Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

Уже на 700 метров научились вертикально взлетать и туда же садиться.

Высота при спасении ступени - наименьшая из бед. Главная проблема - скорость, которую надо гасить. А это даже для первой ступени около 2 км/с.

Мне кстати тоже казалось баловством идея вертикальной посадки туда откуда стартовали. Но если и правда топливо для запуска стоит копейки - меньше 0.5% от общей цены запуска

Даже для самолёта стоимость топлива это только около 25% стоимости эксплуатации, всё остальное стоимость самой техники и её обслуживания (и это несмотря на её довольно большой ресурс и эффект масштаба за счёт огромного объёма авиаперевозок). Для ракетной техники же такая многоразовость как в обычной авиации в принципе не достижима. Ресурс двигателей там сам по себе небольшой. Да и даже если вернуть ступень (при этом мы потеряем в ПН, причём скорее не на проценты, а в разы, ведь скорость надо гасить, а это топливо, и оно всё за счёт ПН), то на переподготовку, перепроверку и переборку этого двигателя перед следующем стартом потребуется сумма вполне соизмеримая с изготовлением нового. Много здесь не выиграешь, если вообще что-то можно выиграть (с учётом катастрофического сокращения ПН). Поэтому собственно все и пользуются одноразовыми носителями.

[AlexAV]

Сомневаюсь, что главная проблема не решена. Топлива как мы выяснили стоит копейки - меньше 0.5% от запуска. Уменьшат немного массу выводимого ПН на орбиту и проблема будет решена.

А что сомневаться? Испытания были? Вроде нет. Значит не решена.

Погасить 2 км/с можно и в атмосфере, думаю даже без серьезных повреждений. Вопрос в том где будет приземление...

Около 7М? Опыт разработки гиперзвуковых летательных аппаратов говорит, что выше 3М надо принимать специальные меры против перегрева корпуса. Опять же в этих условиях алюминиевые сплавы становятся непригодны. Нужны или титановые жаропрочные или жаропрочные стали. А это масса (потеря в ПН) и цена. Это если аэродинамически тормозить.

Самое сложная задача как раз посадить ступень мягко. И эту задачу похоже решили. В интернете уже пишут что таких тестов штук 10 было произведено. И пока ни одной аварии. Значит этот процесс отладили.

Это как раз сравнительно простая задача (если с основной частью начальной скорости мы как-то справились и надо просто аккуратно опустить с некоторой высоты). Вот погасить скорость и посадить в более-менее запланированном районе - куда сложнее.

[AlexAV]

Я так думаю, что такие меры претпринимаються. Вспомним хотя бы один из вариантов Энергии(многоразовый), который выживал при больших скоростях.

Я не говорю, что это физически невозможно. Но каждая мера увеличивает стоимость и сокращает ПН. В сумме получается (до сих пор у всех и нет никаких оснований считать, что здесь что-то  поменяется) хуже, чем просто одноразовый.

[AlexAV]

Новые собрать дешевле, чем доказать, что старые сохранили достаточную надежность и неполучили каких-то скрытых дефектов.
Осматривать и подвергать дефектовке надо все детали, все раскручивать, осматривать, изучать, сотавлять акты, кстати, именно для этого разработали жидкость WD-40.

Вот именно. Об это и речь. Полная проверка отработавшего двигателя будет иметь стоимость соизмеримую с изготовлением нового.

[AlexAV]

А в астероидах им деваться некуда. (Иридий, Осмий, Платина, Паладий, Золото, Железо, Никель и т.д.)

На самом деле там почти всего из этого списка весьма немного. Кроме железа и никеля. Но возить железо из космоса весьма странное занятие.

Отдельный вопрос платиноиды. Их там довольно много по сравнению с земной корой, но если брать не всё земную кору в среднем, то получается что их концентрация вполне соизмерима с концентрацией в ультраосновных породах, вот только за ними так далеко лететь не надо, их на земле и так очень много.

