Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[николай теллалов]

не учитывая что это космос

у космоса несколько преимуществ:
- невесомость
- вакуум
- доступная солнечная энергия

[Lieut]

Шо-то вас комрад прямо унесло сегодня в далекие-предалекие дали... конкретно так - переборщили вы с планом... Для справки - в наши дни на Земле из силикатных руд никель с содержанием ниже 1% не добывают (сульфидные - дело другое, там это не так затратно, но на астероидах сульфидных руд у вас не будет, только силикаты - сульфиды разве что на планетах и/или галилеевых спутниках - Ио например...). А вы тут заливаете про добычу не то что из железистых астероидов, а из обычных хондритов, где кларк никеля близок к земным латеритам, еще не учитывая что это космос...

добыча из хондритов в условиях космоса - энто вообще порнография в чистом виде

почему?

Вчкрытие силикатов - очень энергозатратный процесс таки... (и ресурсозатратный тоже)

Извините, но про кларк никеля и кобальта в метеоритах почитайте еще раз.

И они все в металлической фазе, вместе с железом.

[Fall63]

В железистых - не спорю, кларк большой. Но хондриты-то тут каким боком с их считанными процентами никеля?

[AlexAV]

- невесомость

Это не преимущество, это бедствие. При очень малой силе тяжести даже просто взять породу с поверхности астероида в промышленных объёмах - очень не тривиальная и сложная техническая задача. Такие хорошо работающие на Земле решения вроде роторного экскаватора там работать не будут (при попытке что-то зачерпнуть экскаватор просто будет переворачиваться).

Без силы тяжести нет естественной конвекции. Это усложняет конструкцию плавильных печей, где обязательно потребуется искусственное перемешивание расплава. Кроме того, в отсутствии силы тяжести расплав не будет расслаиваться на не смешивающиеся  составляющие разной плотности. Скажем, если нужно будет отделить металл от шлака (что на Земле происходит естественным образом), тут придётся строить специальную печь-центрифугу. И такая конструкция просто сама по себе будет сложнее, дороже и менее надёжна (из-за большего количества механических элементов), чем печи используемые на Земле.

Проблем от этой невесомости масса, а вот особой пользы не видно. С вакуумом во многом аналогично.

доступная солнечная энергия

Тут тоже не всё так однозначно. Да, нет влияние погоды и поглощения атмосферой, но цена этому достаточно велика. Деградация солнечных батарей в космосе на много сильнее, чем на поверхности Земли. Да и сами эти солнечные батареи не вполне обычные, там используются специальные материалы, что делает их очень дорогими по сравнению с аналогами предназначенными для использования на Земле.

Применение установок термического типа тоже в космосе сталкивается со специфическими техническими проблемами. Это и достаточно сильная деградация металлических зеркал (в основном под действием микрометеоритов), и сложность механических углов, способных работать в вакууме, где требуются специальные смазочные материалы.

Космос -это очень агрессивная среда и любая деятельность там сталкивается с массой технических проблем, решение которых часто оказывается достаточно сложным и дорогим. 

[николай теллалов]

Деградация солнечных батарей

можно просто концентрировать, не преобразуя в электричество для процессов, требующих тепла

это бедствие

бедствие для созданных для земных условий технологий
так же как молоток в невесомости не годится
но это просто значит, что нужен другой инструмент
или другой способ постижения того, что собираемся добиваться молотком

другая среда - другие технологии
без них нет освоения космоса
(которое освоение, гляжу, многим, причем особо громогласным, не нужно; и эту ненужность они абсолютизируют)

а "гравитацию" всегда легко "сделать" в центрифуге

[AlexAV]

Извините, но про кларк никеля и кобальта в метеоритах почитайте еще раз.

В хондритах обычно 1 - 1.5%.

И они все в металлической фазе, вместе с железом.

Только в H, L, LL и, отчасти, С3 хондритах.

В С1 и С2 хондритах вообще металлической фазы практически нет, в них большая часть никеля содержится в виде изоморфной примеси в оливине.

