Промышленное освоение астероидов

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

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





Ресурсы астероидов

Различные минералы и летучие элементы, находящиеся в составе пород астероида или кометы, могут служить источником железа, никеля и титана. Кроме того, предполагается, что некоторые астероиды содержат в своём составе водосодержащие минералы, из которых можно получить воду и кислород, необходимые для поддержания жизни, а также водород — один из основных видов ракетного топлива. В процессе дальнейшего освоения космоса использование космических ресурсов будет просто необходимо.

Металлы

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.[1] Фактически, всё золото, кобальт, железо, марганец, молибден, никель, осмий, палладий, платина, рений, родий и рутений, которые сейчас добываются из верхних слоёв Земли, являются остатками астероидов, упавших на Землю во время ранней метеоритной бомбардировки, когда после остывания коры на планету обрушилось огромное количество астероидного материала[2][3]. Из-за большой массы более 4 млрд лет назад на Земле начала происходить дифференциация недр, в результате чего большинство тяжёлых элементов под действием гравитации опустилось к ядру планеты, поэтому кора оказалась обеднённой тяжёлыми элементами. А на большинстве астероидов из-за незначительной массы никогда не происходила дифференциация недр и все химические элементы распределены в них более равномерно.

В 2004 году мировое производство железной руды превысило 1 млрд тонн.[4] Для сравнения, один небольшой астероид класса M диаметром в 1 км может содержать до 2 млрд тонн железо-никелевой руды[5], что в 2-3 раза превышает добычу руды за 2004 год. Самый крупный известный металлический астероид (16) Психея содержит 1,7·1019 кг 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.

Вода и ее производные

В 2006 году обсерватория Кек объявила, что двойной троянский астероид (617) Патрокл[6], а также многие другие троянские астероиды Юпитера, состоят изо льда и являются, возможно, выродившимися ядрами комет. Другие кометы и некоторые сближающиеся с Землёй астероиды также могут обладать большими запасами воды. Использование местных ресурсов для создания и поддержания жизнеспособности базы поможет существенно снизить себестоимость добычи сырья.

Выбор астероида

Одним из главных факторов окупаемости добывающей базы является выбор правильной траектории и времени полёта, а также астероида с приемлемым значением первой космической скорости (<math>v_1</math>). Значительная часть добытых ресурсов может быть израсходована в процессе их доставки на Землю, а особенно при старте с астероида и разгоне.

Вторым фактором является выбор цели. В настоящее время качество руды и, как следствие, стоимость и масса оборудования, необходимого для его извлечения, неизвестны. Тем не менее, выявить потенциальные рынки сбыта добытых на астероидах ресурсов, с последующим получением прибыли, вполне реально. Например, экономия доставки нескольких тонн воды на низкую околоземную орбиту (НОО) за счёт добычи её на астероиде может привести к существенной прибыли в области космического туризма.[7]

Астероиды, сближающиеся с Землёй, являются первостепенными объектами для промышленного освоения. Низкое значение <math>v_1</math> делает их пригодными объектами добычи строительных материалов для околоземных космических объектов, что значительно снижает экономические затраты на транспортировку грузов на орбиту Земли.

Примером астероида, наиболее перспективного для освоения, является астероид (4660) Нерей. Этот астероид имеет очень низкую <math>v_1</math>, даже по сравнению с Луной, что позволяет легко поднимать с его поверхности добытые материалы. Однако, чтобы доставить их на Землю, потребуется разогнать корабль до гораздо большей скорости. По данным базы данных Asterank, добыча ресурсов со следующих астероидов может быть наиболее выгодной с экономической точки зрения[8]:

Добыча

Существует три возможных варианта добычи сырья:

  1. Добыча руды и доставка её на место последующей переработки,
  2. Переработка добытой руды прямо на месте добычи, с последующей доставкой полученного материала,
  3. Перемещение астероида на безопасную орбиту между Луной и Землёй. Это теоретически может позволить сэкономить добытые на астероиде материалы.

