?

Log in

No account? Create an account

zelenyikot


Открытый космос Зеленого кота

Космос ближе, чем кажется


Previous Entry Share Next Entry
Почему добыча ресурсов на астероидах — это сложно?
zelenyikot


Добыча полезных ископаемых на астероидах — фантастический, пока, вид деятельности, о котором в последнее время часто заговаривают как о близком будущем. Только компании, замахнувшиеся на такое занятие, практически обанкротились, так и не добравшись ни до одного астероида. Разберемся, почему это так сложно.



Астероид — это малое космическое тело естественного происхождения, от нескольких метров до сотен километров в поперечнике, преимущественного каменного или металлического состава, что отличает его от комет, где главный материал — лед. Ледяные тела Солнечной системы, в основном, находятся далеко от Солнца — за Марсом и дальше, поэтому с Земли проще добраться до астероидов. Большая часть астероидов вращается в Главном поясе, между орбитами Марса и Юпитера, но немалая часть имеет орбиты близкие к земной или даже пересекающие земную орбиту. Относительно близкие к Земле или сближающиеся астероиды называют околоземными, а пересекающие орбиту считаются потенциально опасными для нас. Зато достижение таких астероидов при помощи космических аппаратов значительно проще, до некоторых астероидов можно добраться затратив топлива меньше чем в полете до Луны.



Состав астероидов также отличается, ученые разделяют их по спектральным классам, определенным в телескопы с Земли. Основных типов астероидов три: каменные, железо-каменные, металлические (железные). Наиболее богаты на разные металлы, включая редкоземельные и платину — металлические, которые являются обломками ядер первых протопланет сформированных и разрушенных во взаимных столкновениях на заре Солнечной системы. В некоторых подвидах каменных астероидов больше углерода и летучих соединений в том числе воды, что роднит их с кометами.

Любой космический старатель, отправляясь на охоту за астероидами должен выбрать цель по нескольким признакам:

1. Спектральный класс — чтобы знать, какие полезные ископаемые там ожидают (на металлический астероид бесполезно лететь с системой добычи воды).
2. Разница орбитальной скорости с Землей — чтобы знать сколько топлива придется использовать для полета туда и обратно. Разница скоростей Земли и пролетающих околоземных астероидов начинается примерно с 0,5 км/с. То есть для достижения астероида и возвращения на околоземную орбиту космическому аппарату потребуется запас топлива, которое позволит набрать скорость 1 км/с (0,5 км/с на разгон и 0,5 км/с на торможение). Для сравнения, для достижения и посадки на Луну требуется запас на 3,5 км/с. Сэкономить можно гравитационными маневрами, но они потребуют оптимальной траектории и могут значительно увеличить время полета. На торможении в атмосфере также можно сэкономить, но потребуется увеличить массу возвращаемой капсулы.
3. Наклонение орбиты астероида — и Земля и астероиды вращаются вокруг Солнца примерно в одной плоскости, но даже небольшая разница в наклонении орбит требует существенных затрат топлива. Примерно 0,5 км/с прибавки скорости требуется для изменения плоскости орбиты космического аппарата на 1 градус, а некоторые астероиды вращаются под углом до 20 градусов к плоскости орбиты Земли.



В результате, всего несколько десятков астероидов оказываются доступны для относительно простого и недорогого достижения и возврата добытого материала. Даже в этом случае каждый килограмм ресурсов обойдется в десятки или сотни миллионов долларов, затраченных на разработку, производство и запуск добывающего космического аппарата.



Самое обидное для "космических шахтеров", что астероидный материал и так регулярно сам прилетает на Землю в виде метеоритов. Кроме того, сама Земля содержит тот же состав химических элементов, что и окрестные космические тела. Правда в металлических астероидах концентрация тяжелых редкоземельных металлах выше чем в среднем в земной коре. Земля относится к телам прошедшим дифференциацию, в результате которой тяжелые элементы спустились к ядру, а на поверхности остались только легкие, а металлические астероиды как раз являются осколками древних ядер протопланет. Но здесь на помощь земным старателям приходит вулканизм. Результаты древних извержений, такие как кимберлитовые трубки Якутии, хребет Кондер или плато Путорана содержат повышенную концентрацию металлов, добывать которые человечество еще может сотни или тысячи лет.



Таким образом, в ближайшие десятилетия о коммерческих перспективах добычи полезных ископаемых в космосе можно говорить только в контексте использования их в космосе, без доставки на Землю.

Попытки заработать на поиске новых астероидов тоже не удались, поскольку астероиды успешно открывают государственные научные учреждения, включая NASA, за бюджетный счет.



