Всем привет! В сегодняшнем выпуске мы отправимся в дальний полет, найти и добыть полезные ресурсы, скрытые в астероидах. Вы узнаете, какие есть полезные ископаемые в космосе и легко ли их добывать. Обсудим неудачные и грядущие проекты и их влияние на экономику и технический прогресс.
Что есть в космосе?
Астероид – это относительно небольшое небесное тело Солнечной системы, движущееся по орбите вокруг Солнца. Они меньше планет, имеют неправильную форму и не имеют атмосферы.
Эти небесные тела состоят из ценных ресурсов, включая драгоценные металлы, золото, платину и палладий, а также редкоземельных элементов, таких как неодим и лантан. Эти ресурсы, которых на Земле мало, они обладают огромной ценностью для растущего спроса в высокотехнологичных отраслях, в том числе и в самой космической отрасли.
Хотя астероиды и Земля образовались из одних и тех же исходных материалов, более сильная гравитация молодой расплавленной Земли затянула почти все тяжелые элементы в ядро. В результате в земной коре не осталось многих ценных элементов, и только удары астероидов наполнили истощенную земную кору такими металлами, как золото, кобальт, железо, марганец, молибден и так далее. Сегодня эти металлы добываются из земной коры, и они необходимы для экономического и технологического прогресса.
Кроме того, некоторые астероиды и кометы содержат водосодержащие минералы, из которых можно получать необходимые людям воду и кислород, а также водород, один из основных видов ракетного топлива.
Обилие полезных ресурсов в астероидах представляет заманчивую перспективу их добычи. Эти минералы, металлы и сырье можно добывать и возвращать на Землю или использовать прямо в космосе, для строительства станций, космических кораблей и зондов, и колонизации космического пространства.
С астробиологической точки зрения, исследование астероидов может предоставить научные данные для поиска внеземной жизни и даже разума. Некоторые астрофизики предположили, что если бы развитые внеземные цивилизации давным-давно занимались добычей полезных ископаемых на астероидах, то признаки этой деятельности можно было бы обнаружить.
Техническая сторона вопроса
Прежде чем приступить к добыче полезных ископаемых из астероидов, нам следует рассмотреть уникальные проблемы, которые с ними связаны. Первая и главная задача – это техническая сторона вопроса. Добыча полезных ископаемых в космосе требует инновационных технологий. Ведь нужно преодолеть отсутствие гравитации, суровые условия вакуума, и беспрецедентные требования к точности дистанционной работы.
История добычи полезных ископаемых на астероидах короткая, но характеризуется постепенным развитием.
По состоянию на 2023 год из космоса нам удалось привезти на Землю менее килограмма астероидного материала. Миссии по исследованию астероидов являются сложными мероприятиями и возвращают небольшое количество материала по сравнению со стоимостью самих проектов (от 300 миллионов до миллиарда долларов).
В 2010-х годах произошел всплеск интереса к добыче ресурсов из астероидов. Говорили, что следующий миллиардер на Земле заработает свое состояние именно в этой отрасли.
Однако энтузиазм сместился в сторону более долгосрочных целей, и некоторые компании, основанные для добычи ресурсов из астероидов, переключились на космические технологии более общего назначения.
Несколько попыток добычи полезных ископаемых на астероидах столкнулись со значительными проблемами и в конечном итоге не достигли своих целей. Такие проекты, как Planetary Resources и Deep Space Industries, несмотря на свои амбициозные цели, столкнулись с финансовыми ограничениями и техническими препятствиями, которые мешали их развитию.
Предлагаемая миссия НАСА по поиску и использованию астероидов (Asteroid Redirect Mission, ARM) была отменена. Этот проект предполагал захват небольшого астероида, чтобы привезти его ближе к Земле.
Однако эти неудачи не ослабили энтузиазма по добыче полезных ископаемых на астероидах. В последние годы появилось несколько новых проектов по добыче полезных ископаемых из небесных тел.
Частные компании, такие как SpaceX и Blue Origin, также проявляют интерес к добыче полезных ископаемых на астероидах. Их долгосрочный план включает в себя создание устойчивой космической отрасли, основанной на добыче ресурсов из небесных тел, включая астероиды.
Удачные миссии по доставке ресурсов из космоса
История добычи ресурсов в космосе началась в 1969 году, когда экипаж «Аполлона-11» впервые привез с другого тела Солнечной системы образцы грунта. 22 килограмма материала с поверхности Луны положили начало космическому бурению. Всего в ходе программы Аполлон на Землю привезли 382 кг лунных пород.
Советские роботизированная миссии «Луна» также успешно отправили с Луны на Землю образцы пород. К сожалению, проекты по доставке образцов грунта с Марса и Фобоса потерпели неудачу или были отменены.
