Könnten Sie tatsächlich ein Grünflächenprogramm machen?
Ist es plausibel, ein Weltraumprogramm aufzubauen und aufrechtzuerhalten, ohne den Klimawandel zu verstärken?
Während es in naher Zukunft offensichtlich größere Probleme in Bezug auf den Klimawandel gibt, denke ich über einen etwas längerfristigen Kontext mit so etwas wie Solarpunk nach . Wenn wir vernünftigerweise saubere Energie dominieren könnten (und ich verstehe, dass dies ein großes Wenn ist), könnten wir dann trotzdem ein Raumfahrtprogramm am Laufen halten?
Ich denke tatsächlich, das eigentliche Problem könnte die Wirtschaft sein. Unter der Annahme einer Öko-Energie-Zukunft bedeutet dies, dass der Lebensstandard insgesamt wahrscheinlich niedriger sein wird als derzeit in den USA, was bedeutet, dass weniger Ressourcen für so etwas wie ein Weltraumprogramm zur Verfügung stehen.
Antworten
Wir könnten es morgen tun, wenn wir wollten
Wir nicht, weil es billiger ist, Dinge verschwenderisch zu machen als grün.
Jetzt ist es normalerweise billiger, nicht weil es implizit teurer ist, grün zu sein, sondern weil Subventionen für Öl- und Gasunternehmen , die sich auf Milliarden USD pro Jahr belaufen, etablierter sind und Skaleneffekte haben. Wenn die Regierung beschließt, Öl und Gas zu verlassen und grün zu werden, könnte das Weltraumprogramm überleben und nach dem Umrüsten sogar gedeihen.
Die größten Kosten werden in zwei Bereichen anfallen: Herstellung von Raumschiffen und Inverkehrbringen dieser Raumschiffe. Alles andere, von dem ich annehme, kann durch "einige Sonnenkollektoren auf das Dach stellen" oder "lokale" Grünwerte kaufen, wie bei jedem anderen Büro oder jeder anderen Regierungsabteilung.
Raumschiff grün machen
Stahl und Aluminium sind sehr energieintensiv in der Herstellung, aber diese Energie kann aus einer grünen Quelle stammen. Beispielsweise stellt Deutschland grünes Aluminium her oder kann durch Emissionsgutschriften ausgeglichen werden . Ein Fokus auf die Wiederverwendung von Schiffen (z. B. die automatischen Landeraketen von SpaceX) trägt auch dazu bei, diese Umweltkosten über die Lebensdauer der Rakete zu verteilen.
Viele Teile wie Kunststoff auf den Raketen sind theoretisch recycelbar oder können aus einer grünen Quelle gewonnen werden. Dies ist jedoch wirtschaftlich nicht realisierbar. Wenn Ihre Regierung beginnt, die Menge an Öl, die gefördert werden kann, so weit zu begrenzen, dass die Preise für aus Öl gewonnene Produkte zu steigen beginnen, werden wir auf umweltfreundliche Ersatzprodukte umsteigen, sobald diese billiger werden. PLA-Kunststoff ist ein ziemlich gutes Beispiel, es ist üblich für den 3D-Einstiegsdruck, der aus Mais gewonnen wird . Ausnahmen (z. B. seltene Metalle in Computern) können mit Emissionsgutschriften abgedeckt werden.
Sie grün tanken
Sie brauchen nur viel Energie, um in die Umlaufbahn zu gelangen. Diese Energie muss von irgendwoher kommen, aber woher diese kommt, kann grün sein.
Wie viel Treibstoff benötigt wird, um eine Rakete zu starten, hängt von den Konstruktionen ab, und ich kann keine konsistenten Zahlen finden (und sie sind eher in Freiheitseinheiten als in metrischen Einheiten angegeben), aber dieser Link sagt 390 Kilogallon H2 und 145 Kilogallon O2 im externen Tank aus . Wenn man die internen Kraftstofftanks des Shuttles berücksichtigt, hält auch der Kraftstoff und die Wirkung der Booster für feste Brennstoffe, die zu Beginn helfen, schätze ich, dass 500: 200 Kilogallons flüssiger Wasserstoff / Sauerstoff den Trick tun sollten, um eine Rakete mit anständiger Größe zu LEO zu bringen.