Сложности достижения астероидов, и доступность метеоритного вещества на Земле, а главное — отсутствие реальной потребности земной экономики и космонавтики в космическом веществе, стали причинами отсутствия большого интереса к таким проектам как Planetary Resources и Deep Space Industries со стороны бизнеса. Добыча редкоземельных металлов на Земле, несмотря на все сложности, оказывается на порядки эффективнее и проще чем могли бы обеспечить космические старатели.

Подготовлено для научно-популярного портала Nplus1.ru, публикуется в авторской редакции.

zelenyikot

Поддержать выход новых постов можно через сервис Patreon.
Другие способы оказать поддержку.


Subscribe to  zelenyikot

promo zelenyikot september 5, 07:45 77
Buy for 800 tokens
Наконец-то я могу официально объявить, что в продаже появилась научно-популярная книга моего авторства об исследовании Солнечной системы автоматическими межпланетными станциями. Здесь можно найти как описание отдельных космических миссий последних лет, так и обобщенные результаты исследований…

Пунктуация в авторской редакции хромает.
Не ставить запятую после "Кроме того" - это вообще днище зачеркнуто уровень четвёртого класса школы.
И эти люди учат нас не ковырять в носу...

Я бы сам поставил тут запятую, но ворд не подчеркивает. Возможно, это правильно.

А кто это на заглавном снимке?

Да и в любом случае металл с планеты никуда не пропадает после его "использования", лучше бы своё вторсырьё тщательнее осваивали, планета и так полнится свалками.
Астероиды разрабатывать нужно тем кто где-то там и будет жить...

+1. Уж насколько проще и полезнее перерабатывать металлолом, чем таскать металл из космоса. Тут даже странно ставить вопрос о добыче на метиоритах, когда Земля завалена свалками...


Я вот тоже когда читаю мысли о добыче ресурсов в космосе тоже думаю, а нафига?
Даже если удастся отыскать по близости метеорит полностью платиновый массой несколько мегатонн и притащить на землю, то стоимость платины упадёт аккурат до её себестоимости добытой таким образом, может даже чуть ниже, ибо себестоимость добычи драг. металлов на земле намного ниже их рыночной стоимости. А вероятность того что где-то рядом есть кусок обагощённого урана очень мала. Иначе бы туда уже действительно устремились бы ракеты, добывать крайне трудно-добываемый ресурс на земле. Использовать же метеориты с большим содержанием радиоактивных элементов можно для создания долго-работающих автоматических станций исследовательских или промежуточных колонизаторских.

Вы так легко написали фразу "притащить на Землю". Это первый вопрос который у меня всегда возникал: как будут опускать на землю пару десятков тонн какого-нибудь шибко драгоценного металла ?

Надо ронять астероиды где-то на Новую Землю, тащить буксирами или просто втыкать в астероид ракетные двигатели. С небольшими астероидами может прокатит.

Или плазмопровод от Солнца.

На самом деле несколько миссий показали, что не не только теоретически, но и практически добыча ресурсов, при всей сложности, возможна.
Проблема в том, что "а что добывать?" Если найдут что добывать, так и добудут безх проблем.

Пока могут добывать считанные граммы. С такими затратами даже анобтаний невыгодно возить.

Пока не важно рентабельно ли добывать ресурсы на астероидах. Сейчас не ясно рентабельно ли их хотя бы искать там.

Их ищут не с целью заработать, а для науки и планетной безопасности.

Задач для космонавтики пока так и не придумали. Кроме связи и карт

И то, в мирное время эти задачи дешевле решаются с помощью атмосферных беспилотников.
Спутники хороши только потому что нельзя запретить им летать над территорией противника.

Почему отменили миссию АRRM? Ведь за один пуск на окололунную орбиту доставлялась масса которую с Земли на SLS пришлось бы тащить за десять пусков. И эту массу можно было хоть под антирадиационный щит приспособить.

ARM была недостаточно пафосна для пилотируемого полета. И антирадиационный щит пока не требуется. На Луну и Марс летать радиация не мешает.

Всё это будет экономически оправдано при использовании добытого прямо там, в космосе

Вот-вот. Если нам не нужно будет тащить добытое назад на Землю (с дикими энергозатратами) - то во всем этом будет практический смысл - типа разобрать астероид на запчасти и тут же построить из него мегателескоп или там космическую станцию.

Мне думается, что все нынешние т.н. майнинговые "космические" компании/кампании - не более чем аферисты, которые заведомо зная обречённость их проектов накачивают оные деньгами (грантами и спонсорством) и сливаю транзитом по подрядчикам.
История знает много подобных шарлатанов и прохиндеев, что сливали (читай - разворовывали) огромные деньги под нежданно нагрянувшее "светлое завтра". Нормальный человек понимает, что от идеи, открытия до реализации, тем более коммерческой - огромная пропасть времени, проб и ошибок.

