13:21 Добыча ресурсов на Астероидах. |
 Астероиды богаты металлами и минералами, необходимые для создания колоний на планетах, а кометы являются богатыми источниками воды и углеродных молекул, необходимых для поддержания жизни. Поэтому освоение и организация добычи ресурсов на астероидах, необходимых для освоения дальнего космоса, жизненно необходимы.Сколько стоит астероид?
Прежде чем говорить о перспективах космических разработок, следует разобраться, что же все-таки можно добывать в космосе. Наиболее лакомым куском представляются астероиды класса М — третьего по распространенности в Солнечной системе. Дело в том, что многие (хотя и далеко не все) астероиды этого класса состоят из сплава никеля и железа. Довольно часто это просто огромные куски сплава, почти без примесей.
Ученые полагают, что они образовались в результате разрушения железных ядер крупных астероидов и протопланет, сформировавшихся на заре развития Солнечной системы. Крупнейший из астероидов такого типа — 16 Психея. Его диаметр составляет около 100 километров, и он почти полностью состоит из металла (по оценкам ученых, масса астероида составляет один процент от массы всего главного пояса астероидов, где он и располагается). Главное достоинство астероидов класса М — высокое, по сравнению с земным, содержание никеля в сплаве.
Правда, как уже говорилось выше, далеко не все астероиды такого класса сплошь металлические — есть и исключения. Например, астероид 21 Лютеция (линейные размеры, напомним,132 на 101 на 76 километров), недавно произведенный в ранг планетазималей, тоже формально относится к классу М. Однако доказательств существования металла на его поверхности не наблюдается. Измерения, проведенные европейским аппаратом «Розетта» в 2011 году, показали, что средняя плотность астероида заметно больше средней плотности каменных астероидов. Вместе с тем точный состав небесного тела до сих пор остается загадкой. Это связано еще и с тем, что поверхность астероида покрыта толстым — до 600 метров в некоторых местах — слоем пыли, мешающей спектральному анализу.
Другой класс астероидов, который может заинтересовать будущих космических шахтеров — это тип S. Они составляют примерно 17 процентов от всей популяции астероидов в поясе астероидов и состоят преимущественно из силикатов магния и железа. По мнению ученых, такие астероиды могут содержать залежи — уже, правда, в виде жил — железа, никеля, магния и прочих металлов. Помимо этого, специалисты утверждают, что на астероидах вполне могут быть месторождения платины, магния, золота и множества других металлов, а также воды.
Почитать Живая Вода
Надо понимать, что речь идет о колоссальных по современным меркам числах. По оценкам специалистов NASA, если разделить полезные ископаемые в поясе астероидов среди всех жителей земли поровну, то каждому достанется, в пересчете на современные цены, состояние в 100 миллиардов долларов. Типичный астероид класса M диаметром порядка километра содержит (по подсчетам планетолога Джона Левиса) 30 миллионов тонн никеля, 1,5 миллиона тонн кобальта и 7,5 тысячи тонн платины. Стоимость только последней составляет около 150 миллиардов долларов. Считается, что в Солнечной системе таких астероидов может быть до миллиона штук — в качестве примера можно привести 3554 Амон, стоимость которого была оценена в 20 триллионов долларов.
Более того, водяной лед в кометах можно преобразовать в жидкий водород и кислород — два основных ингредиента ракетного топлива.
Таким образом, освоение астероидов будет необходимым условием колонизации внутренней Солнечной системы в новом тысячелетии. Астероиды станут удобным источником сырья, необходимого для построения инфраструктуры будущих колоний, в то время как кометы станут заправочными станциями для межпланетных кораблей.
Сколько на астероидах полезных ресурсов?
Один из показателей неожиданного богатства в астероидах содержится в каменных и железокаменных метеоритах. Эти метеориты содержат металлы платиновой группы в соотношении до 100 частей на миллион (или 100 грамм на тонну). Для сравнения, платиновые и золотые рудники в Южной Африке и других местах содержат руды 5-го класса с соотношением до 10 грамм на тонну. Металлы платиновой группы (которые присутствуют в металлических и силикатных астероидах) оцениваются в настоящее время по $ 30 за грамм.
Около 10% околоземных астероидов являются энергетически более доступными, чем Луна. Более того, если технологии позволят переместить такие астероиды на орбиту Земли, то освоение этих астероидов и добыча полезных ресурсов на них составит серьезную конкуренцию добыче этих ресурсов на самой Земле.
Добыча ресурсов на астероидах может быть дешевле, чем на Земле
Так, в случае доставки полезных ресурсов на орбиту Земли, стоимость полезного груза за килограмм в настоящее время составляет свыше $ 10000. Эта же цифра составит верхнюю границу того, если получится извлекать ресурсы из астероидов на низкой околоземной орбите.
