Что человечество может "вытолкнуть" в космос?

[Андрей Курилов]

Нужно радикальное удешевление как вывода груза на опорную орбиту вокруг Земли, так и подъём выведенного КА в межпланетное пространство. Энергии уже на орбите

А бывает одно без другого? Странное требование.

[Андрей Курилов]

Касательно пояса астероидов и гипотетической инфраструктуры. Всё-таки я имею все основания полагать, что утверждаемая ув. АlexAV "бесполезная груда щебня" тут неприменима. Дело в том, что астероиды - не реликтовые гомогенные пылевые планетозимали (в отличие от большинства комет), а результат метаморфизма. Наблюдаемое разделение на углистые, каменные и металлические фракции свидетельствуют о дифференциации в составе объектов, достигших гидростатического равновесия, и разрушенных впоследствии в результате столкновений. Уже одно только это говорит о том, что практически все возможные фракции есть в пределах каждого семейства астероидов, разделяющих схожие орбитальные параметры.

Кроме того, астероиды дробились и собирались заново в рандомном порядке. Поэтому даже в состав одного и того же астероида будут входить различные фракции - реликтовые (негидратированные, содержащие много летучей компоненты),  углистые с гидратированными минералами, силикаты и самородные металлы. На это указывает множество косвенных признаков - зачастую астероид нельзя отнести к какому-либо определённму классу, так как он содержит признаки сразу нескольких спектральных классов. Например, обнаружение следов гидратированных минералов в составе астероидов D-класса.

Поэтому я всё-таки настаиваю на том, что в составе астероидов всё необходимое для колоний есть. По крайней мере в пределах одного осколочного семейства с близкими орбитами - точно.

[AlexAV]

Поэтому я всё-таки настаиваю на том, что в составе астероидов всё необходимое для колоний есть.

Такая дифференциация даст максимум деление на силикат и металл (что собственно и имеет место). Избирательной концентрации редких элементов так не получишь. Вольфрамового астероида (для примера) никто и никогда не видел. И из такого богатого набора (кремний, магний, железо и ещё несколько достаточно распространённых элементов плюс небольшая примесь никеля в трудно извлекаемой форме) никой техносферы не создашь. Обязательно нужны месторождения свинца, олова, молибдена, вольфрама, циркония, урана и массы других элементов в концентрированной форме, пригодной для добычи. А этого на астероидах нет. По крайней мере нет ни наблюдаемых проявлений, ни теоретических предпосылок к их существованию.

А вода, углерод, кремний, железо, магний, кальций с микроскопическими и совершенно неизвлекаемыми примесями прочего - это вообще-то и есть щебёнка. 

[Андрей Курилов]

Вольфрамового астероида (для примера) никто и никогда не видел.

Покажите, пожалуйста, невозможность или нецелесообразность существования колоний в поясе астероидов без вольфрамового астероида.

И из такого богатого набора (кремний, магний, железо и ещё несколько достаточно распространённых элементов плюс небольшая примесь никеля в трудно извлекаемой форме) никой техносферы не создашь. Обязательно нужны месторождения свинца, олова, молибдена, вольфрама, циркония, урана и массы других элементов в концентрированной форме, пригодной для добычи.

Тоже никак не обосновано.

1. Жаропрочные материалы для солнечных коллекторов и их турбин, что должны выдерживать >3000 градусов. Но тут достаточно аморфного углерода или стеклоуглерода (углерода в свободной форме там хватает). Из доступных в промышленных масштабах материалов также есть карбид кремния и карбид титана. В углистых хондритах карбид кремния и титана наличествует прямо таки в свободной форме.

2. Большая часть требуемого материала это:
- вода;
- пластик;
- кованое никелистое железо (арматура);
- обожжённый/пресованный силикатный конгломерат (почти кирпич по сути).

3. Потребуется показать, что какого-нибудь циркония и вольфрама требуется действительно большое количество.

4. Про уран/торий - забудьте. Там солнечной энергии от 100 до 300 вт/м² абсолютно непрерывно, что по условиям средней освещённости примерно соответствует Средиземному морю. Есть выбор - солнечный коллектор или солнечные батареи. Что окажется эффективнее и легче в обслуживании.

