Добыча астероидов - Asteroid mining

Художественная концепция добычи астероидов

433 Эрос это каменный астероид на околоземной орбите

Добыча астероидов это эксплуатация сырья из астероиды и другие малые планеты, включая околоземные объекты.^[1]

Минералы твердых пород могут быть добыт с астероида или потраченного комета. Драгоценные металлы Такие как золото, серебро, и платиновая группа металлы могут быть доставлены обратно на Землю, в то время как группа железа металлы и другие обычные металлы могут быть использованы для строительства в космосе.

К трудностям относятся высокая стоимость космических полетов, ненадежная идентификация астероидов, пригодных для добычи полезных ископаемых, и проблемы с добычей руды. Таким образом, наземная добыча остается единственным способом приобретения минерального сырья, используемым сегодня. Если финансирование космической программы, государственное или частное, резко возрастет, эта ситуация может измениться. ресурсы на Земле становятся все более дефицитными по сравнению со спросом и полным потенциалом добычи астероидов - и исследование космоса в общем - исследуются более подробно.^[2]:47f

Цель

Основываясь на известных земных запасах и растущем потреблении как в развитых, так и в развивающихся странах, ключевые элементы, необходимые для современной промышленности и производства продуктов питания, могут быть измученный на Земле от 50 до 60 лет.^[3] К ним относятся фосфор, сурьма, цинк, банка, вести, индий, серебро, золото и медь.^[4][5][6][7]В ответ было предложено, чтобы платина, кобальт и другие ценные элементы с астероидов могут быть добыты и отправлены в земной шар для получения прибыли, используется для строительства спутники на солнечной энергии и космическая среда обитания,^[8][9] и вода, обработанная изо льда для дозаправки на орбите топливные склады.^[10][11][12]

Несмотря на то что астероиды и земной шар из тех же исходных материалов, относительно более сильная гравитация Земли тянула все тяжелые сидерофильный (любящих железо) элементов в его ядро ​​во время его расплавленной молодости более четырех миллиардов лет назад.^[13][14][15] Это привело к истощению коры таких ценных элементов до тех пор, пока дождь из-за ударов астероидов не наполнил истощенную кору такими металлами, как золото, кобальт, утюг, марганец, молибден, никель, осмий, палладий, платина, рений, родий, рутений и вольфрам (некоторый поток от ядра к поверхности действительно происходит, например, на Бушвельдский магматический комплекс, знаменитый богатый источник платиновая группа металлы).^{[нужна цитата ]} Сегодня эти металлы добывают из земной коры, и они необходимы для экономического и технического прогресса. Следовательно, геологическая история Земли вполне может подготовить почву для будущего добычи астероидов.

В 2006 г. Обсерватория Кека объявил, что двоичный Юпитер троян 617 Патрокл,^[16] и, возможно, большое количество других троянцев Юпитера, вероятно потухшие кометы и состоят в основном из водяного льда. Точно так же кометы семейства Юпитера и, возможно, околоземные астероиды которые являются потухшими кометами, также могут давать воду. Процесс использование ресурсов на месте —Использование космических материалов для топлива, терморегулирования, резервуаров, радиационной защиты и других компонентов большой массы космическая инфраструктура - может привести к радикальному снижению его стоимости.^[17] Хотя может быть достигнуто такое сокращение затрат и, если оно достигнуто, компенсируются требуемые огромные инвестиции в инфраструктуру, неизвестно.

Лед удовлетворял бы одному из двух необходимых условий, чтобы позволить "человеческое расширение в Солнечную систему" (конечная цель полета человека в космос, предложенная Комиссией Августина 2009 г.) Обзор Комитета США по планам полетов человека в космос ): физическая устойчивость и экономическая устойчивость.^[18]

От астробиологический В перспективе поиск астероидов может предоставить научные данные для поиска внеземного разума (SETI ). Некоторые астрофизики предположили, что если развитые внеземные цивилизации давно использовали добычу астероидов, признаки этой деятельности можно было бы обнаружить.^[19][20][21]

Выбор астероида

Важным фактором, который следует учитывать при выборе цели, является орбитальная экономика, в частности, изменение скорости (Δv ) и время в пути до и от цели. Больше извлеченного природного материала необходимо израсходовать как пропеллент в высшем Δv траектории, таким образом, меньше возвращаемой полезной нагрузки. Прямые траектории Гомана быстрее, чем траектории Хомана с помощью планетарных и / или лунных облетов, которые, в свою очередь, быстрее, чем траектории Межпланетная транспортная сеть, но сокращение времени передачи происходит за счет увеличения Δv требования.^{[нужна цитата ]}

Подкласс легко восстанавливаемых объектов (ERO) класса Астероиды, сближающиеся с Землей считаются вероятными кандидатами на начало горнодобывающей деятельности. Их низкая Δv делает их пригодными для использования при добыче строительных материалов для околоземных космических объектов, что значительно снижает экономические затраты на транспортировку материалов на околоземную орбиту.^[22]

В таблице выше показано сравнение Δv требования для различных миссий. С точки зрения требований к энергии для движения, миссия к околоземному астероиду выгодно отличается от альтернативных миссий по добыче полезных ископаемых.

Пример потенциальной цели^[23] для ранней экспедиции по добыче астероидов 4660 Нерей, ожидается, что в основном энстатит. Это тело имеет очень низкую Δv по сравнению с подъемом материалов с поверхности Луны. Однако для возврата материала потребуется гораздо больше времени.

