Аннотация: Там, наверху, очень много места! (Отредактировано по свежим данным)
Самым ценным ресурсом в Солнечной системе являются ... астероиды.
Те самые,на которых мимоходом живописуют на страницах фантастических романов шахтеров , добывающих в поясе астероидов ценные металлы. Астероиды представляются фантастам летающими скалами или вовсе глыбами металла, которые надо бурить и долбить. Что же на самом деле там летает. И далеко ли к ним лететь?
Немного теории
http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1168533&uri=obrubov.html#zAKL@^ENIE "Сейчас известно около 600 (2001 год) землепересекающих или приближающихся к Земле астероидов. По существующим оценкам, число таких астероидов крупнее 100 м составляет примерно 100000."
"Согласно современным представлениям, значительная доля землепересекающих астероидов (50% и более) может быть кометного происхождения. Такая возможность получила и наблюдательное подтверждение. Например, открытая в 1949 году комета P/Willson-Harrington (1949 III) в 1979 году была переоткрыта уже как астероид (4015) Willson-Harrington (1979 VA)."
"Кометы километрового размера довольно быстро теряют свои летучие вещества. До окончания своей динамической эволюции (то есть до столкновения с планетами или выброса из Солнечной системы) ядра комет могут полностью потерять все летучие вещества или покрыться толстой пылевой корой, препятствующей сублимации летучих веществ. В результате такие ядра могут наблюдаться как астероиды."
"Среди нумерованных астероидов наиболее вероятные кандидаты в угасшие кометы - (3200) Фаэтон, (2101) Адонис, (2201) Олджато, (2212) Гефест и (3552) Дон."
на 2018 год в околоземном пространстве отслеживается 18411 из них 894 более 1 km диаметром 8244 более 140 m диаметром.
"По метеорным наблюдениям среди тел размерами от 1 до 10 м 50% являются карбонатными телами, 40% - хрупкие тела кометного происхождения и только несколько процентов - твердые каменные тела."
Заметьте - "металлических" тел не обнаружено ВООБЩЕ. А ведь каждый метеорный дождь встречают спектрометрами и ловят, исследуют... .
Скептик может спросить - а откуда железные метеориты находят на Земле? Если наверху не летают металлические скалы? Почему не летают - летают. Но маленькие-маленькие. Или большие как (16) Психея, но очень редко.
Атмосферу тело меньше 5-7 метров диаметром пробить не в состоянии, даже если оно целиком железное - испарится. На любой скорости (75 километров в секунду-максимальная для нашей системы, но засекали пылинки и до 300 км\сек - верный признак звездного скитальца - неимоверная редкость.)
Каждый год спутники предупреждения об ядерном нападении фиксируют на высоте 500-1000 км (а это вполне себе атмосфера и отлично защищает от окружающей мелочи) взрывы под стать Хиросимскому от "камней" до 10 метров в диаметре. Кроме того не все камушки такие шустрые - некоторые землю "догоняют". Каменные и металлические "брызги" от этих удачных столкновений и находят в виде метеоритов. То что "просеяла" для нас атмосфера. Что бы стать куском металла упавшего с небес материя из протопланетной грязи должна пройти переплавку либо в мантии достаточно крупной планеты, либо побывать под многократными ударами на поверхности крупного астероида (это более вероятно). А после этого проплавленный кусок породы должен получить финальный удар и оторваться от родительского тела. Оцените редкость таких совпадений.
Если астероид никогда не был куском тела с заметной гравитацией (а это в основном и есть кометный признак), то там все элементы представлены в пропорции встречаемости в природе. И никаких месторождений металлов - коктейль из слипшихся хондр, с большой примесью загрязненного органикой водного, метанового и прочих льдов. То самое, что обнаружили врезав медной болванкой по комете Темпля. Тяготения-0. Рыхлая куча грязи, просто очень большая - вот что там летает.
Ударное воздействие гасится на дробление и спекание этой грязи. Получается кратер. Поверхность после удара спекается и теряет лед. Вода тоже ведет себя как твердое тело, если ударить по ней с большой скоростью. Не скала это - совсем не скала.
Средняя плотность Фобоса равна 1,90+-0,08 г/см3, ... Уточненная средняя плотность Фобоса значительно ниже плотности таких наименее плотных углистых хондритов, как гидратированные хондриты типа CI (2.2-2,4 г/см3) и CM (2,6-2,9 г/см3). Она также намного ниже плотности других спектральных аналогов вещества Фобоса - черных хондритов (3,3-3,8 г/см3) (Wasson, 1974). Для устранения этого противоречия необходимо предположить существенную пористость вещества Фобоса (10-30% в случае низкоплотных углистых хондритов и 40-50 % для черных хондритов) или наличие в составе Фобоса легкой компоненты, например, льда.
А вот самые свежие данные "Марс-Экспресс" - 1,85 г/см3!
Сто тысяч тел диаметром от 100 метров! Не открыта и десятая часть. На момент написания (сентябрь 2008 года) уже почти шесть тысяч наоткрывали, из них 490 с начала текущего года.
Те, у которых абсолютная звездная величина меньше 23 - около 100 метров
(Есть, конечно и совсем крохи, вроде того, прошлогоднего(2007 год), что сделал несколько витков вокруг Земли и полетел себе дальше. Его целый год наблюдали, как он круги наматывает. Или самый свежий -2008ТС3 - обнаруженный за 3 дня до того как вспыхнул болидом в атмосфере над северным Суданом. Около 5 метров в диаметре.)
