Průmyslový vývoj asteroidů

Průmyslový vývoj asteroidů zahrnuje těžbu surovin z asteroidů a vesmírných těles v pásu asteroidů a zejména v blízkozemském prostoru.

Zdroje asteroidů

Různé minerály a těkavé prvky nalezené v horninách asteroidu nebo komety mohou sloužit jako zdroj železa, niklu a titanu . Kromě toho se předpokládá, že některé asteroidy obsahují ve svém složení minerály obsahující vodu, ze kterých můžete získat vodu a kyslík , nezbytné k udržení života, a také vodík  , jeden z hlavních typů raketového paliva . V procesu dalšího průzkumu vesmíru bude použití vesmírných zdrojů prostě nezbytné.

Kovy

Při dostatečné úrovni rozvoje technologie může těžba prvků, jako je platina , kobalt a další vzácné minerály na asteroidu s jejich následným doručením na Zemi, přinést velmi velké zisky. V cenách roku 1997 obsahoval relativně malý kovový asteroid o průměru 1,5 km různé kovy, včetně drahých, v hodnotě 20 bilionů amerických dolarů . [1] Ve skutečnosti všechno zlato , kobalt , železo , mangan , molybden , nikl , osmium , palladium , platina , rhenium , rhodium a ruthenium , které se v současnosti těží z horních vrstev Země, jsou zbytky asteroidů, které spadly Země během raného bombardování meteory, kdy po ochlazení kůry dopadlo na planetu obrovské množství asteroidního materiálu [2] [3] . Vlivem velké hmoty začalo na Zemi před více než 4 miliardami let docházet k diferenciaci útrob, v důsledku čehož většina těžkých prvků pod vlivem gravitace sestoupila do jádra planety. ukázalo se, že kůra je ochuzena o těžké prvky. A na většině asteroidů kvůli jejich nevýznamné hmotnosti nikdy nedošlo k diferenciaci útrob a všechny chemické prvky jsou v nich distribuovány rovnoměrněji.

V roce 2004 přesáhla světová produkce železné rudy 1 miliardu tun. [4] Pro srovnání, jeden malý asteroid třídy M o průměru 1 km může obsahovat až 2 miliardy tun železno-niklové rudy [5] , což je 2-3 násobek produkce rudy z roku 2004. Největší známý kovový asteroid (16) Psyche obsahuje 1,7⋅10 19 kg železno-niklové rudy (což je 100 tisíckrát více než zásoby této rudy v zemské kůře ). Toto množství by i při dalším nárůstu poptávky stačilo na pokrytí potřeb světové populace na několik milionů let. Malá část vytěženého materiálu může obsahovat i drahé kovy. NASA plánuje začít studovat tyto zdroje pomocí kosmické lodi Psyche , jejíž start je naplánován na roky 2023-2024 se vstupem na oběžnou dráhu Psyche v letech 2029-2030.

Voda a její deriváty

V roce 2006 Keck Observatory oznámila, že binární trojský asteroid (617) Patroclus [6] , stejně jako mnoho dalších Jupiterových trojských asteroidů , jsou složeny z ledu a jsou možná degenerovaná kometární jádra . Jiné komety a některé blízkozemní asteroidy mohou mít také velké zásoby vody. Využití místních zdrojů k vytvoření a udržení životaschopnosti základny pomůže výrazně snížit náklady na těžbu surovin.

Výběr asteroidu

Jedním z hlavních faktorů návratnosti těžební základny je výběr správné trajektorie a doby letu a také asteroid s přijatelnou hodnotou první kosmické rychlosti ( ). Značná část vytěžených zdrojů může být spotřebována v procesu jejich doručení na Zemi a zejména při startu z asteroidu a zrychlování.

Druhým faktorem je výběr cíle. V současné době není známa kvalita rudy a v důsledku toho náklady a množství zařízení potřebného k její těžbě. Přesto je docela reálné identifikovat potenciální trhy pro zdroje těžené na asteroidech s následným ziskem. Například úspora několika tun vody na nízkou oběžnou dráhu Země (LEO) její extrakcí z asteroidu může vést k významným ziskům na poli vesmírné turistiky [7] .