А вот извлекаемость платиноидов из них определяется тем в какой форме они там находятся. Если в виде зёрен собственных минералов - то достаточно легко. Если в виде изоморфной примеси - то их добыча стала бы делом довольно безнадёжным. Так вот минералогия астероидов здесь играет с нами злую шутку.  Платиноиды растворимы в металлическом железе. А отделение крошечной примеси платины от огромного количества железа, где оно присутствует в виде изоморфной примеси - сделала бы эту деятельность бессмысленной даже на земле при условии, что этот материал можно было бы копать роторным экскаватором. Уж про условия этого самого астероида я вообще не говорю.

[AlexAV]

Двигатели на тех же Шаттлах одни и теже десятки раз использовались, ступени тоже многократно применяли. Все там работало почти идеально

При этом себестоимость запуска получилась намного больше одноразовых систем, в том числе пилотируемых.

В 60-ые и 70-ые годы новые тяжелые ракеты сразу так хорошо не летали. Было очень много аварий. А у Маска сразу пошло почти все как по маслу.

А что удивительного? В 60-х это была новейшая разработка со всеми сопутствующими детскими болезнями. Сейчас же у Макса всего лишь очередной в техническом плане ни чем не примечательный носитель. Повторение уже давно пройденного. Было бы удивительно как раз если бы аварийность была бы такой же как в 60-х.

[AlexAV]

А вот тут как раз точно и не сравнить. Шаттл же выводил не только 20-30 тонн полезного груза на орбиту, но еще и себя весом в 100 тонн. Поэтому система фактически забрасывала на околоземную около 130 тонн массы. Какая одноразовая ракета кроме Сатурна-5, Н-1, Энергии столько могла? Никакая.

Ну и радости от этих. Учитывать надо только полезную. Остальное - издержки технологии.

Особенно когда сырье как тут все обещают подорожает концепция Шаттла еще возродится.

Какоё ещё сырьё? Даже если бы на луне лежала платина в слитках и готовая к погрузке цена её транспортировки на этих э... шаттлах была бы такой, что она оказалась никому не нужна. Вот только беда в том, что нет там платины в слитках. Есть только слабо дифференцированная порода по полезности мало отличимая от гранитной (базальтовой и т.д.) щебёнки. Даже если бы она лежала на земле из неё кроме железа и никеля ничего извлекать не имело бы смысла. В космосе тем более.

[AlexAV]

В любом случае за многоразовостью будущее.

На на химии никакой сколько-нибудь окупаемой многоразовости не будет никогда. Доля полезной нагрузки к массе системы и так очень мала. Правда никаких альтернатив химии тоже по сути нет. Ну может ТФЯРД только, но очень уж в теории.
 

Изобретут какие-нибудь нанороботы которые будут автоматически чинить повреждения

А это вторая вещь которой тоже не будит никогда. Молекулярную машину можно найти, но нельзя спроектировать. Не стационарная квантовая задача многих частиц не решается с химической точностью. Точнее для этого потребовалось экспоненциально большое время...

[AlexAV]

На Земле встречаются редкими металлы как золото в форме огромных самородков, до нескольких тонн весом. Думаете в космосе по другому?

На земле есть активная тектоника, гидросфера и биосфера. Они и сформировали большинство месторождений. Много вы знаете планет в солнечной системе со столь же активными геологическими процессами?

На крупных планетах какие-то месторождения будут, там были периоды геологической истории когда была какая-то активность. Но вероятно сильно меньше чем на земле. Но опять же месторождение (даже на земле) - это совсем не слитки готовые к погрузки.

P.S. На Титане углеводород действительно целые моря. Вот только толку от этого никакого совершенно, причём даже теоретически. Синтезировать их из углекислого газа и воды дешевле в энергетическом плане, чем их от туда довезти.

[AlexAV]

да, но неужели для ракетной техники она достигнет столь малых величин? ведь топливо там и дороже и нужно больше не еденицу массы. и намного.

Топливо дороже и его нужно больше, но сама техника дороже в ещё большей степени в результате относительная доля будет ниже.

[AlexAV]

Насколько я понимаю для образования самородков или дифференциации химических элементов достаточно лишь высоких температур.

Нет, этого мало (в большинстве случаев). Большая часть месторождений на земле имеет геотермальное или биогенное происхождение. А для этого не только тектоника, но и вода нужна, а ещё лучше и жизнь.

