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[提问] 关于太空采矿的货物返地,有什么廉价的方案呢?

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hyperion 发表于 2018-10-6 18:43 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    RT,关于太空开发,大部分人想的还只是怎么廉价的前往太空,随着时代的发展,这块的钱景越来越明朗了,如果大家相信马一龙的牛皮,那么未来的BFR大概能以不到60刀/千克($6M/100tLEO)的代价提供LEO入轨服务。即使非常保守的估计,几百刀/kg的价格也是不难实现的。    但是怎么廉价的将太空资源送回地球呢?如果是开采铂族、金银等贵金属那倒是无所谓,可开采与提纯贵金属需要的生产线太过庞大,将它们送过去需要很多小钱钱,发展钱景似乎也没那么明朗。
    另一方面,最好处理、对地表用户还很有用的资源大概就是镍了。这东西在铁质小行星上有很多,品位最高可达20%。如果能廉价的送回地球,甚至都不用处理,直接丢高镍陨铁回去都行(就算处理也是把大部分铁去除,制成粗镍而已)。镍的历史最大价格可达两万多刀/t,而从近地小行星进入地球交汇轨道,窗口理想的话,只需要几百m/s速度增量。如果有廉价返地手段,那么送高镍陨铁会地球也可能是划算的。
那么我们要怎么廉价的把太空资源送回到地球表面来呢?

    很显然区区几百m/s的变轨不是问题,关键是怎么再入!
    一个想法是参考HIAD等充气式可膨胀再入器,把镍铁重铸成钝锥形的薄饼,然后在再入面铺上隔热气凝胶与耐热纤维毡布(好像面密度只要2-3kg/m2就行)。然后把它们像盒装薯片一样摞成一叠送回来,再入前依次弹出。
    ——这个想法可行吗?
    PS:有什么无毒、常温可储又安全稳定的液体推进剂?燃料好说醇烃都行,难度好像全在氧化剂上吧?LOX必须低温储存、N2O4有毒、H2O2/N2O易分解不稳定……
9m96e2 发表于 2018-10-6 20:58 | 显示全部楼层
完全无控再入的话落点要以百公里计吧...而且吧陨铁分成一块块的不是增加回收时的麻烦么?

还有,液氧甲烷在做充足隔离和遮光的情况下好像是可以在太空中长期贮存的
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-6 21:24 | 显示全部楼层
9m96e2 发表于 2018-10-6 20:58
完全无控再入的话落点要以百公里计吧...而且吧陨铁分成一块块的不是增加回收时的麻烦么?

还有,液氧甲 ...

不是完全无控呀,而是将镍饼像薯片一样装在盒里,整盒飞向地球,即将再入时再把镍饼弹射出来。
这里考虑的是,整盒一起再入的话,几千吨的再入器太难实现了,而且因为弹道系数太大,气动加热也将极其严重。
所以这里才考虑将一个个镍饼单独弹出,这样弹道系数就可以很小了,气动加热也温和得多,所以才能像充气再入器一样铺一层隔热烧蚀毡即可。
对于近地小行星货物返地,变轨成本较低,关键是能否自产再入防热结构,或者从地球带尽可能轻的再入发热结构过去嘛。
至于PS:问的是地表可储,而非空间可储,或者说起码也得是空间长期可储(几年),此时液氧就不行了吧?感觉无毒常温稳定的氧化剂也就是HAP、HAN、ADN水溶液这样的?不过燃油+82.5%HAP水溶液的比冲好像就230~240s而已,双组元才刚能与单组元的肼比肩而已。
9m96e2 发表于 2018-10-6 22:40 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-10-6 21:24
不是完全无控呀,而是将镍饼像薯片一样装在盒里,整盒飞向地球,即将再入时再把镍饼弹射出来。
这里考虑 ...

早期返回式卫星弹道返回时就日常百公里级误差啊...在再入过程,何况还是第二宇宙速度再入中无控的精度应该会更差,几千吨的直接再入反而可能现实点,靠表面金属烧蚀一层(镍好像不是很适合?可以铺层铁什么的)足够扛下来了,感觉损失个百分之十几矿物比捞什子靠ISRU搞热盾靠谱

常温氧化剂实际上用笑气就行了啊,我记得零下150度以上沸点的都算空间长期可贮,液氧在不严格的意义上也可以算
喵科动物 发表于 2018-10-6 22:56 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-10-6 21:24
不是完全无控呀,而是将镍饼像薯片一样装在盒里,整盒飞向地球,即将再入时再把镍饼弹射出来。
这里考虑 ...