Следующей миссией по возвращению внеземных образцов была миссия «Генезис» в 2004 году, которая доставила на Землю образцы солнечного ветра из-за пределов околоземной орбиты. В 2006 году корабль НАСА Stardust доставил на Землю образцы кометы Wild 2.
В июне 2010 года зонд "Хаябуса" Японского агентства аэрокосмических исследований доставил на Землю образцы астероида типа S 25143 Итокава. Второй зонд, "Хаябуса-2" в 2014 году прибыл к околоземному астероиду типа C 162173 Рюгу. Он обследовал астероид в течение полутора лет, взял образцы и в конце 2020 года вернулся на Землю.
В сентябре 2023 года успешно завершился основной этап миссии OSIRIS-REx. Автоматический зонд НАСА скинул на Землю капсулу с образцами грунта, взятыми с астероида, и полетел к следующему.
Этот важный этап миссии длился семь лет. OSIRIS-REx был запущен в сентябре 2016 года, и встретился в декабре 2018 года с астероидом 101955 Бенну, углеродистым астероидом типа C. Два года зонд провел за анализом поверхности. В октябре 2020 совершил посадку на астероид и успешно собрал образец. Еще два года лете обратно и вернул свой образец на Землю 24 сентября 2023 года. Разминувшись с Землей, зонд начал новую миссию по изучению другого астероида, 99942 Апофис. К нему он прибудет в апреле 2029 года.
Выбор астероидов
Важным фактором, который следует учитывать при выборе цели, является расстояние до астероида, его скорость и состав.
Было идентифицировано несколько типов астероидов, но три основных типа включают астероиды типов C, S и M.
Астероиды типа С содержат большое количество воды. Таким образом, из них потенциально можно получить топливо для обратного пути зонда, и сократить расходы на миссию. Астероиды типа С также содержат большое количество органического углерода, фосфора и других ингредиентов для удобрений, которые можно использовать для выращивания продуктов питания.
Астероиды типа S содержат мало воды, но более привлекательны, поскольку в них есть много металлов, включая никель, кобальт и золото, платину и родий. Небольшой 10-метровый астероид типа S содержит около 650 000 кг металла, из них около 50 кг редких металлов.
Астероиды типа М редки, но содержат в 10 раз больше металла, чем астероиды типа S.
Уже оставлен список околоземных астероидов, для которых придумали новое название – «легкодоступные объекты» (Easily Retrievable Objects, EROs). Они считаются наиболее вероятными кандидатами для начала добычи полезных ископаемых. Первоначально в группу входили двенадцать астероидов, которые потенциально могут быть разработаны с помощью современных ракетных технологий. Размеры астероидов варьируются от 2 до 20 метров.
Из 9000 астероидов, которые занесены в каталоги, эти двенадцать можно вывести на близкую к Земле орбиту, изменив их скорость.
Сценарии добычи ресурсов
Говоря о разработке ресурсов, можно выделить разные сценарии их добычи. Можно доставлять астероиды на Землю: обеспечивать контролируемый вход в атмосферу, превращая астероид в метеорит, собирать остатки и вывезти их на горно-перерабатывающие заводы.
Другие способы подразумевает транспортировку астероида на безопасную орбиту вокруг Луны, Земли или космической станции. Или разработку месторождения прямо на астероиде.
Материалы из астероидов пригодны для строительства околоземных космических баз. Добыча ресурсов в космосе, без возвращения на Землю, значительно снижает экономические затраты на транспортировку материалов на орбиту. Действительно, если большая часть ресурсов нужна будет для дальнейшей космической экспансии, то не нужно спускать всё добытое на Землю, подвергая людей опасности, и поднимать потом на орбиту. Гораздо практичнее будет провести все работы на космических базах, Луне или Марсе.
Добыча полезных ископаемых на месте будет включать бурение скважин на астероиде, закачку специальных жидкостей, чтобы растворить полезные вещества, и их извлечение. Из-за слабой гравитации астероидов любая работа, например бурение, вызовет большие возмущения и сформирует пылевые облака. От них придется защищаться куполом или барьером.
Для добычи и переработки руды в открытом космосе требуется специальное оборудование. В настоящее время не существует методов переработки руды в условиях невесомости. Стыковка с астероидом может быть осуществлена с использованием гарпуна, когда снаряд проникает в поверхность и служит якорем; затем прикрепленный трос можно использовать для спуска транспортного средства на поверхность.
Из-за большого расстояния от Земли до астероида время связи в оба конца составит несколько минут или более. Таким образом, любое оборудование должно быть автоматизировано, либо требует присутствия человека.
Добыча на Марсе
Одна из теоретических моделей работы – это добыча полезных ископаемых в поясе астероидов с Марса.
Поскольку Марс находится гораздо ближе к поясу астероидов, чем Земля, потребуется гораздо меньше ускорения, чтобы добраться до пояса астероидов и вернуть полезные ископаемые на Марс. Одна из гипотез говорит, что спутники Марса Фобос и Деймос на самом деле являются астероидами, захваченными гравитацией планеты.
Для запуска космических аппаратов можно использовать спутник Фобос, превратив его в базу для отправки миссий к астероидам главного пояса. Фобос вращается вокруг Марса так, что одна его сторона всегда обращена к планете. Высота его орбиты всего 6028 км над поверхностью Марса. Если мы построим космический лифт от Фобоса на Марс высотой в 6000 км, это позволит доставлять ресурсы прямо к границе атмосферы Марса. Добыча полезных ископаемых с Марса может стать решающим фактором для колонизации Красной планеты.
Экономическая целесообразность
Еще одним важным фактором является экономическая целесообразность добычи астероидов. Стоимость запуска оборудования, создания инфраструктуры и транспортировки ресурсов должна быть сопоставима с потенциальной стоимостью добытых полезных ископаемых. Долгосрочная рентабельность добычи на астероидах остается предметом постоянных дебатов.
Важной темой является влияние добычи полезных ископаемых на астероидах на экономику. С одной стороны, успешные проекты по добыче полезных ископаемых на астероидах могут стать новым источником ценных ресурсов, снижая нашу зависимость от ограниченных запасов Земли. Это может иметь положительные экономические последствия, создать новые отрасли, рабочие места и стимулировать технологический прогресс.
Но не будем забывать, что мировая экономика неоднородна. В настоящее время добыча ценных металлов происходит далеко не в тех странах, которые обладают космическим потенциалом. Если нам удастся наладить доставку редких элементов из космоса, это может обрушить рынок этих ресурсов на Земле, и в том числе окажет огромный отрицательный эффект на те страны, у которых нет своей космической программы.
Вопросы политики
Для обеспечения ответственного и безопасного исследования ресурсов астероидов разработаны правила и меры безопасности. Международные космические законы и соглашения, такие как Договор по космосу и Соглашение по Луне, обеспечивают основу для регулирования деятельности в космосе. Эти правила направлены на предотвращение вреда и мирное сотрудничество между странами.
Договор по космосу не допускает права частной собственности на космические природные ресурсы. Это делает практически невозможной прибыльную добычу полезных ископаемых: ресурсы могут быть использованы только в научных целях. Поэтому некоторые страны не принимают Договор по космосу и другие акты. В частности, бывший президент США Дональд Трамп подписал указ о том, что американцы имеют право заниматься коммерческим исследованием и добычей ресурсов в космическом пространстве, и не рассматривают космос как "глобальное достояние".
Заключение
Однако, как несложно понять, до практической реализации любого проекта по добыче ископаемых из астероидов еще очень далеко. Пока что у нас есть лишь образцы лунного грунта и несколько крупиц пыли с астероидов. Даже доставка камней с Марса – это амбициозный проект, на исполнение которого уйдет целое десятилетие.
В октябре 2023 года стартовала новая миссия НАСА к астероиду Психея.
Зонд должен достичь астероида в 2029 году. Психея - самый крупный из известных металлических астероидов. Вернется зонд на Землю не раньше 2032 года.
Нам, испорченным научной фантастикой, остается только грустно вздыхать. Десятки лет и миллионы долларов уходят на то, чтобы доставить на Землю сто грамм углеродистого реголита с астероида. Это не тонны гелия-3 с Юпитера и не груз алмазов с Сатурна. Не суперпроводник Анобтаниум, который решит все проблемы энергетики. И уж точно не таинственный артефакт Древних Предтеч. Просто пригоршня камней с непримечательного космического булыжника.
В следующем выпуске поговорим о добыче полезных ископаемых в космической фантастике.
Идея о добыче полезных ископаемых на астероидах в научной фантастике, несомненно, повлияла на популярную культуру и сформировало наше представление о будущем космоса. Именно богатства других небесных тел могут стать важным аргументом для развития космических программ и восстановлению интереса к астрономическим полетам.
А что вы думаете о добыче золота и платины в астероидах? Напишите в комментариях.
Канал «Феи / Роботы / Пришельцы» можно читать на Дзен, в Телеграме и ВКонтакте. Аудиоверсия подкаста доступна на сервисах Яндекс.Музыка, Apple Podcasts, Google Podcasts и в подкастах ВКонтакте. Видео-версию смотрите на канале YouTube.
Поддержать канал можно на сервисе Boosty по ссылке в описании.
Оставляйте комментарии и ставьте оценки. Не забудьте подписаться на канал, чтобы не пропустить новые выпуски. Скоро увидимся!