Да и что касается тектоники. На большинстве тел она очень вялая по сравнению с Землёй если вообще есть. Ну Венера может быть сравнима (хотя с совершенно другим режимом) и Ио (этот правда конечно даже превосходит). Всё.   

И да просто высоких температур мало. Должен работать какой-то геохимический цикл. Неравновесный процесс, осуществляющий селективное локальное обогащение по компоненте. Просто от переплавки никаких самородков не появится.

На земле таких циклов много. От тектонического "конвейера" выплавляющего базальты и обратно поглощающего их в зонах субдукции. До различных гидрологических и биологических миграций элементов.

[AlexAV]

А как вообще можно доказать, что месторождения тяжелых металлов как платина или золота с серебром и медью имеют земное происхождение?

Дуниты (и другие ультраосновные горные породы) к которым приурочены месторождения платиноидов имеют вполне земное происхождения.  И видимо близки по среднему составу к мантийному веществу.

По серебру и золоту хондриты не показывают сильного обогащения по сравнению с веществом земной коры. Большинство месторождений серебра сульфидные и имеют геотермальное или биогенное происхождение.

По сути все тяжелые металлы давно утонули и ушли в ядро во время расплавления планеты во время последней метеоритной бомбардировки.

Нет. Для малых компонент атомная масса значения не имеет. Важно химическое сродство к силикатам и железу. Скажем по урану (куда уж тяжелее) земная кора обогащена намного сильнее чем космическое вещество.

Поэтому все самородное железо, золото и платина с серебром помоему имеют банально космическое происхождение. И никакая земная тектоника с органикой тут не причем.

Нет. Т.е. самородковое железо может быть. Но его собственно на земле почти и нет.

А так железистые кварциты (основная железная руда) - биогенные. Сульфидные и кварцевые жильные месторождения (серебро, ртуть, золото) в основном геотермальные. Платина (массивы ультраосновных пород) - магматические. Как видите всё земное.

[AlexAV]

как вообще можно доказать, что месторождения тяжелых металлов как платина или золота с серебром и медью имеют земное происхождение?

Если минеральный состав месторождения соответствует минеральном составу структур образуемых скажем в геотермальных процессах, то происхождение месторождения вопросов не вызывает.

И никакая земная тектоника с органикой тут не причем.

Именно тектоника. Но не просто тектоника а в сочетании с гидросферой и биосферой.

Минеральные богатства земли сформированы всеми этими тремя факторами. Убери любой из них и они сильно сократилось бы.

[AlexAV]

И никакая земная тектоника с органикой тут не причем.

 Вот вам пример современного накопления редчайшего платиноида рения в результате вулканических процессов (вулкан Кудрявый) .

Действующий вулкан Кудрявый (о. Итуруп, южные Курильские острова) стал широко известен в геологических кругах благодаря находке, в 90-х годах прошедшего столетия, среди возгонов, на фумарольных полях в его кратерной части собственного минерала элемента рения (одного из самых рассеянных в земной коре), названного рениит [19,24,40]. Рениит является конечным членом изоморфного ряда Mo-Re сульфидов, образовавшихся в полиминеральных возгонах из газовых струй с температурами ~560-900С. Содержание рения в конденсатах из этих струй <10ppb[24], т.е. происходит природное концентрирование рения до 10⁸-10⁹ раз.

Как видите чисто земной процесс.

[AlexAV]

хотя вообще золото, которое не встречается вроде бы никак кроме как самородного состояния (ну есть в морской воде, но это так...)

По золоту известны месторождения трёх типов по происхождению. Гидротермальные (большая часть), биогенные и механогенные. Все требуют наличия жидкой воды. Кроме того золото связано с массивами кислых пород (вроде гранитов), а они из всей солнечной системы по-видимому есть только на земле (благодаря её своеобразной тектонике).

Тут кое что об этом сказано (http://www.gold9999.ua/public/entciklopediya/445/).

Глубинные месторождения - гидротермальные.

А при формирования поверхностных существенную роль играла жизнь...

