Промышленное освоение астероидов

В наши дни твёрдо встаёт вопрос о нехватке природных ресурсов и о том, что же останется после нас нашим детям и внукам.

Уверен, что многие знают об экологически чистых источниках энергии и переработке отходов. Однако всё это дорого и не всегда также эффективно, как например сжигание нефти и добыча руды.

Да, экологически чистые технологии это конечно отлично: чистый воздух, отсутствие свалок и нефтяных пятен на мировом океане. Однако пока человечество не исчерпает все ресурсы планеты, оно не возьмётся за голову и не станет поголовно спонсировать "зелёные" технологии.

В этой статье мы рассмотрим один из наиболее выгодных видов альтернативной добычи ресурсов, а именно добычу ресурсов в космосе. На астероидах.

Промышленное освоение астероидов предполагает добычу сырья на астероидах и космических телах в поясе астероидов и особенно в околоземном пространстве.

Что бы доказать, что этот способ добычи сможет удовлетворить постоянно растущие потребности человечества, обсудим более подробно этот вопрос.

При достаточном уровне развития техники добыча на астероиде таких элементов, как платина, кобальт и других редких минералов с последующей их доставкой на Землю может приносить очень большую прибыль. В ценах 1997 года сравнительно небольшой металлический астероид диаметром в 1,5 км содержал в себе различных металлов, в том числе драгоценных, на сумму 20 триллионов долларов США.

В 2004 году мировое производство железной руды превысило 1 млрд тонн. Для сравнения, один небольшой астероид класса M диаметром в 1 км может содержать до 2 млрд тонн железо-никелевой руды, что в 2-3 раза превышает добычу руды за 2004 год. Самый крупный известный металлический астероид Психея содержит 17 квинтиллионов железо-никелевой руды (что в 100 тысяч раз превышает запасы этой руды в земной коре). Этого количества хватило бы для обеспечения потребностей населения земного шара в течение нескольких миллионов лет, даже с учётом дальнейшего увеличения спроса. Небольшая часть извлечённого материала может также содержать драгоценные металлы. Думаю цифры впечатляют не только меня.

Выбор астероида.

Одним из главных факторов окупаемости добычи является выбор астероида с наиболее простой траекторией движения и скоростью не более 10км/c. Значительная часть добытых ресурсов может быть израсходована в процессе их доставки на Землю, а особенно при старте с астероида и разгоне.

Добыча.

Существует три возможных варианта добычи сырья:

1) Добыча руды и доставка её на Землю,

2) Переработка добытой руды прямо на месте добычи, с последующей доставкой,

3) Буксировка астероида на безопасную орбиту между Луной и Землёй. Это теоретически может позволить сэкономить добытые на астероиде материалы.

Переработка сырья прямо на месте добычи позволит снизить затраты на транспортировку материалов, хотя для этого потребуется доставка на астероид дополнительного оборудования.

Добыча и переработка полезных ископаемых на астероиде требует сложного оборудования, способного работать в условиях открытого космоса. Из-за малой силы тяжести даже сравнительно небольшой импульс может оказаться достаточным, чтобы оборудование могло сорваться от поверхности астероида и улететь в открытый космос, поэтому всё оборудование должно надёжно закрепляться. Стыковку с астероидом можно выполнить с помощью гарпуна: специальный снаряд выстреливается в поверхность астероида и углубляется в ней, тем самым служа якорем, после чего посредством лебёдки и троса, закреплённого на гарпуне, к поверхности притягивается сам корабль или оборудование. При этом необходимо, чтобы поверхность астероида была достаточно твёрдая, чтобы гарпун надёжно закрепился в ней.

Существует несколько возможных способов добычи руды:

1) Руды могут добываться методом, аналогичным тому, который сейчас используется в карьерах. Так как многие астероиды покрыты обломками породы, которые образовались в результате многочисленных падений метеоритов, этот способ вполне применим.

2) На металлических астероидах поверхность может быть покрыта зёрнами металла, которые можно было бы собирать при помощи магнита.

3) На ядрах выродившихся комет с помощью теплового воздействия можно добывать воду и различные летучие соединения газов, таких как водород, и использовать их как топливо.

4) Если добывать сырьё открытым способом будет невозможно и потребуются шахты, то необходимо будет строить транспортные системы для доставки руды из шахт на поверхность и в центр обработки.

5) Чтобы обеспечить развитие производства и исключить необходимость вмешательства человека при различных аварийных ситуациях, можно создать на астероиде само воспроизводящиеся машины. Например, представьте себе машину, которая в состоянии из добытого с поверхности астероида материала собрать свою точную копию за один месяц. Тогда через месяц после прибытия на астероиде будет работать уже не одна, а две машины. После десяти месяцев их будет до 1024, после двадцати более миллиона, через 30 — более миллиарда, а через 40 — более триллиона и так дальше в геометрической прогрессии. Таким образом, за 5 лет такие устройства смогут переработать более половины всей массы астероида Психея, наиболее массивного из металлических астероидов класса M и одного из десяти крупнейших астероидов Главного пояса. Такие машины могут использовать для строительства кремний и другие металлы и обеспечиваться энергией от солнечных батарей.

Из-за большого расстояния между Землёй и астероидом, будет иметь место довольно большая задержка сигнала в несколько десятков минут или даже больше, в зависимости от расстояния астероида от Земли. Таким образом, для работы любого горнодобывающего оборудования необходимы либо очень высокая степень автоматизации, либо присутствие человека непосредственно на астероиде. Люди также будут необходимы для устранения неполадок и поддержания работоспособности оборудования. С другой стороны, задержка связи на несколько минут не мешает автоматическим аппаратам, к примеру, в исследованиях Марса, к тому же использование автоматизированных систем обойдётся дешевле.

Ближайшие запланированные подобные экспедиции:

Хаябуса-2 (2018 год) (Япония)

OSIRIS-REx (2019 год) (США)

Фобос-Грунт 2 (2024 год) (Россия)