Partie III: Considérations sur l'utilisation des ressources
Dans les parties I et II de cette série, j'ai examiné certaines des questions opérationnelles et scientifiques associées à une mission humaine sur un astéroïde proche de la Terre (NEO) et les ai comparées aux opérations plus simples et au retour plus important d'une mission sur la Lune. Pour poursuivre la discussion sur ce que nous pourrions faire avec un astéroïde, je vais maintenant envisager d’utiliser les ressources locales offertes par les astéroïdes, en quoi elles diffèrent de celles de la Lune et proposer quelques considérations pratiques sur leur accès et leur utilisation.
Pour devenir une espèce véritablement spatiale, l'humanité doit apprendre à utiliser ce que nous trouvons dans l'espace pour survivre et prospérer. Liés à la chaîne logistique de la Terre, nos capacités spatiales sont désormais limitées. Notre objectif ultime dans l'espace est de développer la capacité d'aller n'importe où à n'importe quel moment et de mener toute mission que nous pouvons imaginer. Une telle capacité est impensable sans pouvoir obtenir des provisions à partir de ressources trouvées hors de la planète. Cela signifie développer et utiliser les ressources de l'espace pour créer de nouvelles fonctionnalités.
L'un des avantages allégués des destinations astéroïdes est qu'elles sont riches en ressources potentielles. Je suis d’accord, en mettant l’accent sur le mot «potentiel». Notre meilleur guide sur la nature de ces ressources provient de l’étude des météorites, dérivées d’astéroïdes proches de la Terre. Ils ont plusieurs compositions, la plus commune étant la chondrite ordinaire, qui représente environ 85% des chutes de météorites observées. Les chondrites ordinaires sont essentiellement des roches, riches en éléments silicium, fer, magnésium, calcium et aluminium. Ils contiennent des grains de métal abondants, composés principalement de fer et de nickel, largement dispersés dans la roche.
Le potentiel de ressources des astéroïdes ne réside pas dans ces objets, mais dans la minorité des astéroïdes aux compositions plus exotiques. Les astéroïdes métalliques représentent environ 7% de la population et sont composés de fer-nickel métallique presque pur, avec quelques inclusions de matériaux semblables à la roche comme composant mineur. D'autres éléments sidérophiles (aimant le fer), notamment le platine et l'or, constituent des traces à l'état de traces de ces corps. Un astéroïde métallique est un gisement de minerai à très haute teneur et pourrait potentiellement rapporter des milliards de dollars si nous pouvions ramener ces métaux sur Terre, même si vous devez être conscient des effets catastrophiques possibles sur les marchés des métaux précieux existants - autant d'or Lors de la ruée vers l’or de Californie en 1849, le prix de l’or sur le marché mondial a été divisé par 16.
Du point de vue des vols spatiaux, l’eau a le plus de valeur. Un autre type d'astéroïde relativement rare est également une chondrite, mais un type spécial qui contient du carbone et des composés organiques ainsi que des argiles et d'autres minéraux hydratés. Ces corps contiennent des quantités importantes d'eau. L’eau est l’une des substances les plus utiles dans l’espace - elle soutient la vie humaine (à boire, à se protéger des rayonnements et à respirer lorsqu’elle se fissure dans ses composants hydrogène et oxygène), elle peut être utilisée comme moyen de stockage de l’énergie (combustible). cellules) et c’est le propulseur de fusée chimique le plus puissant connu. Trouver et utiliser un NEO riche en eau créerait un dépôt logistique d’une valeur inestimable.
Un avantage clé des astéroïdes pour les ressources est leur inconvénient en tant qu'environnement opérationnel: leur gravité de surface est extrêmement faible. Entrer et sortir de la gravité de la Lune nécessite un changement de vitesse d’environ 2380 m / s (aller-retour); faire la même chose pour un astéroïde typique ne nécessite que quelques mètres par seconde. Cela signifie qu'une charge utile lancée à partir d'un astéroïde plutôt que de la Lune économise près de 5 km / s en delta-v, une quantité d'énergie substantielle. Donc, du point de vue de l'énergie, les astéroïdes ont battu la Lune en tant que source de matériaux.
