Концепція видобутку корисних копалин на астероїдах у космосі давно є мрією багатьох і можливим шляхом розвитку людства. Адже навіть невеликі астероїди коштують золоті гори. NASA уже робить перший крок до освоєння астероїда ціною 10 квінтильйонів доларів. Схоже, що перетворити мрію на реальність допоможе Марс, який може стати столицею індустрії космічних шахтарів.
Поки що видобування астероїдів відбувається лише в рамках наукових місій. Наприклад, Mini Bee – пропозиція, яка увійшла до фази III досліджень у рамках програми NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) ще в 2019 році. План полягає в тому, щоб зібрати водяну пару та леткі хімічні сполуки з астероїда за допомогою техніки під назвою оптичний майнінг. Зібрані цільові матеріали накопичить блок утримання, прикріплений до космічного корабля.
Однак запуск справжньої індустрії космічних шахтарів вимагає набагато більшого, ніж відправка крихітних космічних зондів, що збирають пил на астероїді.
Для підтримки транспортного ланцюга між астероїдами та Землею потрібна проміжна база. Ось тут і з’являються Марс і його супутники, які забезпечують ближчий доступ до поясу астероїдів між Марсом і Юпітером.
Космічні каменюки в поясі астероїдів поруч з Марсом великі й рясні, а це означає, що їх видобуток був би легшим і економічно доцільним, якби базу створили на Марсі чи його природних супутниках Фобосі та Деймосі.
Це може здатися фантастичним, але кілька експертів підрахували цифри та припустили, що база для видобутку астероїдів на Марсі була б оптимальною стратегією для видобутку астероїдів.
Перешкоди для видобутку астероїдів
На астероїдах, які плавають на задньому дворі нашої сонячної системи, є метал на трильйони доларів, але отримати його досить складно. Буріння астероїда на комерційному рівні звучить досить надумано. Але ще до того, як корпорації закуплять необхідні технології для початку видобутку астероїдів, вчені вже висвітлили низку практичних перешкод.
Аналіз, проведений співробітниками Інституту космічних досліджень Кека Каліфорнійського технологічного інституту в 2012 році, захоплення та переміщення навколоземного астероїда вагою 500 тонн до орбіти Землі для видобутку обійдеться майже в 2,6 мільярда доларів.
Першим ключовим завданням є розробка життєздатної бізнес-моделі, яка виходить за рамки фінансування та враховує техніко-економічну сторону такого підприємства. Наприклад, скільки космічних кораблів слід відправити, щоб захопити астероїд, враховуючи цілком реальні шанси на невдачі на цьому шляху?
Якщо хтось погоджується на груповий підхід для відправки космічних кораблів, скільки саме їх потрібно, щоб звести нанівець ризики та гарантувати прибуток?
Найбільше питання пов’язане з власністю. Чи може будь-яка група людей мати взаємну згоду на видобуток об’єкта, що плаває в космосі? Чи може корпорація обійти правила, які діють щодо земних матеріалів, і добувати астероїд? Чи можна досягти згоди між космічними агентствами, навіть між націями, які інакше є ворожими?
Чому марсіанська орбіта
Для космічних місій ключовим параметром для вивчення здійсненності космічного видобутку копалин є Delta-V. Це величина зміни космічного корабля та кількість палива, яку потрібно витратити для цього. Delta-V враховує масу космічного корабля для виконання певного маневру, наприклад запуску з поверхні або посадки на неї, а також приблизні потреби в паливі.
У статті, опублікованій у Planetary and Space Science, астрономи з Центру астрофізики (Гарвард і Смітсонівський університет) визначили, що швидкість Delta-V для досягнення навколоземного астероїда становить близько 4 кілометрів на секунду, тоді як досягнення астероїда головного поясу зводиться до приблизно 7 кілометрів на секунду.
У документі експерти припускають, що місія з видобутку астероїдів Головного поясу буде значно рентабельнішою, якщо космічний корабель буде розгорнутий з орбіти, близької до орбіти природних супутників Марса через нижчі вимоги до Delta-V. Висновки були зроблені за допомогою розробленої експертами системи під назвою Python Asteroid Rendezvous Code (PARC).
Цифри показують, що використання орбіти навколо Марса на висоті приблизно 9000 кілометрів над поверхнею планети було б належним чином енергоефективним і технічно можливим.
