¿Es posible procesar metal a partir de materia prima en cero-G (ej. En el espacio)?

En la Tierra, la separación del metal de la escoria se realiza por gravedad: los densos sumideros de metal y las escorias flotantes. Esto no funcionaría en gravedad cero y la fusión necesitaría ser centrifugada, lo que sería un gran problema con un cucharón de varias toneladas de masa a más de mil grados. Solo para complicar las cosas, el metal necesitaría ser golpeado mientras la centrífuga giraba, como si se detuviera, los materiales se mezclarían nuevamente. Como dice Stephen Steinhauer, tendría que ser una centrífuga de alta tecnología, no es broma.

Si está pensando en la minería de asteroides, necesitaría calentarse por inducción, ya que no puede operar un alto horno o quemar combustibles en el vacío, y la ausencia de oxígeno significa que la química sería drásticamente diferente de la fundición en la Tierra. Muchos procesos de extracción de metales usan carbonatos (piedra caliza) como fundente y carbono, coque o carbón vegetal como agente reductor, y dichos materiales solo se encuentran en planetas donde los seres vivos los han creado, no en asteroides. Entonces, si bien podría extraer cantidades de kilogramos, para cantidades industriales probablemente sería más fácil transportar las materias primas de regreso a la Tierra (u otro planeta con una atmósfera de oxígeno) y procesarlas de la manera habitual.

Realmente hice este ejercicio para un proyecto de clase hace unos años.

Los problemas más importantes estaban relacionados con el rumbo, usar combustible para un horno estándar sería ridículamente costoso, el calentamiento de agujeros sería un problema para agregar una semana, por lo que al desperdicio de energía y sin atmósfera, podría poner una atmósfera si lo deseara, pero una ventaja para el espacio el procesamiento sería el alto nivel de pureza posible cuando no tiene impurezas de gas, solo habría calentamiento radiativo. Entonces, pensé que los láseres funcionarían mejor, cuidado, incluso calentar el material es imprescindible, las reacciones iguales y opuestas se vuelven divertidas cuando su mineral de metal comienza a pensar que es un cohete. Luego, el enfriamiento, nuevamente el calentamiento radiativo, es lento, por lo que necesitaría un tanque de aceite o agua para sumergirlo.

Sería bastante difícil

Primero, tenemos que resolver el problema de la extracción y preparación de minerales. La mayoría de las materias primas se someten a procedimientos de preparación del mineral, lo que enriquece el contenido de metal del mineral. Esos procesos pueden requerir gravedad (verifique, por ejemplo, flotación para cobre). Una centrífuga podría ser una solución.

Pero antes de todo esto, debe descubrir cómo llevar el equipo al espacio exterior.

De todos modos, supongamos que también resolvimos esos problemas. Entonces, necesitamos separar el metal de la escoria si usamos fundición para cobre o producimos arrabio. Esos requieren gravedad nuevamente.

Debe encontrar un material que resista altas fuerzas centrífugas y que sea resistente a altas temperaturas para poder procesar el metal fundido.

O: Podríamos pedirle a Elon Musk que lo haga.

Esa es una excelente pregunta! ¡La mayoría de los procesos de refinación que usamos en la Tierra usan efectos de gravedad para lograr la separación de cosas buenas y malas en la masa fundida! ¡Y el calentamiento hará que se mezcle por sí solo debido a la flotabilidad, etc.!

Todo eso no funcionará sin la gravedad.

Puedo ver formas de usar centrifugadoras de alta g para separar mecánicamente el metal de la roca, cosas así, amoladoras para hacer polvos, y luego usar la metalurgia de polvos para ensamblar aleaciones / metales en formas de red cercanas, casi 3 D de materia prima de impresión. Hmm. Pero eso supone que capturas metal utilizable de un asteroide.

Si tiene que refinar, como no, tendrá que hacerse químicamente de una manera mucho más complicada que el procesamiento de tipo tierra, que generalmente se realiza en escalas masivas para obtener la mejor economía … muy diferente a las piezas personalizadas, etc. para hacer en el espacio.

Por supuesto, pueden ser una necesidad para la producción en masa de piezas en el espacio, como puntales / varillas, placas, cubiertas, etc. para estructuras grandes … pero creo que primero se necesitarán piezas pequeñas y únicas para equipos rotos.

Probablemente implicaría una centrífuga de alta tecnología, pero sí, puedes oler y separar materiales en micro gravedad.