Золото вселенной: зачем человечеству полезные ископаемые в космосе
Станислав Мытаров
Мечты о колонизации космоса и добыче там природных ресурсов появились давно, но именно сегодня они становятся реальностью. В начале года компании Planetary Resources и Deep Space Industries заявили о намерениях начать промышленное освоение космоса. Т&P разбираются, какие полезные ископаемые они собираются добывать, насколько эти проекты осуществимы и сможет ли космос стать новой Аляской для золотоискателей XXI века.
Если о промышленном освоении планет пока только мечтают, то с астероидами дела обстоят куда более оптимистично. В первую очередь речь идет только о самых ближайших к Земле объектах, да и то тех чья скорость не превышает порога первой космической. Что касается самих астероидов, то наиболее перспективными для добычи считаются, так называемые, астероиды M-класса, большая часть из которых почти целиком состоит из никеля и железа, а также астероиды S-класса, имеющие в своей породе силикаты железа и магния. Также исследователи предполагают, что на этих астероидах могут быть обнаружены залежи золота и металлов платиновой группы, последние же ввиду своей редкости на Земле представляет особый интерес. Для того чтобы представлять о каких цифрах идет речь: астероид средних размеров (диаметром порядка 1,5 километров) содержит металлов на 20 триллионов долларов.
Наконец, еще одна важнейшая цель космических золотоискателей — астероиды С-класса (примерно 75 процентов от всех астероидов Солнечной системы), на которых планируется добывать воду. По подсчетам, даже самые маленькие астероиды этой группы, диаметром в 7 метров, могут содержать в себе до 100 тонн воды. Недооценивать воду нельзя, не стоит забывать, что из нее можно получить водород, который затем использовать в качестве топлива. К тому же добыча воды непосредственно на астероидах позволит сэкономить деньги на ее доставку с Земли.
Что добывать в космосе
Платина — лакомый кусок для всех инвесторов. Именно за счет платины энтузиасты космической добычи ресурсов смогут окупить свои затраты.
От запасов воды будет зависеть работа всей добывающей станции. К тому же «водных» астероидов вблизи Земли больше всего: порядка 75 процентов.
Железо — важнейший металл современной промышленности, поэтому вполне очевидно, что на нем в первую очередь будет сконцентрированы усилия добытчиков.
Как добывать
Добывать на астероиде, после чего доставлять на Землю для переработки.
Фабрика по добыче полезных ископаемых строится непосредственно на поверхности астероида. Для этого необходимо разработать технологию удерживающую оборудование на поверхности астероида, так как небольшой силы тяжести даже слабое физическое воздействие может легко оторвать конструкцию и унести ее в космос. Другая проблема этого способа — доставка сырья для последующей обработки, которая может обойтись очень дорого.
Система самовоспроизводящихся машин. Чтобы обеспечить работу производства без участия человека, предлагается вариант создания системы самовоспроизводящихся машин, каждая из которых за определенный срок собирает свою точную копию. В 80-е годы такой проект даже разрабатывался НАСА, правде речь тогда шла о поверхности Луны. Если за месяц такая машина будет способна собирать аналогичную себе, меньше чем через года таких машин будет больше тысячи, а через три более миллиарда. В качестве источника питания машин предлагается использовать энергию солнечных батарей.
Добывать и перерабатывать прямо на астероиде. Строить станции, обрабатывающие сырье на поверхности астероида. Достоинство этого способа в том, что он позволит значительно сэкономить средства на доставку ископаемых к месту добычи. Минусы — дополнительное оборудования, и соответственно, более высокая степень автоматизации.
Переместить астероид к Земле для последующей добычи. Притянуть астероид к Земле можно с помощью космического буксира, по принципу действия аналогичного тем, что доставляют сейчас спутники на орбиту Земли. Второй вариант — создание гравитационного буксира, технологии с помощью которой планируется защищать Землю от потенциально опасных астероидов. Буксир представляет собой небольшое тело, которое подходит вплотную к астероиду (на расстояние до 50 метров) и создает гравитационное возмущение, меняющее его траекторию. Третий вариант, самый смелый и неординарный — изменение альбедо (отражающей способности) астероида. Часть астероида накрывается пленкой или покрывается краской, после чего, согласно теоретическим выкладкам, из-за неравномерного нагрева поверхности Солнцем, скорость вращения астероида должна измениться.