Исследования последних лет показывают, что важную роль в процессах переотложения и накопления золота в поверхностных условиях играют бактерии. Зарождение биогенного золота может быть внутри- и внеклеточным. Экспериментально показано, что бактерии Mesentericus niger поглощают золото из хлоридных растворов, а затем их клетки лопаются, оставляя сферические частицы нового золота. Схожие формы наблюдались и в природных образцах, например в окисленных рудах месторождения Парма (Бенин), в которых методами растровой электронной микроскопии выявлены элипсоидальные частицы самородного золота, сгруппированные в цепочки, характерные для бактерий, присоединяющихся к твердому субстрату. Биогенная природа новообразований золота хорошо подтверждается находками полных псевдоморфоз по микроскопическим водорослям и бактериям. Псевдоморфозы по нитчатым водорослям были описаны для образцов из рудника Елена (ЮАР), а в образцах из рудопроявления Апапель (Камчатка) методом оже-спектроскопии были обнаружены остатки панцирей диатомей и цисты зеленых водорослей, состоящие из золота с примесями кремния и серебра (см. рис. 1, г, д ). Весьма характерные полые золотые элипсоиды образуют псевдоморфозы по почкующимся (buddung) почвенным бактериям Pedimicrobium manganicus. Такие псевдоморфозы встречены не только в корах выветривания, но и в россыпях.

Сочетание же кислых пород, воды и биосферы в солнечной системе есть только на земле. Так что как раз по золоту и серебру вероятно земля одно из самых богатых мест солнечной системы.

[AlexAV]

А почему тогда в найденных метеоритах находят прожилки чистого золота и других редких металлов?
К примеру
http://meteorite-supernovemeteorites.blogspot.ru/2010/08/supernova-meteorite.html

Вообще-то из всего огромного количества известных хондритов - это уникальное исключение. Т.е. единственный где этот минерал был найден. Да и количество его и здесь ничтожно. В заметке говорится только о двух микрочастицах минерала.

В конечном счёте изредка астероиды выбивают осколки с планет. Если не с Земли, то с Марса точно. С учётом исключительной редкости этого минерала в хондритах попасть они могли  достаточно экзотическим путём. В том числе и так...

[AlexAV]

а Марс?

Марс в прошлом был геологически активен, там есть вода и когда-то она была жидкой. А значит в течение Нойской и Гесперийской эр там что-то должно было бы накопиться. Хотя этот период и сравнительно невелик по сравнению с тем который имеет место на земле. Но 1 млрд. лет - это тоже не так мало (период от 4,1 до 3 миллиардов лет назад).

А затем Марс практически умер...

[AlexAV]

Ну какое же огромное число известных метеоритов? Думаете их там много найдено на Земле? От силы несколько тысяч известно.

Достаточно много.

Если завтра удасться найти астероид из чистого золота, то что Вы скажите?

Вот когда найдут тогда и можно будет говорить. А пока это пустые фантазии, причём не имеющие никаких научных предпосылок.

 

Туда тут же начнут планировать экспедицию авантюристы и начнется новая золотая лихорадка. На этот раз в космосе, а не в труднодоступных местах на Земле.

Даже если бы он там был стоимость доставки чего либо оттуда сделало бы это золото дороже, чем его добыча даже из морской воды.

Мы до сих пор не можем ни за какие деньги доставить просто образцы с марса на землю, а вы о каких-то полезных ископаемых.

[AlexAV]

С Марса не привозили, а пыль с кометы и астероида уже на Землю привозили.

Вы имеете ввиду аппарат Stardust?

30 пылинок за 170 млн.$.

Это очень сложно назвать "первые шаги в транспортировке межпланетного вещества на Землю".

Массивных образцов пока ещё ниоткуда (кроме Луны конечно) доставить не удалось. Ещё правда был аппарат Хаябуса , который доставил около 100 г грунта с околоземного астероида Итокава. Вроде и всё.

[AlexAV]

Поэтому отрицать что процесс по транспортировке грунта с малых космических тел пошел по нарастающей глупо. За добычу полезных ископаемых люди взялись всерьез 

Каких ещё "полезных ископаемых"? Это обычные исследовательские миссии к добычи чего-либо отношения не имеющие.

Посчитайте цену килограмма, доставленную на землю таким образом и попытайтесь найти хотя бы один элемент с соответствующей ценой.