Концепция добычи полезных ископаемых на астероидах в космосе давно является мечтой многих и возможным путём развития человечества. Ведь даже маленькие астероиды стоят золотые горы. NASA уже делает первый шаг к освоению астероида ценой 10 квинтиллионов долларов. Похоже, что превратить мечту в реальность поможет Марс, который может стать столицей индустрии космических шахтеров.
Пока добыча астероидов происходит только в рамках научных миссий. Например, Mini Bee – предложение, вошедшее в фазу III исследований в рамках программы NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) еще в 2019 году. План состоит в том, чтобы собрать водяной пар и летучие химические соединения из астероида с помощью техники под названием оптический майнинг. Собранные целевые материалы накопит блок удержания, прикрепленный к космическому кораблю.
Однако запуск настоящей индустрии космических шахтеров требует гораздо большего, чем отправка крошечных космических зондов, собирающих пыль на астероиде.
Для поддержки транспортной цепи между астероидами и Землей необходима промежуточная база. Вот здесь и появляются Марс и его спутники, обеспечивающие более близкий доступ к поясу астероидов между Марсом и Юпитером.
Космические камни в поясе астероидов рядом с Марсом большие и обильные, а это значит, что их добыча была бы легче и экономически целесообразной, если бы базу создали на Марсе или его естественных спутниках Фобосе и Деймосе.
Это может показаться фантастическим, но несколько экспертов подсчитали цифры и предположили, что база для производства астероидов на Марсе была бы оптимальной стратегией для добычи астероидов.
Препятствия для добычи астероидов
На астероидах, плавающих на заднем дворе нашей солнечной системы, есть металл на триллионы долларов, но получить его достаточно сложно. Бурение астероида на коммерческом уровне звучит достаточно надуманно. Но еще до того, как компании закупят нужные технологии для начала добычи астероидов, ученые уже осветили ряд практических препятствий.
Анализ, проведенный сотрудниками Института космических исследований Кека Калифорнийского технологического института в 2012 году, захват и перемещение околоземного астероида весом 500 тонн к орбите Земли для добычи обойдется почти в 2,6 миллиарда долларов.
Первой ключевой задачей является разработка жизнеспособной бизнес-модели, которая выходит за рамки финансирования и учитывает технико-экономическую сторону такого предприятия. К примеру, сколько космических кораблей следует отправить, чтобы захватить астероид, учитывая вполне реальные шансы на неудачи на этом пути?
Если кто-то соглашается на групповой подход для отправки космических кораблей, сколько именно их нужно, чтобы свести риски и гарантировать прибыль?
Наибольший вопрос связан с собственностью. Может ли любая группа людей иметь взаимное согласие на добычу плавающего в космосе объекта? Может ли корпорация обойти правила, действующие в отношении земных материалов, и добывать астероид? Можно ли достичь согласия между космическими агентствами, даже между нациями, которые иначе враждебны?
Почему марсианская орбита
Для космических миссий ключевым параметром для изучения осуществимости космической добычи ископаемых является Delta-V. Это величина смены космического корабля и количество топлива, которое нужно израсходовать для этого. Delta-V учитывает массу космического корабля для выполнения определенного маневра, например, запуска с поверхности или посадки на нее, а также приблизительные потребности в топливе.
В статье, опубликованной в Planetary and Space Science, астрономы из Центра астрофизики (Гарвард и Университет Смитсона) определили, что скорость Delta-V для достижения околоземного астероида составляет около 4 километров в секунду, тогда как достижение астероида главного пояса сводится до примерно 7 километров на секунду.
В документе эксперты предполагают, что миссия по добыче астероидов Главного пояса будет значительно рентабельнее, если космический корабль будет развернут с орбиты, близкой к орбите естественных спутников Марса из-за более низких требований к Delta-V. Выводы были сделаны с помощью разработанной экспертами системы под названием Python Asteroid Rendezvous Code (PARC).
Цифры показывают, что использование орбиты вокруг Марса на высоте примерно 9000 километров над поверхностью планеты было бы энергоэффективным и технически возможным.
