I årtionden sågs idén om asteroidbrytning vanligtvis bara i Hollywoods science fiction-filmer.
Bekanta bilder, som Bruce Willis och hans oljeborrningsbesättning som flyger ut i rymden för att förstöra en asteroid i filmen Armageddon, fick en gång publiken att tro att utomjordiska stenar bara utgjorde ett hot mot jorden.
Men nu ser forskare på asteroider från ett helt annat perspektiv. Istället för att se dem som ett hot börjar forskare se dem som en potentiell resurs som skulle kunna hjälpa mänskligheten att bygga permanenta kolonier på Mars.
En ny studie från forskare vid Schweiz EPFL tyder på att det inte längre är en långsökt idé att utvinna metaller och bränslen från asteroider för användning på Mars.
Ännu viktigare är att de tror att den här modellen skulle kunna vara tekniskt och ekonomiskt hållbar om den implementeras korrekt.
Lösningen på det svåraste problemet för den marsianska kolonin.
I diskussioner om att skicka människor till Mars nämns ofta raketer, artificiell intelligens och utomjordisk överlevnadsteknik. Men enligt forskare ligger det verkliga hindret på ett betydligt mindre glamoröst område: logistik.
En koloni på Mars skulle behöva mer än bara mat, vatten och syre. För att överleva på lång sikt skulle människor behöva en mängd industriella material som järn, stål, aluminium och många andra metaller för att bygga hus, fordon, maskiner och infrastruktur.
Med tiden kommer utrustning att sluta fungera, komponenter kommer att behöva bytas ut och anläggningar kommer att behöva utökas. Om allt måste skeppas från jorden skulle kostnaden bli enorm.
För närvarande kan varje uppskjutning av en raket som transporterar last ut i rymden kosta tiotals miljoner dollar per ton nyttolast.
Dessutom tar resan från jorden till Mars mellan 6 och 9 månader, beroende på de två planeternas omloppsbanor.
Det här innebär att en koloni på Mars inte kan fortsätta att förlita sig på den nuvarande långsamma och dyra "interplanetära försörjningskedjan" i all oändlighet.
Forskare från EPFL har fokuserat sin forskning på en grupp metalliska asteroider, även kända som M-typ asteroider. Dessa är himlakroppar som innehåller stora mängder järn, nickel och andra värdefulla metaller.
I huvudsak är de som gigantiska malmblock som svävar fritt i rymden.
I den nya studien använde forskargruppen datorsimuleringar för att analysera tusentals olika scenarier. Målet var att avgöra om det skulle vara möjligt att utvinna resurser från asteroider och transportera dem direkt till Mars med tillräcklig effektivitet.
Systemet beräknar flera faktorer samtidigt, inklusive den energi som krävs för att färdas mellan asteroiderna och Mars, mängden metall som kan brytas och mängden bränsle som behövs för återresan.
Resultaten visade att svaret är "möjligen", men bara om vissa mycket strikta villkor är uppfyllda.
Ett genombrott är nyckeln till framgång eller misslyckande.
En av de största utmaningarna inom rymdutforskning är bränsle. Om rymdfarkoster var tvungna att transportera allt sitt bränsle från jorden skulle kostnaden öka dramatiskt och avsevärt minska uppdragets ekonomiska effektivitet.
Forskargruppen har dock funnit en lovande metod.
Vissa asteroider som tillhör den kolhaltiga gruppen innehåller höga halter av kol och vattenis. Om de hanteras korrekt skulle dessa material kunna omvandlas till raketbränsle direkt i rymden.
Med andra ord skulle gruvfartyget kunna "tanka" direkt vid asteroider istället för att behöva bära bränsle från jorden.
Detta anses vara en nyckelfaktor för att göra hela modellen genomförbar. Att producera bränsle lokalt minskar inte bara nyttolasten från jorden utan öppnar också upp möjligheten att skapa ett framtida rymdlogistiknätverk.
Denna idé liknar att bygga tankstationer på havet under navigationens tidsålder, men i interplanetär skala.
Studien visade också att inte alla asteroider är värda att utnyttja.
Ett felaktigt valt mål kan kosta rymdfarkosten mer bränsle än värdet av den återvunna metallen. Därför blir det avgörande att korrekt identifiera rätt asteroid.
Forskare har identifierat flera asteroider som ligger inom räckhåll för nuvarande rymdfarkostteknik.
Ännu viktigare är att energikostnaden för att resa dit och tillbaka är tillräckligt låg för att göra uppdraget praktiskt genomförbart.
Det är värt att notera att denna forskning inte bara är teoretisk. Den bygger på motorteknik, orbitalberäkningar och resursutnyttjande som för närvarande utvecklas av rymdindustrin.
Rymdekonomins era närmar sig.
Forskare betonar dock också att mänskligheten fortfarande är långt ifrån den tidpunkt då de första asteroidbrytningsoperationerna kommer att dyka upp.
En mängd stora utmaningar kvarstår, från automatiserade gruvrobotar och rymdbaserad metallurgisk teknik till möjligheten att transportera material över solsystemet. Dessutom är de juridiska frågorna och äganderätten till resurser i yttre rymden fortfarande olösta.
Forskningens största betydelse ligger dock i att den bevisar att detta problem är helt lösbart.
I åratal ansågs idén om asteroidbrytning ofta vara för dyr och opraktisk. Men nu visar beräkningsmodeller att en rymdförsörjningskedja för Mars skulle kunna fungera effektivt om rätt naturresurser från andra sidan jorden utnyttjas.
Om det blir verklighet kommer rymdindustrins framtid att förändras fullständigt.
Asteroider är inte bara värdelösa, vandrande stenar; de skulle kunna bli en "strategisk resursgruva" för mänsklighetens första interplanetära civilisation.
En dag, när människor bygger de första städerna på Mars, kommer ingenjörer och astronauter förmodligen inte att vara de enda som kommer att hyllas.
Bakom hela kolonins existens kan ligga ett massivt logistiskt system som verkar i tysthet mellan asteroiderna och den röda planeten, ett rymdtransportnätverk som en gång bara existerade i Hollywoods filmskapares fantasi.
(Enligt SciTechDaily, Space och LiveScience)
Källa: https://vietnamnet.vn/khai-thac-tieu-hanh-tinh-dot-pha-cho-giac-mo-song-tren-sao-hoa-2517293.html
Kommentar (0)