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

Добыча и переработка полезных ископаемых на астероиде требует специализированного 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[9], этот способ вполне применим.
  2. На металлических астероидах поверхность может быть покрыта зёрнами металла, которые можно было бы собирать при помощи магнита[10].
  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.[11]
  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 самовоспроизводящиеся 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 (16) 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, ввиду конечности скорости передачи сигнала, 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.[12]

Ближайшие планируемые проекты исследования астероидов

См. также

Напишите отзыв о статье "Промышленное освоение астероидов"

Примечания

  1. ↑ Lewis John S. [books.google.com/?id=k9hwi3ktye8C&dq=isbn=0201328194 Mining the Sky: Untold Riches from the Asteroids, Comets, and Planets]. — Perseus. — ISBN 0-201-32819-4.
  2. ↑ University of Toronto (2009, October 19). [www.sciencedaily.com/releases/2009/10/091018141608.htm Geologists Point To Outer Space As Source Of The Earth’s Mineral Riches]. ScienceDaily
  3. ↑ James M. Brenan and William F. McDonough, «[www.geology.utoronto.ca/Members/brenan/Brenan%20and%20McDonough,%202009.pdf Core formation and metal-silicate fractionation of osmium and iridium from gold]», Nature Geoscience (18 October 2009)
  4. ↑ «[www.newmaterials.com/news/833.asp World Produces 1.05 Billion Tonnes of Steel in 2004]», International Iron and Steel Institute, 2005
  5. ↑ Lewis 1993
  6. ↑ F. Marchis et al., «[www.nature.com/nature/journal/v439/n7076/abs/nature04350.html A low density of 0.8 g/cm3 for the Trojan binary asteroid 617 Patroclus]», Nature, 439, pp. 565—567, 2 February 2006.
  7. ↑ Sonter, Mark [www.spacefuture.com/archive/mining_economics_and_risk_control_in_the_development_of_near_earth_asteriod_resources.shtml Mining Economics and Risk-Control in the Development of Near-Earth-Asteroid Resources]. Space Future. Проверено 8 июня 2006. [www.webcitation.org/68YcxZIY5 Архивировано из первоисточника 20 июня 2012].
  8. ↑ [www.asterank.com/ Asteroid Database and Mining Rankings - Asterank]. www.asterank.com. Проверено 2 марта 2016.
  9. ↑ L. Wilson, K. Keil, S. J. Love (1999). «[adsabs.harvard.edu/abs/1999M&PS...34..479W The internal structures and densities of asteroids]». Meteoritics & Planetary Science 34 (3): 479–483. DOI:10.1111/j.1945-5100.1999.tb01355.x.
  10. ↑ William K. Hartmann (2000). «[www.sciencemag.org/cgi/content/summary/288/5467/820 The Shape of Kleopatra]». Science 288 (5467): 820–821. DOI:10.1126/science.288.5467.820.
  11. ↑ David L. Kuck, «Exploitation of Space Oases», Proceedings of the Twelfth SSI-Princeton Conference, 1995.
  12. ↑ Crandall W.B.C, et al. (2009). «[www.nasa.gov/pdf/383154main_53%20-%2020090803.7.toAugustineCommittee-2009-08-03.pdf Why Space, Recommandations the the Review of United States Human Space Flight Plans Committee]». NASA Document Server.

Литература

Ссылки

  • [www.spacefuture.com/archive/the_technical_and_economic_feasibility_of_mining_the_near_earth_asteriods.shtml The Technical and Economic Feasibility of Mining the Near-Earth Asteroids], M. J. Sonter.
  • [www.youtube.com/watch?v=VLouRKHknOU Asteroid Mining - The Market Problem and Radical Solution]
  • [www1.american.edu/ted/SPACEMIN.HTM THE FUTURE OF SPACE MINING (SPACEMIN Case)], December 21, 1995  (англ.)
  • [online.wsj.com/article/SB10001424052702303513404577356190967904210.html?mod=WSJ_Tech_RightMostPopular A Quixotic Quest to Mine Asteroids]
Колонизация
Солнечной системы
Колонизация вне
Солнечной системы
Искусственные колонии
Ресурсы и энергетика

Промышленное освоение астероидов • Космическая энергетика

Отрывок, характеризующий Промышленное освоение астероидов

– Кто такой? – спрашивали с подъезда.
– Графские наряженные, по лошадям вижу, – отвечали голоса.