А вода, углерод, кремний, железо, магний, кальций с микроскопическими и совершенно неизвлекаемыми примесями прочего - это вообще-то и есть щебёнка. 

Ну это уже совершенно наглое передёргивание. Ещё раз, вещество пояса астероидов было по крайней мере однажды дифференцировано и собиралось в произвольных соотношениях обратно, но не в микроскопическом виде, а в виде целых скал и булыжников. Поэтому различные сегменты одного и того же астероида имеют сильно разный состав. Первичный микроскопически гомогенный состав имеют лишь комья протопланетной пыли, т.е. кометы (планетезимали), и то, далеко не всегда. Комета Темпель-1, например, состоит из 2х слипшихся кусков совершенно разного происхождения, что видно по пересекающему её поясу в месте столкновения.

Ещё одна причина, почему заявление о микроскопической гомогенности является чепухой, это хондры. Их типичный размер составляет порядка 1 мм, что достаточно для дробления и разделения посредством какой-нибудь плотной жидкости. Среди вариантов состава хондр - никелистое железо, хромит, фосфаты металлов, сульфиды, свободный кремний и пр. Вообще, чтобы не сесть в лужу с заявлениями касательно состава астероидов, можно ознакомиться предварительно со списком астероидных минералов здесь:
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_meteorite_minerals

[Андрей Курилов]

Обязательно нужны месторождения свинца, олова, молибдена, вольфрама, циркония, урана и массы других элементов в концентрированной форме, пригодной для добычи. А этого на астероидах нет.

Содержание молибдена, золота, вольфрама, рения, иридия, платины, рутения, осмия, палладия, родия в астероидных месторождениях выше, чем на Земле:
http://www.nature.com/nature/journal/v477/n7363/full/nature10399.html
www.geology.utoronto.ca/Members/brenan/Brenan and McDonough, 2009.pdf
www.sciencedaily.com/releases/2009/10/091018141608.htm
- на этом основан иридевый тест земных кратеров, кстати. Т.е. земные локализованные месторождения этих металлов являются астероидами, упавшими после затвердевания коры. Ибо это сидерофильные элементы, которые по возможности уже давно утонули в земной мантии, резко обеднив земную кору своим отсутствием.

Некоторые металлы из "кучи щебня" могут быть добыты магнитным способом: http://www.theengineer.co.uk/aerospace/in-depth/your-questions-answered-asteroid-mining/1015966.article

[AlexAV]

Покажите, пожалуйста, невозможность или нецелесообразность существования колоний в поясе астероидов без вольфрамового астероида.

Высокотвёрдые инструментальные стали, жаропрочные сплавы (углерод пригоден далеко не во всех случаях), элементы электровакуумных приборов. Это уже очень много. Но ведь проблема ведь не только в вольфраме. Без серебра вылетает высокочастотная техника. Цирконий - высокопрочные керамики, ответственные узлы в корозионно-активных средах и т.д. Ещё длинный список лигатуры без которой качественные сплавы не получаются (для титана скажем молибден, цирконий, ванадий, ниобий, олово и т.д.). Индий для микроэлектроники. Продолжать можно до бесконечности.

Никакой техносферы без редких элементов построить невозможно.

1. Жаропрочные материалы для солнечных коллекторов и их турбин, что должны выдерживать >3000 градусов. Но тут достаточно аморфного углерода или стеклоуглерода (углерода в свободной форме там хватает).

А теперь покажите мне рабочую турбину с лопатками из углерода.

3. Потребуется показать, что какого-нибудь циркония и вольфрама требуется действительно большое количество.

Их будет требоваться не меньше, чем на земле.

3. Потребуется показать, что какого-нибудь циркония и вольфрама требуется действительно большое количество.

Твёрдая инструментальная сталь, скажем.

Там солнечной энергии от 100 до 300 вт/м2 абсолютно непрерывно

Только в космосе солнечные батареи дохнут намного быстрее чем на земле (из-за микрометеоритов в основном). А те которые там не развалятся на второй день намного сложнее и дороже тех, которые применяют на земле. Учитывая,что EROEI и цена тесно связаны свести энергетический баланс там на них нет практически ни единого шанса.