Кто будет добывать
За создание Planetary Resources отвечает американский бизнесмен Питер Диамантис, создатель фонда X-Prize. Ученый коллектив возглавляют бывшие сотрудники НАСА, а финансовую поддержку проекту оказывают Ларри Пейдж и Джеймс Кэмерон. Первичная задача компании — постройка телескопа Arkyd-100, производство которого она оплачивает сама, а все пожертвования пойдут на обслуживание телескопа и непосредственно, запуск, намеченный на 2014 год. Планы у Arkyd-100 вполне скромны — компания рассчитывает испытать телескоп, а заодно сделать качественные снимки галактик, Луны, туманностей и прочих космических красот. Но уже последующие Arkyd-200 и Arkyd-300 будут заниматься конкретным поиском астероидов и подготовке к добыче сырья.
У руля Deep Space Industries стоит Рик Тамлинсон, приложивший руку к же фонду X-Prize, бывший сотрудник НАСА Джон Мэнкинс и австралийский ученый Марк Сонтер. Уже сейчас компания располагает двумя космическими аппаратами. Первый из них, FireFly, планируется к запуску в космос в 2015 году. Аппарат весит всего 25 килограмм и будет нацелен на поиск подходящих для будущего освоения астероидов, изучение их структуры, скорости вращения и других параметров. Второй, DragonFly, должен будет доставить куски астероидов массой 25-75 килограмм на Землю. Его запуск, согласно программе, осуществится в 2016 году. Главный секретное оружие Deep Space Industries — технология MicroGravity Foundry, микрогравитационный 3D-принтер, способный создавать высокоточные детали большой плотности в условиях малой гравитации. Уже к 2023 году компания рассчитывает на активную добычу на астероидах платины, железа, воды и газов.
НАСА тоже не стоит в стороне. К сентябрю 2016 года агентство планирует запустить аппарат OSIRIS-REX, который должен начать исследование астероида Бенну. Ориентировочно к концу 2018 году аппарат достигнет цели, возьмет пробу грунта и еще через года вернется на Землю. В планах исследователей — проверить догадки о происхождении Солнечной системы, проследить за отклонением траектории астероида (существует, хоть и чрезвычайно малая, вероятность, что Бенну когда-нибудь может столкнуться с Землей), и, наконец, самое интересное: изучить грунт астероида на предмет полезных ископаемых.
Для анализа грунта на будут работать 3 спектрометра: инфракрасный, тепловой и рентгеновский. Первый будет измерять инфракрасное излучение и искать углеродосодержащие материалы, второй — измерять температуру в поисках воды и глины. Третий — улавливать источники рентгеновского излучения для обнаружения металлов: прежде всего железа, магния и кремния.
Кому принадлежат космические ресурсы
Если глобальные планы компаний станут реальностью, встает еще один насущный вопрос: как будут разделяться права на добычу полезных ископаемых в космосе? Впервые этой проблемы коснулись еще в 1967 году, когда ООН приняла закон, запрещающий добычу ресурсов в космосе, пока компания-добытчик не представит де-факто захвата территории. О правах на сами ресурсы ничего сказано не было. Немного прояснил ситуацию документ ООН 1984 года, касающийся Луны. В нем заявлено, что «Луна и ее природные ресурсы являются общим наследием человечества», а использование ее ресурсов «должно осуществляться на благо и в интересах всех стран». При этом главные космические державы, СССР и США, этот документ проигнорировали и вопрос остался открытым до сегодняшнего дня.
Для решения вопроса некоторые специалисты предлагают взять за аналог систему, применяемую сейчас в Конвенции о международном морском праве, регулирующей добычу ископаемых с морского дна. Принципы ее более чем идеалистические — согласно конвенции, ни одно государство, так же как и частное лицо не может претендовать на право присвоения территории и ее ресурсов, эти права принадлежат всему человечеству, а сами ресурсы должны использоваться только в мирных целях. Но вряд ли это остановит агрессивную экспансию частных компаний. О характере будущей индустрии лучше всего высказался глава правления Deep Space Industries Рик Тамлинсон: «Существует миф, что впереди нас не ждет ничего хорошего и нам не на что надеяться. Этот миф существует только в умах верящих в него людей. Мы же убеждены, что это только начало».