Пелагея Даниловна Мелюкова, широкая, энергическая женщина, в очках и распашном капоте, сидела в гостиной, окруженная дочерьми, которым она старалась не дать скучать. Они тихо лили воск и смотрели на тени выходивших фигур, когда зашумели в передней шаги и голоса приезжих.
Гусары, барыни, ведьмы, паясы, медведи, прокашливаясь и обтирая заиндевевшие от мороза лица в передней, вошли в залу, где поспешно зажигали свечи. Паяц – Диммлер с барыней – Николаем открыли пляску. Окруженные кричавшими детьми, ряженые, закрывая лица и меняя голоса, раскланивались перед хозяйкой и расстанавливались по комнате.
– Ах, узнать нельзя! А Наташа то! Посмотрите, на кого она похожа! Право, напоминает кого то. Эдуард то Карлыч как хорош! Я не узнала. Да как танцует! Ах, батюшки, и черкес какой то; право, как идет Сонюшке. Это еще кто? Ну, утешили! Столы то примите, Никита, Ваня. А мы так тихо сидели!
– Ха ха ха!… Гусар то, гусар то! Точно мальчик, и ноги!… Я видеть не могу… – слышались голоса.
Наташа, любимица молодых Мелюковых, с ними вместе исчезла в задние комнаты, куда была потребована пробка и разные халаты и мужские платья, которые в растворенную дверь принимали от лакея оголенные девичьи руки. Через десять минут вся молодежь семейства Мелюковых присоединилась к ряженым.
Пелагея Даниловна, распорядившись очисткой места для гостей и угощениями для господ и дворовых, не снимая очков, с сдерживаемой улыбкой, ходила между ряжеными, близко глядя им в лица и никого не узнавая. Она не узнавала не только Ростовых и Диммлера, но и никак не могла узнать ни своих дочерей, ни тех мужниных халатов и мундиров, которые были на них.
– А это чья такая? – говорила она, обращаясь к своей гувернантке и глядя в лицо своей дочери, представлявшей казанского татарина. – Кажется, из Ростовых кто то. Ну и вы, господин гусар, в каком полку служите? – спрашивала она Наташу. – Турке то, турке пастилы подай, – говорила она обносившему буфетчику: – это их законом не запрещено.
Иногда, глядя на странные, но смешные па, которые выделывали танцующие, решившие раз навсегда, что они наряженные, что никто их не узнает и потому не конфузившиеся, – Пелагея Даниловна закрывалась платком, и всё тучное тело ее тряслось от неудержимого доброго, старушечьего смеха. – Сашинет то моя, Сашинет то! – говорила она.
После русских плясок и хороводов Пелагея Даниловна соединила всех дворовых и господ вместе, в один большой круг; принесли кольцо, веревочку и рублик, и устроились общие игры.
Через час все костюмы измялись и расстроились. Пробочные усы и брови размазались по вспотевшим, разгоревшимся и веселым лицам. Пелагея Даниловна стала узнавать ряженых, восхищалась тем, как хорошо были сделаны костюмы, как шли они особенно к барышням, и благодарила всех за то, что так повеселили ее. Гостей позвали ужинать в гостиную, а в зале распорядились угощением дворовых.
– Нет, в бане гадать, вот это страшно! – говорила за ужином старая девушка, жившая у Мелюковых.
– Отчего же? – спросила старшая дочь Мелюковых.
– Да не пойдете, тут надо храбрость…
– Я пойду, – сказала Соня.
– Расскажите, как это было с барышней? – сказала вторая Мелюкова.
– Да вот так то, пошла одна барышня, – сказала старая девушка, – взяла петуха, два прибора – как следует, села. Посидела, только слышит, вдруг едет… с колокольцами, с бубенцами подъехали сани; слышит, идет. Входит совсем в образе человеческом, как есть офицер, пришел и сел с ней за прибор.
– А! А!… – закричала Наташа, с ужасом выкатывая глаза.
– Да как же, он так и говорит?
