Какие металлы есть в космосе

Обновлено: 04.10.2024

Космос — не только последний рубеж, но и деньги. К счастью, зарабатывать на скучном орбитальном туризме или предоставлении услуг связи интересно не всем, поэтому иногда приходится искать более экзотичные варианты. Основатель британской компании Asteroid Mining Corporation Митч Хантер-Скуллион уверен, что нет ничего лучше, чем добывать полезные ресурсы на астероидах. «Хайтек» выяснил, насколько это реально сейчас делать.

Читайте «Хайтек» в

Зачем нужно искать полезные ископаемые в космосе

Для того, чтобы понимать, почему британцам так интересны внеземные ресурсы, достаточно посмотреть на цифры. Большинство масштабных космических проектов от строительства колоний до производства чего-либо на орбите предполагает использование материалов, которые можно получить на другой планете. Это и топливо для кораблей, и возможности по жизнеобеспечению, и строительные материалы. В этот список входят тот же гелий-3 (перспективное топливо, планы по добыче которого на Луне есть уже сейчас), вода, реголит, редкоземельные металлы и прочее.

Металлы эффективнее всего добывать из астероидов, причем их добыча даже позволяет неплохо заработать на этом. К примеру, астероид 2011 UW158, «стоит» около $5 трлн.

Для «майнинга» в космосе нужно выполнить сразу несколько задач. Сперва необходимо, конечно, выбрать подходящий объект. Затем — добраться до него и извлечь необходимые ресурсы. И, наконец, вернуть их на Землю или другую точку, где планируется переработать добытые материалы. Это предельно упрощенная схема, но даже она звучит как нечто грандиозное и сложное.

Митч Хантер-Скуллион, основатель британской компании Asteroid Mining Corporation

Компания фокусируется на добыче металлов платиновой группы. Это рутений, родий, палладий, осмий, иридий и, собственно, сама платина. По плану, применять добытые ресурсы планируется именно на Земле — планов по участию в каких-либо перспективных производствах вне Земли пока нет.

Главная проблема использования ресурсов с астероидов — место их использования. Спускать на Землю, даже в переработанном виде — слишком сложно и дорого, поэтому желательно такие ресурсы использовать прямо в космосе, например на лунной фабрике или заводе на орбите нашей планеты. А таких пока нет, и, к сожалению, не видно и перспектив их создания. По крайней мере до начала сборки космических кораблей, подобных ядерному орбитальному буксиру. Как только такое производство развернут — сразу встанет вопрос о сырье и тут и понадобятся металлы с астероидов. А пока его нет, увы.

Михаил Котов, научный журналист

Кстати, на вопрос о том, почему именно астероиды, а не, к примеру, те же ресурсы Луны, находятся в центре интересов компании, Хантер-Скуллион сообщил, что «люди слишком переживают о ней, здесь много эмоций в духе «наша Луна». На астероиды, отметил глава Asteroid Mining Corporation, напротив, «всем наплевать: дробите их, разрывайте на части, никто не прольёт ни слезинки».

Говоря о же сроках начала промышленного «майнинга», глава компании не уточнил причин своего оптимизма, но его слова о реальности реализации подобного проекта имеют под собой основание. Стоит лишь посмотреть на то, что мы имеем сейчас. Даже если смотреть на позитивные эпизоды только с манипуляциями с астероидами, человечеству есть, чем похвастаться. К примеру, в еще в 2010 году японский аппарат Hayabusa успешно доставил на Землю образцы с астероида (25143) Итокава, а в начале декабря 2020 года аппарат Hayabusa-2 вернулся с пробами с астероида (162173) Рюгу. В 2023 году американский OSIRIS-REx доставит пробы с астероида Бенну, а годом раньше начнется миссия NASA по полету и забору образцов с небесного «булыжника» (16) Психея.

Фактически человечество уже сейчас способно доставить что-либо на или с астероида. Вопрос сейчас в том, насколько быстро удастся разработать решение, позволяющее не «соскребать» образцы с поверхности, а разрабатывать небесное тело с промышленной точки зрения.

Считаю, что коммерческая добыча начнется не позднее, чем через 30 лет. Возможно, из-за различных факторов (в том числе и амбиций государств или компаний), даже раньше. Но здесь нужны комплексный подход, акцент на транспортные технологии и обязательная монетизация промежуточных шагов. Иначе мало что поможет.

Александр Ильин, гендиректор российской компании «Лин Индастриал», разрабатывающей ракеты

Но готовность британцев взяться за дело — отдельный разговор, ведь в добыче на астероидах есть, чего опасаться.

Так ли выгодна добыча в космосе

«Майнинг» на астероидах — свежая, но не только что появившаяся идея, основной хайп от которой уже прошел и даже унес с собой первые жертвы. Чего стоят только компании Planetary Resources и Deep Space Industries, также обещавшие приступить к разработке иноземных ресурсов. Они привлекали миллионы инвестиций, но в итоге практически полностью свернули свою деятельность. Да, в каком-то смысле майнинговый пузырь уже лопнул — сейчас выехать только на инновационной идее не получится.

В Asteroid Mining Corporation, судя по всему, держат в уме печальный опыт коллег и выстраивают свою схему работы. Так, научную подпитку компания получает от сотрудничества с вузами Британии и специалистами Университета Тохоку, Япония. Ученые последнего работали, кстати, над уже упомянутым аппаратом Hayabusa, доставившим на Землю образцы с астероида. А вот с деньгами сложнее: видя пример с изначально привлекательными для инвесторов, но провалившимися коллегами по цеху, британцы выработали новый путь.