能做到镍饼的程度可以再进一步做成空间站舱段了
QGP! 发表于 2018-10-6 23:30 | 显示全部楼层
就地搞加工厂,直接运成品回来,运矿不划算。
ysz 发表于 2018-10-7 03:14 | 显示全部楼层
查了一下,一吨镍10万RMB,1000吨,一亿RMB。

含量如果有20%,那5000吨就是一个亿,不算熔炼费用。

不知道划不划算呢。
(我这个有点偏离主题哈)
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-7 07:03 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
ysz 发表于 2018-10-7 03:14
查了一下,一吨镍10万RMB,1000吨,一亿RMB。

含量如果有20%,那5000吨就是一个亿,不算熔炼费用。

镍最贵的时候两万多刀一吨,而此时金价才四百刀一盎司,因此以后镍价上涨到七万刀/五十万软妹币一吨也是可以想象的嘛。假设未来有十亿辆电动车,每辆一百千瓦时,全用高镍锂电池的话,就需要三百万吨镍了。
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-7 07:06 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
喵科动物 发表于 2018-10-6 22:56
能做到镍饼的程度可以再进一步做成空间站舱段了

是可以做舱段啥的,虽然比地球造的重很多,给高能量任务用还是不划算,大约只适合就地使用。
话说如果不把产品卖回地球,应该很难撑起来太空工业吧?
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-7 07:13 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
9m96e2 发表于 2018-10-6 22:40
早期返回式卫星弹道返回时就日常百公里级误差啊...在再入过程,何况还是第二宇宙速度再入中无控的精度应 ...

这个设计其实就是充气膨胀式再入器,只不过直接做那么大不需要充气膨胀而已,再入精度应该不会很差吧?
几千吨再入时气动烧蚀峰值能提高几十倍吧?这个真有热防护扛得住?
至于笑气N2O,这个和双氧水一样也有稳定性问题吧?有长期储存的例子没。相比之下HAP溶液在鱼雷里放很多年了。
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-7 07:17 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
9m96e2 发表于 2018-10-6 22:40
早期返回式卫星弹道返回时就日常百公里级误差啊...在再入过程,何况还是第二宇宙速度再入中无控的精度应 ...

金属再入的烧蚀损失没有你设想的那么低吧?关于这块有什么论文研究没?比如关于陨铁再入的。陨铁再入时就和落到地上时一样小吗?
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-7 07:20 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
QGP! 发表于 2018-10-6 23:30
就地搞加工厂,直接运成品回来,运矿不划算。

对于近地小行星反而是运矿(至多到精矿)更划算吧?因为近地小行星的最佳窗口是百年不遇的,也就是说在N年后可以靠几百m/s速度增量返回地球的近地小行星现在必须靠几千m/s速度增量才能去。这样送复杂工厂的代价就太大了吧?
nwwind 发表于 2018-10-7 07:29 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
在地球上无论是挖矿还是冶炼都比外太空便宜得多。
除了氦3之类地球上根本没有的物质,从外太空运什么回来都不划算。
太空采矿本来就是资本家用来收智商税的噱头。
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-7 07:40 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
nwwind 发表于 2018-10-7 07:29
在地球上无论是挖矿还是冶炼都比外太空便宜得多。
除了氦3之类地球上根本没有的物质,从外太空运什么回来 ...

氦三其实最不靠谱,处理两亿吨月尘才能获得一吨氦三,假设一吨月尘的处理费只要五百软妹币(根本不可能这么便宜),那一克氦三还得十万呢,都不比氚便宜了。
spacedog 发表于 2018-10-7 17:30 | 显示全部楼层
为什么要送回地球表面?然后再费好大的力气把它送上天?显摆我们钱多还是能量过剩?
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-7 17:37 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
spacedog 发表于 2018-10-7 17:30
为什么要送回地球表面?然后再费好大的力气把它送上天?显摆我们钱多还是能量过剩?

太空开发完全是为了太空?对地表没有丝毫贡献?这种企划书怎么可能说服投资者。
太空资源开发肯定要把很多资源卖回地球呀!而卖去的那些东西干嘛要送上天?
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-7 17:40 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
spacedog 发表于 2018-10-7 17:30
为什么要送回地球表面?然后再费好大的力气把它送上天?显摆我们钱多还是能量过剩?

几乎所有太空采矿的设想都是要把资源卖回地球的(比如贵金属什么的),太空才多少资源需求初期怎么可能承得起非本地太空采矿。为太空服务的那一般是原味资源利用。
jiyu_shi 发表于 2018-10-8 08:24 | 显示全部楼层
我觉得也不要运回地球了,星际飞船直接在轨道上早,能源和部分原材料直接在空间拿,推进剂也在轨道上生产。
 楼主| hyperion 发表于 2018-10-8 09:01 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
jiyu_shi 发表于 2018-10-8 08:24
我觉得也不要运回地球了,星际飞船直接在轨道上早,能源和部分原材料直接在空间拿,推进剂也在轨道上生产。

太空采矿又不是只为太空服务呀!如果运回地球有利润为什么不做?现在设想的大部分太空采矿都是计划送回地球的。
因此这里就研究一下送回地球有可能要多少钱
jiyu_shi 发表于 2018-10-8 09:15 | 显示全部楼层
要么靠空天飞机带回来。或者空叉搞定了二级返回,让二级带回来
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