- 500 kgallon Flüssigkeit h2 wiegt 130 Tonnen. ((http://www.uigi.com/h2_conv.html)
- 200 kgallon flüssiges O2 wiegen 860 Tonnen. ((http://www.uigi.com/o2_conv.html)
Die Herstellung von 1 kg Wasserstoff durch Elektrolyse kostet etwa 50 kWh , und Sie erhalten den darin enthaltenen Sauerstoff. Ohne die Kosten für Druckbeaufschlagung und Kühlung sehen Sie 6.500 TWh Energie pro Raumstart.
Die Emissionen, die beim Verbrennen von flüssigem Sauerstoff und flüssigem Wasserstoff entstehen, sind - Wasserdampf. Es ist der ultimative grüne Kraftstoff!
Wie oft können wir starten?
Die derzeitige Solarproduktion (Stand 2018) in den USA beträgt 96,1 TWh . Wenn Sie nur vorhandene Solaranlagen in den USA verwenden, können Sie 14 Starts pro Jahr durchführen.
Wenn die Sonnenleistung Chinas (204.700 MW) vollständig in die Treibstoffproduktion für Starts von Raumfahrzeugen fließen würde, könnten sie alle 31,8 Stunden direktes Sonnenlicht mit einer entsprechenden Rakete starten. Im Sommer konnten die Chinesen drei Starts pro Woche ausschließlich mit umweltfreundlichem Kraftstoff in ihren bestehenden Solarnetzen durchführen. (Und 2 pro Woche im Winter)
Der gesamte Planet hat eine grüne Energieerzeugungsleistung von 2,3 TW (Kombination von Wasser, Sonne und Wind). Wenn sich die Welt vereinigt, könnten wir alle 3 Stunden eine Rakete mit grüner Energie starten, um die volle Energie zu erzeugen.
Eine Handvoll wiederverwendbarer Starts auf grün produzierten Raumfahrzeugen ist schön, aber schauen wir uns etwas weiter nach vorne, um eine Alternative zu finden.
Wenn die Technologie in einigen anderen Bereichen Fortschritte macht, insbesondere bei Lasern und Magnetschwebetechniken, eröffnen sich eine ganze Reihe von Möglichkeiten zum Abschuss von Raketen, um Dinge in die Umlaufbahn zu bringen, ohne überhaupt viel Kraftstoff zu verbrennen. Mit einer kleinen (im Vergleich zur Summe moderner Aktivitäten) anfänglichen kohlenstoffintensiven Investition könnten Sie so etwas wie ein laserthermisches Startsystem oder eine Lofstrom-Schleife bauen, die vor Ort mit erneuerbaren Quellen betrieben werden könnte und kein Gewächshaus mit sich bringt Gase, die in die Luft gelangen.
Sobald Ihre erste Infrastruktur verfügbar ist, entstehen unweigerlich Umweltkosten für den Abbau von Ressourcen von der Erde, um die Dinge dauerhaft in den Weltraum zu bringen. (Wiederverwendbare Fahrzeuge von der Oberfläche bis zur Umlaufbahn sind nur ein Teil des Bildes. Sie können ein Gebäude einer Mars-Kolonie nicht genau zur Erde zurückbringen, um es zu recyceln, sodass die Masse für immer verschwunden ist.) Daher ist die unmittelbare Priorität, wenn die Verschmutzung der Erde gemieden wird wird stattdessen autarke Weltraumkolonien errichten und stattdessen Ressourcen aus dem Mond, Asteroiden usw. extrahieren.
Lassen Sie einige Weltraumaufzugskabel an die Oberfläche fallen, sobald Sie alles eingerichtet haben (und die Technologie vermutlich noch einige hundert Jahre fortgeschritten ist), und voila, ein THG-freier menschlicher Exodus von der Erde wird für die Massen vollständig möglich. Fühlen Sie sich frei, den Planeten in ein Naturschutzgebiet oder so etwas zu verwandeln.
Viele Raketen werden heute mit Wasserstoff betrieben, weil sie ein hohes Verhältnis von Energie zu Gewicht aufweisen. Ein gutes Beispiel ist die Ariane-Rakete, die von Anfang an mit Wasserstoff arbeitet.
Wenn wir aufhören, es aus Erdgas zu gewinnen, und anfangen, es aus Wasser mit Sonnen- oder Windkraft zu gewinnen, sind wir da.
Schätzungen basierend auf der heutigen Solarenergieerzeugung sind nicht gut: Es gibt heute große, nein, riesige Wüstengebiete für Solarenergie, die noch nicht genutzt werden. Sobald die Wasserstoffproduktion beginnt, werden ehemalige Ölstaaten ihre Wüsten zur Energieerzeugung nutzen.