Было идентифицировано несколько типов астероидов, но три основных типа включают астероиды C-типа, S-типа и M-типа:

1. Астероиды C-типа имеют большое количество воды, которая в настоящее время не используется для добычи полезных ископаемых, но может быть использована для разведки за пределами астероида. Стоимость миссии может быть уменьшена за счет использования доступной воды с астероида. Астероиды C-типа также содержат много органических углерод, фосфор и другие ключевые ингредиенты для удобрение которые можно было использовать для выращивания еды.^[24]
2. Астероиды S-типа несут мало воды, но выглядят более привлекательно, потому что содержат множество металлов, включая никель, кобальт и более ценные металлы, такие как золото, платина и родий. Небольшой 10-метровый астероид S-типа содержит около 650 000 кг (1433 000 фунтов) металла, из которых 50 кг (110 фунтов) представляют собой редкие металлы, такие как платина и золото.^[24]
3. Астероиды М-типа редки, но содержат до 10 раз больше металла, чем S-типы^[24]

Класс легко восстанавливаемые объекты (ERO) был идентифицирован группой исследователей в 2013 году. Первоначально идентифицированную группу составили двенадцать астероидов, все из которых потенциально могут быть добыты с помощью современных ракетных технологий. Из 9000 поисков астероидов в НЕО базы данных, эти двенадцать могут быть выведены на доступную для Земли орбиту, изменив их скорость менее чем на 500 метров в секунду (1800 км / ч; 1100 миль / ч). Дюжина астероидов имеет размер от 2 до 20 метров (от 10 до 70 футов).^[25]

Каталогизация астероидов

В B612 Фонд частный некоммерческий Фонд со штаб-квартирой в Соединенных Штатах, посвященной защите Земли от удары астероида. Как не государственная организация он провел два направления связанных исследований, чтобы помочь обнаружить астероиды, которые однажды могут столкнуться с Землей, и найти технологические средства, позволяющие изменить их путь, чтобы избежать таких столкновений.

Целью фонда в 2013 году было спроектировать и построить центр поиска астероидов, финансируемый из частных источников. космический телескоп, Часовой, надеясь в 2013 г. запустить его в 2017–2018 гг. Инфракрасный телескоп Стража, когда-то находившийся на орбите, похожей на орбиту Венера, разработан, чтобы помочь идентифицировать угрожающие астероиды путем каталогизации 90% из них с диаметром более 140 метров (460 футов), а также исследования более мелких объектов Солнечной системы.^{[26][27][28][нуждается в обновлении ]}

Данные, собранные Sentinel, предназначались для предоставления через существующую сеть обмена научными данными, которая включает НАСА и академические учреждения, такие как Центр малых планет в Кембридж, Массачусетс. Учитывая телескопическую точность спутника, данные Sentinel могут оказаться ценными для других возможных будущих миссий, таких как добыча астероидов.^[27][28][29]

Особенности майнинга

Есть три варианта майнинга:^[22]

1. Принесите необработанный астероидный материал на Землю для использования.
2. Обработайте его на месте, чтобы вернуть только обработанные материалы, и, возможно, произведите топливо для обратного пути.
3. Переместите астероид на безопасную орбиту вокруг Луны или Земли или на МКС.^[12] Это может гипотетически позволить использовать большинство материалов, а не тратить их впустую.^[9]

Обработка на месте с целью добычи ценных полезных ископаемых снизит потребность в энергии для транспортировки материалов, хотя перерабатывающие предприятия должны быть сначала доставлены на место добычи. На месте горная промышленность будет включать бурение скважин и закачку горячей жидкости / газа, что позволит полезному материалу вступить в реакцию или расплавиться с растворителем и извлечь растворенное вещество. Из-за слабых гравитационных полей астероидов любая деятельность, например бурение, вызовет большие возмущения и приведет к образованию пылевых облаков. Они могут быть ограничены каким-нибудь куполом или пузырчатым барьером. Или же могут быть предусмотрены средства быстрого рассеивания пыли.

Горные работы требуют специального оборудования для добычи и переработки руды в космосе.^[22]Машину нужно будет прикрепить к корпусу,^{[нужна цитата ]} но, оказавшись на месте, руду легче перемещать из-за отсутствия гравитации. Однако в настоящее время не существует методов переработки руды в условиях невесомости. Стыковка с астероидом может быть выполнена с использованием процесса, подобного гарпуну, когда снаряд проникает через поверхность и служит якорем; тогда прикрепленный трос будет использоваться для подъема транспортного средства на поверхность, если астероид является одновременно проницаемым и достаточно жестким, чтобы гарпун мог сработать.^[30]

Из-за расстояния от Земли до астероида, выбранного для добычи, время в оба конца для связи будет несколько минут или больше, за исключением случайных сближений с Землей астероидов, сближающихся с Землей. Таким образом, любое горнодобывающее оборудование должно быть либо в высокой степени автоматизировано, либо поблизости потребуется присутствие человека.^[22] Люди также могут быть полезны для устранения неполадок и обслуживания оборудования. С другой стороны, многоминутные задержки связи не помешали успеху роботизированных исследование Марса, а создание и развертывание автоматизированных систем будет намного дешевле.^[31]

Технология разрабатывается Планетарные ресурсы Чтобы найти и собрать эти астероиды, в планах были три различных типа спутников:

1. Arkyd Series 100 (космический телескоп Leo) - менее дорогой инструмент, который будет использоваться для поиска, анализа и определения ресурсов, доступных на близлежащих астероидах.^[24]
2. Arkyd Series 200 (Перехватчик) Спутник, который фактически приземлится на астероид, чтобы получить более подробный анализ доступных ресурсов.^[24]
3. Спутник Arkyd Series 300 (Rendezvous Prospector) разработан для исследования и поиска ресурсов в более глубоких космосах.^[24]

Технология разрабатывается Deep Space Industries Для изучения, отбора проб и сбора астероидов разделены на три семейства космических аппаратов:

1. FireFlies - это тройки почти идентичных космических кораблей в CubeSat Форма запускается к разным астероидам для сближения и изучения их.^[32]
2. DragonFlies также запускаются волнами на трех почти идентичных космических кораблях для сбора небольших образцов (5–10 кг) и возврата их на Землю для анализа.^[32]
3. Сборщики отправляются к астероидам, чтобы собрать сотни тонн материала для возврата на высокую околоземную орбиту для обработки.^[33]