[AlexAV]

Свежая работа по балансу фосфора пахотных земель: https://www.nature.com/articles/s41467-020-18326-7

В общем картина выражается следующей таблицей:



И выглядит ну очень так себе.

Первый вывод - дефицит фосфорных удобрений существует уже сегодня. В целом по миру и в большинстве регионов (кроме Австралии и некоторых Азии без Китая) внесение фосфорных удобрений уже сейчас не покрывают потери фосфора почвой. Причём, интересно, что отрицательный баланс фосфора в почве имеет место не только в бедных регионах, но и в Западной Европе и Северной Америке. Хотя, в наибольшей мере, эта проблема имеет место сейчас всё же в Африке, Южной Америке и, почему-то, Восточной Европе (тем, что в таблице обозначено как NEU11, авторы в эту группу стран включили Польшу, Болгарию, Чехию, Венгрию, Словакию, Словению, Хорватию, Литву, Латвию, Эстонию, Румынию), причём Восточная Европа по скорости деградации почв не сильно уступает Южной Америке.

Второй. Возврат фосфора, который попадает в состав растительной биомассы снимаемой  в виде урожая обратно на поля везде в мире осуществляется неэффективно. Эта составляющая баланса (Organic P management) отрицательна для всех регионов. Лучше всего тут дело обстоит в Азии, хуже всего в западной Европе, но везде эта составляющая даёт серьёзный отрицательный вклад в баланс фосфора пашни.

Третий. Эрозия почв в глобальном масштабе даёт приблизительно 56.6% потерь фосфора с сельскохозяйственных угодий, в абсолютном объёме это около 6.3 млн.т. в год. Соответственно полные потери 11.1 млн.т. в год.

Отсюда следует, что сельское хозяйство в современном виде без внесения фосфорных удобрений абсолютно нежизнеспособно, причём их уже не хватает. Собственно большой новости тут нет, но в работе даны количественные оценки масштаба бедствия. Если исходить из них в отсутствие внесения фосфорных удобрений при существующем темпе потерь фосфора почвы придут к состоянию абсолютно непригодному для земледелия лет за 60. В общем, момент истощения месторождений фосфоритов от момента начала тотальной катастрофы современного сельского хозяйства будет отделён ничтожным по историческим меркам сроком всего в несколько десятилетий. Соответственно, очевидно, что за этим пределом или площадь сельскохозяйственных угодий, урожайность и, соответственно, население должны будут сократиться по крайней мере к средневековому уровню (когда, вероятно, геохимический баланс биогенных элементов почвы был более замкнут). Или каким-то принципиальным образом должна измениться сама модель сельского хозяйства и расселения таким образом, чтобы радикально сократить потери биогенных элементов с сельскохозяйственных полей. Причём это сокращение должно быть очень большим. Устойчивая модель сельского хозяйства в целом требует, чтобы эти потери были равны или меньше поступления фосфора с атмосферными осадками, а это лишь 0.3 кг/га в среднем, при современных потерях (без учёта внесения минеральных удобрений) на уровне 10.7 кг/га. 

[crazy_terraformer]

Скажем, если нужно будет отделить металл от шлака (что на Земле происходит естественным образом), тут придётся строить специальную печь-центрифугу. И такая конструкция просто сама по себе будет сложнее, дороже и менее надёжна (из-за большего количества механических элементов), чем печи используемые на Земле.

Магнитная мешалка? Зонная плавка?

[Fall63]

без них нет освоения космоса
(которое освоение, гляжу, многим, причем особо громогласным, не нужно; и эту ненужность они абсолютизируют)

Заметил, что когда поднимается вопрос о ресурсах космоса, то при обсуждении этого топика почему-то даже более-менее эрудированные участники зачастую перестают соображать и несут совершеннейшую ахинею - о добыче урана из астероидов например, кларки которого там в ppb измеряются - даже в земных гранитах на порядки выше (это при том что даже с ЗЯТЦ не все из них можно выгодно добывать). Теперь вот никель из хондритов (игнорируя даже железоникелевые астероиды!) предлагают добывать - с таким же кларком при каком на Земле не всегда этот никель добывают. Вообще идея-фикс о том что космос это бесконечная золотая жила - чуть ли не одна из самых распространеных в этой ветке - тут ей чуть ли не каждый второй болеет... Вот и лезут глаза на лоб...