L'extraction et l'utilisation de matériel astéroïde présentent toutefois certaines difficultés par rapport aux ressources lunaires. Tout d’abord, c’est la nature de la matière première, ou «minerai». Nous avons récemment découvert que l’eau aux pôles de la Lune est non seulement présente en quantité énorme (des dizaines de milliards de tonnes) mais aussi sous une forme facile à utiliser - la glace. La glace peut être convertie en liquide pour un traitement ultérieur à un coût énergétique minimal; Si le régolithe glacé des pôles est chauffé au-dessus de 0 ° C, la glace fondra et l'eau pourra être collectée et stockée. L'eau des chondrites carbonées est chimiquement liée à l'intérieur des structures minérales. Des quantités importantes d’énergie sont nécessaires pour rompre ces liaisons chimiques afin de libérer l’eau, soit au moins 2 à 3 ordres de grandeur de plus en énergie, en fonction de la phase minérale spécifique traitée. Ainsi, extraire l’eau d’un astéroïde, présent en quantités allant de quelques pour cent à peut-être quelques dizaines de pour cent, nécessite une énergie considérable; La glace d’eau aux pôles de la Lune est plus abondante (jusqu’à 100% dans certains cratères polaires) et se présente déjà sous une forme facile à manipuler et à utiliser.
Le traitement des matériaux naturels pour extraire l'eau comporte de nombreuses étapes détaillées, allant de l'acquisition de la matière première au déplacement du matériau dans le flux de traitement, en passant par la collecte et le stockage du produit dérivé. A chaque étape, nous séparons généralement un composant d'un autre; la gravité sert cet objectif dans la plupart des procédés industriels. Une difficulté dans le traitement des ressources en astéroïdes consistera soit à concevoir des techniques ne nécessitant pas de gravité (y compris des phénomènes connexes, tels que la convection thermique), soit à créer un champ de gravité artificiel pour garantir que les choses bougent dans la bonne direction. L'une ou l'autre approche complique le processus d'extraction des ressources.
La grande distance de la Terre et la faible accessibilité des astéroïdes par rapport à la Lune vont à l’encontre de l’extraction et du traitement des ressources. Les visites humaines aux membres de la haute direction visés seront de courte durée et, étant donné que les délais radio entre les astéroïdes et la radio sont de l'ordre de quelques minutes, il ne sera pas possible de contrôler directement le traitement à distance. Les systèmes robotiques d'extraction d'astéroïdes doivent être conçus pour avoir une grande autonomie. Cela peut devenir possible, mais pour le moment, nous ne disposons pas de suffisamment d'informations sur la nature des matières premières pour astéroïdes pour concevoir ou même envisager l'utilisation d'un tel équipement robotique. De plus, même si nous comprenions parfaitement la nature du gisement, l'extraction et la transformation sont des activités hautement interactives sur Terre et le seront dans l'espace. La moindre anomalie ou erreur de calcul peut entraîner la panne de l'ensemble du flux de traitement et, dans les opérations à distance, il sera difficile de diagnostiquer et de corriger le problème, puis de le redémarrer.
La question de l'accessibilité réduit également les ressources astéroïdes. Nous ne pouvons pas aller à un astéroïde donné à volonté; Les fenêtres de lancement sont ouvertes pendant de très courtes périodes et sont fermées la plupart du temps. Cela affecte non seulement notre accès à l'astéroïde, mais réduit également les périodes pendant lesquelles nous pouvons quitter l'objet pour renvoyer nos produits dans l'espace proche de la Terre. En revanche, nous pouvons aller et revenir de la Lune à tout moment et sa proximité signifie qu'un contrôle et une réponse à distance quasi instantanés sont possibles. Les difficultés de contrôle à distance des activités des astéroïdes ont conduit certains à suggérer que nous concevions un moyen de «remorquer» le corps en orbite terrestre, où il pourrait être désagrégé et traité à notre guise. Je frémis à l'idée d'être assigné à l'écriture de la déclaration d'impact environnemental (si vous me permettez l'expression) pour cette activité.
Alors, où en sommes-nous par rapport à l'accès aux ressources spatiales et à leur utilisation? L'utilisation des ressources en astéroïdes a du potentiel, mais compte tenu des technologies actuelles, des perspectives de succès incertaines. Les astéroïdes sont difficiles à atteindre, leurs temps de visite sont courts, les environnements de travail difficiles et les rendements incertains. Les astéroïdes ont une faible gravité. En revanche, la Lune est proche et a les matériaux que nous voulons sous la forme dont nous avons besoin. La Lune est facilement accessible à tout moment et se prête à des opérations à distance contrôlées depuis la Terre en temps quasi réel. Mon point de vue est qu'il est plus logique d'aller d'abord sur la Lune et d'apprendre les techniques, les difficultés et la technologie pour l'utilisation des ressources planétaires en fabriquant un propulseur à partir d'eau lunaire. Presque chaque étape de cette activité - de la prospection, du traitement et de la récolte - nous apprendra à extraire et à traiter les matériaux provenant de destinations futures, qu’ils soient de petite taille ou de taille planétaire. L'utilisation des ressources présente des techniques et des équipements communs, la nécessité de déplacer et de travailler avec des matériaux particulaires, ainsi que la capacité de purifier et de stocker les produits. Apprendre à accéder aux ressources sur la Lune et à les traiter est une compétence générale qui s’applique à n’importe quelle future destination spatiale.