Добыча астероидов потенциально может произвести революцию в освоении космоса.^{[оригинальное исследование? ]} Большое количество воды на астероидах C-типа можно использовать для производства топлива, расщепляя воду на водород и кислород. Это сделало бы космические путешествия более реальным вариантом за счет снижения стоимости топлива. В то время как стоимость топлива является относительно незначительным фактором в общей стоимости пилотируемых космических полетов на низкой околоземной орбите, его хранение и размер корабля становятся гораздо более важным фактором для межпланетных миссий. Обычно 1 кг на орбите эквивалентен более 10 кг на земле (для Falcon 9 1.0 потребуется 250 тонн топлива, чтобы вывести 5 тонн на ГСО или 10 тонн на НОО).^{[нужна цитата ]} Это ограничение является основным фактором сложности межпланетных миссий, поскольку топливо становится полезной нагрузкой.

Методы извлечения

Открытые горные работы

На некоторых типах астероидов материал можно соскрести с поверхности с помощью совок или же шнек, или для более крупных предметов - «активный захват».^[22] Есть веские доказательства того, что многие астероиды состоят из груды обломков,^[34] потенциально делает этот подход непрактичным.

Шахтный ствол

В астероид можно вкопать мину, а материал извлечь через шахту. Это требует точных знаний, чтобы обеспечить точность астро-локация под поверхностный реголит и транспортная система для доставки желаемой руды на перерабатывающую установку.

Магнитные грабли

Астероиды с высоким содержанием металлов могут быть покрыты рыхлыми зернами, которые можно собрать с помощью магнита.^[22][35]

Обогрев

Что касается астероидов, таких как углеродистые хондриты, которые содержат гидратированные минералы, воду и другие летучие вещества можно извлечь просто путем нагревания. Тест на водозабор в 2016 г.^[36] Компания Honeybee Robotics использовала имитатор реголита астероида^[37] разработан Deep Space Industries и Университет Центральной Флориды чтобы соответствовать основной минералогии конкретного углеродистого метеорита. Хотя имитатор был физически сухим (т. Е. Не содержал молекул воды, адсорбированных в матрице скального материала), при нагревании до примерно 510 ° C выделялось гидроксил, который вышел в виде значительного количества водяного пара из молекулярной структуры филлосиликат глины и сера соединения. Пар конденсировался в жидкую воду, заполняющую контейнеры для сбора, что демонстрирует возможность добычи воды из определенных классов физически сухих астероидов.^[38]

Что касается летучих веществ в потухших кометах, то тепло можно использовать для плавления и испарения матрицы.^[22][39]

Мондовский процесс

Никель и железо астероида, богатого железом, могут быть извлечены Мондовский процесс. Это включает прохождение окиси углерода над астероидом при температуре от 50 до 60 ° C для никеля, более высокой для железа, при высоком давлении и заключении в материалы, устойчивые к коррозионным карбонилам. Это образует газы тетракарбонил никеля и пентакарбонил железа - тогда никель и железо можно снова удалить из газа при более высоких температурах, а платину, золото и т. д. оставить в виде остатка.^[40][41][42]

Самовоспроизводящиеся машины

Исследование НАСА 1980 года под названием Расширенная автоматизация космических полетов предложил сложную автоматизированную фабрику на Луне, которая будет работать в течение нескольких лет, чтобы построить 80% своей копии, а остальные 20% будут импортированы с Земли, поскольку более сложные детали (например, компьютерные микросхемы) потребуют значительно большей цепочки поставок для производить.^[43] Экспоненциальный рост фабрик в течение многих лет может привести к переработке большого количества лунных (или астероидных) реголит. С 1980 года был достигнут значительный прогресс в миниатюризация, нанотехнологии, материаловедение, и производство добавок, поэтому можно достичь 100% «закрытия» с помощью достаточно небольшой массы оборудования, хотя эти технологические достижения сами по себе становятся возможными на Земле за счет расширения цепочки поставок, поэтому он требует дальнейшего изучения. В исследовании НАСА, проведенном в 2012 году, был предложен «начальный» подход к созданию цепочки поставок в космосе со 100% закрытием, предполагая, что этого можно достичь всего за два-четыре десятилетия с низкими годовыми затратами.^[44]

Исследование, проведенное в 2016 году, снова утверждало, что его можно завершить всего за несколько десятилетий благодаря постоянным достижениям в области робототехники, и утверждалось, что оно принесет пользу Земле, включая экономический рост, защиту окружающей среды и обеспечение чистой энергией, а также обеспечит человечество защита от экзистенциальных угроз.^[45]

Предлагаемые горные проекты

Части этой статьи (относящиеся к планетным ресурсам) должны быть обновлено. Обновите эту статью, чтобы отразить недавние события или новую доступную информацию. (Октябрь 2020)

24 апреля 2012 года предприниматели-миллиардеры объявили о плане добычи полезных ископаемых на астероидах. Компания называется Планетарные ресурсы и его основателями являются предприниматели из авиакосмической отрасли Эрик Андерсон и Питер Диамандис. Советники: режиссер и исследователь. Джеймс Кэмерон а среди инвесторов - генеральный директор Google Ларри Пейдж и его исполнительный председатель Эрик Шмидт.^[17][46] К 2020 году они также планируют создать хранилище топлива в космосе, используя воду с астероидов. разбивая это в жидкий кислород и жидкий водород для ракетное горючие. Оттуда его можно будет отправить на околоземную орбиту для дозаправки коммерческих спутников или космических кораблей.^[17] Этот план был встречен со скептицизмом некоторыми учеными, которые не считают его рентабельным, даже несмотря на то, что платина стоила 32 доллара за грамм, а золото - 49 долларов за грамм по состоянию на сентябрь 2019 года. Платина и золото являются сырьем, торгуемым на наземных рынках. и невозможно предсказать, какие цены будут иметь место в будущем, когда станут доступны ресурсы с астероидов. Например, платина традиционно является очень ценной из-за ее использования как в промышленности, так и в ювелирных изделиях, но если технологии будущего позволят двигатель внутреннего сгорания устарело, спрос на использование платины в качестве катализатора каталитические преобразователи вполне может снизиться и снизить долгосрочный спрос на металл. Текущая миссия НАСА OSIRIS-REx, который планируется вернуть минимальное количество (60 г; две унции) материала, но может доставить до 2 кг с астероида на Землю, будет стоить около 1 миллиарда долларов США, хотя цель этой миссии не заключалась в том, чтобы вернуть большое количество материала.^[17][47]