[cybertron]

Ну там наверняка есть астероиды - остатки ядер бывших планетоидов - где все самое вкусное уже было сконцентрировано гравитацией. Та же Психея. Надо просто их найти. Может и уран там найдется.

[crazy_terraformer]

Астероиды далековато, Луна ближе. Пыль конечно доставляет неудовольствие, но она заряжена положительно, т.е. ея можно отклонять магнитным или электрическим полем. Не Психея конечно, но солнечная постоянная выше и g.

[Lieut]

Извините, но про кларк никеля и кобальта в метеоритах почитайте еще раз.

В хондритах обычно 1 - 1.5%.

И они все в металлической фазе, вместе с железом.

Только в H, L, LL и, отчасти, С3 хондритах.

В С1 и С2 хондритах вообще металлической фазы практически нет, в них большая часть никеля содержится в виде изоморфной примеси в оливине.

Это ж дохрена как много. Еще уже и в металлической фазе.

Конечно говорилось про большинство метеоритов/астероидов. Есть конечно и такие, где интересного и нету. Но их мало.

[AlexAV]

Это ж дохрена как много.

Силикатные руды никеля с содержанием последнего 1% на Земле считаются крайней бедным и неудобным сырьём, и в основном относятся к забалансовым, таким разработка которых сейчас нерентабельна (вот с сульфидными - другая история, они хорошо обогащаются и поэтому извлечение никеля из них рентабельно и при низких концентрациях, а вот силикатные - сырьё весьма неудобное). А тут такая гадость которая и не Земле мало кому была бы нужна, да ещё в космосе...

Конечно говорилось про большинство метеоритов/астероидов.

Судя по количеству астероидов с очень низким альбедо, углистые хондриты (для которых металлическая фаза не типична) - крайне распространённая порода на астероидах, т.е. это совсем не что-то редкое.

И тут ещё один момент... Вода и вообще летучие вещества в весомых количествах на астероидах (исключая Цереру, хотя это и не астероид, а малая планета) есть только в углистых хондритах. Т.е. тут вот такая альтернатива вырисовывается. Или астероид с более-менее приличным никелевым сырьём, но без воды, где никакое ISRU невозможен вообще, не из чего (в этом случае вообще непонятно как от туда возвращаться и возвращать грузы). Ну или есть вода (С-хондриты), но качество никелевого сырья такое, что даже будь оно на Земле, оно не особо было кому-нибудь нужно.   

А вот астероиды, где есть и то и другое - явно будут явлением крайне редким (и вообще не факт, что такие на орбитах куда можно долететь с вменяемым ХС вообще есть).

[Lieut]

Это ж дохрена как много.

Силикатные руды никеля с содержанием последнего 1% на Земле считаются крайней бедным и неудобным сырьём, и в основном относятся к забалансовым, таким разработка которых сейчас нерентабельна (вот с сульфидными - другая история, они хорошо обогащаются и поэтому извлечение никеля из них рентабельно и при низких концентрациях, а вот силикатные - сырьё весьма неудобное). А тут такая гадость которая и не Земле мало кому была бы нужна, да ещё в космосе...

Конечно говорилось про большинство метеоритов/астероидов.

Судя по количеству астероидов с очень низким альбедо, углистые хондриты (для которых металлическая фаза не типична) - крайне распространённая порода на астероидах, т.е. это совсем не что-то редкое.

И тут ещё один момент... Вода и вообще летучие вещества в весомых количествах на астероидах (исключая Цереру, хотя это и не астероид, а малая планета) есть только в углистых хондритах. Т.е. тут вот такая альтернатива вырисовывается. Или астероид с более-менее приличным никелевым сырьём, но без воды, где никакое ISRU невозможен вообще, не из чего (в этом случае вообще непонятно как от туда возвращаться и возвращать грузы). Ну или есть вода (С-хондриты), но качество никелевого сырья такое, что даже будь оно на Земле, оно не особо было кому-нибудь нужно.   