Мы на самофинансировании. Конечно, со временем начнем работу с инвесторами, но хочется быть уверенным, что это будет правильный инвестор и правильные условия сотрудничества. Мы уже отказывали инвесторам и прошлом и готовы сделать это снова — Asteroid Mining Corporation придерживается идеологии бережливого стартапа.

Кстати, по оценке Goldman Sachs, именно космический «майнинг» явит миру первых триллионеров. Но кроме финансовых и технологических рисков, есть и другие неопределенности.

К ногтю?

Вопрос космических ресурсов имеет еще и политический подтекст — ведь каких-либо документов, регулирующих сферу, по сути нет. Да, международное сообщество выработало основополагающий документ космического права, договор о космосе 1967 года. Но максимум, что там есть, это формулировка «Космическое пространство, включая Луну и другие небесные тела, не подлежит национальному присвоению ни путем провозглашения на них суверенитета, ни путем использования или оккупации, ни любыми другими средствами».

Именно про ресурсы здесь не сказано ни слова, что, разумеется, порождает споры уже сейчас: государства придерживаются разных позиций. В США, например, поддерживают «майнинг», а в России как минимум сомневаются и только формулируют позицию. Стало быть, ситуация пока что пущена на самотек.

Когда космическое право будет проработано, оно зафиксирует status quo между сильными. До тех пор нужно столбить то, что будет твоим. Любыми средствами.

Александр Ильин, гендиректор российской компании «Лин Индастриал»

В итоге же «космический майнинг» по-прежнему остается темной лошадкой как точки зрения технологий, так и в вопросах инвестирования. С одной стороны, мы неминуемо придем к тому, чтобы осваивать ресурсы космоса, а с другой — вызовы здесь буквально со всех сторон. Вопрос разработки астероидов или других небесных тел совмещает в себе вопросы экономики, политика и технологии, потому для успеха лучше всего продвигаться сразу по всем направлениям.

Недра Вселенной: какие космические тела пригодны для добычи ископаемых и почему ученые сегодня против этого

За последние 100 лет численность населения возросла с 1,5 млрд до более чем 7 млрд человек — это обострило борьбу за и без того ограниченные ресурсы Земли. Технологические компании предлагают выход из этой ситуации — добывать полезные ископаемые в космосе. Однако ученые считают, что ископаемых в Солнечной системе может хватить максимум на 500 лет — затем они истощатся и получать новые ресурсы будет попросту неоткуда: расстояние до ближайшей к системе звезды составляет 4,2 световых года. «Хайтек» рассказывает, почему ученые предлагают решить проблему радикально — превратить 85% Солнечной системы в заповедник, реально ли добыть полезные ископаемые и доставить их на Землю.

По данным Геологической службы США (USGS), темпы использования железа в промышленности удваиваются каждые 20 лет. Если в 1800 году промышленности по всему миру требовалось 450 тыс. т этого металла, то в 1994 году — уже 900 млн т. К 2016 году этот показатель вырос до 2,2 млрд т — и продолжает расти до сих пор.

Если люди начнут добывать ископаемые на планетах, лунах, астероидах и других телах в Солнечной системе, они частично истощатся примерно через 460 лет, подсчитали ученые Смитсоновской астрофизической обсерватории.

Исследователи обнаружили, что ежегодный прирост в 3,5% израсходует восьмую часть ресурсов Солнечной системы за 400 лет. В этот момент у человечества будет всего 60 лет, чтобы ограничить добычу и избежать полного истощения запасов полезных ископаемых.

«Если мы не задумаемся об этом сейчас и пойдем осваивать ближайшие космические тела, мы продвинемся вперед, а через несколько сотен лет столкнемся с экстремальным кризисом, намного хуже, чем сейчас на Земле. Как только вы заканчиваете добывать ресурсы в Солнечной системе, вам больше некуда идти», — рассказывает Мартин Элвис, старший астрофизик в Смитсоновской астрофизической обсерватории в Кембридже.

У этого ограничения есть две цели: защитить еще не освоенные миры от наихудших проявлений человеческой деятельности и избежать катастрофического будущего, в котором все ресурсы, находящиеся в пределах его досягаемости, будут использованы на постоянной основе. При этом Элвис отмечает, что восьмая часть всего железа в Поясе астероидов более чем в миллион раз превышает оценочные запасы железной руды на Земле, которых может хватить на несколько веков.

Конкретные области, добыча полезных ископаемых в которых окажется под запретом, астрофизики не называют. Этот вопрос требует более детального изучения, поясняют авторы исследования в статье в журнале Acta Astronautica.

Какие запасы полезных ископаемых существуют в Солнечной системе?

Космические тела в Солнечной системе интересуют ученых и предпринимателей с точки зрения добычи трех типов ресурсов — воды, металлов и газов. Вода необходима по большей части для будущих колонизаторов — как в качестве источника влаги для живых организмов, так и в виде топлива для космических кораблей при расщеплении на кислород и водород. Газы и тяжелые металлы (железо, никель, молибден, кобальт, золото, платина и другие) представляют интерес для Земли, где их запасы близки к истощению.

Луна

Естественный спутник Земли не представляет большого интереса в качестве объекта по добыче полезных ископаемых. В первую очередь, потому что Луна представляет собой базальтовое тело — то есть, по сути, ту же скалу, которая образует дно океана.

Самую большую ценность представляет собой гелий-3 — самый легкий из изотопов гелия, который в большом количестве (по разным оценкам, от 500 тыс. т до 2,5 млн т) содержится в поверхностном слое спутника, но редко встречается на Земле. Элемент может использоваться в электростанциях в качестве топлива, практически не загрязняющего окружающую среду. Гипотетически, при термоядерном синтезе, когда в реакцию вступает 1 т гелия-3 с 0,67 т дейтерия, высвобождается энергия, эквивалентная сгоранию 15 млн т нефти.

Поверхность Луны богата гелием-3, который можно использовать как экологичный источник энергии на Земле

Однако Луна, как и Антарктида, защищена международным правом — ни одна страна не может претендовать на права на естественный спутник Земли. Кроме юридических, существуют физические ограничения — скорость убегания Луны. Чтобы вывести 1 кг материала из гравитации спутника, его необходимо разогнать до 2,4 км/с. Для сравнения, для того же самого результата на комете 67P/Чурюмова — Герасименко груз необходимо разогнать лишь до 1 м/c.

Марс

Вторая по близости к Земле планета, Марс, по геологическому строению похожа на нашу. Это значит, что на ней можно обнаружить все основные соединения, такие как железо, алюминий, вольфрам и так далее. Исследователи также обнаружили на Красной планете следы лития, меди, золота, цинка, никеля, кобальта, ниобия и других элементов. Другими словами, можно случайным образом указывать на элементы периодической таблицы Менделеева и с большой долей вероятности угадать те, которые можно найти на Марсе.

Ровер Opportunity также обнаружил на Марсе гематитовые сферы, богатые железной рудой — так называемые марсианские сфероиды. Последние не представляют интереса для промышленности и могут стать ценностью только для коллекционеров. Вода, азот и аргон могут быть использованы только для нужд будущих колонизаторов.

Часть элементов появилась на Марсе в результате астероидной бомбардировки. Другая сформировалась благодаря тому, что Красная планета и Земля образовались из одного облака газа и пыли. Однако концентрация веществ в марсианской почве, с высокой долей вероятности, невелика или сильно варьируется в зависимости от региона. Наряду с высокой стоимостью добычи и доставки ресурсов на Землю это делает Марс малопривлекательным местом для добычи полезных ископаемых для земной промышленности, — чего нельзя сказать о возможных будущих колонистах.

Венера

Венера и Земля — фактически близнецы по размеру, массе, составу и условиям, в которых они сформировались. Как и Земля, Венера имеет большое железное ядро и скалистую силикатную мантию, а ее кора, по аналогии с нашей планетой, базальтовая.

Судя по данным советских исследовательских аппаратов Venera 13, 14 и Vega 2, концентрация кремния, алюминия, магния, железа, кальция, калия, титана, марганца и серы в базальтах Венеры зависит от локации, однако в целом соответствует их концентрации на Земле.

Наблюдения также показали, что залежи этих минералов, вероятно, покрыты слоем полупроводников неизвестного происхождения — возможно, речь идет о железосодержащих минералах, таких как пирит или магнетит. Кроме того, на Венере присутствуют свинец и висмут, которым планета обязана своим ярким свечением на ночном небе.

Однако добыть эти минералы вряд ли удастся — давление на Венере в 92 раза выше, чем на нашей планете. Средняя температура составляет 460 °С — больше, чем на Меркурии, расположенном в два раза ближе к Солнцу. Такого жара хватит, чтобы расплавить свинец. Причина в особенном устройстве атмосферы планеты: вместо того, чтобы нагревать поверхность до тропического климата, как на Земле, облака отражают тепло и выжигают Венеру.

Ситуация усугубляется еще и тем, что на Венере отсутствует кислород — 96% атмосферы состоит из углекислого газа, а несколько раз в день на поверхности выпадают дожди из серной кислоты. Вряд ли хотя бы один известный науке организм проживет в таких условиях больше нескольких секунд, а техника — больше нескольких часов.

Пояс астероидов

Пояс астероидов — главный кандидат на добычу полезных ископаемых на космических телах и самый далекий от Земли среди перечисленных выше космических тел: расстояние от нашей планеты до ближайшей точки в поясе астероидов составляет 1,2 а.е. (180 млн км).

Астероиды в поясе делятся на два типа: водные и каменно-металлические. Первые содержат большое количество воды. Они, в общем-то, бесполезны для землян, но могут быть чрезвычайно ценным ресурсом для будущих космических колонистов: одного «водного» астероида может хватить на долгие-долгие годы снабжения космической колонии. Такой тип астероидов является наиболее распространенным, «водных» астероидов около 75% в нашей Солнечной системе.

Пояс астероидов может стать центром добычи полезных ископаемых в Солнечной системе, но только в далеком будущем — расстояние до ближайшей точки пояса от Земли составляет 180 млн км

В каменно-металлических астероидах много железа, никеля и кобальта. Кроме того, есть и золото, платина, родий, редкоземельные металлы и прочее. Само собой, ученых и представителей бизнеса больше всего интересуют металлические астероиды с максимальным содержанием металлов.

На большинстве астероидов обоих видов содержатся никель, железо, кобальт, на некоторых — платина, золото и аммиак. Проблема заключается в том, чтобы извлечь эти ресурсы и доставить их на Землю.