Planetary Resources заявляет, что для достижения успеха ей необходимо будет разработать технологии, которые снизят стоимость космических полетов. Planetary Resources также ожидает, что строительство "космическая инфраструктура "поможет снизить долгосрочные эксплуатационные расходы. Например, затраты на топливо можно снизить за счет извлечения воды из астероидов и расщепление в водород с использованием солнечной энергии. Теоретически водородное топливо, добываемое на астероидах, стоит значительно меньше, чем топливо с Земли, из-за высокой стоимости ухода от земной гравитации. В случае успеха инвестиции в «космическую инфраструктуру» и эффект масштаба могут снизить эксплуатационные расходы до уровней, значительно ниже текущих (OSIRIS-REx ) миссия.^{[48][неосновной источник необходим ]} Эти вложения должны быть погашены за счет продажи товаров, что отсрочит возврат средств инвесторам. Есть также некоторые признаки того, что Planetary Resources ожидает, что правительство будет финансировать развитие инфраструктуры, о чем свидетельствует его недавний запрос на 700 000 долларов от НАСА для финансирования первого из описанных выше телескопов.

Еще одно подобное предприятие под названием Deep Space Industries, был основан в 2013 году Дэвидом Гампом, который основал другие космические компании.^[49] В то время компания надеялась начать поиски астероидов, пригодных для добычи, к 2015 году и к 2016 году вернуть образцы астероидов на Землю.^[50] Deep Space Industries планировала начать добычу астероидов к 2023 году.^[51]

На ISDC-Сан-Диего 2013,^[52] Компания Kepler Energy and Space Engineering (KESE, llc) также объявила, что собирается добывать астероиды, используя более простой и понятный подход: KESE планирует использовать почти исключительно существующие технологии наведения, навигации и якоря из наиболее успешных миссий, таких как Rosetta / Philae, Рассвет, и Хаябуса и текущие инструменты NASA Technology Transfer для создания и отправки 4-модульной автоматизированной системы добычи полезных ископаемых (AMS) на небольшой астероид с помощью простого инструмента для раскопок, чтобы собрать ≈40 тонн реголита астероида и вернуть каждый из четырех модулей возврата обратно на низкая околоземная орбита (LEO) к концу десятилетия. Ожидается, что небольшие астероиды представляют собой рыхлые груды обломков, поэтому их будет легко извлечь.

В сентябре 2012 г. Институт передовых концепций НАСА (NIAC) объявил Проект роботизированного поисковика астероидов, который изучит и оценит возможность добычи полезных ископаемых на астероидах с точки зрения средств, методов и систем.^[53]

Будучи самым большим телом в поясе астероидов, Церера мог бы стать основной базой и транспортным узлом для будущей инфраструктуры добычи астероидов,^[54] возможность транспортировки минеральных ресурсов в Марс, то Луна, и Земля. Из-за своей малой скорости убегания в сочетании с большим количеством водяного льда он также может служить источником воды, топлива и кислорода для кораблей, проходящих через пояс астероидов и за его пределами.^[54] Транспортировка с Марса или Луны на Цереру была бы даже более энергоэффективной, чем транспортировка с Земли на Луну.^[55]

Возможные цели

Согласно базе данных Asterank, следующие астероиды считаются лучшими целями для майнинга, если должна быть достигнута максимальная экономическая эффективность (последнее обновление - декабрь 2018 г.):^[56]

Астероид	Стандартное восточное время. Стоимость (млрд долларов США)	Стандартное восточное время. Прибыль (млрд долларов США)	${ displaystyle Delta V (км / с)}$	Сочинение
Рюгу	83	30	4.663	Никель, железо, кобальт, вода, азот, водород, аммиак
1989 мл	14	4	4.889	Никель, железо, кобальт
Нерей	5	1	4.987	Никель, железо, кобальт
Бенну	0.7	0.2	5.096	Железо, водород, аммиак, азот
Дидимос	62	16	5.162	Никель, железо, кобальт
2011 UW158	7	2	5.189	Платина, никель, железо, кобальт
Антерос	5,570	1,250	5.440	Силикат магния, алюминий, силикат железа
2001 CC21	147	30	5.636	Силикат магния, алюминий, силикат железа
1992 TC	84	17	5.648	Никель, железо, кобальт
ИК10 2001 г.	3	0.5	5.880	Никель, железо, кобальт
Психея	27.67	1.78	-	Никель, железо, кобальт, золото [57]

Экономика

В настоящее время качество руда и, как следствие, стоимость и масса оборудования, необходимого для его извлечения, неизвестны и могут только предполагаться. Некоторые экономические анализы показывают, что стоимость возвращения астероидных материалов на Землю намного превышает их рыночную стоимость и что добыча астероидов не привлечет частные инвестиции при нынешних ценах на сырье и стоимости космической транспортировки.^[58][59] Другие исследования предполагают большую прибыль при использовании солнечная энергия.^[60][61] Потенциальные рынки для материалов могут быть идентифицированы и прибыль будет получена, если стоимость добычи будет снижена. Например, доставка нескольких тонны воды в низкая околоземная орбита для подготовки ракетного топлива к космический туризм может принести значительную прибыль, если сам космический туризм окажется прибыльным.^[62]

В 1997 году было высказано предположение, что относительно небольшой металлический астероид диаметром 1,6 км (1 миль) содержит промышленных и драгоценных металлов на сумму более 20 триллионов долларов США.^[11][63] Сравнительно небольшой Астероид М-типа со средним диаметром 1 км (0,62 мили) может содержать более двух миллиардов метрических тонн утюг –никель руда^[64] или в два-три раза больше мирового производства 2004 года.^[65] Астероид 16 Психея считается, что содержит 1.7×10¹⁹ кг никель-железо, которое могло бы обеспечить потребности мирового производства в течение нескольких миллионов лет. Небольшая часть добытого материала также будет драгоценными металлами.