Физики из Университета Центральной Флориды (США) предложили новый способ защиты астронавтов от радиации в дальнем космосе.
По мнению ученых, содержащиеся в астероидах глины богаты водородом. Благодаря этому они обеспечивают более высокую (примерно на десять процентов), чем алюминий, защиту пилотируемых кораблей от потоков протонов и космических лучей. Для добычи глины на астероидах авторы предлагают задействовать роботов, но не раскрывают механизмы организации подобной миссии. По их мнению, использование материи небесных тел позволяет экономить на стоимости крупных исследовательских инициатив по исследованию дальнего космоса. Главную опасность для человека, находящегося вне магнитосферы Земли, представляют космические лучи и потоки заряженных частиц от Солнца (прежде всего протонов). Они стимулируют развитие раковых заболеваний и мутаций. Наши знания об астероидах и кометах значительно расширилась за последние десять лет. Получено много изображений и спектров астероидов и комет во время их облета космическими зондами, сближения, и даже столкновения с ними (например, астероиды Гаспра, Ида, Матильда, коллекция изображений астероида Эроса, Итокавы, и других; кометы Галлея, Боррелли, Темпель-1 и Уилд-2, радиолокационных изображений астероидов Таутатис, Касталии, Географа, Клеопатры, Голевка и других). Эти изображения демонстрируют структуру, прочность, пористость, поверхностные черты астероидов и комет.
Ресурсами Солнечной системы, наиболее доступными из которых являются ресурсы астероидов и комет, добывая которые можно постоянно поддерживать комфортное существование нескольких квадриллионов людей. Иными словами, ресурсы солнечной системы, по сути, бесконечны.
Конечно, понадобится организация комфортных условий жизни на астероидах и самообеспечение продуктами питания и кислорода. Выращивание растений в экстремальных условиях астероидов возможно и при нынешних технологиях. Астероиды позволят добывать ресурсы и производить из них в промышленных масштабах оптическое стекло, легированные полупроводники, специальные изотопы для научных исследований или медицины, алмазы, некоторые лекарственные препараты.
Есть группа астероидов, которые находятся как бы в ловушке, т.е. на расстоянии около 60 градусов впереди и позади Земли в пределах ее орбиты. Они известны как троянские астероиды. Эти объекты были найдены в соответствующих местах в пределах орбиты Юпитера и Марса. Троянские астероиды Земли и Марса (а также два спутника Марса, Фобос и Деймос), будут хорошими кандидатами для освоения и промышленной эксплуатации из-за их близости к местам возможной колонизации.
Доставить астероид на орбиту Земли!
Развивать эти технологии необходимо с максимальной скоростью! Разработка и эксплуатация инфраструктуры на орбите (например, орбитальных гостиниц, спутниковых солнечных электростанций, транспортных узлов Земля-Луна, и т.д.) потребует больших объемов материалов для строительства.
Кроме того потребуется большое количество топлива для станции, с целью учета и изменения орбиты, а также для заправки космических кораблей в лунных или межпланетных экспедициях.
Кроме того, технологии, способные контролировать перемещение астероидов, как объектов добычи полезных ресурсов, позволят также контролировать, потенциально опасные астероиды, способные, в случае столкновения с Землей, вызвать глобальную катастрофу.
Когда начнется освоение и добыча ресурсов на астероидах?
И для защиты нашего вида и для расширения ареала человечества в Солнечной системе, нам необходимо научиться добывать эти ресурсы. Как только человечество разработает технологии обработки и изменения орбиты небольших околоземных объектов (астероидов, комет), человек получит доступ к огромным ресурсам, а также будет иметь возможность защитить свою планету от возможных угроз из космоса.
Когда мы увидим начало добычи астероидов? Как только станет возможным коммерческая экспансия человека на орбиту. И это может произойти только после того, как национальные космические агентства любой страны, перестанут выступать в качестве монополиста в этой сфере и позволят занять в этой нише место частным инвесторам. К сведению, американцы уже планируют полет и высадку людей на астероид.
Так разведка ресурсов на астероидах может начаться через пять-десять лет, а вскоре после этого планируется добыча «астероидной» воды, а затем драгоценных и редких металлов.
Компания Planetary Resources, созданная основателем фонда X-Prize Питером Диамандисом и президентом компании Space Adventures Эриком Андерсоном, объявила о планах промышленного освоения астероидов. Идею поддерживают и другие известные бизнесмены – руководители Google Ларри Пейдж и Эрик Шмидт, кинорежиссер Джеймс Кэмерон.
По планам компании интенсивная разведка астероидных ресурсов должна начаться через пять-десять лет. Вскоре после этого планируется начать добычу на астероидах воды, а затем драгоценных и редких металлов.
