Полезные ископаемые на других планетах в космосе
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.
НАСА, согласно своей программе, о которой рассказывалось выше, собирается выбрать небольшой астероид (всего около 7-10 метров в диаметре), который расположен неподалеку от Земли, и перенаправить его к Луне. Есть и альтернативный план — разделить более крупный астероид на две части, и отправить часть, меньшую по размеру, к Луне. Стоит отметить, что программа будет не такой уж и дорогой. То есть сумма будет солидной — это 1,25-2,6 млрд долларов США, но все же подъемная даже для отдельно взятой организации. Астероид планируется изучать, чтобы получить информацию о его происхождении и свойствах. На примере одного объекта можно будет отработать схему перенаправления и других космических объектов. НАСА занято выбором одного из трех астероидов для отправки беспилотной миссии.
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.
Досягаемыми для человека являются те из астероидов, орбиты которых находятся в пространстве между Марсом и Луной. Если туда можно отправить космический корабль (с минимальными затратами), то, скорее всего, такой астероид можно разрабатывать. Пока что ученые насчитали около 12 000 доступных для человека астероидов — а это уже солидная цифра.
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?
Различные способы разработки предлагают несколько компаний и организаций, включая НАСА. Агентство еще в 2013 году начало реализацию проекта по доставке небесных тел в окрестности Земли (Asteroid Retrieval Mission). В рамках проекта к астероиду (это пилотный проект, поэтому работать предполагается с единственным объектом) предлагается отправить автоматическую станцию, которая сможет захватить объект при помощи специального приспособления. После захвата астероид планируют доставить на орбиту Луны для дальнейшего изучения. Астронавты НАСА даже проходят тренировку в центре имени Линдона Джонсона, отрабатывая приемы по выходу из капсулы Orion в прототипах «астероидных скафандров» и добыче образцов пород астероида.
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
Выше упоминались как преимущества, так и недостатки ведения разработки астероидов. К преимуществам можно отнести такие моменты, как:
- 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.
К недостаткам же можно отнести такие моменты, как:
- 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.
Источник
Если вам нравится научная фантастика, вы знаете, что мысль о колонизации Луны создает невероятные творческие истории. Но есть хорошая вероятность, что лунные города станут реальностью в 21 веке! Колонизация Марса — еще один вариант.
В настоящее время одной из самых больших проблем с идеей основания колонии на Луне является вопрос строительства предметов снабжения. На Луне нет строительного депо, поэтому туда откуда-то должны поступать строительные материалы. Единственное место, где можно получить расходные материалы прямо сейчас, это Земля, а космические корабли работают как грузовик. Использование космического корабля таким образом — это что-то вроде использования почты для получения всех материалов для строительства дома на строительной площадке. Это невероятно дорого и не очень эффективно!
Астероиды могут быть гораздо лучшим местом для получения предметов снабжения. Ранние данные свидетельствуют о том, что в астероидах, которые приближаются к Земле, есть минералы и металлы. Астероиды настолько близки, что многие ученые считают, что миссия по добыче ископаемых легко осуществима. Несколько международных организаций разрабатывают планы по сбору этих природных космических ресурсов.
В этой статье мы рассмотрим, какие ценные ресурсы могут найти шахтеры на астероидах, и как добыча полезных ископаемых может получить эти ресурсы!
Полезные ресурсы астероидов
Ученые считают, что астероиды — это остаточный материал от раннего образования Солнечной системы или обломков от разрушения планеты. Есть десятки тысяч астероидов, которые кружат вокруг Солнца. Большинство из них сгруппированы внутри пояса астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Некоторые астероиды, отклоняются от этой орбиты, и летают ближе к Земле.
Большинство астероидов вписываются в три основные категории:
С-тип — более 75% известных астероидов вписываются в эту категорию. Состав астероидов С-типа аналогичен составу Солнца без водорода, гелия и других летучих веществ.
S-тип — около 17% астероидов относятся к этому типу. Они содержат месторождения никеля, железа и магния.
М-тип — небольшое количество астероидов, содержат никель и железо.
Даже без пилотируемой миссии, чтобы провести полномасштабное исследование астероида, ученые много знают о том, что содержат астероиды. Астрономы используют телескопическую спектроскопию, которая анализирует свет, отраженный от поверхности астероида, чтобы выяснить, что может быть там. Ученые полагают, что помимо железа, никеля и магния, вода, кислород, золото и платина также существуют на некоторых астероидах.
Вода больше всего интересует исследователей космоса, потому что это может помочь сохранить космическую колонию в живых. Без воды нет никакого способа двигаться вперед с человеческим исследованием космоса. Вода также может быть разбита на водород и кислород для образования ракетного топлива. Металлическую руду на астероидах можно добывать и использовать для строительства космических аппаратов и других сооружений для космической колонии.
Корпорации, которые, возможно, не заинтересованы в изучении пространства для приключений и науки, могут быть заинтересованы в сокровищах, которые операция по космической добыче могла бы отправить обратно на Землю. Согласно одному из отчетов НАСА, минеральное богатство астероидов в поясе астероидов может превышать 100 миллиардов долларов для каждого из шести миллиардов человек на Земле. Джон С. Льюис, автор книги по добыче полезных ископаемых « Горное небо», сказал, что астероид диаметром в один километр будет иметь массу около двух миллиардов тонн. В Солнечной системе, возможно, миллион астероидов такого размера. Один из этих астероидов, по словам Льюиса, будет содержать 30 миллионов тонн никеля, 1,5 миллиона тонн металлического кобальта и 7 500 тонн платины. Только платина имела бы стоимость более 150 миллиардов долларов!
Астероиды обладают удивительным потенциалом для промышленности. Но что потребуется, чтобы приземлиться на астероид, найти эти ценные материалы, извлечь их и обработать? Давайте разберемся, как операции по добыче астероидов могут обеспечить Землю и ее колонии на других планетах множеством материалов.
Экстракция и обработка астероидов
Привод для установки операции добычи на астероиде является вопросом простой экономики. В то время как строительство астероидной шахты будет стоить миллиарды долларов, это будет намного дешевле, чем перенос предметов снабжения с Земли на Луну или Марс.
Космический аппарат должен был нести еду и предметы снабжения для горнодобывающего экипажа, и оборудование для шахты. Люди уже приземлялись на Луну, и некоторые астероиды проходят ближе, чем Луна. Космический корабль, идущий на астероид, нуждался бы в меньшей мощности и топливе ракеты, чем на Луну.
Одна из проблем будет заключаться в том, как работать в условиях вращения астероида. Некоторые эксперты предлагают приложить ракеты к астероиду, чтобы вырваться из него. Но как только горняки высаживаются на астероид, как они планируют его копать, обрабатывают добытые материалы и переносят их в космическую колонию или на Землю?
Никто точно не знает, как будет выглядеть первая астероидная шахта, но вот некоторые хорошие предположения:
— Механизм, вероятно, будет работать на солнечной энергии, чтобы уменьшить потребность в топливе, которое необходимо было бы вытащить на астероид с помощью космических аппаратов;
— Оборудование также должно быть легким для транспортировки на астероид;
Некоторые эксперты, включая Льюиса, высказались за использование роботизированного оборудования для ограничения персонала, необходимого для выполнения проекта по добыче. Это уменьшит количество предметов снабжения, таких как еда, необходимая для пилотируемой миссии.
Шахтеры на астероидах будут использовать методы, подобные тем, которые используются на Земле. Наиболее вероятным методом было бы соскоблить требуемый материал с астероида и туннелировать сборник определенных веществ. Скребок или добыча полосы вытаскивают ценную руду, которая будет плавать с астероида. Поскольку большая часть руды будет лететь, для ее сбора можно использовать большой купол.
Астероиды почти не имеют силы тяжести, поэтому горное оборудование и астронавты-майнеры, которые его эксплуатируют, должны будут использовать крепежи, чтобы привязываться к поверхности. Однако отсутствие гравитации является преимуществом при перемещении добытого материала без необходимости использовать большую мощность.
Когда груз материала готов к отправке на Землю или в космическую колонию, ракетное топливо для паромного корабля может быть получено путем разрушения воды от астероида до водорода и кислорода.
После того, как минералы и ресурсы астероида были исчерпаны проектом добычи, оборудование затем можно транспортировать к следующему астероиду.
Из-за отсутствия силы тяжести и атмосферы, переправлять вновь добытые материалы на Луну будет легко. Когда-то там они могут быть очищены и превращены в строительные материалы!
Источник
Человек как никогда раньше приблизился к тому, чтобы начать колонизацию Марса, Луны и всей Солнечной Системы в целом. Мы уже умеем запускать спутники и ракеты, мы построили МКС, место жизни вне Земли! К 2024 году мы полетим на Марс, а к концу века построим там колонию, а в туризме появится новое направление — космические полёты вокруг Земли!
И всё же чтобы говорить нормально об освоении космоса, о создании не только научных баз, полноценных колоний, нужно покорить то, на что мы даже не обращаем внимания. Ни Марс, ни Луну, ни даже Титан (спутник Сатурна, на котором, возможно, есть жизнь). Нужно освоить астероиды, ведь они очень и очень важны!
Зачем вообще нам астероиды?
Скажите, из чего у вас в доме провода? Конечно же, из меди либо алюминия — ведь другие металлы (золото, платина, медь) слишком дорогие, хоть и обладают лучшими характеристиками. Однако знаете ли вы, из чего состоит астероид? Это ведь буквально летающий в космосе камень, состоящий из кремния и благородных металлов! В астероидах можно найти платину, медь, золото, палладий, олово, железо и множество других, почти всю таблицу химических элементов!
Зачем нам нужно такое количество металлов? Для строительства! К примеру, серебро является лучшим металлом для проводов, ведь проводит электричество с наименьшим сопротивлением, то есть с минимальными потерями! Но стоимость серебряного провода в 9 раз выше медного и в 13 — алюминиевого! А ещё делают провода из золота, которое также имеет низкое сопротивление, а также устойчиво к повреждениям. Представьте его цену?
Провода из серебра и золота можно купить, но слишком огромные суммы выйдут на покрытие хотя бы одной комнаты. Именно поэтому их применяют в особо важных целях — к примеру, в аппаратах на МКС.
Кроме отличной проводимости, металлы обладают и другими отличными свойствами: к примеру, защищают от губительной радиации и хорошо проводят тепло, что может пригодиться будущим колонистам на Марсе.
А ещё на астероидах могут быть те металлы, в которых мы нуждаемся, но которых мало на Земле — к примеру, калифорний, плутоний, уран, тритий и другие. Они нужны нам для добычи энергии, так что вопрос об их использовании стоит очень остро.
Но где брать столько металла? Конечно же, на астероидах!
Но почему именно на астероидах, а не на Марсе или хотя бы не на Земле?
Посмотрите на эту глыбу. Это астероид 2011 UW158, и он сблизился с Землёй на максимально возможное расстояние в 2015 году. О нём сразу же раструбили в новостях, ведь кроме своих размеров (примерно 0.3 кубических километра) он содержит в себе платины на 5 триллионов долларов!!! Это в 2.3 раза больше, чем размеры всех известных запасов на Земле (180 тысяч тонн против 80)!
Платина имеет множество применений, начиная от катализаторов для промышленности и заканчивая изготовлением пломб. И в будущем её добычи на Земле может не хватить, тогда почему бы не использовать для этого астероиды? Кстати, некоторые компании (Planetary resources и Deep space industries) уже выразили свои намерения добывать платину на этом астероиде.
А вот это — астероид 16 Психея и он по-настоящему драгоценен для нас. Во-первых, он просто огромен (шар диаметром в 180 километров). Во-вторых, в нём есть много чего интересного — железо, никель, золото, серебро, платина, и даже водород, кислород и вода! Этих запасов нам может хватить на тысячи лет вперёд, ведь оценочная стоимость этого астероида — 10 квадриллионов долларов! Это в 200 раз больше нынешней мировой экономики!
В 2022 году NASA собирается отправить туда зонд, который приземлится на астероид в 2026 году. Он изучит его подробнее, а также скажет, насколько реальна добыча полезных ископаемых на астероидах в целом.
У нас уже был опыт приземления!
2 года назад человечество уже совершило огромный скачок. Мы посадили космический аппарат «Розетта» на комету Чурюмова — Герасименко. Это заняло у нас 13 лет, но мы смогли сделать это — посадить космический корабль на быстродвижущийся маленький объект! Это значит, что мы таким же образом сможем попасть и на астероиды!
Уже существуют десятки частных и государственных компаний, разрабатывающих собственные проекты по добыче полезных ископаемых на астероидах. В ближайшие 10 лет будет осуществлено минимум 3 полёта на астероиды в NASA и Роскосмосе. И я уверен, однажды мы сможем покорить не только Землю, Марс и Луну, но и построить добывающие станции на множестве астероидов!
Понравилась статья? Ставьте палец вверх и подписывайтесь на мой канал — там ещё множество научных тем: космос, химия, физика, технологии,изобретения и многое другое.Читайте меня в телеграме (Будни Учёного 2.0) и в Яндекс.Дзене (Мир науки)!
Источник