Не все материалы, добытые на астероидах, будут рентабельными, особенно с точки зрения потенциального возврата на Землю экономических объемов материала. Для потенциального возвращения на Землю, платина считается очень редким в наземных геологических формациях и поэтому потенциально стоит привезти некоторое количество для наземного использования. С другой стороны, никеля довольно много, и его добывают во многих местах на суше, поэтому высокая стоимость добычи астероидов может не сделать ее экономически жизнеспособной.^[66]

Несмотря на то что Планетарные ресурсы в 2012 году указали, что платина с астероида длиной 30 метров (98 футов) может стоить 25-50 миллиардов долларов США,^[67] один экономист заметил, что любой внешний источник драгоценных металлов может снизить цены в достаточной степени, чтобы обречь предприятие на гибель путем быстрого увеличения доступного предложения таких металлов.^[68]

Развитие инфраструктуры для изменения орбит астероидов может дать большой прибыль на инвестиции.^[69] Частные компании любят Планетоидные мины разработала оборудование ISRU для добычи и переработки полезных ископаемых в космосе, а также применила процесс извлечения воды и гелия-3. Производство марсоходов класса Curiosity, запуск спутника на НОО, производство ZBLAN оптического волокна и разработки космических "буксиров", они создают то, что НАСА называет "рабочей лошадкой солнечной системы", и используют параметры миссии, полученные от НАСА. Миссия по перенаправлению астероидов с помощью гравитационного маневра для перенаправления астероида на окололунную орбиту. Сырье ISRU будет производиться на месте для производства строительных материалов, посадочных площадок, космодромов и космических кораблей, а также лунной базы.

Дефицит

Дефицит это фундаментальная экономическая проблема людей, которые кажутся неограниченными в мире ограниченных ресурсов. Поскольку ресурсы Земли не безграничны, относительное обилие астероидной руды дает возможность добычи астероидов обеспечить почти неограниченные ресурсы, что по существу устранить дефицит для этих материалов.

Идея истощения ресурсов не нова. В 1798 г. Томас Мальтус писал: поскольку ресурсы в конечном итоге ограничены, экспоненциальный рост населения приведет к падению дохода на душу населения, пока бедность и голод не станут ограничивающим фактором для населения.^[70] Мальтус постулировал это 222 года назад, и пока еще не появилось никаких признаков эффекта Мальтуса в отношении сырья.

• Доказанные запасы представляют собой месторождения полезных ископаемых, которые уже обнаружены и, как известно, могут быть экономически извлечены при нынешнем или аналогичном спросе, цене и других экономических и технологических условиях.^[70]
• Условные запасы - это открытые месторождения, которые еще не являются экономически жизнеспособными.^{[нужна цитата ]}
• Выявленные запасы - это менее интенсивно измеряемые месторождения, данные которых основаны на съемках и геологических прогнозах. Гипотетические запасы и спекулятивные ресурсы составляют эту группу запасов.
• Прогнозные запасы - это месторождения, которые были обнаружены, но еще не эксплуатируются.^[70]

Постоянное развитие методов и технологий добычи астероидов поможет увеличить количество открытий полезных ископаемых.^[71] По мере того как стоимость добычи полезных ископаемых, особенно металлов платиновой группы, на Земле растет, стоимость добычи тех же ресурсов с небесных тел снижается из-за технологических инноваций, связанных с исследованием космоса.^[70] «Эффект замещения», то есть использование других материалов для функций, которые в настоящее время выполняет платина, будет усиливаться по мере увеличения стоимости платины. Новые поставки также будут поступать на рынок в виде ювелирных изделий и переработанного электронного оборудования от странствующих предприятий «мы покупаем платину», таких как существующие сейчас предприятия «мы покупаем золото».

По состоянию на сентябрь 2016 г.^{[Обновить]}, известно 711 астероидов, величина которых превышает АМЕРИКАНСКИЙ ДОЛЛАР$ 100 трлн.^[72]

Финансовая осуществимость

Космические предприятия сопряжены с высоким риском, с длительными сроками выполнения и большими капиталовложениями, и это не исключение для проектов по добыче астероидов.Эти типы предприятий могут финансироваться за счет частных инвестиций или государственных инвестиций. Для коммерческого предприятия это может быть прибыльным до тех пор, пока полученный доход превышает общие затраты (затраты на добычу и затраты на маркетинг).^[70] Затраты, связанные с разработкой астероидов, оценивались в 1996 году примерно в 100 миллиардов долларов США.^[70]

При разработке проекта по добыче астероидов учитываются шесть категорий затрат:^[70]

1. Затраты на исследования и разработки
2. Затраты на разведку и разведку
3. Затраты на строительство и развитие инфраструктуры
4. Операционные и инженерные расходы
5. Экологические затраты
6. Стоимость времени