Экономическая выгода

Кроме того, такие полеты будут очень дорогими — для сравнения, вся программа «Апполон», которая обошлась США в $25 млрд, позволила доставить на Землю лишь 383,7 кг лунного грунта. При этом перед астронавтами не стояла задача по добыче или переработке минералов.

Сейчас НАСА работает над миссией по отправке зонда на астероид Психея. Цель миссии — получить крошечный образец весом около 60 г. Оценочная стоимость миссии — около $1 млрд.

Но затраты могут окупиться — если оценки ученых верны, самый экономически выгодный астероид 253 Mathilde диаметром 2,8 км может принести до $9,53 трлн прибыли. Оценочная стоимость космического тела составляет более $100 трлн.

Наиболее экономически активным считается астероид 2000 BM19, очень маленький объект O-типа (шириной менее 1 км). Он находится достаточно близко к Земле, а его оценочная стоимость составляет $18,50 трлн. Прибыль оценивается в $3,55 трлн. Подробнее с оценкой экономической эффективности разработки астероидов можно ознакомиться здесь.

Юридические вопросы

Юридические ограничения в вопросах, связанных с разработкой астероидов, — это едва ли не самые сложные для будущей космической добывающей индустрии. Могут ли полезные ископаемые на космических телах принадлежать компаниям или частным инвесторам, правительствам или они являются собственностью всего человечества, как следует из Договора о космосе?

Договор о космосе, или Договор о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну — межправительственный документ, подписанный в 1967 году. Основные положения договора сводятся к запрету размещения ядерного оружия или любого другого оружия массового уничтожения на орбите Земли, Луны или другого космического тела. Документ ограничивает использование Луны и других небесных тел только мирными целями и запрещает предъявлять претензию на владение космическим телом или его частью.

Некоторые страны — например, США и Люксембург — уже приняли законы, которые позволяют частным компаниям получить право на добычу ресурсов в космосе. Однако такие решения пока не согласуются с международным правом и не обсуждались с правительствами других государств.

Пока Договор о космосе, ратифицированный почти 100 странами, предполагает, что ни одна нация не может заявлять свои права на астероиды, планеты или любые другие космические объекты.

Добыча полезных ископаемых на астероидах: кто и почему собирается этим заниматься

Полезные ископаемые жизненно необходимы для современной цивилизации. Мы используем все больше ресурсов, и вскоре, как предполагают многие ученые, ряда ресурсов может оказаться недостаточно для продолжения развития в текущем темпе. Металлургия, автомобилестроение, производство электроники, научная сфера, аэрокосмическая промышленность и многое другое зависит от полезных ископаемых. Предвидя грядущий дефицит, специалисты уже давно говорят о том, что добывать ископаемые нужно в космосе — на других планетах и астероидах. Насколько можно судить, астероиды являются действительно перспективным источником нужных человеку химических элементов и их соединений.

Максимальный интерес пока что вызывают два типа астероидов — водные и металлические (или же каменно-металлические). Что касается первых, то они содержат большое количество воды. Доставлять воду на Землю пока нет смысла, но вот если у человека появятся колонии на Луне, Марсе или других планетах и планетоидах, тогда такие астероиды можно отправлять к колониям. Одного водного астероида хватит на многие годы снабжения космической колонии. Кстати, это наиболее распространенный вид астероидов — их в Солнечной системе около 75%.

Почему астероиды — это хорошо

В металлических или каменно-металлических астероидах много таких металлов, как железо, никель и кобальт. Конечно, есть и другие элементы, которые могут пригодиться человеку: золото, платина, родий, редкоземельные металлы. Они могут быть полезными не только для колонистов, но и для промышленности Земли.

Перспективными для разработки астероидами являются те из них, которые можно приблизить к Земле с минимальными затратами энергии. Подобные астероиды ученые предлагают переводить к одной из орбит рядом с точками Лагранжа L1 и L2, где их можно оставлять в относительной неподвижности. Обе орбиты удалены от Земли примерно на миллион километров.

На данный момент в Солнечной системе обнаружены сотни тысяч астероидов, в каталоге их содержится уже около 700 тысяч. Орбиты большей части (почти полумиллиона) определены с удовлетворительной точностью, а сами астероиды получили официальный каталожный номер. Около 20 000 небесных тел имеют официально утвержденные наименования. Эксперты утверждают, что в Солнечной системе, скорее всего, находится от 1,1 до 1,9 миллиона объектов, размер которых превышает 1 км. Больше всего астероидов, конечно, в поясе астероидов, который расположен между орбитами Юпитера и Марса. Эту область также часто называют главным поясом астероидов или просто главным поясом, подчёркивая тем самым её отличие от других подобных областей скопления малых планет, таких как пояс Койпера за орбитой Нептуна, а также скопления объектов рассеянного диска и облака Оорта.

Не так давно шотландские ученые попытались оценить перспективность добычи полезных ископаемых на ряде объектов, близких к нам. В расчет брались затраты энергии, расстояние до объекта, возможность изменения орбиты астероида и ряд других факторов. На основе этого были выбраны 12 разных астероидов, которые, по мнению шотландцев, можно начать разрабатывать уже сейчас или же в ближайшем будущем.

Кто и как будет добывать?