Якщо орбіта, схожа на орбіту Фобоса, призначена для видобутку корисних копалин, Delta-V для досягнення приблизно 100 000 перспективних астероїдів поясу буде менше 4 кілометрів на секунду. Для додаткових 340 000 астероїдів вимоги Delta-V були нижче 5 кілометрів на секунду.
Який план?
Якщо на марсіанській орбіті можна створити інфраструктуру, здатну виконувати такі завдання, як дозаправка, технічне обслуговування та навіть дослідницькі місії, це стане ідеальним шляхом для видобутку астероїдів.
Така орбітальна база також допоможе зменшити розмір і масу космічних кораблів, що додатково допоможе знизити вартість місій з видобутку корисних копалин.
Команда дійшла висновку, що Фобос є зручним місцем для розміщення масивного обладнання для переробки руди. Крім того, природний супутник Марса пропонує кілька інших переваг, таких як інерційна платформа, гравітація та певною мірою захист від радіаційного опромінення.
Наприклад, машинам було б легше прикладати силу до матеріалу астероїда, коли він розміщений на поверхні Фобоса, замість того, щоб намагатися робити це, літаючи поблизу астероїда. Ексцентрична форма орбіти Марса також забезпечує вкрай необхідне зниження вимог до Delta-V.
Як тільки видобуток розпочнеться, супутники Марса також запропонують більш простий і регулярний доступ до поверхні Марса для досліджень і розвідки.
Якби на Фобосі була база, космічні агентства мали б визначене місце посадки та базу для операцій між Землею та Марсом, що різко зменшило б вартість кожної наступної місії на Марс. Це було б схоже на те, що будувати будинок біля золотої копальні замість того, щоб їхати на машині з дому кожного разу, коли ви хочете піти на спелеологію.
Чому супутники Марса є ключовими?
Інша стаття під назвою «Видобуток астероїдів і супутники Марса», яка була опублікована в Acta Astronautica ще в 1988 році, підкреслює важливість видобутку астероїдів поблизу планети та те, як її природні супутники — Фобос і Деймос — відіграють вирішальну роль.
Підкреслюючи основні переваги створення бази на одному з цих супутників, у документі зазначається, що через їх низьку гравітацію не потрібні паливо витратні посадки або зльоти, як у випадку з Марсом і Місяцем.
Ще однією перевагою створення бази на одному з цих супутників є резервуар потенційно критичних ресурсів. До 20% цих тіл може складатися з слабозв’язаної води, тоді як за іншими оцінками, це приблизно 10%. Незалежно від точної концентрації, цю воду можна було б зібрати для місій дозаправки та для підтримки систем життєзабезпечення.
Було б простіше надсилати та дистанційно керувати оглядовими роверами з поверхні Фобоса та Деймоса, ніж розгортати та керувати ними з базової станції на Землі. У документі зазначається, що в контексті видобутку корисних копалин за межами Землі Фобос і Деймос стануть каталізатором «вибухового відродження людини в космосі» і що вони відповідають усім необхідним науковим, економічним і технологічним обґрунтуванням для здійснення вищезгаданих кроків.
Від шахтарів на астероїдах до поселення на Марсі
Дослідження марсіанської поверхні пов’язане з великою кількістю перешкод. Окрім технічних проблем та проблем з фінансуванням, існує багато наземних перешкод, які вчені повинні були розглянути, перш ніж місія NASA Artemis зможе навіть націлитися на висадку екіпажу на Марс.
Розпочати дослідження Марса стане набагато легше, якщо вже є орбітальна база поблизу Марса або розташована на одному з його природних супутників, де людська діяльність підтримує видобуток корисних копалин.
Гравітаційне середовище на Фобосі теоретично може запропонувати деякий перепочинок від наслідків невагомості для здоров’я, таких як втрата кісткової маси. Станції, встановлені на марсіанському супутнику, також можуть допомогти відновитися від інших негативних наслідків, таких як прискорене старіння.
Після вирішення дослідницьких завдань, можна намітити цілі поселення. До тераформування марсіанської поверхні чи виконання інших амбітних планів, як-от встановлення магнітного щита для створення стійкої атмосфери, можуть залишитися десятиліття.
Транспортування ресурсів на встановлену базу на Фобосі до їх використання в місіях на Марсі може прискорити плани. Можливо, знадобляться лише зусилля однієї великої місії, щоб розпочати широкий спектр майбутніх місій.
За матеріалами: slashgear