Определение финансовой осуществимости лучше всего представлено через чистая приведенная стоимость.^[70] Одно требование, необходимое для финансовой осуществимости, - это высокая возврат инвестиций оценивая около 30%.^[70] Пример расчета для простоты предполагает, что единственным ценным материалом на астероидах является платина. 16 августа 2016 года платина оценивалась в 1157 долларов за штуку. унция или 37000 долларов за килограмм. При цене в 1340 долларов для 10% -ной рентабельности инвестиций из каждых 1155000 тонн астероидной руды необходимо было бы извлечь 173 400 кг (5 575 000 унций) платины. Для 50% возврата инвестиций необходимо было бы извлечь 1 703 000 кг (54 750 000 унций) платины на каждые 11 350 000 тонн астероидной руды. Этот анализ предполагает, что удвоение предложения платины на рынке (5,13 млн унций в 2014 г.) не повлияет на цену платины. Более реалистичное предположение состоит в том, что увеличение предложения на эту величину снизит цену на 30–50%.^{[нужна цитата ]}

Финансовая целесообразность добычи астероидов с учетом различных технических параметров была представлена ​​Sonter.^[73] и совсем недавно Hein et al.^[74]

Hein et al.^[74] специально исследовали случай, когда платина доставляется из космоса на Землю, и подсчитали, что экономически жизнеспособная добыча астероидов для этого конкретного случая будет довольно сложной задачей.

Снижение цены на доступ к пространству. Начало эксплуатационного использования орбитального аппарата с низкой стоимостью килограмма на орбите. Falcon Heavy По прогнозам астронома Мартина Элвиса, ракета-носитель в 2018 году увеличила количество экономически выгодных околоземных астероидов с сотен до тысяч. Благодаря повышенной доступности нескольких километров в секунду дельта-v то, что предоставляет Falcon Heavy, увеличивает количество доступных NEA с 3 до 45 процентов.^[75]

Прецедент совместных инвестиций нескольких сторон в долгосрочное предприятие по добыче полезных ископаемых можно найти в правовой концепции горнодобывающего партнерства, которая существует в законах нескольких штатов США, включая Калифорнию. В горнодобывающем партнерстве «[Каждый] член горнодобывающего товарищества участвует в прибылях и убытках в той пропорции, в которой доля или доля, которыми он или она владеет в руднике, приходится на весь капитал товарищества или целое количество акций». ^[76]

Регулирование и безопасность

Космическое право включает в себя определенный набор международные договоры наряду с национальными статутные законы. Система и рамки международного и внутреннего законодательства возникли частично благодаря Управление Организации Объединенных Наций по вопросам космического пространства.^[77] Правила, условия и соглашения, которые органы космического права считают частью действующего свода международного космического права, - это пять международных договоров по космосу и пять деклараций ООН. В переговорах участвовало около 100 стран и организаций. Космические договоры охватывают многие важные вопросы, такие как контроль над вооружениями, неприсвоение космоса, свобода исследования, ответственность за ущерб, безопасность и спасение космонавтов и космических кораблей, предотвращение вредного вмешательства в космическую деятельность и окружающую среду, уведомление и регистрацию космоса. деятельности и урегулирование споров. В обмен на гарантии космической державы страны, не осуществляющие космических полетов, согласились с предложениями США и Советского Союза рассматривать космическое пространство как территорию общего пользования (res communis), которая не принадлежала ни одному государству.

В частности, добыча астероидов регулируется обоими международными соглашениями, например Договор о космосе - и национальные статутные законы - например, отдельные законодательные акты в Соединенные Штаты^[78] и Люксембург.^[79]

В отношении международного космического права существует разная степень критики. Некоторые критики принимают Договор о космосе, но отвергают Соглашение о Луне. Договор по космосу разрешает частную собственность на космические природные ресурсы, когда-то удаленные с поверхности, недр или недр Луны и других небесных тел в космическом пространстве.^{[нужна цитата ]} Таким образом, международное космическое право способно регулировать вновь появляющуюся деятельность в области космической добычи, частный космический транспорт, коммерческие космодромы и коммерческие космические станции / места обитания / поселения. Космическая добыча, связанная с добычей и извлечением природных ресурсов из их естественного местоположения, разрешена в соответствии с Договором о космосе.^{[нужна цитата ]} После удаления эти природные ресурсы могут быть переданы во владение, проданы,^{[нужна цитата ]} торгуются и исследуются или используются в научных целях. Международное космическое право разрешает космическую добычу, в частности, добычу природных ресурсов. В органах космического права обычно понимают, что извлечение космических ресурсов разрешено даже частным компаниям с целью получения прибыли.^{[нужна цитата ]} Однако международное космическое право запрещает права собственности на территории и космические земли.

Астрофизики Карл Саган и Стивен Дж. Остро поднял озабоченность изменение траекторий астероидов вблизи Земли может представлять опасность столкновения. Они пришли к выводу, что орбитальная инженерия имеет как возможности, так и опасности: если бы контроль, установленный для технологии управления орбитой, был бы слишком жестким, космические полеты в будущем могли бы быть затруднены, но если бы они были слишком свободными, человеческая цивилизация была бы в опасности.^[69][80][81]

Договор по космосу

После десяти лет переговоров между почти 100 странами Договор по космосу был открыт для подписания 27 января 1966 года. Он вступил в силу в качестве конституции космического пространства 10 октября 1967 года. Договор по космосу был хорошо принят; его ратифицировали девяносто шесть стран и подписали еще двадцать семь государств. В результате основная основа международного космического права состоит из пяти (возможно, четырех) международных договоров по космосу, а также различных письменных резолюций и заявлений. Главный международный договор - Договор по космосу 1967 года; его обычно считают «конституцией» космического пространства. Ратифицировав Договор о космосе 1967 года, девяносто восемь стран согласились с тем, что космическое пространство будет принадлежать «области человечества», что все страны будут иметь свободу «использовать» и «исследовать» космическое пространство, и что оба эти положения должно быть сделано таким образом, чтобы «принести пользу всему человечеству». Принцип «провинция человечества» и другие ключевые термины еще не получили конкретного определения (Jasentuliyana, 1992). Критики жаловались на расплывчатость Договора по космосу. Тем не менее, международное космическое право работает хорошо и на протяжении многих десятилетий служит интересам космической коммерции. Например, вывоз и добыча лунных камней считается разрешенным законом.

