¿Valdría la pena la minería de asteroides? [duplicar]

Dependiendo de para qué esté utilizando los minerales, esto podría no solo valer la pena, sino que podría ser la única forma posible de acceder a minerales en cualquier cantidad.

Empecemos echando un vistazo al Apolo 11. Los módulos de Comando/Servicio de la misión del Apolo 11 llegaron a casi 29 toneladas métricas y llevaban una carga de combustible (queroseno y O ₂ líquido combinados ) de alrededor de 2,4 millones de litros para ponerlo en marcha . camino a la Luna. Señalaré aquí que una relación de masa a carga de combustible no es necesariamente útil aquí, ya que Saturno V fue diseñado desde cero para poner esa masa y tamaño en órbita, pero esta relación muestra que incluso si estuviera enviando equivalente cantidades de masa (una carga a la vez) en órbita para hacer algo grande, se necesitarán cantidades masivas de combustible.

Asi que; construyamos algo grande.

El Starship clase Constitución (TOS Enterprise) tiene varias estimaciones de masa que lo ubican en el rango de 180k toneladas métricas. Esto es aproximadamente 6207 veces la masa del peso de lanzamiento del módulo de comando y servicio del Apolo 11. El costo de lanzar 17 misiones Apolo se consideró demasiado alto para muchos estadounidenses y el programa se cerró (en parte) debido a los costos continuos para EE. UU. Solo obtener la masa bruta para una nave estelar (sin mencionar las cuadrillas de construcción, los hábitats, los marcos de construcción y los pórticos, etc.) sería 365 veces el costo en combustible de todo el programa Apolo. Todo esto supone que hay tanto combustible de sobra de nuestros recursos cada vez más escasos. No es práctico, y potencialmente no es posible.

PERO; tenemos todo un cinturón de asteroides ahí fuera. La ventaja (como señala sdfgeoff en su comentario) de los asteroides es que tienen muy poca gravedad con la que lidiar. Entonces, si los minerales están en los asteroides, extraerlos y refinarlos allí es una mejor opción que tratar de sacar todos esos minerales de la Tierra.

El problema va a ser el tamaño y el contenido mineral. El cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter tiene una masa de alrededor del 4% de la de la luna, y no sabemos qué porcentaje de eso es utilizable en términos de minerales. Además, gran parte se extiende una vez que pasas Ceres y un par de otros asteroides realmente grandes, lo que hace que Ceres sea el lugar de partida obvio. Si estamos hablando de un contenido mineral del 50 % (y eso probablemente sea muy generoso), tendría materiales más que suficientes para una flota de naves estelares, pero primero debe refinar los materiales. Eso significa fundiciones, fábricas y energía . Ese es el mayor problema, ya que necesitaríamos energía y, dado que no se ha registrado una extinción masiva de plantas en Ceres, no hay reservas de petróleo u otra energía química.

Sin embargo, si encontramos reservas de helio 3, en cantidades similares a las que se encuentran en la luna, tienes una cantidad masiva (al menos por un tiempo) de minerales y energía disponible con muy poco costo de energía en términos de pozos de gravedad. Primero construyes tu infraestructura (refinerías, fábricas, marcos de construcción y otros) y luego los materiales que te quedan se destinan a barcos u otras necesidades espaciales.

Eventualmente, extraeríamos los asteroides y luego tendríamos que buscar otras fuentes de minerales en pozos de baja gravedad. Uno que podríamos considerar sería la Luna, ya que aunque hay un costo de energía para extraer minerales de ella, no es tan costoso como sacarlos de la Tierra. Mejor aún, miraríamos las lunas más pequeñas alrededor de Marte o incluso los gigantes exteriores de gas y hielo, pero luego también necesitaríamos encontrar Helio 3 o alguna otra reserva de energía basada en minerales y esos sitios son remotos en el mejor de los casos. Si nuestras necesidades energéticas se complementan inicialmente con energía solar, entonces su distancia del sol también es problemática.

En última instancia, este problema se reduce a la disponibilidad; no solo en términos de los recursos minerales en sí, sino también de la energía necesaria para extraerlos y transportarlos.

La minería de minerales en la Tierra es posible porque tenemos enormes reservas de energía. Sin embargo, sacarlos del pozo de gravedad costará mucha de esa energía.

La extracción de minerales en asteroides anularía el costo energético de llevar esos minerales al espacio, pero entonces hay muy poca energía (fuera de un combustible potencial para los reactores de fusión) para usar en primer lugar.