Blízkozemské asteroidy jsou hlavním cílem průmyslového rozvoje. Nízká hodnota je předurčuje k těžbě stavebních materiálů pro blízkozemské vesmírné objekty, což výrazně snižuje ekonomické náklady na dopravu nákladu na oběžnou dráhu Země.

Příkladem nejslibnějšího asteroidu pro průzkum je asteroid (4660) Nereus . Tento asteroid má velmi nízkou hladinu , dokonce i ve srovnání s Měsícem, což usnadňuje sběr vytěžených materiálů z jeho povrchu. K jejich doručení na Zemi však bude nutné zrychlit loď na mnohem vyšší rychlost.

Podle databáze Asterank může být z ekonomického hlediska nejvýnosnější těžba zdrojů z následujících asteroidů [8] :

Loot

Existují tři možnosti těžby surovin:

  1. Těžba rudy a její dodávka na místo následného zpracování,
  2. Zpracování vytěžené rudy přímo v místě těžby s následným dodáním výsledného materiálu,
  3. Přesunutí asteroidu na bezpečnou oběžnou dráhu mezi Měsícem a Zemí. To by teoreticky mohlo ušetřit materiály těžené na asteroidu.

Kvalitní zpracování surovin přímo v místě těžby výrazně sníží náklady na dopravu vytěžených materiálů, i když to bude vyžadovat dodání dalšího vybavení k asteroidu.

Těžba a zpracování minerálů na asteroidu vyžaduje specializované vybavení schopné provozu v podmínkách otevřeného vesmíru. Kvůli nízké gravitaci může i relativně malá hybnost stačit k tomu, aby se zařízení odtrhlo od povrchu asteroidu a vyletělo do vesmíru, takže veškeré vybavení musí být bezpečně upevněno. Dokování s asteroidem lze provést pomocí harpuny : speciální projektil je vystřelen do povrchu asteroidu a prohlubuje se do něj, čímž slouží jako kotva, načež je loď nebo zařízení samotné přitahováno k povrchu pomocí navijáku. a kabel připojený k harpuně. V tomto případě je nutné, aby povrch asteroidu byl dostatečně tvrdý, aby v něm mohla být harpuna bezpečně upevněna.

Existuje několik možných způsobů těžby rudy:

  1. Rudy lze těžit podobným způsobem, jaký se v současnosti používá v lomech. Protože mnoho asteroidů je pokryto úlomky hornin, které vznikly v důsledku četných pádů meteoritů [9] , je tato metoda docela použitelná.
  2. Na kovových asteroidech může být povrch pokrytý zrnky kovu, která by mohla být zachycena magnetem [10] .
  3. Na jádrech degenerovaných komet lze pomocí tepelného působení extrahovat vodu a různé těkavé sloučeniny plynů, jako je vodík, a použít je jako palivo [11] .
  4. Pokud nebude možná povrchová těžba a budou vyžadovány doly, bude nutné vybudovat dopravní systémy, které rudu z dolů dopraví na povrch a do zpracovatelského centra.
  5. Pro zajištění rozvoje výroby a odstranění nutnosti lidského zásahu v různých nouzových situacích je možné na asteroidu vytvořit samoreprodukující se stroje. Představte si například stroj, který je schopen sestavit svou přesnou kopii z materiálu extrahovaného z povrchu asteroidu za jeden měsíc (Mantrid's Paws). Měsíc po příletu pak na asteroidu nebude pracovat jeden, ale hned dva stroje. Po deseti měsících jich bude až 1024, po dvaceti více než milion, po 30 více než miliarda a po 40 více než bilion a tak dále exponenciálně. Za 5 let tak budou taková zařízení schopna zpracovat více než polovinu celkové hmotnosti asteroidu (16) Psyche , nejhmotnějšího kovového asteroidu třídy M a jednoho z deseti největších asteroidů hlavního pásu . Takové stroje mohou pro konstrukci používat křemík a vytěžené kovy a být poháněny solárními panely.