Кроме того, различные способы ведения разработки полезных ископаемых на астероидах предлагает и частная компания Planetary Resources, созданная при участии Джеймса Кемерона и Ларри Пейджа. Цель этой компании — разработка технологии, позволяющей добывать полезные ископаемые на астероидах. Аналогичную деятельность ведет и компания Deep Space Industries. Ее основатель — Рик Тамлинсон.

Программа США

Конгресс США активно работает по вопросу добычи полезных ископаемых в космосе, разрабатывая закон, открывающий возможность американским компаний добывать ресурсы на астероидах. Закон называется Space Resource Exploration and Utilization Act of 2015, говорится следующее: «любые ресурсы, добытые на астероиде в космосе, являются собственностью лица или организации, которые получили эти ресурсы, все права принадлежат добытчикам».

Закон разрабатывается Конгрессом для того, чтобы защитить интересы американских компаний. Здесь, как уже писалось ранее, есть большая проблема. А именно — соглашение от 1967 года, согласно которому все, что добывается в космосе, принадлежит всем нациям. Это соглашение носит название «Outer Space Treaty» и в США у него много сторонников. Тем не менее, в ходе дебатов конгрессмены предложили считать, что это соглашение, на самом деле, вовсе не закон, а просто полуофициальный документ, у которого нет юридической силы. В 67-м году вряд ли кто-то думал, что разработка астероидов начнется в скором времени, поэтому сам документ был составлен в качестве красивого жеста. Сейчас же эта сфера уже не просто пища для размышлений для писателей фантастов, но и предмет интереса коммерческих организаций и правительств ряда стран.

Люксембург впереди планеты всей

США действуют достаточно активно в плане развитие своей «астероидной» компании, но есть еще одна страна, которая работает в этом направлении не менее энергично. Речь идет о Люксембурге. В этом году Министерство экономики страны начало создавать законодательную базу, позволяющую начать разработку астероидов — добычу как минералов, так и различных металлов. Причем, в отличие от программы США, принять участие в этой программе может любая компания, у которой есть в Люксембурге свое представительство.

Согласно законодательству, компании, которые планируют заняться разработкой околоземных объектов, получают право на добытые ресурсы. Люксембург же будет лишь выдавать лицензии и вести мониторинг добывающих компаний.

Почему Люксембург? Ведь эту страну сложно разглядеть даже на относительно масштабной карте Европы, не говоря уже о карте мира. Люксембург никогда не отправлял космические корабли на орбиту, своего космодрома здесь нет, космической программы — тоже. Население же Великого Герцогства составляет всего 500 тысяч человек. И тем не менее, правительство страны считает, что добыча ископаемых на астероидах — перспективное занятие.

Много лет в Люксембурге добывали железную руду, в но в 70-е годы прошлого века эта сфера пострадала от кризиса и правительство приняло решение диверсифицировать как промышленность, так и экономическую сферу. Своей космической программы здесь нет, да, но зато в Люксембурге, например, работает компания SES, чья сфера деятельности — спутники. Она была основана еще в 1985 году. Эта компания является одним из крупнейших операторов спутников в мире. Сейчас SES управляет полусотней спутников на орбите. Кроме этой компании в Люксембурге действуют и другие.

Planetary Resources, упомянутая выше — одна из таких компаний. В ноябре она инвестировала около $26 млн в экономику Люксембурга «Я уверен, что Люксембург, как никакая другая страна в мире, возлагает надежды на коммерческую разработку астероидов», — говорит СЕО Planetar Resources Крис Левицки (Chris Lewicki). «Они (правительство страны, — прим. ред.) предпринимают ряд шагов, включая разработку законодательной базы, которая помогает создать необходимую среду для бизнеса, планирующего участвовать в разработке астероидов». Planetary Resources разработала спутник, Arkyd 6, который предназначен для обнаружения воды на астероидах. Запустить этот спутник планируется весной 2017 года. После этого компания планирует начать уже полноценную разработку, к 2020 году.

Программа по разработке астероидов создается при участии экспертов по праву, ученых, астронавтов и руководителей космических программ разных стран и организаций. По плану, предложенном правительством Люксембурга, новое законодательство должно вступить в силу уже в 2017 году.

Преимущества и недостатки добычи полезных ископаемых на астероидах

Близость к Земле — некоторые астероиды находятся к нам достаточно близко, так что отправка пилотируемой или автоматической миссии к этим объектам не является неподъемной для человека задачей;
Уже сейчас эксперты выделяют тысячи и тысячи перспективных объектов, с течением времени их количество будет только увеличиваться, по мере изучения учеными;
В астероидах может быть большое количество полезных ископаемых, включая железо и редкие на Земле элементы;
Астероиды могут быть полезным ресурсом как для колонистов будущих колоний на Луне или Марсе, так и для землян.

Низкая гравитация на астероидах — людям, которые будут работать в качестве «космических шахтеров» придется непросто;
Большая часть перспективных астероидов находятся далеко от Земли, и поступление солнечной энергии на большинстве в несколько раз меньше, нежели на Земле, так что и солнечных элементов нужно больше;
Большое количество астероидов могут оказаться бесполезными для человека;
Астероид может столкнуться с себе подобным небесным телом.

Как бы там ни было, но прямо сейчас разрабатывать астероиды готовятся как коммерческие, так и государственные организации. Это позволяет говорить о том, что раз уж эксперты, ученые и предприниматели считают добычу полезных ископаемых на астероидах перспективным делом, то, вероятно, это так и есть.