– Да, как человек, всё как должно быть, и стал, и стал уговаривать, а ей бы надо занять его разговором до петухов; а она заробела; – только заробела и закрылась руками. Он ее и подхватил. Хорошо, что тут девушки прибежали…
– Ну, что пугать их! – сказала Пелагея Даниловна.
– Мамаша, ведь вы сами гадали… – сказала дочь.
– А как это в амбаре гадают? – спросила Соня.
– Да вот хоть бы теперь, пойдут к амбару, да и слушают. Что услышите: заколачивает, стучит – дурно, а пересыпает хлеб – это к добру; а то бывает…
– Мама расскажите, что с вами было в амбаре?
Пелагея Даниловна улыбнулась.
– Да что, я уж забыла… – сказала она. – Ведь вы никто не пойдете?
– Нет, я пойду; Пепагея Даниловна, пустите меня, я пойду, – сказала Соня.
– Ну что ж, коли не боишься.
– Луиза Ивановна, можно мне? – спросила Соня.
Играли ли в колечко, в веревочку или рублик, разговаривали ли, как теперь, Николай не отходил от Сони и совсем новыми глазами смотрел на нее. Ему казалось, что он нынче только в первый раз, благодаря этим пробочным усам, вполне узнал ее. Соня действительно этот вечер была весела, оживлена и хороша, какой никогда еще не видал ее Николай.
«Так вот она какая, а я то дурак!» думал он, глядя на ее блестящие глаза и счастливую, восторженную, из под усов делающую ямочки на щеках, улыбку, которой он не видал прежде.
– Я ничего не боюсь, – сказала Соня. – Можно сейчас? – Она встала. Соне рассказали, где амбар, как ей молча стоять и слушать, и подали ей шубку. Она накинула ее себе на голову и взглянула на Николая.
«Что за прелесть эта девочка!» подумал он. «И об чем я думал до сих пор!»
Соня вышла в коридор, чтобы итти в амбар. Николай поспешно пошел на парадное крыльцо, говоря, что ему жарко. Действительно в доме было душно от столпившегося народа.
На дворе был тот же неподвижный холод, тот же месяц, только было еще светлее. Свет был так силен и звезд на снеге было так много, что на небо не хотелось смотреть, и настоящих звезд было незаметно. На небе было черно и скучно, на земле было весело.
«Дурак я, дурак! Чего ждал до сих пор?» подумал Николай и, сбежав на крыльцо, он обошел угол дома по той тропинке, которая вела к заднему крыльцу. Он знал, что здесь пойдет Соня. На половине дороги стояли сложенные сажени дров, на них был снег, от них падала тень; через них и с боку их, переплетаясь, падали тени старых голых лип на снег и дорожку. Дорожка вела к амбару. Рубленная стена амбара и крыша, покрытая снегом, как высеченная из какого то драгоценного камня, блестели в месячном свете. В саду треснуло дерево, и опять всё совершенно затихло. Грудь, казалось, дышала не воздухом, а какой то вечно молодой силой и радостью.
С девичьего крыльца застучали ноги по ступенькам, скрыпнуло звонко на последней, на которую был нанесен снег, и голос старой девушки сказал:
– Прямо, прямо, вот по дорожке, барышня. Только не оглядываться.
– Я не боюсь, – отвечал голос Сони, и по дорожке, по направлению к Николаю, завизжали, засвистели в тоненьких башмачках ножки Сони.
Соня шла закутавшись в шубку. Она была уже в двух шагах, когда увидала его; она увидала его тоже не таким, каким она знала и какого всегда немножко боялась. Он был в женском платье со спутанными волосами и с счастливой и новой для Сони улыбкой. Соня быстро подбежала к нему.
«Совсем другая, и всё та же», думал Николай, глядя на ее лицо, всё освещенное лунным светом. Он продел руки под шубку, прикрывавшую ее голову, обнял, прижал к себе и поцеловал в губы, над которыми были усы и от которых пахло жженой пробкой. Соня в самую середину губ поцеловала его и, выпростав маленькие руки, с обеих сторон взяла его за щеки.
– Соня!… Nicolas!… – только сказали они. Они подбежали к амбару и вернулись назад каждый с своего крыльца.