Увы, даже если астероиды покрыты чистой платиной, доставлять её на Землю сегодня не выгодно – слишком дорого обходится такая доставка, не говоря уже про добычу.
Основатели Planetary Resources надеются на значительное снижение стоимости доступа в космическое пространство в ближайшие десять лет. В частности, в этом может помочь фирма SpaceX и её частные ракеты, например сверхтяжелый Falcon Heavy.
Целью первых миссий не случайно выбрана вода. При определенном стечении обстоятельств (параметры орбиты астероида, его размеры, процентное содержание льда в реголите – грунте) привозить её с астероида может оказаться выгодным.
А затем, уже на низкой околоземной орбите, при помощи солнечных батарей и электролизеров воду можно разложить на кислород и водород – компоненты топлива для космических кораблей и разгонных блоков.
Первую такую орбитальную заправку Planetary Resources планирует создать к 2020 году.
В конечном же счете компания собирается доставлять на Землю добытые на астероидах металлы.
Как добывать?
Первое упоминание о добыче полезных ископаемых на астероидах из астероидного пояса относится к 1898 году, когда на свет появился роман «Эдисоновское завоевание Марса» — продолжение «Войны миров» Герберта Уэллса (фанфик, как сказали бы сейчас), написанное американским фантастом и популяризатором науки Гарретом Севиссом.
Сложно сказать, когда эта концепция перешла из разряда фантастических в перспективные, но в 1970-х годах NASA уже рассматривало проекты, которые подразумевали выведение на орбиту вокруг астероида рабочей станции с последующей посадкой на небесное тело и выводом последнего на орбиту Луны (изначально, правда, исключительно для исследовательских целей).
В рамках этого метода для перетягивания астероида в удобное для разработки место подходят способы, схожие с теми, которые предполагается использовать для защиты Земли от астероидной опасности. Например, это можно сделать при помощи космического буксира, который может как цепляться напрямую к самому небесному телу, так и работать на орбите, возмущая траекторию астероида своим притяжением (это так называемые гравитационные буксиры).
Еще один метод, снискавший широкую известность на ниве потенциальной борьбы с Апофисом, — изменение альбедо, то есть отражающей способности. Сделать это можно при помощи обычной краски или светоотражающей пленки (если покрыть ею астероид или его часть). Остальное, при правильно выполненных расчетах, конечно, доделает эффект Ярковского-О’Кифа-Радзиевского-Пэддэка, который заключается в изменении скорости вращения тела из-за неравномерного нагрева его поверхности Солнцем. Говорят, что именно такого рода методы рассматривали в свое время советские специалисты.
Другой подход — это создание фабрики по добыче полезных ископаемых непосредственно на астероиде. Учитывая, что некоторые астероиды в одноименном поясе содержат воду, причем в довольно большом количестве (до 20 процентов от массы глин в астероидах класса C, по мнению все того же Джона Левиса), то потенциально можно рассматривать вариант строительства добывающих — и, возможно, перерабатывающих — фабрик прямо в космосе. Впрочем, подобную схему пока сложно представить без участия человека.
Есть, однако, и более экзотические варианты, исключающие непосредственное присутствие Homo Sapiens. В 80-х годах прошлого века NASA провело исследование по возможности создания самовоспроизводящейся фабрики на Луне. Проект этот, гораздо более фантастический, чем добыча полезных ископаемых на астероидах, увенчался успехом — специалисты заявили, что существующие технологии действительно позволяют создать фабрику, которая за несколько лет сможет построить свою собственную копию.
Подобные фабрики, с точки зрения добычи на астероидах, представляют значительный интерес. Действительно, самовоспроизводящийся аппарат массой один килограмм, работающий на солнечном свете, при условии доступности ресурсов позволит получить спустя два с половиной года около триллиона таких машин. Их, в свою очередь, уже можно будет доставлять на Землю в нужном количестве.
Задача будет решаться в четыре этапа.
Первый этап – создание сети малобюджетных легких (30–50 кг) космических телескопов на орбите Земли. Совместно они смогут изучить тысячи астероидов проходящих неподалеку от нашей планеты. Кроме того, данные аппараты будут продвигаться на рынке, как для астрономических наблюдений, так и для фотографирования Земли.
Второй этап – на основе отработанного телескопа создается космический зонд, способный близко подойти к пролетающему около Земли астероиду для детального картографирования. «Перехватчики» будут действовать в одиночку или парами.
На третьем этапе планируется превратить «Перехватчик» в «Изыскатель», который будет детально анализировать астероиды и сможет изучать их даже в главном поясе между Марсом и Юпитером.
Лишь на четвертом этапе в космос отправятся добывающие роботы, и как они будут выглядеть – покажет время.