Поиск золота на астероидах. Рассказываем, сколько можно на этом заработать

В поясе астероидов между Марсом и Юпитером находится металлический астероид, на котором находятся ценные металлы — золото, железо и никель. НАСА готовится запустить миссию на этот астероид — «16 Психея». Результаты проекта могут помочь лучше понять формирование Земли. Однако это может стать важным шагом в будущей разработке метеоритов и поисках там полезных ископаемых и драгоценных металлов. Рассказываем, на каком этапе разработка астероидов находится сейчас, о будущем космического майнинга, какие ответы для науки даст освоение астероидов и сколько можно заработать на этом.

Разработка астероидов. Что ученые надеются найти?

Многие эксперты предсказывали, что в течение следующей четверти века в мире появятся первые триллионеры. Также прогнозируется, что большая часть их богатства будет связана с разработкой астероидов — растущей космической отраслью, где полезные ископаемые и летучие соединения будут добываться с астероидов, сближающихся с Землей. Эта отрасль обещает наводнить рынок обильными запасами драгоценных металлов, таких как золото, серебро и платина.

За пределами Земли есть долгосрочная перспектива Главного пояса астероидов, который обеспечит еще большее изобилие. Это одна из причин, по которой миссия «Психея» по исследованию одноименного металлического астероида в Главном поясе взволновала многих. Пока исследование этого тела многое расскажет нам об истории Солнечной системы, для кого-то она может когда-нибудь стать источником богатства.

Какой астероид освоят первым и почему именно его?

Астероид (16) Психея — уникальный астрономический объект: это одно из 10 самых массивных тел в поясе астероидов. Его диаметр составляет 226 км.

Что делает Psyche 16 особенно интересным, так это его почти чистый металлический состав. Около 90% астероида состоит из железа и никеля, хотя некоторые предполагают, что золота и платины там достаточно , чтобы как следует «встряхнуть» мировую экономику, если эти металлы можно будет заполучить на Землю.

Концепт этого художника изображает астероид Психея, цель миссии НАСА «Психея».

Наличие никеля и железа отделяет его от большинства других астероидов, которые в основном состоят из силикатных минералов (S-тип) или углеродистых соединений (C-тип) и присуждает его к категории металлических астероидов (М-тип).

На данный момент Психея является самой большой из группы астероидов М-типа. Это привело многих представителей астрономического сообщества к выводу, что Психея на самом деле является остатком ядра планеты. Возможно, 16 Psyche — это обнаженное планетное ядро небольшого мира, который подвергался ударам так сильно и так много раз, что его мантия сорвалась, оставив ядро открытым.

Следовательно, его изучение может многое рассказать о формировании планет в ранней Солнечной системе и о магнитных свойствах скалистых миров (таких как Земля и многие другие экзопланеты).

Концепт этого художника, обновленный по состоянию на июнь 2020 года, изображает космический корабль НАСА Psyche.

Миссия «Психея» обещает многому нас научить о том, как появились каменистые планеты нашей Солнечной системы. Понимание его магнитных свойств также может показать, как Земле удалось удержать свое защитное магнитное поле, в то время как Меркурий, Венера и Марс этого не сделали. В случае с Марсом это привело к тому, что поверхность изменилась с более теплой и влажной среды на холодное, сухое и негостеприимное место, которым она является сегодня.

Поиски драгоценных металлов и полезных ископаемых

Для футуристов и венчурных капиталистов этот астероид интересен тем, что его стоимость — 700 квинтлн долларов (это 18 нулей!). По 100 млрд долларов на каждого человека из 7 млрд населения Земли. В нем находится множество драгоценных тяжелых металлов, включая огромное количество золота и платины.

Вот сколько можно заработать на всего одном астероиде.

«Золотые титаны» сейчас контролируют сотни объектов с самой высокой производительностью по всему миру, но 4-5 миллионов унций золота, которые они приносят на рынок каждый год, меркнут по сравнению возможной добычей космических добытчиков.

Конечно, такого рода миссии не могут начаться, пока не будет построена вся необходимая инфраструктура. Это, вероятно, повлечет за собой создание орбитальных производственных мощностей, точек дозаправки на Луне, Марсе и в поясе астероидов или вокруг них. Было бы также разумно построить фундамент в Поясе астероидов или на орбите, чтобы минералы можно было переработать перед доставкой на Землю, уверен Скотт Мур, генеральный директор компании EuroSun Mining из Торонто.

Как будут наблюдать астероид?

Предлагаемое исследование будет проводиться с использованием роботизированного транспортного средства, получившего название «Психея». Космический корабль будет вращаться вокруг астероида в течение шести месяцев, изучая его топографию, гравитацию, магнетизм и другие особенности. Он не приземлится на астероид, а просканирует его с помощью бортового оборудования. Орбитальный аппарат Psyche также проверит DSOC — Deep Space Optical Communications, систему связи, которая, как ожидается, будет в 10–100 раз более эффективной, чем существующие системы связи космических кораблей.

Как только орбитальный аппарат достигнет астероида, весь период наблюдений продлится 20 месяцев, и он будет включать в себя орбиту, картографирование и изучение свойств астероида. Космические миссии обычно состоят из этапов из AF, а миссия Psyche вступила в этап C — этап окончательного проектирования и изготовления, который заканчивается в январе 2021 года. Миссия запланирована на август 2022 года, а прибытие в 16 Psyche ожидается в январе 2026 года.