Источник
В космосе есть ресурсы на миллиарды долларов: к 2025 году их хотят осваивать. Главное
Полезные ресурсы можно добывать не только на Земле, но и в космосе. Они могут быть как на планетах, так и на астероидах. Например, один такой астероид 153201 (2000 WO107) пройдет относительно близко от Земли 29 ноября. В его недрах могут находиться полезные ископаемые на $17,4 млрд. Рассказываем, реально ли начать добывать и доставлять их на Землю.
Что за астероид пролетит около Земли?
Речь идет об астероиде 153201 (2000 WO107). Его диаметр составляет от 370 до 820 м. 29 ноября он пролетит мимо Земли на расстоянии, превышающем в 11 раз интервал между планетой и Луной. Эта информация изложена на сайте центра изучения околоземных объектов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США.
Астероид был открыт в ноябре 2000 года. Регулярные наблюдения за ним ведутся 17 лет. Небесное тело причислено к потенциально опасным для Земли объектам. По оценке NASA, 153201 приблизится к Земле на расстояние меньшее, чем до Луны, 1 декабря 2140 года.
Специализированный сайт Asterank включил 153201 в список более 600 тыс. астероидов с вероятно ценными ископаемыми. Сотрудники ресурса полагают, что недра этого объекта — никель, железо и кобальт — могут достигать стоимости $17,4 млрд. Гипотетическая прибыль от освоения оценивается в почти $726 млн.
Где еще можно добывать полезные ископаемые?
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 своем составе водосодержащие минералы, из которых можно получить воду и кислород, необходимые для поддержания жизни, а также водород — один из основных видов ракетного топлива.
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.
Фактически всё золото, кобальт, железо, марганец, молибден, никель, осмий, палладий, платина, рений, родий и рутений, которые сейчас добываются из верхних слоев Земли, являются остатками астероидов, упавших на Землю во время ранней метеоритной бомбардировки, когда после остывания коры на планету обрушилось огромное количество астероидного материала.
Из-за большой массы более 4 млрд лет назад на Земле начала происходить дифференциация недр, в результате чего большинство тяжелых элементов под действием гравитации опустилось к ядру планеты, поэтому кора оказалась обедненной ими. А на большинстве астероидов из-за незначительной массы никогда не происходила дифференциация недр, и все химические элементы распределены в них более равномерно.
Вторая по близости к Земле планета, Марс, по геологическому строению похожа на нашу. Это значит, что на ней можно обнаружить все основные соединения, такие как железо, алюминий, вольфрам и так далее. Исследователи также обнаружили на Красной планете следы лития, меди, золота, цинка, никеля, кобальта, ниобия и других элементов. Другими словами, можно случайным образом указывать на элементы периодической таблицы Менделеева и с большой долей вероятности угадать те, которые можно найти на Марсе.
Венера и Земля — фактически близнецы по размеру, массе, составу и условиям, в которых они сформировались. Как и Земля, Венера имеет большое железное ядро и скалистую силикатную мантию, а ее кора, по аналогии с нашей планетой, базальтовая.
Судя по данным советских исследовательских аппаратов Venera 13, 14 и Vega 2, концентрация кремния, алюминия, магния, железа, кальция, калия, титана, марганца и серы в базальтах Венеры зависит от локации, однако в целом соответствует их концентрации на Земле.
А кому будут принадлежать ресурсы космоса?
Бурение астероидов — непростая затея с технической точки зрения. Она невозможна без серьезных капитальных вложений как от государств, так и из частного сектора. Есть еще один вопрос: международные сообщества и национальные парламенты до сих пор не решили, кому принадлежат права на добытые в космосе ресурсы.
Главные источники международного права в космосе:
На сегодня самый прогрессивный правовой режим космической деятельности сложился в США. В 2015-м Конгресс принял Закон о конкурентоспособности коммерческих космических запусков (Commercial Space Launch Competitiveness Act), который впервые закрепил право частной собственности на ресурсы, добытые в космосе.
Американский гражданин, занимающийся коммерческим освоением ресурсов астероидов и космических ресурсов, имеет право на такой полученный ресурс астероида или космический ресурс, включая право владеть, быть собственником, перемещать, использовать и продавать такой ресурс, извлеченный в соответствии с применимым правом, включая международные обязательства США.