Половина достоверно имеют воды больше чем Луна на порядки. Достаточно подобрать реагенты и катализаторы, чтобы сделать эти "грязные снежки" удобными базами. В хондрах, кроме льда еще и химически связанные газы и прочие вкусности, а главное - это уже поднято из гравитационных колодцев и ЛЕТАЕТ в попутном направлении. Достаточно доставить на оборудованный автоматоматическим заводом-"пузыределом" астероид, экипаж и мы получаем корабль размером в несколько МКС летящий куда надо (практически). Конечно, алюминиевые бидоны МКС привычнее. Ну так и доски скручивали веревками по образцу тростниковых лодок древние египтяне.
К тому же вся эта орава летает не по кругу, а мотается между, пересекает орбиту Земли и Марса (и Венеры)
амуры (в честь астероида (1221) Амур) - астероиды, чьи орбиты целиком лежат дальше от Солнца, чем земной афелий;
аполлоны (в честь астероида (1862) Аполлон) - астероиды, чей перигелий находится ближе к Солнцу, чем земной афелий, но большая полуось их орбиты больше земной. Таким образом, они в своём движении не просто проходят близ земной орбиты, а пересекают её (с внешней стороны);
атоны (в честь астероида (2062) Атон) - астероиды, чей афелий находится дальше от Солнца, чем земной перигелий, но большая полуось их орбиты меньше земной. Пересекают земную орбиту с внутренней стороны;
атиры (в честь астероида (163693) Атира) - астероиды, чьи орбиты целиком лежат ближе к Солнцу, чем земной перигелий.
.
Астероид - не ресурс для вывоза, а площадка для строительства. Куда уже завезен весь нужный материал. Базы в астероидах "плавятся" из грязного снега или ("мокрой" мороженной грязи - где-то между этими определениями материал астероидов в основном). Благо его там ОЧЕНЬ много. Посмотрите состав кометного спектра - это же просто идеальный материал для полимерных конструкций. Смотревшим результаты удара по комете Темпля поверхность сравнилась - "растворимый кофе". Неспешное увеличение давление изнутри "надует" грязь,(как вспучивают грибы асфальт) в пустотелую толстостенную конструкцию. Вспучиванию будет мешать только сцепление частиц грязи между собой. А это уже надо практически мерять. Но что поверхность астероида совсем не асфальт - это точно. Еще и скреплять снаружи придется. что бы пузырь не лопнул. "Надувать" пузырь - будут газы, в которые превратится лед при нагреве внутри астероида. Под их же газов давлением. Энергию для первичного разогрева надо получить из химических реакций между соединениями вещества хондр и пыли. Если подобрать удачный катализатор, то для постройки астероидной базы достаточно привезти только его.
Итак, завод:
К астероиду приближается зонд с пенетратором-якорем и реактивным буром.
"Ракетная головка". Испытывалсь на Земле, на тяжелых грунтах - переделывать в условия невсомости придется, но принцип тот же. В носке сопла "Ёжиком". Передние разрушают породу перед головкой, задние (для астероида более мощные - выносят материал наружу и прижимают буровой инструмент в скважину) .
Внутрь астероида вводится свернутая в плотную, в десятки слоев трубку сетка. Скважина запечатывается. На сетку подается ток и она нагревается секциями - та часть сетки, которая контактирует с стенками канала под током. Небольшим - только для начала реакций. Сетка состоит из двух слоев: -первый, наружный при подаче тепла переводит каталитически вещество в "сопли" - вязкие полимеры связывающие неорганические песчинки.-это стенка пузыря -катализаторы второго, внутреннего слоя переводят полимер в газы, но не все, а так что бы осталась пленка - получается пена. Каталитические слои нанесены на основу сетки - металл обладающий "памятью": в охлажденном состоянии он запоминает форму трубки на которой намотан, а в нагретом - плоскость. Таким образом сам нагрев создает силу вдавливающую сетку в непрореагировавшую толщу остывшей кометы. Материал с памятью не для усилия, а для сохранения контакта сетки со стенкой полости.
Нагрев катализатора до рабочей температуры током - ток от носителя (Солнечные Батареи или ядерный реактор) Поскольку все это внутри астероида - после запуска пенообразования скорее придется задуматься об охлаждении - там же вокруг вакуум. Астероид после окончания разматывания сетки будет иметь полость, содержащую всякие газы внутри пены. Медленное увеличении давления раздует астероид, освободив место внутри для базы.
Правильно вставленный "свиток" каталитической сетки раздует полость в пробуренном астероиде за много лет ДО того, как он понадобится и подойдет в качестве убежища и заправки на пути к Марсу или к Венере . "Раздувание" идет за счет химической энергии запасенной во льду астероида. Пена в раздутой полости будет содержать набор газов. Их можно разделить последовательным ожижением, например.
Доставленный "завод для разделения газа", а именно ЯРД-водородный пилотируемый аппарат спокойно, без шлюзования будет вскрывать пену и набирать газ. Для рабочего тела ЯРД подойдет любой.
В результате имеем- десятки тысяч потенциальных "Циклеров Олдрина", только природных, да еще с запасами топлива. Выбрать из них десяток подходящих - и трасса на Марс для грузопотока в обе стороны открыта. И это только начало... .