Будущее разработок астероидов

Конечно, такого рода миссии не могут начаться, пока не будет построена вся необходимая инфраструктура. Это, вероятно, повлечет за собой создание орбитальных производственных мощностей, точек дозаправки на Луне, Марсе и в поясе астероидов или вокруг них. Было бы также разумно построить фундамент в Поясе или на орбите, чтобы минералы можно было переработать перед доставкой на Землю.

Для более подробного резюме есть Дорожная карта для космических поселений, подготовленная Национальным космическим обществом (NSS). Как говорится в Части 5 «Добыча на астероидах и орбитальные космические поселения»:

«Телескопические наблюдения первоначально идентифицируют астероиды как объекты, сближающиеся с Землей (ОСЗ), угрожающие Земле ОСЗ, астероиды главного пояса и другие орбитальные группировки. Первоначальные полеты роботов к астероидам NEO (околоземным астероидам), представляющим коммерческий интерес, подтвердят размер и состав различных типов астероидов как каменистых, металлических или углеродистых и определят фактическое содержание минералов на каждом из них.

Зонды также оценят структуру астероидов как очевидные груды обломков из рыхлых фрагментов или состоящие из твердой, неразрушенной породы и металла. Некоторые миссии могут возвращать реальные образцы материала астероидов для анализа. Вся эта информация поможет правительствам в планировании планетарной защиты от угрожающих ОСЗ и горнодобывающим компаниям решить, на каких астероидах сосредоточиться».

Как только это будет завершено, можно будет отправлять автоматизированные горнодобывающие корабли и собирать астероиды.

Когда ждать полномасштабной космической добычи?

Как объяснил профессор Джон Зарнеки (президент Королевского астрономического общества) в интервью International Business Times, добыча на астероидах может произойти в течение четверти века.

Сроки космической добычи — это вопрос на 64 тысячи долларов. По моему мнению, это 25 лет для создания «доказательной концепции» и 50 лет для коммерческого старта. Но существует так много неопределенностей, в основном связанных с экономикой и развитием космических технологий.

Джон Зарнеки, президент Королевского астрономического общества

На каком мы этапе сейчас?

Psyche, миссия НАСА по исследованию одноименного металлического астероида, недавно прошла важную веху, которая приближает его к дате запуска в августе 2022 года. Теперь миссия переходит от планирования и проектирования к высокопроизводительному производству аппаратного обеспечения космического корабля, который будет лететь к своей цели в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером.

Электрический двигатель Холла, идентичный тем, которые будут использоваться для приведения в движение космического корабля НАСА Psyche, проходит испытания в Лаборатории реактивного движения НАСА. Голубое свечение создается ксеноном, нейтральным газом, который используется в автомобильных фарах и плазменных телевизорах.

НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех

Как и все миссии НАСА, ранняя работа над Psyche началась с составления цифровых чертежей. Затем последовало создание инженерных моделей, которые были протестированы дважды, чтобы подтвердить, что системы будут выполнять свою работу в глубоком космосе — управляя космическим кораблем, получая научные данные и передавая их на Землю.

В июле команда, работающая над миссией, прошла ключевой этап этого процесса — критическую проверку проекта. Именно тогда НАСА начинает конструкции всех систем проекта, включая три научных инструмента и все инженерные подсистемы космического корабля, от телекоммуникаций, силовой установки и питания до авионики и бортового компьютера.

Техник готовится интегрировать часть электрической двигательной установки в основной корпус космического корабля НАСА Psyche в Maxar Technologies в Пало-Альто, Калифорния.

Это один из самых интенсивных обзоров, который проходит миссия за весь ее жизненный цикл, заявляют ученые. Команда заверила, что испытания прошли блестяще. Решены еще не все проблемы и до финиша далеко, но к своей цели исследователи идут уверенно.

Проблемы разработки астероидов

Хотя средства массовой информации рекламировали, что ценный металл 16 Psyche, доставленный на Землю, будет стоить немалые деньги (до 700 квинтилн долларов — самая популярная оценка), о доставке всего этого металла сейчас на Землю не может быть и речи. Во-первых, у нас до сих пор нет технологии, которая позволила бы нам доставить такую массу и безопасно приземлиться на Земле. Во-вторых, добыча астероида и транспортировка его кусками также может оказаться проблематичной, поскольку, опять же, нет безопасных технологий.

Наконец, даже если бы мы нашли способ доставить все это на Землю, внезапный рост предложения на рынке железа, никеля и платины вызвал бы резкое падение цен, попросту обесценив металлы. Это бы серьезно отразилосьна чистой прибыли космических майнеров и поставило бы под угрозу долгосрочную прибыльность всей компании.

На данный момент экономика категорически против. Но что происходит, когда определенные материалы начинают заканчиваться, а цена повышается в 10 раз? С научной точки зрения — откуда я родом — мы будем добывать материалы из астероида в следующем десятилетии.

Картотека: добыча ископаемых в космосе

Запас полезных ископаемых, извлекаемых из земной коры, истощается. Для растущего населения планеты это серьезная угроза, предотвратить которую поможет освоение космических недр. Насколько оно реально и как скоро начнется, рассказывает Юлия Мильшина, ведущий эксперт Форсайт-центра ИСИЭЗ НИУ ВШЭ, одна из авторов нового трендлеттера «Будущее добычи металлов».

