Насколько осуществима добыча полезных ископаемых на астероидах? Новое исследование изучает этот вопрос.
Несколько лет назад добыча полезных ископаемых на астероидах вызывала большой интерес. Коммерческий космический сектор быстро развивался, и перспектива коммерциализации космоса казалась почти реальной.
По сути, идея создания платформ и космических аппаратов, способных сближаться с околоземными астероидами и добывать полезные ископаемые на них, а затем доставлять их на космические литейные заводы, была сопоставима с отправкой коммерческих экипажей на Марс .
После многочисленных спекуляций и неудачных попыток эти планы были отложены на неопределённый срок до тех пор, пока технология не созреет и не будут достигнуты другие важные этапы.
Тем не менее, мечта о добыче полезных ископаемых на астероидах и о будущем, которое она принесет, остается. Помимо необходимости в расширении инфраструктуры и техническом развитии, требуются дальнейшие исследования для определения химического состава малых астероидов.
В недавнем исследовании группа ученых из Института космических наук (ICE-CSIC) проанализировала образцы астероидов типа С (богатых углеродом), на долю которых приходится 75% известных астероидов. Их выводы показывают, что эти астероиды могут быть важнейшим источником сырья, открывая возможности для будущей эксплуатации ресурсов.
Группу возглавлял доктор Хосеп М. Триго-Родригес, физик-теоретик из Института космических наук (ICE) и Каталонского института космических исследований (IEEC) в Барселоне.
К нему присоединились аспирант Пау Греболь-Томас (также из ICE и IEEC), доктор Хорди Ибанес-Инса (Геонауки Барселоны), профессор Хасинто Алонсо-Аскарате (Университет Кастильи-Ла-Манча) и профессор Мария Грицевич (Университет Хельсинки и Физико-технический институт Уральского федерального университета).
Углеродистые хондриты (C-хондриты) регулярно падают на Землю, хотя ученые редко находят их для изучения. Помимо того, что они составляют всего 5% от всех метеоритов, их хрупкая природа часто приводит к их фрагментации и потере. На сегодняшний день большинство найденных метеоритов обнаружено в пустынных регионах, включая Сахару и Антарктиду.
Исследовательская группа по астероидам, кометам и метеоритам в ICE-CSIC, возглавляемая Триго-Родригесом, изучает физико-химические свойства астероидов и комет и является международным хранилищем коллекции антарктических метеоритов НАСА.
В этом последнем исследовании группа ученых отобрала и охарактеризовала образцы астероидов, которые затем были проанализированы профессором Хасинто Алонсо-Аскарате из Университета Кастилии-Ла-Манчи с использованием масс-спектрометрии.
Это позволило им определить точный химический состав шести наиболее распространенных классов хондритов класса C, предоставив ценную информацию о том, будет ли возможна добыча ресурсов в будущем. Об этом Триго-Родригес заявил в пресс-релизе Испанского национального исследовательского совета (CSIC) :
«Научный интерес к каждому из этих метеоритов заключается в том, что они отбирают образцы небольших, недифференцированных астероидов и предоставляют ценную информацию о химическом составе и эволюционной истории тел, от которых они произошли».
Знание количества вещества в астероидах имеет решающее значение, поскольку они крайне неоднородны. Хотя их обычно делят на три категории: C-типа (углеродистые), M-типа (металлические) или S-типа (кремнистые), астероиды также классифицируются по спектральным характеристикам и орбите.
Кроме того, астероиды по сути представляют собой материал, оставшийся после формирования Солнечной системы, и на их формирование сильно повлияла долгая эволюционная история (около 4,5 миллиардов лет). Таким образом, знание точного состава астероидов имеет важное значение для определения мест, где, вероятно, находятся различные ресурсы (вода, руды и т. д.).
Согласно результатам исследования, добыча полезных ископаемых на недифференцированных астероидах (которые считаются прародителями хондритовых метеоритов) далека от рентабельности. В ходе исследования также был выявлен тип астероидов, богатых полосами оливина и шпинели, которые потенциально могут стать объектом для горнодобывающих работ.
Команда также отметила, что следует отбирать богатые водой астероиды с высокой концентрацией водосодержащих минералов. В то же время они подчеркивают необходимость дополнительных миссий по доставке образцов для подтверждения идентичности тел-прародителей, прежде чем можно будет приступать к добыче полезных ископаемых. Триго-Родригес утверждает:
«Наряду с прогрессом, достигнутым благодаря миссиям по возвращению образцов, действительно необходимы компании, способные предпринять решительные шаги в технологическом развитии, необходимом для извлечения и сбора этих материалов в условиях низкой гравитации. Переработка этих материалов и образующихся отходов также окажет значительное воздействие, которое необходимо количественно оценить и надлежащим образом смягчить».
По их мнению, для этого потребуется разработка крупномасштабных систем сбора и методов добычи ресурсов в условиях микрогравитации.
«Для некоторых богатых водой углеродистых астероидов добыча воды для повторного использования представляется более целесообразной, либо в качестве топлива, либо в качестве основного ресурса для исследования других миров», — уточняет Триго-Родригес.
«Это также может дать науке больше знаний о некоторых небесных телах, которые однажды могут угрожать самому нашему существованию. В долгосрочной перспективе мы даже сможем добывать полезные ископаемые и уменьшать размеры потенциально опасных астероидов, чтобы они перестали быть опасными». Как добавил Греболь-Томас :
«Изучение и отбор метеоритов этого типа в нашей чистой комнате с использованием других аналитических методов — это увлекательный процесс, особенно учитывая разнообразие содержащихся в них минералов и химических элементов. Однако большинство астероидов содержат относительно небольшое количество драгоценных элементов, поэтому целью нашего исследования было понять, в какой степени их извлечение было бы целесообразным».
«Это звучит как научная фантастика, но это также казалось научной фантастикой, когда тридцать лет назад планировались первые миссии по доставке образцов».
В любом случае, выгоды от добычи полезных ископаемых на астероидах огромны, поэтому эта тема приобрела такую популярность в последнее десятилетие. Помимо драгоценных металлов, многие астероиды являются источником водяного льда, который можно использовать для производства топлива для космических миссий и воды для питья и орошения сельскохозяйственных культур.
Это означало бы снижение зависимости от миссий по снабжению с Земли, что позволило бы роботизированным и пилотируемым миссиям достичь большей самодостаточности. Переместив добычу полезных ископаемых и производство в окололунное пространство и главный пояс астероидов, человечество также уменьшило бы воздействие этих отраслей на окружающую среду.
Хотя общественный энтузиазм по поводу добычи полезных ископаемых на астероидах за последнее десятилетие несколько поутих, сегодня многие предприятия занимаются исследованиями и разработкой необходимых технологий. Аналогичным образом, космические агентства, такие как NASA и JAXA, провели миссии по доставке образцов, которые позволили многое узнать о научном и материальном богатстве, которое могут содержать астероиды.
Федор Шорыгин, переводчик
По материалам издания Universe Today