Il y avait une raison pour que la Lune soit notre première destination dans l'original de Vision for Space Exploration. C'est proche, c'est intéressant, et c'est utile. L’établissement d’un pied sur la Lune ouvre un espace législatif à l’accès et au développement courants. Il va nous apprendre les compétences d'un peuple de l'espace. Il est logique d’y aller d’abord et de créer un système de transport spatial permanent. Une fois que nous avons cela, nous obtenons tout le reste.
Destination: lune ou astéroïde?
Partie I: Considérations opérationnelles
Partie II: Considérations scientifiques
La destination était encore un village tranquille.
En 1979, un Anglais âgé de 28 ans, Graham Mackintosh, s'est rendu en Amérique. Il a roulé vers l'ouest jusqu'en Californie et, sur un coup de tête, a glissé vers le sud à travers la frontière. Il a été abasourdi par ce qu'il a vu, une terre sauvage de soleil, de sable et de mer qui allait radicalement changer sa vie: la Basse-Californie. Mackintosh a passé un mois ici avec juste un sac à dos et, pour commencer, 150 dollars. Il a fait de l'auto-stop, a marché et est allé aussi loin au sud que Cabo San Lucas. Les habitants du Mexique l’ont surpris par leur hospitalité alors que le paysage déroutant et peu développé captivait son imagination, comme nulle part ailleurs.
"Ce qui est au-dessus de ces montagnes, je demanderais", a écrit plus tard Mackintosh dans un récit de voyage intitulé In a a Desert Place . "Rien", était la réponse habituelle. "
De nombreux aventuriers ont reçu cette réponse à la même question, mais les aventuriers le savent mieux. Mackintosh est rentré à la maison. Il a pris un emploi d'enseignant, passé des soirées au pub, eu quelques rafales romantiques - mais il ne pouvait pas oublier Baja et ces lointaines montagnes. Enfin, il a tout jeté, abandonnant le chemin de vie que la plupart d’entre nous suivons pour aller chanceler après un rêve. Il est retourné à Baja. Il a pris un sac à dos, une canne à pêche, une tente, quelques objets de première nécessité et même un moyen astucieux de rendre l’eau de mer douce - et il a commencé à marcher. Mackintosh finirait par suivre à pied le littoral de la péninsule dans son ensemble - 3 000 milles - tout en tombant totalement amoureux de la terre, de la mer et des habitants de la région.
Aujourd'hui, dans de nombreuses maisons de vacances gringo sur une plage de Basse-Californie, le livre de Mackintosh, Into a Desert Place, se trouve sur l'étagère. C'est devenu un classique du culte dans la communauté des expatriés. Même dans la communauté mexicaine, Mackintosh est légendaire. Dans les camps de pêche éloignés et rustiques le long du rivage, quelques-uns des pêcheurs les plus âgés se souviennent encore d’un Anglais aux cheveux roux qui s’était promené il ya 30 ans, demandant de l’eau au puits, refusant gentiment de passer la nuit et disparaissant finalement autour le point suivant.
Un jeune Mackintosh côtoie des pêcheurs commerciaux dans l’un des nombreux camps situés le long de la côte de Baja.
Mackintosh vit aujourd'hui à San Diego et a écrit quatre livres sur ses voyages dans la péninsule. Il retourne régulièrement à Baja pour camper à l'état sauvage et profiter du même paysage et des mêmes étoiles que ceux que nous vivions des siècles auparavant. Comme des milliers de voyageurs, il aime toujours la Basse-Californie comme nulle part ailleurs, même si certaines parties de celle-ci ont radicalement changé au cours des trois dernières décennies. Au début de la semaine, j’avais parlé de Baja et de Baja aujourd’hui avec Mackintosh.
«Je me souviens de Cabo en 1979», dit-il. «C'était un village et je viens de camper sur la plage. Je ne pense pas que tu pourrais faire ça aujourd'hui.
Cabo San Lucas, à l'extrême sud de la péninsule, a explosé en une ruée de centres commerciaux fastueux, de complexes insolites, de bars à cocktails et de terrains de golf insolites. De nombreux voyageurs construisent de prétendues aventures dans des endroits comme Cabo, mais Mackintosh ne visite plus le cap de Baja.