Entonces, si no hay una fuente de energía en esos asteroides, entonces la respuesta probablemente sea no. No vale la pena porque el costo de los minerales tiene el costo de enviar energía a esos asteroides constantemente. Si los materiales se están utilizando en la Tierra, entonces, nuevamente, la respuesta puede ser no, porque el costo de instalar la infraestructura minera allí en primer lugar financiaría lo que desea construir.

Pero, si está buscando construir cosas en el espacio y tiene una fuente de energía disponible localmente para los minerales, entonces sin duda valdría la pena considerar si está construyendo algo a escala.

El valor de la minería de asteroides son los materiales que ya están en el espacio. Sacar materiales de la Tierra actualmente cuesta alrededor de $ 25K por kilo.

Si el material ya está en el espacio, puedes construir naves espaciales, estaciones espaciales, satélites, sondas, etc. sin el costo del combustible para ponerlo en órbita.

Una vez que tienes la tecnología para ir y volver, se vuelve interesante.

Hay dos ventajas principales en la minería de asteroides en comparación con la minería basada en planetas. Como han señalado otros, si necesita los materiales para una mayor construcción en el espacio, ahorra mucho en costos de lanzamiento. Pero incluso si desea enviar los materiales de regreso a la Tierra, existe la segunda parte: la mayor parte del material del que está hecha la Tierra es prácticamente inaccesible para nosotros.

Solo tenemos acceso a una delgada corteza en la parte superior de un planeta muy masivo. Peor aún, muchos minerales se han segregado preferentemente en las profundidades de la corteza, incluso hasta el núcleo del planeta. Muchos de esos materiales son muy valiosos: platino, iridio, oro, plata, muchos metales de tierras raras; incluso hierro y níquel. Al mismo tiempo, hay mucho hielo en los asteroides, que podría usarse para el procesamiento de combustible in situ, reduciendo significativamente los costos de envío.

Otra gran ventaja es que los asteroides a menudo contienen en su mayoría metales puros, en lugar de minerales. Esto podría permitirnos evitar una refinación costosa y aumentar considerablemente el rendimiento (p. ej., la mayoría de los minerales de cobre modernos producen solo alrededor del 3 % de su masa en cobre; un asteroide de 500 t podría corresponder a 15 kt de mineral de cobre en el suelo). El aluminio ahorraría mucha energía en la refinación, si no es uno de los que se encuentran oxidados con frecuencia incluso en los asteroides.

Es difícil decir si será lo suficientemente bueno en 50 años. La economía es complicada, y lo que parecía una gran empresa podría disiparse muy rápidamente en una operación de bajo margen. La inversión inicial requerida es muy grande, y realmente no tenemos la tecnología para hacer esto en este momento, ya sea para mineros tripulados por humanos o basados ​​en robots. Cualquier intento probablemente vendrá de la mano con una mayor presencia en el espacio en general, ahí es donde están los verdaderos ahorros.

El principal problema con la minería de asteroides es que están bastante lejos de la Tierra y, quizás lo que es más importante, entre sí. Si te encuentras con el tipo correcto de asteroide, es posible que estés viendo un valor de cientos de miles de millones de dólares. Si te encuentras con el tipo aburrido, puede significar pasar unos meses buscando y viajando al siguiente. Algunos tipos de sondas automatizadas ayudarían, pero nuevamente, realmente no tenemos la tecnología ahora. ¿Sería plausible en 50 años? Posiblemente.

Hay algunos asteroides que son incluso más accesibles que la superficie de la Luna. Un candidato minero típico es 4660 Nereus : se cree que es rico en magnesio, pero es de interés principalmente debido a su capacidad de acceso (si hace las cosas bien). Podría servir como una operación piloto de prueba de concepto en el futuro, antes de que nos dirijamos al cinturón más lejano.

Para los propósitos de la historia, podría ser útil tener una buena razón por la que se inició la inversión inicial. Algo que obliga a la gente a salir del pozo. Hay relativamente poco interés en la exploración y explotación espacial entre el público en este momento, e incluso podrías imaginar a la gente luchando duro para evitar eso (por ejemplo, imagina que encuentras todo el stock de oro en la Tierra en un solo asteroide; eso no va a producir oro). titulares felices). ¿Cómo cambias eso? Hacer que la gente quiera que las cosas sucedan suele ser un buen comienzo. Si a la gente no le importa la economía espacial (o, peor aún, si la encuentra competitiva para su propio trabajo), no obtendrá mineros de asteroides en 500 años: P

Voy a ir en contra de los detractores aquí y decir que sí.