Edited at 2019-03-26 08:05 am (UTC)

Вспоминаем историю панамского канала. Там тоже вначале афера на афере.
А потом всё-таки прорыли.

До добычи полезных ископаемых в космосе еще очень далеко. Для начала пускай построят космический лифт а то ракетами таскать грузы на орбиту и обратно сродни безумию.

>> каждый килограмм ресурсов обойдется в десятки или сотни миллионов долларов, затраченных на разработку, производство и запуск добывающего космического аппарата

Экстраполяция -- так себе метод прогнозирования в технике, особенно если экстраполировать производительность техники для забора научных проб на технику для промышленной добычи

Единственный реально разрабатывающийся на сегодняшний день аппарат, способный привести значительный груз с околоземных астероидов -- это BFR|Starship, и речь там может идти о десятках или сотнях миллионов долларов за десятки тонн, а не за килограмм.

*******************************

Основная проблема в другом (и это, в принципе, описано в статье) : околоземные астероиды (как и абсолютное большинство астероидов вообще) состоят в основном из мусора. Там нечего добывать. Теоретически, ситуация некоторыми с металлическими астероидами может быть другой, но ни один такой астероид до сих пор не был исследован. Металлические метеориты, которые падают не землю -- это не то чтобы мусор, это нормальная нержавейка, но каких-то огромных процентов платины там нет. А значит, типичный металлический астероид, к которому мы прилетим -- это железо, никель и нихера

Итак,

1) Исследовать перспективные астероиды не просто, потому что приблизительно все они труднодостижимы. Причем, судя по составу метеоритов, исследовать надо много астероидов сразу в попытке найти иголку в стоге сена, которой там, вероятно, просто нет

2) Для того, чтобы их разрабатывать, нужен космический корабль класса BFR|Starship, с грузоподъемностью десятки или сотни тонн, но с совершенно другим, куда большим deltaV. А это либо атомный двигатель, которого нет даже в проектах, либо инфраструктура для производства топлива прямо на астероидах из ресурсов, которые там не факт, что имеются.

3) Путем несложных расчетов можно показать, что граница рентабельности для корабля класса BFR -- это десяток тонн металлов платиновой группы, привезенных за один рейс. А значит, никакой речи о том, чтобы просто привести астероидное вещество, и быть не может. Нужен еще и горно-обогатительный комплекс. Который нужно вписать в сто тонн полезной нагрузки, который будет работать без воды и гравитации, и который сможет накопать десять тонн платины за несколько лет

Итого, с самой оптимистичной точки зрения, проект добычи ресурсов на астероидах выглядит так:

Вам надо отправить десятки зондов, которые не факт, что что-то найдут, для того, чтобы найти подходящий астероид, который не факт, что существует, к которому надо будет отправить огромный атомный корабль, которого не существует, с горно-обогатительным комплексом на борту, который не факт, что возможно создать. И тогда, возможно, вы выйдете в ноль.

Теоретически, лет через 20 все может получится. Если у нас будет колония на Марсе и если в этом пруду (в смысле, на астероидах) в принципе есть что ловить. Но шансы так себе.

Edited at 2019-03-26 09:40 am (UTC)

Бурение,обогащение,скапливание концентрата в рамках несуществующего ГОКа с неизведанной технологией шанс появления которой очень-очень мал.

Проект лунной станции более реален чем эти фантазии из 80-ых.

Снова напоминаю: американские космонавты не были на Луне. Доказательства - не существовало двигателя необходимой мощности, пояса Ван Алеена не преодолеть. Никогда больше не летали на Луну после 6 разовых полетов. Вы спрашиваете почему? Отмазки следующие: не летали ТАК КАК НЕ ИНТЕРЕСНО СТАЛО НА ЛУНЕ, не летали так как денег нет на это. А что Америка не стала намного богаче, чем в 20 веке?!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! А что реально интереса нет на Луне седьмой раз побывать? А может не надо врать и сказать что на Луне космонавты не были никогда. Первый человек в космосе Гагарин. На Луне никто не был. Победа СССР!!!!!!!!!!!!!!!!

Edited at 2019-03-26 09:50 am (UTC)

Все, что вы пишете -- полная хуита

не существовало двигателя необходимой мощности -- хуита

пояса Ван Алеена не преодолеть - хуита, спросите у черепашек

никогда больше не летали на Луну после 6 разовых полетов - ну и что?

что Америка не стала намного богаче, чем в 20 веке?!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! - слишком много восклицательных знаков

первый человек в космосе Гагарин -- никто и не спорит

победа СССР -- СССР, вообще-то развалился, так себе победа. Абсолютное лидерство США в космосе не ограничивается только Луной. США -- это Меркурия до Плутона и дальше. При том, что никто кроме них даже на Марс не смог работоспособный аппарат посадить.