Тепловой преобразователь - возможно, но там вам как раз потребуются эти вольфрам, ниобий, тантал и т.д.

Кроме того, как между астероидами вы собираетесь летать?

Ещё одна причина, почему заявление о микроскопической гомогенности является чепухой, это хондры.

Кроме свободного металла и кремния этот состав очень напоминает базальты. Сами понимаете, ценность такого сырья весьма низка (перед тем как лететь в космос попробуйте организовать производство индия из базальтовой щебёнки ).

[AlexAV]

Содержание молибдена, золота, вольфрама, рения, иридия, платины, рутения, осмия, палладия, родия в астероидных месторождениях выше, чем на Земле

Астероидные месторождения - это не астероиды. Они подвергаются выветриванию и концентрации элементов в земных геохимических циклах.

Дайте образец метеоритного вещества с концентрацией компонент, пригодной для промышленной добычи (вольфрама, тантала, циркония, серебра, свинца, висмута и т.д.). 

Некоторые металлы из "кучи щебня" могут быть добыты магнитным способом: http://www.theengineer.co.uk/aerospace/in-depth/your-questions-answered-asteroid-mining/1015966.article

Никелистое железо. А что ещё?

[Vikhol]

>Что человечество может "вытолкнуть" в космос?

Только освоение оного КНДР. Буржуям станет стыдно и они малую толику своего драгоценного ВВП направят, наконец, на освоение космоса.

[AlexAV]

Ещё одна причина, почему заявление о микроскопической гомогенности является чепухой

А про микроскопическую гомогенность я и не говорил. Понятно что взаимонерастворимые компоненты будут формировать отдельные зёрна. Я говорил о достаточно высокой макроскопической гомогенности. Т.е. в среднем в макроскопическом куске породы содержание компонент будет близко к кларку. Отличие в несколько раз может быть и будет, а на несколько порядков - маловероятно (а именно это типично для месторождений на земле и необходимо для добычи редких элементов).

[Андрей Курилов]

Высокотвёрдые инструментальные стали, жаропрочные сплавы (углерод пригоден далеко не во всех случаях), элементы электровакуумных приборов. Это уже очень много.

Много - это сколько? Я вижу "много" в первую очередь в качестве строительного материала. Жаропрочные и сверхтвёрдые материалы уже есть - карбиды, молибден, вольфрам, иридий (вы ведь посмотрели мои ссылки?). Для остального требуются ну совсем уж скромные количества.

Без серебра вылетает высокочастотная техника.

Сколько серебра требуется для нужд колонии? Там вообще-то ещё золота/платины немало.

Продолжать можно до бесконечности.

Да, передёргивать вы можете сколько угодно, уж это я заметил.

Никакой техносферы без редких элементов построить невозможно.

Если бы их там не было, или была бы проблема с энергией для добычи. А энергия там практически бесплатна и непрерывна.

А теперь покажите мне рабочую турбину с лопатками из углерода.

Очередное передёргивание, турбину из углерода я никак не утверждал.

Только в космосе солнечные батареи дохнут намного быстрее чем на земле (из-за микрометеоритов в основном).

Очередное передёргивание, солнечные батареи в качестве безальтернативного источника электроэнергии я никак не утверждал.

Кроме того, как между астероидами вы собираетесь летать?

Вариантов много. Обычная ракета, ионник, солнечный термальный двигатель на водороде.

Астероидные месторождения - это не астероиды. Они подвергаются выветриванию и концентрации элементов в земных геохимических циклах.

Почитайте про планы НАСА по освоению астероидов что-нибудь что ли для начала. И мои ссылки.

На остальное даже отвечать не стал.

[AlexAV]

Много - это сколько?

Столько же сколько сейчас на земле. Десятки - сотни тысяч тонн в год.

Сколько серебра требуется для нужд колонии? Там вообще-то ещё золота/платины немало.

Не то ни другое не является эквивалентной заменой.

Если бы их там не было, или была бы проблема с энергией для добычи. А энергия там практически бесплатна и непрерывна.