Создатели Договора о космосе сначала сосредоточились на закреплении широких терминов с намерением создать более конкретные правовые положения позже (Griffin, 1981: 733–734). Вот почему позже члены КОПУОС расширили нормы Договора о космосе, сформулировав более конкретные понимания, которые содержатся в «трех дополнительных соглашениях» - Соглашении о спасении и возвращении 1968 года, Конвенции об ответственности 1973 года и Конвенции о регистрации 1976 (734).

Хобе (2007) объясняет, что Договор по космосу «явно и неявно запрещает только приобретение территориальных прав собственности», но извлечение космических ресурсов допустимо. В органах космического права обычно понимают, что извлечение космических ресурсов разрешено даже частным компаниям с целью получения прибыли. Однако международное космическое право запрещает права собственности на территории и космические земли. Далее Хобе поясняет, что здесь не упоминается «вопрос о добыче природных ресурсов, что означает, что такое использование разрешено в соответствии с Договором о космосе» (2007: 211). Он также указывает на нерешенный вопрос о разделении выгод от космических ресурсов в соответствии с пунктом 1 статьи Договора по космосу.^[82]

Соглашение о Луне

Соглашение о Луне было подписано 18 декабря 1979 г. в рамках Устав ООН и он вступил в силу в 1984 г. после процедуры консенсуса ратификации пяти государств, согласованной членами Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях (КОПУОС).^[83] По состоянию на сентябрь 2019 года только 18 стран подписали или ратифицировали договор.^[83] Три других договора о космосе испытали высокий уровень международного сотрудничества с точки зрения обозначения и ратификации, но Договор о Луне пошел дальше, чем они, путем более подробного определения концепции общего наследия и наложения конкретных обязательств на стороны, участвующие в исследовании. и / или использование космического пространства. Договор о Луне однозначно определяет Луну и ее природные ресурсы как часть Общего наследия человечества.^[84]

Статья 11 устанавливает, что лунные ресурсы «не подлежат национальному присвоению посредством притязаний на суверенитет, посредством использования или оккупации или любыми другими средствами».^[85] Однако предлагается разрешить эксплуатацию ресурсов, если она «регулируется международным режимом» (статья 11.5), но правила такого режима еще не установлены.^[86] С. Нил Хозенбалл, главный юрисконсульт НАСА и главный переговорщик США по Лунному договору, предупредил в 2018 году, что переговоры о правилах международного режима следует отложить до тех пор, пока не будет определена возможность эксплуатации лунных ресурсов.^[87]

Возражение против договора со стороны космических держав считается требованием того, чтобы добытые ресурсы (и технологии, используемые для этой цели) передавались другим странам. Аналогичный режим в Конвенция Организации Объединенных Наций по морскому праву считается, что препятствует развитию таких производств на морском дне.^[88]

Соединенные Штаты, Российская Федерация и Китайская Народная Республика (КНР) не подписали, не присоединились и не ратифицировали Соглашение о Луне.^[89]

Правовые режимы некоторых стран

Соединенные штаты

Некоторые страны начинают обнародовать правовые режимы добычи внеземных ресурсов. Например, США "Закон о космосе 2015 г. "- содействие частному освоению космических ресурсов в соответствии с обязательствами США по международным договорам - принял Палата представителей США в июле 2015 года.^[90][91] В ноябре 2015 года он прошел Сенат США.^[92] 25 ноября президент США Барак Обама подписал H.R.2262 - Закон США о конкурентоспособности запусков коммерческих космических объектов в закон.^[93] Закон признает право граждан США владеть космическими ресурсами, которые они получают, и поощряет коммерческое исследование и использование ресурсов астероидов. Согласно статье 51303 закона:^[94]

Гражданин Соединенных Штатов, занимающийся коммерческим извлечением астероидного ресурса или космического ресурса в соответствии с настоящей главой, имеет право на любой полученный астероидный или космический ресурс, в том числе на владение, владение, транспортировку, использование и продажу полученного астероидного ресурса или космического ресурса. в соответствии с действующим законодательством, включая международные обязательства США

6 апреля 2020 года президент США Дональд Трамп подписал Указ о поощрении международной поддержки восстановления и использования космических ресурсов. Согласно приказу:^[95][96]

• Американцы должны иметь право заниматься коммерческой разведкой, добычей и использованием ресурсов в космическом пространстве.
• США не рассматривают космос как «всеобщее достояние»
• США выступают против Соглашения о Луне

Люксембург

В феврале 2016 г. Правительство Люксембурга объявила, что попытается «запустить промышленный сектор по добыче ресурсов астероидов в космосе», среди прочего, создав «правовую базу» и регулирующие стимулы для компаний, участвующих в этой отрасли.^[79][97]К июню 2016 года он объявил, что «инвестирует более 200 миллионов долларов США в исследованиях, демонстрации технологий и в прямой покупке акций компаний, переезжающих в Люксембург ».^[98]В 2017 году он стал «первой европейской страной, прошедшей закон предоставляя компаниям право собственности на любые ресурсы, которые они извлекают из космоса ", и продолжал активно продвигать космические ресурсы публичная политика в 2018 году.^[99][100]

В 2017 г. Япония, Португалия, и ОАЭ заключили соглашения о сотрудничестве с Люксембургом по добыче полезных ископаемых на небесных телах.^[101]

Воздействие на окружающую среду

Было высказано предположение о том, что положительное влияние добычи на астероидах может способствовать переносу промышленной деятельности в космос, такой как производство энергии.^[45] Был проведен количественный анализ потенциальных экологических выгод добычи воды и платины в космосе, где потенциально большие выгоды могут материализоваться, в зависимости от соотношения материала, добытого в космосе, и массы, запущенной в космос.^[102]

Миссии

Текущие и запланированные

• Хаябуса2 - постоянная миссия JAXA по возврату образцов астероидов (прибыла к цели в 2018 году)
• OSIRIS-REx - текущая миссия НАСА по возврату образцов астероидов (запущена в сентябре 2016 г.)
• Фобос-Грунт 2 - предложенная Роскосмосом миссия по возврату образцов Фобос (запуск в 2024 году)
• VIPER ровер - планируется к поиску лунные ресурсы в 2022 г.