Если орбита, похожая на орбиту Фобоса, предназначена для добычи полезного ископаемого, Delta-V для достижения примерно 100 000 перспективных астероидов пояса будет менее 4 километров в секунду. Для дополнительных 340 тысяч астероидов требования Delta-V были ниже 5 километров в секунду.
Какой план?
Если на марсианской орбите можно создать инфраструктуру, способную выполнять такие задачи как дозаправка, техническое обслуживание и даже исследовательские миссии, это станет идеальным путем для добычи астероидов.
Такая орбитальная база также поможет снизить размер и массу космических кораблей, что дополнительно поможет снизить стоимость миссий по добыче полезных ископаемых.
Команда пришла к выводу, что Фобос является удобным местом для размещения массивного оборудования для переработки руды. Кроме того, естественный спутник Марса предлагает несколько других преимуществ, таких как инерционная платформа, гравитация и в определенной степени защита от радиационного облучения.
К примеру, машинам было бы легче прикладывать силу к материалу астероида, когда он расположен на поверхности Фобоса, вместо того, чтобы пытаться делать это, летая вблизи астероида. Эксцентрическая форма орбиты Марса также обеспечивает крайне необходимое снижение требований к Delta-V.
Как только добыча начнется, спутники Марса предложат более простой и регулярный доступ к поверхности Марса для исследований и разведки.
Если бы на Фобосе была база, космические агентства имели бы определенное место посадки и базу для операций между Землей и Марсом, что резко уменьшило стоимость каждой следующей миссии на Марс. Это было бы похоже на то, что строить дом возле золотого прииска вместо того, чтобы ехать на машине из дома всякий раз, когда вы хотите пойти на спелеологию.
Почему спутники Марса являются ключевыми?
Другая статья под названием «Добыча астероидов и спутники Марса», опубликованная в Acta Astronautica еще в 1988 году, подчеркивает важность добычи астероидов вблизи планеты и то, как ее естественные спутники — Фобос и Деймос — играют решающую роль.
Подчеркивая основные преимущества создания базы на одном из этих спутников, в документе отмечается, что из-за их низкой гравитации не требуются топлива расходные посадки или взлеты, как в случае с Марсом и Луной.
Еще одним преимуществом создания базы на одном из этих спутников есть резервуар потенциально критических ресурсов. До 20% этих тел может состоять из слабосвязанной воды, в то время как по другим оценкам, это примерно 10%. Независимо от точной концентрации эту воду можно было бы собрать для миссий дозаправки и для поддержки систем жизнеобеспечения.
Было бы проще посылать и дистанционно управлять смотровыми роверами с поверхности Фобоса и Деймоса, чем разворачивать и управлять ими с базовой станции на Земле. В документе отмечается, что в контексте добычи полезных ископаемых за пределами Земли Фобос и Деймос станут катализатором «взрывного возрождения человека в космосе» и отвечают всем необходимым научным, экономическим и технологическим обоснованиям для осуществления вышеупомянутых шагов.
От шахтеров на астероидах до поселения на Марсе
Исследование марсианской поверхности связано с большим количеством помех. Кроме технических проблем и проблем с финансированием, существует множество наземных препятствий, которые ученые должны были рассмотреть, прежде чем миссия NASA Artemis сможет даже нацелиться на высадку экипажа на Марс.
Начать исследование Марса станет гораздо легче, если уже есть орбитальная база вблизи Марса или расположена на одном из его естественных спутников, где человеческая деятельность поддерживает добычу полезных ископаемых.
Гравитационная среда на Фобосе может теоретически предложить некоторую передышку от последствий невесомости для здоровья, таких как потеря костной массы. Станции, установленные на марсианском спутнике, могут помочь восстановиться от других негативных последствий, таких как ускоренное старение.
После решения исследовательских задач можно наметить целые поселения. До тераформирования марсианской поверхности или выполнения других амбициозных планов, таких как установка магнитного щита для создания устойчивой атмосферы, могут остаться десятилетия.
Транспортировка ресурсов на установленную базу на Фобосе для их использования в миссиях на Марсе может ускорить планы. Возможно, понадобятся только усилия одной большой миссии, чтобы начать широкий спектр будущих миссий.
По материалам: slashgear