А вот астероиды, где есть и то и другое - явно будут явлением крайне редким (и вообще не факт, что такие на орбитах куда можно долететь с вменяемым ХС вообще есть).

Так в астероидах никель с кобальтом вообще в металлической фазе находятся. 1% никелевая руда закончиться очень скоро.

И да, хоть в углистых хондритах их может и меньше, зато в металле, после обычной переплавки, там они будут в железе гораздо более сконцентрированы.

[AlexAV]

Так в астероидах никель с кобальтом вообще в металлической фазе находятся. 1% никелевая руда закончиться очень скоро.

Не во всех. Как раз в углистых хондритах металлической фазы нет или почти нет. Там почти весь никель - изоморфная примесь в оливине.

И да, хоть в углистых хондритах их может и меньше, зато в металле там они гораздо более сконцетрированы.

По никелю углистые хондриты - самый бедный тип. В среднем 1 - 1.3% никеля. Причём обычно практически весь никель не в металлической фазе, а в силикатах. Т.е. это по сути та самая бедная силикатная никелевая руда, которая даже на Земле не очень-то кому-то нужна.

Никель в форме металла (никелистого железа) - это обыкновенные хондриты (H, L и LL-тип), но в них воды почти нет.

[mbrane]

можно просто концентрировать, не преобразуя в электричество для процессов, требующих тепла

тепла да ...а транспорт, электролиз, котрольно изсерительнпя аппаратура..

[Инопланетянин]

Отсюда следует, что сельское хозяйство в современном виде без внесения фосфорных удобрений абсолютно нежизнеспособно, причём их уже не хватает. Собственно большой новости тут нет, но в работе даны количественные оценки масштаба бедствия. Если исходить из них в отсутствие внесения фосфорных удобрений при существующем темпе потерь фосфора почвы придут к состоянию абсолютно непригодному для земледелия лет за 60.

Каждый раз как это читаю вспоминаю "Час быка" и возлагаю надежды на поднятие фосфора с абиссальных глубин. Но почему-то планы поднятия восторга не вызывают, хотя это проще, чем добывать фосфор в космосе.
Ещё раз к вопросу о… Зачерпывать глубинный ил макаемыми батискафами специально оборудованными именно для этого и распылять его в верхних слоях никак не получится? А добывать топливо и сопутствующий фосфор вот из этого:



точно не получится?

[mbrane]

бедствие для созданных для земных условий технологий

самая  дешевых технолгий обогащения минерального сырья - гравитационное обогащение ...Первая стадия почти всех проессов обогащения ...Не подскажете чем заменить... Флотация тоже ккстати не полнностью гравитационное обогащение (ибо там участвуют ПАВ), но значительная часть там из гравитации (пена вверх всплывает)...ЗЫ задумавшись- я даже представить не могу какие-технологии монгут быть использованы для концентрации отдельных фаз минерального сырья

Магнитная мешалка?

точка кюри знаете где у магннитов находится и где температура плавления

другая среда - другие технологии

знаешь это камлания шаманов о неизвестном...мы это проходили все при развале ссср ... все нужно сломать - потом все самой собой образуется

Вообще идея-фикс о том что космос это бесконечная золотая жила - чуть ли не одна из самых распространеных в этой ветке - тут ей чуть ли не каждый второй болеет...

их там в технобложиках илон маск учит... в современном мире после эпохи QE - все перестали считать деньги и капиааловложения(правда у тутошних масодрочеров их отродясь не было - но благодаря фейсбукам они чуствуют сопричастность к деньгам  и новому чюдном миру тесл и тонелей)...все исходят из мысли , той же сто и померший тиран сталин - мир безграниченен и нам не надо ждать милости от природы...

[crazy_terraformer]

Магнитная мешалка?

точка кюри знаете где у магннитов находится и где температура плавления

Переобуемся. Магнитогидродинамическая мешалка?

[Инопланетянин]

Всё равно дороже дармовой гравитации.