Zelfreplicerende mijnrobot

In plaats van miljarden euro’s aan instrumenten de ruimte in te sturen kunnen we ook een enkele robot sturen of microbe aan de ruimte aanpassen die zichzelf kan vermenigvuldigen. Wat is er nodig,  is dit idee technisch haalbaar en wat zijn de gevaren?

Zichzelf vermenigvuldigende robotmijnwerkers
Zou het niet handig zijn om net als een boer zijn akker, de ruimte, bijvoorbeeld de asteroïdengordel, vol te kunnen zaaien en daarna te kunnen oogsten? Het is niet meer nodig om dure bemande ruimtevluchten te plannen. Sterker nog: de robotwerkers kunnen zichzelf kopiëren, waardoor er na verloop van tijd een leger van honderdduizenden nijvere robotinsecten hun metalen kaken in de asteroïden zet. Kortom: voor de kosten van een enkele ruimtemissie beschik je over een enorm productieve mijnoperatie, die voor tientallen miljarden per jaar aan waardevolle ertsen oplevert.

Dit klinkt te mooi om waar te zijn, althans op het eerste gezicht. Inderdaad zitten er aan dit idee nog de nodige haken en ogen, maar in principe is het heel goed mogelijk. Er is namelijk al behoorlijk veel onderzoek gedaan naar autonome robots die in staat zijn zichzelf te vermenigvuldigen.

Wat is er nodig?

In tegenstelling tot hier op aarde moet een autonome mijnwerkersrobot in staat zijn alle – of vrijwel alle – materialen die hij gebruikt zelf te fabriceren uit de grondstoffen in de omgeving. Een goede energiebron en een ertssmelter zijn dus eerste vereiste. Ook moeten uit de aanwezige grondstoffen de gewenste atomen of verbindingen kunnen worden gesorteerd. Tot slot moeten uit deze verbindingen de materialen kunnen worden vervaardigd waar de robot uit bestaat.

Dat is nog niet alles. Er mag namelijk geen kwaliteitsverlies optreden bij het kopiëren van essentiële onderdelen. Immers, als bijvoorbeeld een bepaald onderdeel een precisie heeft van een micrometer, dan zal met dit onderdeel nooit iets preciezer kunnen worden gefabriceerd dan een micrometer. Bij elke kopie ontstaat er meer speling, dus worden de kopieën elke generatie slechter. Er zal dus in de natuurkundige trukendoos moeten worden getast om dit probleem op te lossen. Met bijvoorbeeld lasers kan je dingen maken die nauwkeuriger zijn dan de onderdelen waar de laser uit bestaat. In levende wezens gaat dat goed, omdat ze op moleculair niveau werken. Atomen kunnen niet slijten.

Ook moet het ontwerp goed bestand zijn tegen energierijke kosmische straling en micrometeorieten. Dat is ook de reden waarom er in ruimtevaartuigen heel ouderwetse computers worden gebruikt. Die zijn zo grof gebouwd, dat hun werking niet al teveel verstoord wordt als een kosmisch geladen deeltje inslaat.

Zouden we al een automatische mijnwerkerrobot kunnen bouwen?
Het voornaamste probleem is voldoende intelligentie inbouwen. Asteroïden bestaan uit meerdere soorten materiaal met waarschijnlijk nog onbekende materiaalsoorten. Door de grote afstand van de aarde is tele-operatie niet of nauwelijks mogelijk. Eventueel kunnen de robots vanaf een centraal brein worden bestuurd dat dan uiteraard op aarde kan worden gefabriceerd.

Een belangrijk ander probleem is de energievoorziening. Op de maan is er heel veel zonlicht. Ook kunnen op de maan robots makkelijk worden bestuurd. Nadeel is dat de maan niet erg rijk is aan gewilde delfstoffen. Metaalasteroïden zoals Kleopatra zijn dat wel. Vele kubieke kilometers massief metaal is uiteraard de droom van iedere mijnbouwer. Het vervelende is dat metaalasteroïden zich ver van de zon bevinden. De zonneconstante, een maat voor de sterkte van het zonlicht, is in de asteroïdengordel maar ongeveer een kwart tot een zestiende zo groot als op de aarde en de maan. Misschien dat dus in een eerder stadium grote hoeveelheden zonnepanelen op de maan worden gefabriceerd en naar de asteroïden worden gestuurd. Silicium zonnepanelen kunnen van silicium en spoortjes andere elementen worden gemaakt, die op de maan net als op aarde overvloedig aanwezig zijn.

Zie ook: Mijnbouw op near-earth asteroids en Een ruimtekei als thuis