Добыча полезных ископаемых на астероидах

Если мы хотим добывать полезные ископаемые на астероидах, нам чрезвычайно важно будет разобраться в их происхождении и составе.

Идея о добыче полезных ископаемых на астероидах не так нелепа, как могло бы показаться. Мы уже многое знаем об их строении, поскольку некоторые астероиды падают на Землю. В состав астероидов входят железо, никель, углерод, кобальт, а кроме того, они содержат значительные количества редкоземельных элементов и ценных металлов, таких как платина, палладий, родий, рутений, иридий и осмий. Эти элементы, естественно, находят и на Земле, но встречаются они редко и стоят очень дорого. Поскольку их запасы на Земле, по-видимому, истощатся в ближайшие десятилетия, добыча на астероидах станет экономически выгодной. А если астероид удастся столкнуть с его орбиты и перевести на орбиту вокруг Луны, дальше с ним можно будет свободно работать.

В 2012 г. группа предпринимателей организовала компанию Planetary Resources, целью которой объявлена добыча полезных ископаемых с астероидов и доставка их на Землю[1]. Этот амбициозный и потенциально очень прибыльный план поддержали некоторые ведущие игроки Кремниевой долины, включая исполнительного директора Alphabet, Inc. (компании — основателя Google) Ларри Пейджа и исполнительного председателя правления этой компании Эрика Шмидта, а также известного кинорежиссера Джеймса Кэмерона.

В определенном смысле астероиды можно сравнить с летающими в открытом космосе золотоносными рудниками. Так, в июле 2015 г. один такой астероид, около 300 м в поперечнике, пролетел мимо нас на расстоянии, вшестеро превышающем расстояние от Земли до Луны. Предположительно, в его ядре содержалось 90 млн т платины стоимостью $5, 4 трлн. По оценкам Planetary Resources, даже в небольшом 30-метровом астероиде может содержаться платины на $25–50 млрд. Компания даже составила список небольших близких астероидов — приходи и бери. Если бы один из них удалось доставить к Земле, он оказался бы кладезем минералов, которые многократно окупили бы все затраты инвесторов.

Из примерно 16 000 астероидов, которые считаются околоземными объектами (их орбиты пересекают орбиту Земли), астрономы выделили короткий список — 12 астероидов, которые считаются идеальными кандидатами на доставку к Земле. Расчеты показали, что, немного изменив их траектории, эти астероиды размерами от 3 до 21 м в поперечнике можно перевести на окололунную или околоземную орбиту.

Но в космосе много и других астероидов. В январе 2017 г. астрономы неожиданно обнаружили астероид всего за несколько часов до того, как он пронесся мимо Земли. Он прошел от нас на расстоянии всего лишь около 51 500 км, или 13% расстояния от Земли до Луны. К счастью, он был всего около 6 м в поперечнике и не вызвал бы значительных разрушений, даже если бы столкнулся с Землей. Однако его пролет — лишнее подтверждение того факта, что мимо Земли постоянно пролетает множество астероидов, и большинство из них остаются незамеченными.

Исследование астероидов

Астероиды так важны для нас, что НАСА считает их исследование первым шагом к полету на Марс. В 2012 г., через несколько месяцев после того, как компания Planetary Resources на пресс-конференции раскрыла свои планы, руководство НАСА объявило о начале проекта Robotic Asteroid Prospector, цель которого — понять, осуществима ли на данный момент реальная добыча полезных ископаемых на астероидах. Затем осенью 2016 г. НАСА запустило зонд стоимостью $1 млрд под названием OSIRIS-REx. Он был отправлен на встречу с Бенну — 500-метровым астероидом, который пролетит мимо Земли в 2135 г. В 2018–2019 гг. зонд облетит Бенну со всех сторон, затем сядет на него и доставит на Землю от 50 г до 2 кг грунта для анализа. Этот план не лишен риска — НАСА опасается, что даже слабые возмущения орбиты Бенну могут вызвать его столкновение с Землей при следующем пролете. (Если такое столкновение произойдет, то по мощности оно тысячекратно превзойдет бомбу, сброшенную на Хиросиму.) Однако такая экспедиция принесет нам бесценный опыт по перехвату и исследованию объектов в космосе.

Кроме того, НАСА прорабатывает программу Asteroid Redirect Mission (ARM), цель которой — доставить несколько камней-астероидов из космоса. Финансирование этого проекта не гарантируется, но есть надежда, что он может открыть новый источник доходов для космической программы. ARM предполагает два этапа. Во-первых, в глубокий космос будет отправлен автоматический зонд, чтобы перехватить астероид, который заранее выберут и тщательно изучат через наземные телескопы. Подробно исследовав его поверхность, зонд сядет на астероид и с помощью клещевидных зацепов захватит какой-нибудь большой камень. Затем он взлетит с астероида и направится к Луне, транспортируя за собой выбранный объект.