Económicamente hablando, el mayor costo de la minería de asteroides es el hecho de que no hay un oleoducto establecido. La suposición aquí es que cada cohete debe despegar de la tierra, capturar su carga y regresar a la tierra.

Con respecto a la reducción en los costos de salida de la atmósfera, siempre existe el enfoque de usar el llamado "ascensor espacial".

Un artículo de la NASA con respecto a eso.

Una vez que esté establecido, deberá establecer un sistema de naves construido específicamente para flotar a través del cinturón de asteroides. No necesitarían ser tan grandes, ya que no necesitarían transportar suficiente combustible para despegar de cualquier cosa con una fuerza gravitacional real.

Con respecto a la economía, el costo inicial tendría que compensarse con grandes ganancias potenciales en el futuro. Entonces, los minerales extraídos tendrían que ser increíblemente escasos o, por el contrario, increíblemente baratos de extraer, pero increíblemente abundantes y más que en la tierra. Nuevamente, el segundo es un poco más plausible si el oleoducto establecido ya está construido y su mantenimiento es económico.

Ni siquiera necesitaría que haya una razón económicamente viable para establecer la tubería inicial, solo alguien que no tenga en cuenta la economía. En "El hombre en el castillo alto" de P.Dick, su línea de tiempo permitió a los nazis establecer cohetes eficientes para viajes internacionales. Su lógica para tal situación era que los nazis estaban locos por el deseo de hacer lo impensable, independientemente de las consecuencias finales para ellos.

Aquí hay un enlace a la escena donde 2 personajes están a bordo del lufthansa Rocket

Una vez que algo está establecido y funcionando, no es necesario que demuestre su valor teórico a los patrocinadores potenciales, ya que ya está generando una riqueza visible. Si un loco en una dictadura desperdiciara sus recursos en algo así, no tendrías que preocuparte por el por qué. Si las ganancias de usar un sistema de este tipo fueran mayores que los costos de mantenerlo, entonces no sería difícil conseguir inversionistas potenciales para continuar con el uso y la expansión.

En última instancia, todo se reduce a cómo se construyó su línea de tiempo (50 años es mucho tiempo) y cuánto desea realmente extraer asteroides.

La extracción de asteroides sería costosa, pero los materiales traídos de regreso valdrían la pena. Encuentre un asteroide lo suficientemente grande y podrá obtener toneladas de minerales como hierro, oro, platino, etc. También le sugiero que automatice el proceso usando robots para hacer todo el trabajo preliminar.

Es el año 2068, la humanidad ha logrado hacer funcionar un ascensor espacial hace unos veinte años. Ahora, necesitan más metales y materiales raros que se encuentran en los asteroides.

Naves con equipo especializado traen asteroides hacia la Tierra y los colocan en una órbita muy específica, que pasa cerca del elevador espacial pero no choca con ningún otro asteroide. Los mineros trabajan en estos asteroides y se ponen a trabajar y entregan materiales utilizando el ascensor espacial.

Se está llevando a cabo una construcción gigantesca para completar una refinería autosuficiente para que los asteroides puedan extraerse y procesarse en el lugar en lugar de traerlos a la Tierra.

Entonces, una cosa de la que no vi a nadie hablando es que seguro obtienes un asteroide, pero ¿cómo vas a refinarlo? en el espacio no hay gravedad baja, eso significa que incluso si puede calentar los metales hasta que hiervan, no podrá verterlos. Tendrían que ser forzados a través de algún tipo de pistón en formas viables, lingotes o lo que sea que luego pueden ser herramientas y/o laminados y comprimidos. Esta forja tipo Pistón tendría que estar hecha de algún material que pudiera manejar el calor y no obstruirse con el enfriamiento de los metales, tendría que ser reparada y reemplazada fácilmente. Los metales ferrosos pueden ser manipulados por el magnetismo, pero al calentarlos hasta que se funden, descubre que los imanes funcionan de manera diferente en los metales. Claro que se puede hacer en un entorno sin gravedad, pero el costo y el proceso serán mucho más difíciles. Los metales extruidos serían los más fáciles de procesar. Si tuviera una gran cantidad de masa densa, podría crear su propio pozo de pseudogravedad. Pero la gravedad de la fuerza centrífuga es, con mucho, la más barata, y podría manejar las cosas con las que la gravedad ayuda, como verter metales de crisoles. Simplemente aumenta el tamaño de su operación (barco), aunque llevar una masa a bordo de un barco giratorio también tiene sus problemas.