«Европейцы осваивали новые маршруты ради специй. Первые американские поселенцы шли на запад из-за золота, нефти, древесины и земли» – говорит Диамандис.
Основатели Planetary Resources не ждут баснословных прибылей в скором времени. Вложенные в проект деньги, по их оценке, начнут возвращаться только через несколько десятилетий. Зато потом космические ресурсы не только сделают триллионерами миллиардеров, вложивших средства в их добычу, но и полностью изменят жизнь на Земле. Массовая добыча редкоземельных элементов преобразить технику, сделает дешевле солнечную энергетику и электронику. Предполагается, что человечество земное, зависящие от ресурсов планеты, станет человечеством космическим и приобретет возможность бесконечного роста и развития.
Круглый стол "Добыча полезных ископаемых в космосе: настоящее и будущее" состоялся в рамках Международного научного симпозиума "Неделя горняка 2018", который проходил в эти дни в НИТУ "МИСиС" в Москве. Директор Центра инновационных горных технологий НИТУ "МИСиС" Павел Ананьев рассказал РИА Новости о космических буровых установках, добыче воды на Луне и 3D-принтерах на орбитальных станциях.
Вы являетесь одним из основателей Клуба космических старателей, в который входят представители Горного института НИТУ "МИСиС", руководство Томского государственного университета, Томского университета систем радиоуправления и электроники, а также некоторые представители российских институтов технологического развития. Над чем вы все вместе сейчас "стараетесь"? "Старатели" на свой страх и риск продвигают тематику, связанную с освоением космической сырьевой базы. Сегодня в России эта тематика является закрытой, поскольку международное законодательство запрещает странам и компаниям заниматься майнингом природных космических объектов (добычей полезных ископаемых). Космос считается общим наследием человечества, и это регулируется соответствующим космическим правом. Да, каждая страна имеет право исследовать космос, но никто не вправе присваивать космические богатства. Данное законодательство соблюдают все страны мира, за исключением двух США, где два года назад был принят национальный закон, разрешающий частным компаниям добычу в космосе, и Люксембурга, где не только принят соответствующий закон, но и само правительство всячески поощряет разработки в этом направлении. Пока в космосе никто не копает, но в ближайшие 5-10 лет здесь будут создаваться очень серьезные научные заделы. Между тем, горно-перерабатывающее космическое дело огромный международный рынок, который оценивается в 3 триллиона долларов США. Какова же цель российских "старателей"? Что вы хотите найти в космосе? Я сразу вынесу за скобки попытки американских компаний добывать такие полезные ископаемые, как платина и золото. В космосе можно найти десятиметровый астероид, в котором запасы золота будут соизмеримы с золотым запасом планеты. Основная наша цель — не нарушая международное законодательство, использовать ресурсы для построения исследовательских баз на космических объектах и орбитах. Сейчас 99 процентов грузов, которые выводятся на орбиту, это горючее. Если на природных космических объектах из лунного грунта будет добыта вода, и горючее на основе водорода будет производиться на месте, это в сотни раз удешевит освоение космоса, изменится вся парадигма космической техники. Что конкретно сделано в рамках Центра инновационных горных технологий НИТУ "МИСиС" для достижения этой цели? Мы уже создали техническое устройство, которое позволяет имитировать лунный грунт. Имитация принципиально отличается от того, что мы видим на Земле. Основная особенность состоит в том, что этот грунт даже при аналогичном минеральном составе должен иметь сильный электрический заряд, что сразу влечет за собой налипание на колеса, проблемы с безопасностью электроники и пр. Таким образом, мы уже имеем возможность проводить испытания, приближенные к условиям Луны. Еще одно важное направление работы на базе МИСиС "флеш-металлургия": испарение, разделение и кристаллизация грунтов и горных пород с целью получения в космосе металлов (порошков) для 3D-принтеров. То есть металлы извлекаются напрямую, минуя горную добычу, обогатительную переделку и металлургическую переделку. Мы ведь не можем себе позволить построить в космосе такую сложную технологическую цепочку по добыче металла, как существует на Земле. Зачем человечеству это надо? Разве на Земле дел мало? Цифровое производство, искусственный интеллект, глобализация ‒ все это приведет к тому, что человеку скоро станет совсем не интересно на Земле. И тогда встанет вопрос: куда развиваться дальше, что осваивать? И здесь у человека остается только два направления океан и космос. https://news.rambler.ru/scitech/39059956-ekspert-rasskazal-o-perspektivah-kosmicheskogo-mayninga/
http://www.nkj.ru/news/20843/
http://cometasite.ru/dobycha-asteroidov/
http://lenta.ru/articles/2013/01/30/asteroid/
https://news.rambler.ru/science/36345285/?utm_content=news&utm_medium=read_more&utm_source=copylink |
|
|
| Всего комментариев: 0 | |