«C'est une tragédie», dit-il. «Ce n'est pas la vraie Baja dont je suis tombé amoureux. Je ne vais pas à Baja pour faire du shopping ou rester dans des hôtels. Il y a des aventures à vivre partout et la plupart impliquent de ne voir personne. ”
Il évite également un étalement semblable qui s'est propagé comme une infection à plusieurs points chauds de la côte de la mer de Cortez, y compris les plages au sud de La Paz, autour de la ville de Loreto à 150 km au nord et à proximité de la ville de San Felipe, située dans le nord du golfe.
«Mais vous pouvez toujours vous perdre là-bas», dit Macktintosh.
L'une des aventures les plus récentes de l'auteur est le mois qu'il a passé à Isla Angel de la Guarda, sur l'île des Anges gardiens. Avec 50 gallons d'eau, il s'est rendu en bateau sur l'île, a fait un camp de base et s'est considéré parfaitement abandonné. Parfois, spécule Mackintosh, il était la seule personne sur la dalle de roche de 42 km sur 10 km et, pendant trois semaines complètes, il ne vit aucune âme. Mais il a passé une semaine avec des braconniers qui pêchaient et stockaient d'immenses glacières de homard, de tortues de mer, de toutes sortes de poissons et d'invertébrés de fond destinés aux marchés asiatiques.
«Ces gars-là sont un désastre écologique mais le peuple le plus gentil», dit Mackintosh. Il a campé avec les pêcheurs illégaux et a même assisté à des échanges suspects à minuit entre eux et d'autres personnes qui avaient conduit leurs skiffs jusqu'à la plage et avaient «agité et claqué leurs bagages un moment avant de partir». Aucune question ne doit être posée à propos de cette activité dans Baja, où le trafic de drogue est une profession pour beaucoup, et Mackintosh a détourné les yeux. Il décrit son séjour sur l'île dans son dernier livre, Marooned With Very Little Beer.
En 1997, la pénurie de bière n’était pas un problème pour Mackintosh. Il a reçu un parrainage de la société de bière Tecate et, avec un burro nommé Misión en tant que compagnon et porteur de bière, il parcourut le dos de la péninsule, visitant de nombreuses églises de la vieille mission espagnole de Baja en cours de route. Les montagnes de Baja sont une expérience différente de celle de la côte. Le vagabond trouve des ranchs et des cow-boys isolés dans des chapeaux et des chaps au lieu de camps de poissons croustillants et des pêcheurs torse nu en sandales. L'eau reste la plus grande rareté mais se retrouve facilement dans n'importe quel site habité. Elle provient généralement de puits et est claire comme le lac Tahoe et aussi potable que l'eau du robinet la plus propre.
Les missions de Baja peuvent être des expériences spirituelles, qu'on soit pieux ou pas. Plusieurs sont situés dans des canyons oasis de palmiers dattiers, mangues, avocats et figues magnifiques. Les vieux bâtiments sont eux-mêmes de magnifiques sanctuaires, frais et silencieux à l'intérieur, tandis que le soleil brûlant brûle le pays juste au-delà de la jungle. La marche de mission à mission de Mackintosh serait au centre de son deuxième livre, Journey With a Baja Burro.
Entre 2003 et 2005, j'ai développé ma propre relation avec Baja. J'ai arpenté les côtes sauvages, fait de l'auto-stop sur les chemins de terre, vécu en grande partie de poissons à la lance et, dans de nombreux endroits, j'ai certainement marché sur les traces de Mackintosh. Certaines personnes ont même demandé si j'étais lui. J'ai passé 10 mois dans toute la randonnée en Basse-Californie et j'ai été ému par la même beauté, le même sens de l'hospitalité et la même solitude qui avaient tellement affecté Mackintosh vingt ans auparavant. Comme il se souvient de sa première visite en 1979, Mackintosh pourrait tout aussi bien raconter les impressions de mille autres randonneurs, kayakistes et cyclistes fascinés par la nature sauvage Baja.
«J'ai eu toutes ces belles attractions avec des gens intéressants, que ce soit en voiture, en bateau ou en avion. Les gens m'ont invité à aller à la pêche. Nous avions des repas de homard sur la plage et je pouvais camper n'importe où sous ces étoiles incroyables, et j'ai pensé: 'C'est paradis », me dit-il. «Quand j'étais seul dans le désert, c'était comme une expérience religieuse. Ce n'était pas du tout effrayant et c'était tellement mieux que ce à quoi je rentrais chez moi. Je me sentais tellement libre, comme si je pouvais attraper un âne et aller marcher au coucher du soleil et profiter de cet endroit comme il était censé l'être.
Et heureusement, au-delà des pièges globalisés du tourisme, il le peut toujours. Nous pouvons tous.