Vzhledem k velké vzdálenosti mezi Zemí a asteroidem, v důsledku konečnosti rychlosti přenosu signálu, bude docházet k poměrně velkému zpoždění signálu v řádu desítek minut nebo i více, v závislosti na vzdálenosti asteroidu od Země. Pro provoz jakéhokoli těžebního zařízení je tedy nutný buď velmi vysoký stupeň automatizace , nebo přítomnost člověka přímo na asteroidu. Lidé budou také potřeba k odstraňování problémů a udržování provozu zařízení. Na druhou stranu zpoždění komunikace v řádu minut neruší automatická vozidla, například při průzkumu Marsu, navíc použití automatizovaných systémů bude levnější [12] .

V příštím tisíciletí bude možné přesunutí asteroidu na bezpečnou oběžnou dráhu mezi Měsícem a Zemí přistáním stavitelského robota (nebo několika vzájemně propojených robotů) na asteroidu, těžbou malého množství zdrojů a 3D tiskem na požadovaném místě. motorový asteroid. Dále se motor na asteroidu zapne a přesune jej na požadovanou oběžnou dráhu. A stavitelský robot po dokončení své práce přejde k dalšímu asteroidu a opakuje své akce. Pro urychlení procesu těžby je také možné, aby si robot před opuštěním asteroidu vytiskl svou kopii.

Budoucí plánované projekty průzkumu asteroidů

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Lewis, John S. Mining the Sky: Untold Riches from the Asteroids, Comets, and  Planets . - Perseus, 1997. - ISBN 0-201-32819-4 .
  2. ↑ University of Toronto (2009, 19. října). Geologové poukazují na vesmír jako zdroj nerostného bohatství Země Archivováno 21. dubna 2012 na Wayback Machine . ScienceDaily
  3. ↑ James M. Brenan a William F. McDonough, „ Tvorba jádra a kov-silikátová frakcionace osmia a iridia ze zlata Archivováno 6. července 2011 na Wayback Machine “, Nature Geoscience (18. října 2009)
  4. ↑ „ Svět produkuje 1,05 miliardy tun oceli v roce 2004 Archivováno 31. března 2006 ve Wayback Machine “, Mezinárodní institut železa a oceli, 2005
  5. ↑ Lewis, 1993
  6. ↑ F. Marchis a kol. , " Nízká hustota 0,8 g/cm 3 pro trojský binární asteroid 617 Patroclus Archived 17 October 2012 at Wayback Machine ", Nature, 439, str. 565-567, 2. února 2006.
  7. ↑ Sonter, Mark Ekonomika těžby a kontrola rizik ve vývoji zdrojů blízkozemních asteroidů (odkaz není k dispozici) . vesmírná budoucnost. Získáno 8. června 2006. Archivováno z originálu 20. června 2012. 
  8. ↑ Databáze asteroidů a hodnocení těžby - Asterrank . www.asterank.com. Získáno 2. března 2016. Archivováno z originálu 14. prosince 2019.
  9. ↑ L. Wilson, K. Keil, S. J. Láska.  Vnitřní struktury a hustoty asteroidů  // Meteoritika a planetární věda : deník. - 1999. - Sv. 34 , č. 3 . - str. 479-483 . - doi : 10.1111/j.1945-5100.1999.tb01355.x .
  10. ↑ William K. Hartmann. The Shape of Kleopatra  (anglicky)  // Science. - 2000. - Sv. 288 , č.p. 5467 . - S. 820-821 . - doi : 10.1126/science.288.5467.820 .
  11. ↑ David L. Kuck, "Exploitation of Space Oases", Proceedings of the 1welfth SSI-Princeton Conference, 1995.
  12. ↑ Crandall WBC, et al. Why Space, Recommendations Review of United States Human Space Flight Plans Committee  //  NASA Document Server: journal. — 2009.

Literatura

Odkazy

 Kolonizace vesmíru
Kolonizace
sluneční soustavy		 Kolonizace vesmíru
Teraformování
Kolonizace mimo
sluneční soustavu
Vesmírné osady
Zdroje a energie