Не бывает бесплатной энергии. Её надо собирать и преобразовывать, а это инфраструктура, которая требует затрат.

Очередное передёргивание, турбину из углерода я никак не утверждал.

А из чего?

Очередное передёргивание, солнечные батареи в качестве безальтернативного источника электроэнергии я никак не утверждал.

Что взамен? Тепловая машина?

Вариантов много. Обычная ракета, ионник, солнечный термальный двигатель на водороде.

И всё это требует редкие элементы в большом количестве.

Почитайте про планы НАСА по освоению астероидов что-нибудь что ли для начала. И мои ссылки.

Планы можно писать сколько угодно. Но образцов с содержанием компонент пригодных для промышленной добычи (кроме никеля) - нет. Собственно этим всё сказано.

[AlexAV]

http://www.nature.com/nature/journal/v477/n7363/full/nature10399.html
www.geology.utoronto.ca/Members/brenan/Brenan and McDonough, 2009.pdf
www.sciencedaily.com/releases/2009/10/091018141608.htm
- на этом основан иридевый тест земных кратеров, кстати. Т.е. земн

Две по месторождениям на земле. Они вообще к делу не относится. В одной - никаких конкретных цифр.

Ещё раз повторяю вопрос. Что там нашли в количествах, допускающих промышленную добычу (т.е. соизмеримых с концентрацией этого элемента в земных месторождениях)? Т.е. подтверждённые цифры, а не фантазии.

Железо, никель, с огромной оговоркой платиноиды. Всё.

[Андрей Курилов]

Столько же сколько сейчас на земле. Десятки - сотни тысяч тонн в год.

Неверно. Земные технологии во многом избыточны, много чего выбрасывается на свалку, а энергетическая ситуация совершенно иная. Условия (в большинстве случаев полное отсутствие коррозии) также сильно отличаются. Зачем автомобиль на астероиде, по-вашему?

Не то ни другое не является эквивалентной заменой.

Уж какая есть, звиняйте. Это не означает а) невозможности колонизации; б) нецелесообразности колонизации по сравнению с Луной/Марсом (речь изначально была об этом, если что).

Что взамен? Тепловая машина?

Допустим.

И всё это требует редкие элементы в большом количестве.

Ага, особенно если собственно двигатели мизерные по земным меркам

Железо, никель, с огромной оговоркой платиноиды. Всё.

Не всё. Я ещё раз перечисляю:
- полимеры;
- вода, органика, газы, фосфорные соединения;
- карбиды кремния и титана;
- никелистое железо;
- платиноиды, вольфрам, молибден;
- строительный материал на основе силикатных пород.
Остальное требуется в следовых количествах.

Вы вмешались в разговор о сравнительной целесообразности колонизации планет и малых тел СС. В любом случае колонизация малых тел намного выгоднее. Все ваши перечисленные "возражения" в действительности куда скорее относятся к планетам СС, нежели к астероидам и кометам. И уж если таки колонизация, то сначала именно пояс астероидов, а не Марс или что там ещё.

[AlexAV]

Вот реальное содержание платины в железных метеоритах:
http://www.minsocam.org/ammin/AM48/AM48_379.pdf



Видно, что на готовые платиновые слитки это не очень похоже. Концентрация несколько ppm.

В принципе на фоне земных платиновых руд содержание не такое уж низкое. Но вот форма совершенно никуда не годится. Опишите хотя бы один вменяемый техпроцесс отделение этой ничтожной примеси платины от никелистого железа. Честно говоря, кроме электрорафинирования даже что-то предложить сложно. Вот только энергетические затраты получатся просто чудовищными....

[AlexAV]

- платиноиды, вольфрам, молибден;

Вольфрам и молибден - вычёркиваем. Они там в ppm-ных количествах, что значит практически не извлекаемы (точнее не более доступны, чем платина сейчас).

Доступность платиноидов - тоже весьма ограниченная. Т.е. не более чем сейчас на земле (их там не сильно больше чем в земных рудах, а наличие никелистого железа усложнит их выделение чрезвычайно).