Завершенный

Первые успешные миссии по странам:^[103]

Нация	Облет	Орбита	Посадка	Возврат образца
Соединенные Штаты Америки	ЛЕД (1985)	ВОЗЛЕ (1997)	ВОЗЛЕ (2001)	Звездная пыль (2006)
Япония	Suisei (1986)	Хаябуса (2005)	Хаябуса (2005)	Хаябуса (2010)
Европа	ЛЕД (1985)	Розетта (2014)	Розетта (2014)
Советский союз	Вега 1 (1986)
Китай	Чанъэ 2 (2012)

В художественной литературе

Первое упоминание о разработке астероидов в научной фантастике, по-видимому, произошло в рассказе Гарретта П. Сервиса. Покорение Марса Эдисоном, опубликовано в New York Evening Journal в 1898 г.^[104][105]

Фильм 1979 года Иностранец, режиссер Ридли Скотт, показывает экипаж Ностромо, коммерческий космический корабль, возвращающийся на Землю, везущий нефтеперерабатывающий завод и 20 миллионов тонн минеральной руды, добытой на астероиде.

К. Дж. Черрих роман 1991 года, Тяжелое время, фокусируется на тяжелом положении шахтеров астероидов в Вселенная Альянса-Союза, пока Луна - британский научно-фантастический драматический фильм 2009 года, в котором изображен лунный объект, добывающий альтернативное топливо. гелий-3 необходимо для обеспечения Земли энергией. Он отличался реализмом и драматизмом и получил несколько международных наград.^{[106][107][108]}

Несколько научно-фантастических видеоигры включают добычу на астероидах. Например, в космосе -MMO, EVE Online, добыча астероидов - очень популярная профессия из-за своей простоты.^{[109][110][111]}

В компьютерной игре Звездный гражданин, горнодобывающая промышленность поддерживает множество преданных своему делу специалистов, каждый из которых играет важную роль в этих усилиях.^[112]

В Простор В серии романов добыча на астероидах является движущей силой колонизации Солнечной системы. Поскольку для выхода из гравитации планет требуется огромное количество энергии, в романах подразумевается, что после создания космических платформ для добычи полезных ископаемых будет более эффективно добывать природные ресурсы (воду, кислород, строительные материалы и т. Д.) С астероидов, а не поднимать их. их вне земного гравитационного колодца.^{[нужна цитата ]}

Даниэль Суарес роман 2019 года Дельта-v описывает, как добыча астероидов может быть достигнута с помощью современных технологий при смелых вложениях огромного капитала в строительство достаточно большого космического корабля с использованием современных технологий. Суарес также предоставляет вспомогательные материалы, иллюстрирующие предлагаемую конструкцию его концепции космического корабля, на http://daniel-suarez.com/deltav_design.html

Галерея

• 

  2012 Захват астероида Кека Институт космических исследований за Миссия по перенаправлению астероидов

• 

  Художественная концепция 1970-х годов о добыче астероидов

• 

  Художественная концепция машины для добычи астероидов, 1984 год.

• 

  Художественная концепция астероида, перемещенного космический трос

• 

  Космический телескоп будущего, разработанный Планетарные ресурсы компания по поиску астероидов

Смотрите также

Примечания

Рекомендации

Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найдите источники: «Добыча астероидов»  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR (Январь 2013) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Публикации

• Космическое предприятие: за пределами НАСА / Дэвид Гамп (1990) ISBN  0-275-93314-8.
• Добыча неба: неисчислимые богатства астероидов, комет и планет / Джон С. Льюис (1998) ISBN  0-201-47959-1
• Ли, Рики Дж. (2012). Право и регулирование коммерческой добычи полезных ископаемых в космическом пространстве. Дордрехт: Спрингер. Дои:10.1007/978-94-007-2039-8. ISBN  978-94-007-2039-8. OCLC  780068323.
• Виорел Бадеску: Астероиды - перспективные энергетические и материальные ресурсы. Шпрингер, Берлин, 2013 г., ISBN  978-3-642-39243-6.
• Рам Джаху и др .: Космическая добыча и ее регулирование. Springer, Cham 2016, ISBN  978-3-319-39245-5.
• Аннетт Фрёлих: Использование космических ресурсов: взгляд из зарождающейся космической державы. Springer, Cham 2018, ISBN  978-3-319-66968-7.

внешняя ссылка

Текст

• Технико-экономическая целесообразность добычи околоземных астероидов, М. Дж. Сонтер.
• Майкл Бут: Будущее космической добычи (21 декабря 1995 г.)
• План по доставке астероида на Землю
• Как астероиды могут спасти человечество
• Люксембург стремится стать крупным игроком в возможной добыче астероидов, The Guardian, февраль 2016 г.
• Блэр, Брэд Р. (2000). «Роль астероидов, сближающихся с Землей, в долгосрочном предложении платины» (PDF). Круглый стол по космическим ресурсам II. 1 (1070): 5. Bibcode:2000srrt.conf .... 5B. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-12-12. Получено 2016-10-08.

видео

• видео За пределами Земли - направления NEO Конференция NewSpace Фонд космических рубежей, 7 августа 2011 г.
• видео Луна, Марс, астероиды - куда в первую очередь искать ресурсы? Конференция по космической промышленности Институт космических исследований, Октябрь 2010 г.
• видео Перемещение астероида Калифорнийский технологический институт, рабочая группа открытых лекций, сентябрь 2011 г.
• видео Добыча на астероидах - проблема рынка и радикальное решение, Ноябрь 2013