Когда все поехали назад от Пелагеи Даниловны, Наташа, всегда всё видевшая и замечавшая, устроила так размещение, что Луиза Ивановна и она сели в сани с Диммлером, а Соня села с Николаем и девушками.
Николай, уже не перегоняясь, ровно ехал в обратный путь, и всё вглядываясь в этом странном, лунном свете в Соню, отыскивал при этом всё переменяющем свете, из под бровей и усов свою ту прежнюю и теперешнюю Соню, с которой он решил уже никогда не разлучаться. Он вглядывался, и когда узнавал всё ту же и другую и вспоминал, слышав этот запах пробки, смешанный с чувством поцелуя, он полной грудью вдыхал в себя морозный воздух и, глядя на уходящую землю и блестящее небо, он чувствовал себя опять в волшебном царстве.
– Соня, тебе хорошо? – изредка спрашивал он.
– Да, – отвечала Соня. – А тебе ?
На середине дороги Николай дал подержать лошадей кучеру, на минутку подбежал к саням Наташи и стал на отвод.
– Наташа, – сказал он ей шопотом по французски, – знаешь, я решился насчет Сони.
– Ты ей сказал? – спросила Наташа, вся вдруг просияв от радости.
– Ах, какая ты странная с этими усами и бровями, Наташа! Ты рада?
– Я так рада, так рада! Я уж сердилась на тебя. Я тебе не говорила, но ты дурно с ней поступал. Это такое сердце, Nicolas. Как я рада! Я бываю гадкая, но мне совестно было быть одной счастливой без Сони, – продолжала Наташа. – Теперь я так рада, ну, беги к ней.
– Нет, постой, ах какая ты смешная! – сказал Николай, всё всматриваясь в нее, и в сестре тоже находя что то новое, необыкновенное и обворожительно нежное, чего он прежде не видал в ней. – Наташа, что то волшебное. А?
– Да, – отвечала она, – ты прекрасно сделал.
«Если б я прежде видел ее такою, какою она теперь, – думал Николай, – я бы давно спросил, что сделать и сделал бы всё, что бы она ни велела, и всё бы было хорошо».
– Так ты рада, и я хорошо сделал?
– Ах, так хорошо! Я недавно с мамашей поссорилась за это. Мама сказала, что она тебя ловит. Как это можно говорить? Я с мама чуть не побранилась. И никому никогда не позволю ничего дурного про нее сказать и подумать, потому что в ней одно хорошее.
– Так хорошо? – сказал Николай, еще раз высматривая выражение лица сестры, чтобы узнать, правда ли это, и, скрыпя сапогами, он соскочил с отвода и побежал к своим саням. Всё тот же счастливый, улыбающийся черкес, с усиками и блестящими глазами, смотревший из под собольего капора, сидел там, и этот черкес был Соня, и эта Соня была наверное его будущая, счастливая и любящая жена.
Приехав домой и рассказав матери о том, как они провели время у Мелюковых, барышни ушли к себе. Раздевшись, но не стирая пробочных усов, они долго сидели, разговаривая о своем счастьи. Они говорили о том, как они будут жить замужем, как их мужья будут дружны и как они будут счастливы.
На Наташином столе стояли еще с вечера приготовленные Дуняшей зеркала. – Только когда всё это будет? Я боюсь, что никогда… Это было бы слишком хорошо! – сказала Наташа вставая и подходя к зеркалам.
– Садись, Наташа, может быть ты увидишь его, – сказала Соня. Наташа зажгла свечи и села. – Какого то с усами вижу, – сказала Наташа, видевшая свое лицо.
– Не надо смеяться, барышня, – сказала Дуняша.
Наташа нашла с помощью Сони и горничной положение зеркалу; лицо ее приняло серьезное выражение, и она замолкла. Долго она сидела, глядя на ряд уходящих свечей в зеркалах, предполагая (соображаясь с слышанными рассказами) то, что она увидит гроб, то, что увидит его, князя Андрея, в этом последнем, сливающемся, смутном квадрате. Но как ни готова она была принять малейшее пятно за образ человека или гроба, она ничего не видала. Она часто стала мигать и отошла от зеркала.


Источник — «http://wiki-org.ru/wiki/index.php?title=Промышленное_освоение_астероидов&oldid=80701889»