Ага, особенно если собственно двигатели мизерные по земным меркам 

Да не такие уж мизерные. Опять же требования к материалам там очень жёсткие, а ресурс небольшой.

Остальное требуется в следовых количествах.

Меди, цинка, олова (т.е. массовой лигатуры) потребуется совсем не следовые количества.

Уж какая есть, звиняйте. Это не означает а) невозможности колонизации; б) нецелесообразности колонизации по сравнению с Луной/Марсом (речь изначально была об этом, если что).

Вы знаете... В организме человека количество аскорбиновой кислоты измеряется граммами. А вот её отсутствие весьма быстро убивает. Здесь также. Отсутствие какого-то элемента нужного всего в количествах сотни тонн вполне может сделать работу техносферы невозможной.

[истребитель крыс]

Ну что вы... Это обсуждалось здесь только в качестве курьёза. На Земле ведь тоже много всяких причудливых фигур, получившихся в результате выветривания, землетрясений и других природных явлений.

В том числе и кучи железяк, которые правда растащили практически подчистую бомжи, но вот бедолаги до Марса не успели добраться то. Курьез так сказать, в чистом виде.

[AlexAV]

Вот ещё конкретные цифры содержания элементов в астероидном веществе: http://chapters.marssociety.org/winnipeg/asteroid.html

Как вы собираетесь извлекать молибден при содержании 1.4 ppm для меня остаётся загадкой.

[Андрей Курилов]

Вы знаете... В организме человека количество аскорбиновой кислоты измеряется граммами. А вот её отсутствие весьма быстро убивает. Здесь также. Отсутствие какого-то элемента нужного всего в количествах сотни тонн вполне может сделать работу техносферы невозможной.

Вы знаете, в космосе внезапно вакуум - быстро убивает. Это вполне может сделать пребывание в космосе невозможным. Надо сидеть дома тогда.

Как вы собираетесь извлекать молибден при содержании 1.4 ppm для меня остаётся загадкой.

Стоп. Это средняя температура по больнице, которая ни о чём не говорит. А кто вам сказал что процессы образования руд на карликовых планетах, ставшими астероидами, шёл принципиально иначе, нежели на Земле? В том-то и дело, что состав астероидов неоднороден и содержание отдельных элементов в некоторых астероидов может быть значительно больше, чем в других. Что вы мне эти таблички суёте? Вас смущает, что астероиды делятся всего на 3 спектральных класса? Ну так Земля по дифференцирована тоже на 3 части - кору, мантию и ядро. И, что важно, кора Земли резко обеднена сидерофильными элементами, утонувшими в мантии. Известные месторождения оных как раз таки связаны с упавшими астероидами (не пробившими кору). Будете с этим спорить дальше? Ну спорьте, я посмотрю со стороны. Возьмите 10 рандомных камней с обочины, убедитесь что в их составе "мало чистого индия" и кричите всем, что жить на Земле нельзя.

ДА, прежде чем затевать колонизацию астероидов, нужно в большей мере изучить их химический состав и распределение веществ. ДА, хоть и большая часть минеральных ресурсов добывается даже проще, чем на Земле, некоторые, вроде индия, придётся добывать по более высокой цене. Кто бы спорил. Но вот только в астероидах есть вся таблица элементов и они дифференцированы уже были однажды, после чего снова перемешаны в виде достаточно крупных обломков. Это говорит о том, что техпроцесс добычи редких элементов хоть и может быть иным, но не принципиально.

[Андрей Курилов]

Две по месторождениям на земле. Они вообще к делу не относится. В одной - никаких конкретных цифр.

Ы? Первая же ссылка - статья из журнала Nature, где говорится что земные месторождения вольфрама, золота, других платиноидов обязаны своим существованием импактам. Вам это ни о чём не говорит? 

[vika vorobyeva]

Мне кажется, уже вполне назрела исследовательская миссия к Психее Желательно с посадочным аппаратом.

http://ru.wikipedia.org/wiki/(16)_%CF%F1%E8%F5%E5%FF
http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5Btt_news%5D=4953&cHash=4d89b5e9ce026bc2503595624b474cdc