Что можно добыть?

Освоение космических недр — это добыча полезных ископаемых на астероидах, планетах, кометах и других небесных телах Солнечной системы. Согласно исследованию астрофизиков из Гарварда, сегодня для добычи ископаемых пригодны 10 астероидов, сближающихся с Землей.

Космические объекты содержат железо, никель, магний, кобальт, титан, драгоценные и редкоземельные металлы (рений, иридий, платина и др.), минералы, из которых можно получать воду, кислород, водород.

Это выгодно?

Потенциальные масштабы горного дела в космосе исчисляются триллионами долларов. Например, стоимость:

ресурсов в поясе астероидов — $700 квинтиллионов или $100 млрд на каждого жителя Земли;
среднего платинового (богатого платиной) астероида — около $3 трлн;
небесного тела с замороженной водой – около $5 триллионов;
железной руды на астероиде (16) Психея, космический аппарат для изучения которого отправится в 2022 году, — $10 трлн;
полезных ископаемых астероида UW-158, содержащего около 100 млн тонн платины, – до $5,4 трлн.

Как работать в невесомости?

Предлагаются несколько технологий:

разработка месторождений открытым способом (к примеру, материал соскребается с поверхности с помощью ковша или шнека);
добыча в шахтах (при невозможности открытого способа необходимо строительство шахт и транспортных систем для доставки руды на поверхность и в центр обработки);
сбор металлов с поверхности с помощью магнитов (космические объекты с высоким содержанием металлов покрыты рыхлыми породами, которые могут быть собраны с помощью специальных магнитов);
добыча с помощью теплового воздействия (воды и различных летучих соединений газов, таких как водород, на ядрах выродившихся комет);
биодобыча (использование микроорганизмов для извлечения металлов из горных пород или рудников).

И что с этим делать?

Природный материал можно доставлять для переработки на Землю, либо перерабатывать на месте. Если удастся реализовать идею по выводу объектов на околоземную орбиту с оптимальными условиями гравитации, реальностью станет организация постоянной добычи.

Для освоения внеземных недр потребуются роботизированные станции и космическая инфраструктура. Уже появляются проекты орбитальных фабрик, т.е. производства продуктов в космосе. Первым устройством для такой работы стал 3D-принтер, созданный компанией Made In Space (США).

Кто имеет право на добычу в космосе?

Основа космического международного права — Договор о космосе (подписан в 1967 году СССР, США и Великобританией, сегодня участников уже более 100). Согласно документу, небесные тела не могут быть частной или национальной собственностью. Условия добычи на них не оговариваются.

Первый закон, регулирующий такую деятельность, принят в Соединенных Штатах Америки в 2015 году (US Commercial Space Launch Competitiveness Act). Одна из его статей гласит: «Гражданин США, занимающийся коммерческой добычей ресурсов на астероиде или других космических ресурсов, имеет право на любой полученный астероидный или другой космический ресурс, в том числе право владеть, перевозить, использовать и продавать его в соответствии с действующим законодательством, включая международные обязательства США».

В Европе юридическим центром зарождающейся индустрии стал Люксембург. В 2017-м здесь вступил в силу закон, легализующий собственность компаний на извлеченные ими космические ресурсы. Чтобы действовать в правовом поле, шахтеры небесных тел должны иметь офис в этой стране и получить письменное разрешение правительства.

Кто-то уже освоил горное дело на околоземных объектах?

Пока нет. Первые компании, разрабатывающие подобные технологии, появились совсем недавно:
2009 год — ARKYD Astronautics (в 2012-м переименована в Planetary Resources);
2010 год — Moon Express;
2013 год — Deep Space Industries (DSI).

Большинство космических миссий, нацеленных на разработку полезных ископаемых в космосе сегодня, — американские, европейские, японские, китайские, индийские.

Россия в 2025 году планирует запуск автоматической межпланетной станции «Фобос-Грунт 2», предназначенной для доставки на Землю образцов грунта с Фобоса — естественного спутника Марса.

Пока развитие отечественных технологий находится на уровне «заделов»: речь идет о наличии базовых знаний, компетенций, инфраструктуры, необходимых для форсированного развития соответствующих направлений исследований.

Когда появятся внеземные шахты

Драйверами индустрии называют снижение стоимости коммерческих космических запусков за счет использования многоразовых ракет, развитие фотоники и робототехники.

Количество международных патентных заявок растет (в 2008–2017 годах – с 124 до 339), новые технологии делают возможной добычу полезных ископаемых в космосе уже в ближайшие десятилетия.

Сразу несколько важных событий планируется на 2020 год:

запуск космических аппаратов Arkyd-301 (Planetary Resources, США) для подробной оценки рудоносности целевых астероидов и сбора информации о будущей разработке шахт;
создание роботизированной станции на Южном полюсе Луны для гелия-3 (Moon Express, США);
возвращение на Землю аппарата Hayabusa2 (JAXA, Япония) с образцами грунта астероида (162173) Рюгу.
В 2023 году ожидается доставка для исследования образца грунта с астероида (101955) Бенну (миссия NASA OSIRIS-REx, стартовавшая в 2016-м).
В 2026-м — плановое прибытие на астероид (16) Психея аппарата миссии Psyche (NASA, США).
2030-е — прогнозируется начало коммерческой добычи полезных ископаемых на Луне и астероидах.
2040-е — появление космических орбитальных фабрик.

Читайте также: