Ну а в этой статье, я снова затрону тему космической добычи полезных ископаемых, как, на мой взгляд, перспективном направлении человеческой деятельности, пожалуй, в ближайшем будущем.
В конце 2021 года СМИ трубили о том, что астероид 4660 Нерей – камень высотой с небоскреб Варсо Тауэр, приближается к нашей планете. Он прошел мимо нас на расстоянии 3,86 млн км, что в 10 раз больше, чем расстояние между Землей и Луной. Ученые заинтересовались Нереем, в частности, потому, что на этом астероиде находятся залежи никеля, железа и кобальта, общая стоимость которых оценивается в 4,71 миллиарда долларов.
Но как добраться до этого ценного сырья? Перспективы космической добычи полезных ископаемых обсуждают Томаш Барчиньский, доктор философии, руководитель лаборатории мехатроники и спутниковой робототехники НИЦ PAS, и Гордон Василевский, аспирант НИЦ PAS и инженер-исследователь компании Astronika.
Планетоиды обладают настолько низкой гравитацией, что на них трудно приземлиться и, при этом, не отскочить
Процесс возвращения на Землю ценного сырья с астероида – это огромная, но красивая инженерная задача. В такой операции есть много аспектов, два из которых кажутся очень сложными.
Первая проблема – это сама посадка на маленькое небесное тело с низкой гравитацией. Как спланировать такую посадку, чтобы попасть в запланированное место и не отскочить от поверхности? Это не просто! Космический аппарат Philae, входящий в состав миссии Rosetta, отскочил от поверхности кометы 67P/Чурюмова-Герасименко, на которой он должен был “сидеть”. В результате он приземлился в неблагоприятном месте и лег на бок.
Слабая гравитация малого космического тела затрудняет не только гравитационную привязку зонда к такому объекту. Кроме того, сам астероид или комета может представлять собой не единый объект, а набор слабо связанных между собой частей. И здесь мы сталкиваемся с другой проблемой. Как удержаться на поверхности такого объекта?
Как удержаться на рыхлом грунте астероида? Гарпун может помочь!
Каждый, кто использовал дрель для проделывания отверстия в стене, знает, что дрель нужно толкать вниз. Когда вы копаете яму лопатой, вам также приходится прилагать усилия, чтобы протолкнуть лезвие лопаты в песок. Но как прижать оборудование для добычи ценных минералов на планетоиде, когда гравитация там почти нулевая?
Проблема заключается не только в креплении манипулятора, который направляет аппарат к поверхности планетоида. Сам реголит, материал, из которого состоит планетоид, может быть довольно рыхлым. За что же тогда хвататься?
Инженеры разработали множество решений этой проблемы. Некоторые из них – просто концепции. Другие уже проверены на практике. Одним из примеров является упомянутая ранее посадочная платформа Philae. Однако эти решения требуют дальнейшей разработки и тестирования.
Системы Touch–and–go, которые использовались, например, в японской миссии Hayabusa2, позволяют быстро извлекать материал без закрепления. Однако для более длительных процессов, требующих применения силы, может потребоваться якорение с помощью, например, специальных гарпунов.
Добыча полезных ископаемых в космосе – шанс стать независимым от поставок с Земли
Хотя такая добыча представляет собой огромную проблему, технология заслуживает развития. Малые объекты Солнечной системы содержат целый ряд ценных сырьевых материалов.
Кометы и некоторые астероиды содержат летучие вещества, такие как вода, углекислый газ и угарный газ. Породы и реголит небольших объектов состоят из оксидов металлов. А некоторые типы астероидов состоят из чистых металлов – довольно распространенных, таких как железо, и редких, таких как платина.
Все это сырье можно использовать на месте. Или они могут быть доставлены в другие места Солнечной системы для переработки и использования в космосе. Это будет экономически эффективно, поскольку доставка таких материалов с Земли, особенно в больших количествах, представляет из себя дорогостоящую и сложную задачу.
Сырье, добываемое в космосе, имеет множество применений. Они могут служить источниками ракетного топлива, питьевой воды и кислорода для дыхания. Металлы, в свою очередь, могут быть использованы для изготовления частей оборудования в космосе. Таким образом, можно стать независимым от поставок с Земли. Это открывает возможности для обслуживания исследовательских станций, внеземных колоний или спутников, вращающихся вокруг Земли.
Космические шахты будут соединены с заводами по переработке сырья
Большинство ресурсов в космосе будет добываться открытым способом. Для этого будут использоваться роботы, способные работать в условиях низкой гравитации, вакуума и экстремальных температур.
Летучие материалы, с другой стороны, будут извлекаться в основном термическими методами, путем нагревания. Это означает минимальный механический контакт с поверхностью. Источником энергии для этих процессов может быть солнечный свет. Его можно использовать в почти постоянно освещенных регионах и во внутренней части Солнечной системы. Если требуется большее количество энергии или солнечный свет слишком слаб, можно использовать ядерные источники, такие как реактор НАСА Kilopower.
Однако, как правило, само сырье пока еще не пригодно для использования. Поэтому вблизи космических шахт должны быть созданы орбитальные или наземные станции, которые будут заниматься дальнейшей его переработкой. Такие установки включают станции для электролиза воды и сжижения водорода и кислорода. Они позволят прибывающим космическим аппаратам заправляться H2/O2.
Вообще, для космической добычи полезных ископаемых существуют три условия успеха такого предприятия:
1. Ресурс должен существовать;
2. У нас должны быть технологии, чтобы использовать их;
3. У нас должен быть клиент, готовый за это заплатить.
Таки да, в этом деле необходим космический капитализм! Довольно интересно было бы посмотреть на то, как изменится рыночная стоимость некоторых полезных ископаемых, таких, например, как золото или платина, при обнаружении и освоении «крупного» малого небесного тела, состоящего из них.
Многие космические ресурсы имеют в своем составе довольно много элементов и полезных ископаемых, позволяющих как поддерживать жизнедеятельность космической колонии, так и позволить ей заниматься какой-либо более сложной рыночной деятельностью. Одним из примеров является вода, находящаяся в постоянно затененных областях Луны. Ее можно использовать для производства ракетного топлива для использования в орбитальном и окололунном пространстве. Заправка существующих спутников на околоземной орбите увеличит срок их службы. В свою очередь, заправка новых спутников позволит им достигать более дальних пунктов назначения с большим количеством оборудования.
Со строительством частных космических станций появится и рынок для пополнения их запасов. Эти материалы могут быть доставлены с астероидов или Луны. Уже находясь на Луне, Китай и Америка участвуют в гонке за то, кто первым создаст постоянную базу для астронавтов. Такая база также будет нуждаться в местном источнике многих ресурсов.
В общем, думаю, что за космическим майнингом будущее! И технологии разработки в этой сфере будут довольно интересные.
Источник: https://sergsergius.ru/mining_in_cosmos/