?
Ich habe erwähnt, dass Solarenergie zurück zur Erde gestrahlt wird. Seit Jahrzehnten gibt es Pläne für umlaufende Solaranlagen, die Mikrowellenstrahlen verwenden, um Anlagen auf der Erde zu empfangen.
Sie können auch Energie zurückbringen, indem Sie die Weltrauminfrastruktur nutzen, um große Batterien zu bauen und aufzuladen.
@Geronimo, oder wenn Sie einen Weltraumaufzug an Ort und Stelle positionieren, verwenden Sie wirklich lange Drähte. Geben Sie den Strom zum Aufzugskopf und übertragen Sie ihn dann durch Drähte. Das hält Sie davon ab, Vögel zu braten (beachten Sie, dass die Energie des Mikrowellenstrahls sowieso nicht dicht genug wäre, um dies zu tun).

Die Frage hängt entscheidend von den Transportkosten ab.

Wenn Sie einen konventionellen Rumpf um einen Haufen Erz wickeln, wie große Erzschiffe, lautet die Antwort zumindest zunächst "Nein".

Wo die Reise auf der Erde in Entfernung gemessen wird, wird sie im Weltraum durch Delta-V gemessen: Was ist das minimale Delta-V, um etwas von einer Umlaufbahn in eine andere zu bringen.

Betrachten wir die Bewegung von Wasser von den Saturnringen zum Mars. Die Umlaufbahn mit minimaler Energie dauert Jahre. Wenn Sie es mit Raketen machen, brauchen Sie viel Treibstoff.

Stattdessen verwenden wir eine Railgun. Unser Eis wird in standardmäßige 10-kg-Hunks gesammelt, eingefroren und auf einen Schlitten auf der Railgun gelegt. Dies beschleunigt auf eine große Geschwindigkeit. Der Schlitten hält an, das Eis läuft weiter. Niedrigenergie-Rücklaufbahn für den Schlitten. Richtig gemacht, haben Sie eine Reihe von Eiswürfeln, die einen Kilometer voneinander entfernt sind und sich mit etwa 30 km / s bewegen. Die Newtonschen Gesetze gelten immer noch, also bewegt sich die Railgun in die andere Richtung. Eine halbe Umlaufbahn später macht es jedoch eine weitere Serie, um die Impulsänderung aufzuheben. Der Gesamteffekt besteht darin, dass Saturn in eine etwas höhere Umlaufbahn gebracht wird.

Ähnliche Operationen können verwendet werden, um alles rund um das Sonnensystem zu transportieren, wo Lieferzeiten von Monaten bis Jahren akzeptabel sind. Abhängig von der verfügbaren Technologie können entweder fertige Produkte, veredelte Materialien oder rohes Gestein/Eis versendet werden.

Das Einfangen am anderen Ende kann entweder im Orbit oder direkt auf der Planetenoberfläche erfolgen. Letzteres ist gut für Eiswürfel. Etwas Sanfteres muss für fertige Produkte her.

Wie Sie sich vorstellen können, sind die Kosten für den Aufbau dieser Infrastruktur – ähm – himmelhoch.

Um dies zu bewerkstelligen, müssen wir mit einer sehr robusten Atomrakete beginnen. Wahrscheinlich irgendeine Art von Gas-Uran-Reaktor, um die notwendigen Temperaturen zu erreichen. Derzeit ist dies eine sehr zukunftsweisende Technologie. Die Idee ist, dass Sie den Reaktor zum Kochen von Steinen oder zum Antreiben einer Schienenkanone verwenden, die Kies mit SEHR hoher Geschwindigkeit wirft. Sie landen auf einem erdnahen Asteroiden, richten die Rakete ein, und die Rakete und die automatisierte Maschinerie schleudern mit hoher Geschwindigkeit einige wenige Prozent des Felsens ab und verändern die Umlaufbahn, um beim nächsten Vorbeiflug vom Mond eingefangen zu werden. Jetzt haben Sie ungefähr einen Kubikkilometer gemischter Stein und Eisen, die Sie für den Bau verwenden können.

Das Verfeinern wird etwas mehr Arbeit erfordern, aber sehr große Spiegel (km-Maßstab) sind im Weltraum einfach. Und ein km Spiegel entspricht etwa einem Gigawatt. Konzentrieren Sie das auf etwa 30 m, und Sie können fast alles Schmelzbare schmelzen.

Also wirtschaftlich? NICHT mit der heutigen Technik, sondern mit einigermaßen vorhersehbarer Technik, würde ich sagen, ja. Wie lang? Wenn Leute wie Elon Musk es leiten, innerhalb von 50 bis 100 Jahren.

Ich vermute, dass viele Planetenregierungen Einwände gegen die Lieferung von Materialien an die Oberfläche ihres Planeten durch riesige interplanetare Railguns erheben würden. Entweder kommen die Produkte zufällig herunter und stellen eine Gefahr für jeden an der Oberfläche dar, oder sie kommen in bestimmten Lieferzonen herunter, in diesem Fall werden die Railguns zu einem ziemlich alarmierenden Beispiel für Dual-Use-Technologie ( en.wikipedia.org/wiki/Dual- use_technology ).
Wahrscheinlich der beste Weg, um Wasser zum Mars zu liefern. Es ist auch ein Waffensystem mit furchterregenden Fähigkeiten. Aber Asteroidensiedlungen sind sehr anfällig.
Wird der Asteroidenabbau in absehbarer Zeit wirtschaftlich sein?
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