Новини науки

За какими небесными телами наблюдают астрономы, подсчитывая будущие барыши, и когда человечество сможет добывать ресурсы в космосе.

В конце ноября мимо Земли пролетел астероид 2000 WO107 стоимостью $17,4 млрд. Именно во столько оценены никель, железо и кобальт, находящиеся в космическом теле. Ученые предполагают, что многие астероиды содержат большое количество минералов, включая золото, платину, кобальт, цинк, олово, свинец, индий, серебро, медь, железо и различные редкоземельные металлы.  

Также большое количество астероидов и комет содержат водяной лед и другие летучие вещества (аммиак, метан). Водяной лед, например, может удовлетворить спрос на пресную воду на Земле или дальних космических миссий.  

По последним подсчетам исследователей, на астероидах в Солнечной системе находится примерно 2 трлн метрических тонн водяного льда. В то же время на Земле ресурсы истощаются. По некоторым оценкам, наша планета исчерпает ключевые элементы для современной промышленности и производства продуктов питания в течение следующих 50–60 лет. Это уже хороший стимул к тому, чтобы попытаться наладить добычу полезных ресурсов в космосе.

Дорогие тела: сколько стоят полезные ископаемые на астероидах

В Солнечной системе находится около 150 млн астероидов. Астрономы составили список объектов в околоземном космическом пространстве и Главном поясе астероидов, которые изобилуют ресурсами.

Первым в списке оказался астероид 16 Psyche — металлическое тело, которое "обитает" в Главном поясе астероидов. С учетом его размера, около 225 км в диаметре, а также состава может оказаться, что астероид — остаток ядра протопланеты, потерявшей внешние слои.

Исследование с помощью телескопа Hubble показало, что поверхность астероида состоит из чистого железа. Также предполагается, что астероид может содержать огромное количество драгоценных металлов, таких как золото и платина. Финансовые аналитики оценивают чистую стоимость 16 Psyche в $700 квинтиллионов (700 с 18 нулями). Для сравнения, в 2019 году вся мировая экономика оценивалась в $142 трлн.

Колонизируй это. Как построить базу на Луне

NASA планирует миссию по исследованию астероида с помощью орбитального аппарата, запуск которого намечен на 2022 год.

Японцы же отправили космический зонд Hayabusa-2 к астероиду Ryugu. Тело вращается вокруг Земли на расстоянии 1,18 а. е., что немного больше, чем расстояние между нашей планетой и Солнцем. Астероид содержит никель, железо, кобальт, воду, азот, водород и аммиак. Стоимость всех запасов астероида установлена в пределах $83 млрд.

Еще один заметный околоземной астероид — (101955) Bennu, который изучается миссией NASA OSIRIS-REx, включая возвращение собранных образцов обратно на Землю. Астероид может содержать железо, водород, аммиак и азот на сумму около $700 млн.

Также есть двойной астероид Didymos длиной менее 1 км, который считается опасным для Земли. Он может содержать никель, железо и кобальт на сумму около $62 млрд.

Астероид Anteros, который также находится во внутренней Солнечной системе, имеет диаметр от 2 км до 2,4 км и может содержать силикат магния, алюминий и силикат железа на сумму около $5,57 трлн.

Добыть легко, доставить трудно: сколько стоит отправка грузов ракетами SpaceX

Следующим шагом будет сбор всех этих полезных материалов и доставка их на Землю. Если с первой частью задачи современные технологии уже справляются, то логистика представляет собой большую проблему.

Автоматизированная добыча полезных ископаемых на астероидах должна стать легкой с появлением ракетных технологий, которые могут доставлять около 100 т полезной нагрузки. Например, сверхтяжелая ракета-носитель SpaceX Starship, которую планируют использовать для полета на Марс.

Финансовые аналитики оценивают чистую стоимость астероида 16 Psyche в $700 квинтиллионов (700 с 18 нулями)

Аппараты могут использовать магниты для быстрого сбора железной пыли и камней с поверхности астероидов, а также применяя несколько методов нагрева для извлечения никеля и кобальта. Но для этого потребуется значительная мощность. Вдалеке от Солнца солнечные панели будут бесполезны, поэтому добывающая установка должна работать от ядерного реактора, который, возможно, придется отправлять на астероиды с помощью второй ракеты.

При наличии добывающей установки на астероиде все еще остается проблема безопасной отправки груза на Землю. Если собранные материалы просто запустить в сторону Земли, все сгорит в атмосфере.

Конечно, можно загрузить собранное на ракету и улететь домой. Если предположить, что это будет ракета Starship, то она сможет унести примерно 100 т с астероида. Самый ценный и распространенный ресурс на астероидах — кобальт, его текущая цена за 1 кг составляет $100. Это означает, что Starship может унести кобальта на $10 млн за поездку, притом что запуск ракеты будет стоить $2 млн.

Если установка шахты на астероиде будет стоить столько же, как и на Земле, то ее стоимость станет варьироваться в пределах $500 млн. Так, для получения прибыли руднику понадобится произвести более 6250 т кобальта, которые будут транспортироваться 63 ракетами.

Поэтому человечеству нужен более дешевый способ возвращения груза на Землю.

Вместо того чтобы использовать ракеты для доставки материалов домой, компании могли бы запускать их с астероида с помощью электромагнитной пушки, питаемой от ядерного реактора. Такой метод может сработать, потому что астероиды имеют очень низкую гравитацию, что дает возможность легче отрываться от поверхности.

Итак, у людей есть способы вывести собранный груз в космос, но как его безопасно посадить на Землю?

Одно из решений — использовать гигантский вращающийся спутник, чтобы поймать груз с астероида, замедлить его и отправить в атмосферу Земли на гораздо меньшей скорости. Такая система известна как SkyHook — разновидность космической пращи. Конструкция должна состоять из вращающегося спутника, находящегося на околоземной орбите, и двух длинных тросов, расходящихся от него в разные стороны. Но установка и запуск такой технологии обойдется в миллиарды долларов, что слишком дорого для первых миссий.

Прежде чем у человечества появится более дешевая технология, можно собирать астероиды, которые находятся на орбите Земли, с помощью тех же ракет Starship.

Технологии для полноценной добычи на астероидах лишь начали появляться. Но даже в будущем этот процесс не будет слишком дешевым, несмотря на то что некоторые астероиды стоят триллионы.  

Также подобная добыча станет крайне важной для колонизации других планет. Когда человечество будет готово стать межпланетной расой, астероиды дадут необходимые ресурсы для исследования и заселения всей Солнечной системы, при этом не истощая запасов Земли.