|
У человечества большие планы на добычу полезных ископаемых в космосе
|
|
|
|
Как и Земля, планетарные тела, такие как Луна, Марс, астероиды и кометы, содержат значительные запасы ценных ресурсов. Это привлекло внимание как исследователей, так и промышленности, которые надеются, что однажды они будут добывать их для поддержки космической экономики. Но создание любой внеземной горнодобывающей промышленности будет немалым подвигом. Давайте посмотрим, с чем мы столкнулись. Когда вы думаете о добыче полезных ископаемых за пределами Земли, вы можете представить себе извлечение материалов из различных тел в космосе и доставку их обратно на Землю. Но вряд ли это будет первый коммерчески жизнеспособный пример. Если бы мы хотели установить постоянное присутствие людей на Луне, как предложило НАСА, нам нужно было бы пополнить запасы проживающих там астронавтов. Ресурсы, такие как вода, могут быть переработаны только в определенной степени. В то же время ресурсы чрезвычайно дороги для запуска с Земли.
|
|
|
По состоянию на 2018 год запуск одного килограмма материала на низкую околоземную орбиту стоил около 3645 австралийских долларов, а запуск выше или на Луну - дороже. Вполне вероятно, что материалы, добытые в космосе, будут использоваться в космосе, чтобы сэкономить на этих расходах. Сбор материалов, необходимых на месте, называется «использованием ресурсов на месте». Это может включать в себя что угодно, от добычи льда до сбора почвы для строительства сооружений. В настоящее время НАСА изучает возможность строительства зданий на Луне с помощью 3D-печати. Добыча полезных ископаемых в космосе также может изменить управление спутниками. Текущая практика заключается в том, чтобы сводить спутники с орбиты через 10–20 лет, когда у них заканчивается топливо. Одной из благородных целей космических компаний, таких как Orbit Fab, является разработка типа спутника, который можно было бы дозаправлять топливом, собранным в космосе. Даже для низкоорбитальных спутников энергия, необходимая для достижения их с Луны, меньше энергии, необходимой для их достижения с Земли.
|
|
|
|
Какие ресурсы есть?
|
|
|
|
Когда дело доходит до добычи полезных ископаемых за пределами Земли, есть несколько ресурсов, которые являются одновременно богатыми и ценными. Некоторые астероиды содержат огромное количество железа, никеля, золота и металлов платиновой группы, которые можно использовать в строительстве и электронике. Лунный реголит (горная порода и почва) содержит гелий-3, который может стать ценным ресурсом в будущем, если ядерный синтез станет жизнеспособным и широко распространенным. Британская компания Metalysis разработала процесс извлечения кислорода из лунного реголита. Ожидается, что лед будет существовать на поверхности Луны, в постоянно затененных кратерах вблизи ее полюсов. Мы также думаем, что под поверхностью Марса есть лед, астероиды и кометы. Его можно использовать для поддержания жизни или разбить на кислород и водород и использовать в качестве топлива.
|
|
|
|
Как мы будем добывать в космосе?
|
|
|
|
Моя (Майкла) докторская степень. Диссертация включала проверку того, как методы исследования будут работать на Луне и Марсе. Другая наша работа включала экономическое моделирование добычи льда на Марсе и компьютерное моделирование устойчивости туннелей на Луне. Некоторые предложения по добыче полезных ископаемых за пределами Земли аналогичны добыче полезных ископаемых на Земле. Например, мы можем добывать лунный реголит роторным экскаватором или добывать астероид с помощью туннелепроходческой машины. Другие предложения более необычны — например, использование вакуумной машины для вытягивания реголита вверх по трубе (которая нашла ограниченное применение при раскопках на Земле). Исследователи из Сиднейского университета Нового Южного Уэльса и Австралийского национального университета предлагают использовать биодобычу. При этом бактерии, введенные на астероид, будут потреблять определенные минералы и производить газ, который затем можно будет собрать и собрать с помощью зонда.
|
|
|
|
Огромные проблемы сохраняются
|
|
|
|
Наша работа в Австралийском центре исследований космической техники UNSW направлена ??на поиск способов снижения рисков в отрасли космических ресурсов. Излишне говорить, что существует множество технических и экономических проблем. Те же затраты на запуск, из-за которых так много желающих начать добычу за пределами Земли, также означают, что доставка майнингового оборудования в космос стоит дорого. Операции по добыче полезных ископаемых должны быть как можно более легкими, чтобы быть рентабельными (или даже осуществимыми). Более того, чем дальше что-то находится от Земли, тем больше времени требуется, чтобы достичь. Есть задержка до 40 минут при отправке команды марсоходу и выяснении успешности. У Луны задержка связи составляет всего 2,7 секунды, и ее может быть легче добывать удаленно. Околоземные объекты также имеют орбиты, подобные земным, и иногда проходят мимо Земли на расстояниях, сравнимых с Луной. Они являются идеальным кандидатом для добычи, так как требуют мало энергии для достижения и возврата.
|
|
|
|
Добыча полезных ископаемых вне Земли должна быть в основном автоматизирована или управляться дистанционно, учитывая дополнительные проблемы, связанные с отправкой людей в космос, такие как необходимость жизнеобеспечения, предотвращение радиации и дополнительные затраты на запуск. Однако даже системы майнинга на Земле еще не полностью автоматизированы. Прежде чем можно будет добывать астероиды, необходимо будет улучшить робототехнику. Хотя космические аппараты приземлялись на астероиды несколько раз и даже извлекали образцы, которые были возвращены в Вумеру в Южной Австралии во время миссий Hayabusa 1 и 2, наш общий уровень успешных посадок на астероиды и кометы низок. В 2014 году посадочный модуль Philae, отправленный к комете 67P/Чурюмова/Герасименко, как известно, упал в канаву во время неудачной попытки приземления.
|
|
|
|
Есть и экологические соображения. Добыча полезных ископаемых в космосе может помочь сократить объем добычи, необходимой на Земле. Но это в том случае, если добыча полезных ископаемых за пределами Земли приведет к меньшему, а не большему количеству запусков ракет, или если ресурсы будут возвращены и использованы на Земле. Хотя сбор ресурсов в космосе может означать, что их не нужно запускать с Земли, по мере роста космической экономики неизбежно может состояться больше запусков. Тогда возникает вопрос, будут ли предлагаемые методы добычи полезных ископаемых работать даже в космических условиях. Различные планетарные тела имеют разные атмосферы (или не имеют), гравитацию, геологию и электростатическую среду (например, они могут иметь электрически заряженную почву из-за частиц Солнца). Как эти условия повлияют на внеземные операции, пока неизвестно.
|
|
|
|
Но работа идет
|
|
|
|
Хотя это еще только начало, ряд компаний в настоящее время разрабатывают технологии для внеземной добычи полезных ископаемых, исследования космических ресурсов и других применений в космосе. Канадская корпорация космической добычи разрабатывает инфраструктуру, необходимую для поддержания жизни в космосе, включая генераторы кислорода и другое оборудование. Американская компания OffWorld разрабатывает промышленных роботов для операций на Земле, Луне, астероидах и Марсе. Корпорация Asteroid Mining также работает над созданием рынка космических ресурсов.
|
|
|
|
Источник
|