Из Закона о конкурентоспособности коммерческих космических запусков
На сегодняшний день в России не существует единого акта, регулирующего вопросы освоения космоса и космических объектов. Регулирование отрасли состоит из разрозненных актов.
Наиболее подробную регламентацию имеют правоотношения по поводу падающих метеоритов (астероидов, которые упали).
Отправной точкой служит норма статьи 33 закона «О недрах», устанавливающая обязанность недропользователя сообщить органам, предоставляющим лицензию на ведение космической деятельности, о нахождении метеорита в недрах на земельном участке, на котором осуществляется недропользование.
В случае обнаружения при пользовании недрами редких геологических и минералогических образований, метеоритов, палеонтологических, археологических и других объектов, представляющих интерес для науки или культуры, пользователи недр обязаны приостановить работы на соответствующем участке и сообщить об этом органам, предоставившим лицензию.
Закон «О недрах»
Кто и как будет осваивать ресурсы?
Одно из самых больших препятствий в дополнение к еще не разработанному оборудованию для добычи ископаемых на астероидах и других описанных телах — транспортировка добытых ресурсов на Землю. Речь идет о миллионах и миллиардах метрических тонн ископаемых — в ином случае их просто нет смысла добывать. Современные ракеты и космические корабли с этой задачей справиться не смогут.
Кроме того, такие полеты будут очень дорогими — для сравнения, вся программа «Апполон», которая обошлась США в $25 млрд, позволила доставить на Землю лишь 383,7 кг лунного грунта. При этом перед астронавтами не стояла задача по добыче или переработке минералов.
Сейчас НАСА работает над миссией по отправке зонда на астероид Психея. Цель миссии — получить крошечный образец весом около 60 г. Оценочная стоимость миссии — около $1 млрд.
Но затраты могут окупиться — если оценки ученых верны, самый экономически выгодный астероид 253 Mathilde диаметром 2,8 км может принести до $9,53 трлн прибыли. Оценочная стоимость космического тела составляет более $100 трлн.
Наиболее экономически активным считается астероид 2000 BM19, очень маленький объект O-типа (шириной менее 1 км). Он находится достаточно близко к Земле, а его оценочная стоимость составляет $18,50 трлн. Прибыль оценивается в $3,55 трлн. Подробнее с оценкой экономической эффективности разработки астероидов можно ознакомиться здесь.
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.
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».
Еще одна страна заявила о том, что она намерена заниматься межгалактической добычей. Это Люксембург. 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.
Недавно к этому числу присоединилась и Россия. Президент Российской академии наук Александр Сергеев поручил создать в структуре Совета РАН по космосу экспертную рабочую группу по космическим ресурсам, которая займется изучением вопросов научного и правового обеспечения добычи полезных ископаемых в космосе
Создать в структуре совета «Экспертную рабочую группу по космическим ресурсам» для обсуждения научных и правовых аспектов исследования, использования и будущего освоения космических ресурсов.
Решение совета РАН
Когда начнется освоение ресурсов?
Американский Институт Кека, исследующий космос заявил, что к 2025 году можно будет «захватить» и доставить астероид в 500 тонн на окололунную орбиту.
Остальные миссии и полеты направлены на потенциальное изучение и расширение наших знаний о недрах планет и астероидов.
Например, на 2022 год запланирована миссия NASA по изучению металлического астероида 16 Психея, с помощью которого можно изучать происхождение планетных ядер. Планируется что запуск будет произведён с помощью ракеты Falcon Heavy в июле 2022 года. В качестве попутной нагрузки в космос будут выведены несколько малых аппаратов: два аппарата EscaPADE для исследования атмосферы Марса и два аппарата Janus для исследования двойных астероидов (предварительно определены две потенциальные цели: 1991 VH и 1996 FG3).
А на 2025 год заявлена российская автоматическая межпланетная станция (АМС), предназначенная для доставки образцов грунта с естественного спутника Марса, Фобоса, на Землю. Она направлена на определения физико-химических характеристик грунта Фобоса, исследований происхождения спутников Марса, процессов взаимодействия его атмосферы и поверхности, взаимодействия малых тел Солнечной системы с солнечным ветром.
Источник