19 июля в 2015 году относительно недалеко от Земли пронесся весьма примечательный астероид. Он не угрожал земле и не собирается делать этого еще как минимум сотню лет, он не был самым большим или самым быстрым, самым гладким или округлым. Его примечательность заключена в его ядре массой около 90 млн. тонн, состоящем почти целиком из драгоценных металлов (по большей части платины) и близостью своей траектории. Если бы всю эту массу можно было перевезти по морю, понадобилось бы более 280 современных крупнейших супер-танкеров. Конечно, между Землей и астероидом UW-158 нет моря. Там вообще ничего нет. И все же, неужели человечество вместе со всеми своими высокими технологиями, жадностью и стремлением в космос, не могло воспользоваться данной ситуацией или похожими – в будущем? Именно этот вопрос я и хотел бы рассмотреть подробнее в данной статье.
UW-158 далеко не единственный околоземный астероид с драгоценностями на борту. Более того – на одном из таких люди уже сажали зонд! В феврале 2000 года NASA вывели на орбиту и впоследствии посадили космический аппарат на астероиде (433) Эрос. Это был первый подобный случай в истории.
Благодаря зонду стало известно, что Эрос на 3% процента состоит из металлов. Казалось бы не много, но размеры астероида 34х11х11 километров! Согласно расчетам Дэвида Уайтхауса, общая стоимость одних лишь драгоценных металлов на Эросе не менее 20 триллионов долларов. Зонд также определял состав грунта на глубине до 10см, и даже на поверхности нашлось много полезного, например магний, алюминий и железо. В целом же на весь объем космического тела (а это около 3000 км3) приходится больше алюминия, золота, серебра, цинка и других цветных металлов, чем было добыто на Земле за всю историю человечества. Все эти ресурсы, к сожалению, нам не доступны и тому есть 3 причины: расстояние, масса и скорость.
Здесь стоит вернуться к UW-158. 19 июля он пролетел мимо нашей планеты на расстоянии всего 2,4 млн. км, что примерно в шесть с половиной раз дальше Луны. Так близко драгоценных астероидов мы еще не наблюдали. Кроме того, его размеры и масса скромнее Эроса (менее 0,2 км3, 340 млн. тонн), что делает тело более управляемым. При этом его запасы полезных ископаемых так же впечатляют и оцениваются внушительными пятью триллионами долларов. Средняя же скорость относительно Солнца нашей платиновой изюминки составляет 22,6 км/с и пролетела она почти перпендикулярно направлению движения Земли. Для сравнения, если вы, стоя на одном краю профессионального футбольного поля выстрелите из пистолета в сторону другого края, а UW в тот же момент пролетит над вашей головой, астероид пересечет поле, когда пуля едва достигнет 6-ти метровой отметки!
Радар обсерватории Arecibo. 2011/ UW158/ три полных оборота астероида. Каждый пиксель равен 7,5 м
Итак, глыба весом 340 млн. тонн, проносится в 2,4 млн. км над Землей на эпической скорости. Есть два очевидных подхода к проблеме доставки скарба в такой ситуации: слетать один раз в нужный момент, не меняя траектории UW-158, либо вывести астероид или его часть туда, где будет возможна более простая и постепенная разработка. Как мы уже выяснили, люди имеют опыт посадки на быстро движущееся небесное тело. Проблема в том, что масса подобных спускаемых аппаратов не превышает одной тонны, и они не возвращаются, но пусть даже половина от этой массы будет возвращена назад в виде чистой платины (а ведь нужно еще обработать руду), затраты на миссию окажутся как минимум в 10 раз больше полученных средств. Кроме того полет занял бы годы из-за необходимости ускоряющих гравитационных маневров. Второй подход кажется более приемлемым, однако тут мы упираемся в проблемы с огромной массой.
Нужно упомянуть, что NASA действительно планирует миссию по изменению траектории небесного тела с тем, чтобы высадить на нем астронавтов и тщательно исследовать. Согласно плану выглядеть это должно примерно так:
По сути 15-ти метровый астероид целиком захватят железной сетью и отбуксируют на орбиту земли. Естественно с километровым UW-158 такой фокус не прокатит. Даже если не брать во внимание сеть, сложно представить двигатель, способный справиться с таким весом, значительно изменив его вектор. Давайте попробуем уменьшить астероид. Собственно весь он нам и не нужен, лишь те 26% его массы, которые богаты платиной (для справки это всего 2% от объема астероида, но в деле орбитальной баллистики важна масса). Будем оптимистами и для простоты расчетов предположим, что внутри UW-158 находится аккуратная маленькая, но тяжелая косточка с невероятно чистой 90 процентной платиновой рудой. Итого нам нужно отделить от нашего сокровища весом 100 млн. тонн примерно две трети ненужного барахла. Мы могли бы не быть слишком жадными и перенаправить лишь часть ядра, ведь это еще несколько легче. Единственный напрашивающийся вариант – ядерные взрывы. И раз уж мы взрываем, то почему бы заодно не толкнуть остатки астероида в нужную сторону. Не смотря на то, что NASA действительно прогнозируют, что подобный подход будет работать к 2020 году для отклонения опасных астероидов в случае обнаружения угрозы за 5 лет до падения, взрывы крайне тяжело контролировать. Задача же с удалением оболочки и точным направлением объекта таких размеров, требует десятка ядерных зарядов и ювелирной точности их установки. Не стоит забывать так же, что максимальная полезная нагрузка для выведения на гелиостационарную орбиту (вокруг Солнца), составляет всего 9 тонн, чего более чем достаточно для десятка 100-200 килограммовых ядерных боеголовок приемлемой мощности, однако недостаточно для оболочки, спускаемого аппарата, передвижной буровой установки для позиционирования зарядов и топлива для них. Вся космическая программа для реализации данной задачи, от начала проектирования до взрыва на UW заняла бы многие годы и сотни миллионов долларов. Никто не делал ничего подобного и не мог бы гарантировать успеха операции. Не расстраивайтесь, куш очень велик и варианты еще есть.
Представим, что времени у нас достаточно и 10 лет назад человечество бросило все свои силы на добычу космических ресурсов. Итак, в рамках предложенного NASA анализа мы передвигаем их прогноз на 5-7 лет за счет объединения человечества единой целью и, заблаговременно, в UW-158 на огромной скорости врезается снаряд, образуя огромный кратер, затем снаряд взрывается и направляет астероид… Куда? Хотелось бы конечно сразу на Землю, но не забывайте с чем мы имеем дело. Эта штука хотя и на порядок меньше небезызвестного Чиксулуба, погубившего динозавров, но все же способна вызвать катастрофу планетарного масштаба. Можно подвергнуть испытанию Луну и на первый взгляд кажется, что с нее было бы гораздо проще собрать металлы. Действительно, миссия Аполлон-17 привезла 111 кг лунного грунта, больше чем когда либо. Но снова-таки, даже увеличив это число в 10 раз и заменив грунт платиной, мы и близко не подберемся к окупаемости проекта. Вы возможно спросите почему так, Луна гораздо меньше Земли, а с нее мы, как упоминалось ранее, можем запускать по 9 тонн. Верно, вот только для запуска 9 «полезных» тонн, нам нужны еще 700 тонн «бесполезной» ракеты, лунный носитель весил бы меньше, но его туда нужно доставить. Нам пришлось бы строить лунную базу и строить ракеты там. Впрочем, подобные идеи существуют давно и без платины. Еще в 60ых в СССР был разработан подробный проект по созданию на луне базы «Звезда» Полная масса базы составила бы 18 тонн, а все детали и 12 астронавтов были бы доставлены постепенно, множеством запусков.
Сегодня Китай, США и Япония планируют создание баз на Луне для добычи гелия-3, железа, алюминия и титана. Из этих материалов теоретически, можно было бы построить значительную часть ракеты – носителя. Тут мы упираемся в десятилетия труда и миллиарды долларов, однако теперь наш скарб никуда не спешит и суммарно он все-таки окупает любые затраты. Что же, наконец, мы имеем хоть какой-то теоретический результат. Однако он далек от идеала и по прежнему имеет кучу рисков, самый главный из которых называется: постарайся не уничтожить Землю когда будешь рулить 340 тонным болидом при помощи неконтролируемой термоядерной реакции.
Идеальным вариантом является выведение UW-158 на околоземную орбиту. В этом случае мы сможем отправлять к нему за раз более 20 тонн аппаратуры и экипажа как на МКС и практически скидывать в специальных контейнерах все добытое прямо на Землю. Конечно, ядерные взрывы в этом плане неприемлемы, и не только из-за точности попадания, а главным образом из-за невозможности корректировки скорости. Если мы просто направим астероид куда нужно, он пролетит рядом с Землей, изменит курс, но не притянется нашей планетой из-за высокой скорости. Кроме того, во время добычи масса UW будет уменьшаться, а значит, орбиту придется корректировать. Выше я упоминал, что нет таких двигателей, что способны значительно изменить скорость или направление крупного астероида. Ключевое слово здесь «значительно» и, раз уж на то пошло, «быстро». Тем не менее, если предположить, что во время недавнего пролета астероида, мы закрепили на нем несколько крупных плазменных или ионных двигателей с достаточной массой топлива или развернули солнечные паруса, то появляется перспектива все же получить желаемое в отдаленном будущем. Такой способ подразумевает долговременное влияние на астероид слабых сил, которые в случае подходящего расположения планет, позволят провести ряд замедляющих и направляющих гравитационных маневров с тем чтобы, в конечном счете, Земля поймала UW-158 в свое гравитационное поле во время его следующего пролета. Сложно просчитать, когда именно это бы произошло, но точно не раньше чем через 50 лет.
Существует множество других вариантов, например, раздробить астероид на миллионы кусочков и ждать его часть в виде платинового дождя. Так или иначе, давайте для завершения предположим, что люди сумели достать звезду с неба. Сейчас добыча металлов платиновой группы составляет примерно 270 тонн в год, а всего разведанные запасы оцениваются в 80 тысяч тонн. Астероид же располагает в тысячу раз большими запасами платины и других ценных металлов! В случае же бесконтрольного сброса руды на поверхность нашей планеты, металл будет повсюду. Эти факторы сильно обесценят добытое таким трудом и 5 триллионов долларов могут превратиться в десятки миллиардов, таким образом, проект все равно окажется на грани окупаемости. Вот только дело не в одних лишь деньгах. Такое обогащение Земли вызовет небывалый рост множества отраслей в технике, металлургии, медицине, машиностроении и авиации. Возможно так же, что в недалеком будущем, разработка астероидов станет делом первостепенной важности, ведь даже без учета роста потребления, разведанных на сегодня запасов меди, серебра, золота и алюминия едва хватит на следующие полвека.
Что же, надеюсь, когда UW-158 снова будет пролетать Землю, люди придумают, как этим воспользоваться. А произойдет это в следующий раз ровно спустя 90 лет, в 2108 году.
Сейчас, это кажется фантастикой, но астероид- объект наблюдения обсерватории Аресибо и, реальный объект бизнес планов НАСА и Спэйс Икс, как кандидат на первую масштабную астероидную разработку.
Автор: Леонидов Антон