В этот момент с Земли на ракете СЛС и модуле «Орион» стартует пилотируемая экспедиция. Достигнув орбиты Луны, автоматический зонд и корабль «Орион» произведут стыковку, астронавты покинут «Орион» и достанут из зонда образцы астероидного грунта. После этого «Орион» отделится от зонда и направится к Земле, где приводнится в океан.

В ходе этой экспедиции могут возникнуть осложнения, связанные, в частности, с тем, что мы до сих пор очень мало представляем себе структуру астероидов. Возможно, они твердые, а возможно, представляют собой груду камней меньшего размера, удерживаемых вместе гравитационными силами, — в этом случае астероид просто развалится, когда мы попытаемся посадить на него аппарат. Поэтому, прежде чем прорабатывать проект дальше, нужны дополнительные исследования.

Среди заметных физических черт астероидов можно отметить их неправильную форму. Они часто напоминают весьма причудливые картофелины, причем чем меньше астероид, тем обычно неправильнее его форма.

Это, в свою очередь, заставляет вспомнить наивный вопрос, который часто задают дети: почему звезды, Солнце и планеты всегда круглые? Почему они не могут иметь форму куба или пирамиды? Если мелкие астероиды обладают малой массой и, следовательно, малой гравитацией, которая могла бы повлиять на их форму, то крупные объекты — планеты и звезды — обладают мощнейшими гравитационными полями. Их гравитация однородна и оказывает стягивающее действие, сжимая объект неправильной формы в шар. Миллиарды лет назад планеты не обязательно были круглыми, но со временем гравитация сжала их и превратила в гладкие шары.

Еще один вопрос, который часто задают дети: почему космические зонды не погибают, проходя через пояс астероидов? В фильме «Звездные войны» герои с трудом уворачиваются от гигантских булыжников, летающих вокруг них во всех направлениях. Конечно, голливудская картинка производит сильное впечатление, но на самом деле она, к счастью, не слишком точно отражает плотность астероидного пояса: в основном он представляет собой незаполненный вакуум, в котором лишь иногда попадаются камни. У будущих космических шахтеров и поселенцев, которые отважатся выйти в открытый космос, навигация в поясе астероидов по большей части особых затруднений не вызовет.

Если на описанных этапах освоение астероидов будет развиваться по плану, то конечной целью процесса явится создание постоянной станции для организации, снабжения и поддержки дальнейших экспедиций. Из Цереры — крупнейшего объекта пояса астероидов — может получиться идеальная операционная база. Не так давно Цереру (названную именем древнеримской богини плодородия), как и Плутон, перевели в разряд карликовых планет. Цереру считают объектом, так и не набравшим достаточно вещества, чтобы соперничать с соседними планетами. Для планеты она мала — примерно вчетверо меньше Луны, на ней нет атмосферы, а тяготение очень невелико. Однако для астероида Церера громадна: около 930 км в поперечнике, примерно размером с Техас, к тому же на нее приходится треть суммарной массы всего пояса астероидов. Церера, учитывая ее слабое тяготение, может стать идеальной космической станцией, поскольку на нее смогут без труда садиться и взлетать ракеты, а это важный фактор при строительстве космопорта.

Запущенная НАСА в 2007 г. и обращающаяся с 2015 г. вокруг Цереры автоматическая межпланетная станция Dawn передала на Землю фотографии сферического, но испещренного глубокими кратерами небесного объекта, состоящего, вероятно, преимущественно из льда и камня. Теоретически многие астероиды, подобно Церере, содержат лед, который можно перерабатывать в водород и кислород для получения ракетного топлива. Недавно ученые при помощи инфракрасного телескопа (Infrared Telescope Facility) заметили, что астероид № 24 Фемида полностью покрыт льдом со следами органических химических веществ на поверхности. Такие находки добавляют веса гипотезе о том, что некоторую часть первоначальной воды и аминокислот миллиарды лет назад принесли на Землю астероиды и кометы.

По сравнению с лунами и планетами астероиды невелики, поэтому они вряд ли когда-нибудь смогут стать постоянными городами для колонистов. Создать такое поселение в поясе астероидов сложно. На астероидах — возможно, за исключением — нет ни воздуха для дыхания, ни воды для питья, ни энергии для потребления, ни почвы для выращивания растений да и сколько-нибудь существенного тяготения на них тоже нет. Более вероятно, что астероиды станут временными перевалочными базами для шахтеров и роботов.

Тем не менее они могут стать важным промежуточным этапом на пути к главному событию — пилотируемой экспедиции на Марс.

Марс там, он ждет, когда мы до него доберемся.

Базз Олдрин

 

Я был бы не прочь умереть на Марсе — но только не при посадке.

Илон Маск

 

4

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: