?

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.



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…

  • 1
Пока могут добывать считанные граммы. С такими затратами даже анобтаний невыгодно возить.

А представим астероид, разхмером с обычный 20-футовый контейнер, состоящий ...
из платины.
Это всего то 30,6 метров куб. - треть "Зари".
Это 21,45 тонн/куб.метр*30,6 куб.метр=656,37 тонн
Платина стоит 27,5 долларов за грамм, 27,5 млн долларов за тонну.
Значит этот небольшой по сути астероид стоит 18 миллиардов долларов. Это же меняет картину?
Буксируй к Земле, оборачивай термозащитой, сажай на землю.

Ежегодно в мире добывается порядка двухста тонн этого металла. т.е. Этот кубик конечно трёхлетний запас платины, только вот на сколько просядет цена платины при таком бешеном выбросе металла на рынок? И окупится ли вложение? Себестоимость добычи замечу в десятки раз ниже рыночной стоимости. При этом промышленная потребность в металле довольно низкая.

Снижение цены может вести к расширению применения.
Пусть цена упадет в три раза, все равно будет выгодно.
А зато как вырастет эффективность катализаторов на химпроизводствах и других вещей, на которых сейчас вынужденно экономят.

Чисто платиновых астероидов не бывает. Возможно только единицы процентов или десятые доли в составе железных.

Так я говорю, что нет что добывать.
А технически нет такой проблемы.

Единицы процентов -- это очень много, если бы такое существовало, в таких проектах был бы смысл



Edited at 2019-03-26 08:35 am (UTC)

Откуда уверенность, что чисто платиновых не может быть в принципе?

Вон, в Конго было месторождение урана Шинколобве с содержанием урана в руде аж 65% (почти на два порядка выше содержания урана в обычных рудах). Ясно, что уран там не в результате земных процессов так сконцентрировался, а что-то, состоящее из урана, упало в своё время из космоса.

Почему аналогичным образом не может быть астероида из золота или платины?

Edited at 2019-03-26 04:42 pm (UTC)

Мелко берете. Представим его слепленного из ограненных бриллиантов и пачек долларовых купюр, чего вы мелочитесь?

Это нечто искусственное.

Можно еще представить летающую на орбите гигантскую бочку с коньяком тысячелетней выдержки :)

Навскидку даже такая операция обойдется вам дороже 18 миллиардов :)

Чтобы семисоттонную ПН разогнать/затормозить на вшивый километр в секунду, надо сжечь двести тонн ракетного топлива, предположительно, гептил/амил . Чтоб их доставить к этому фантастическому ОстероЕду с НОО, надо сжежь ещё столько же.
Итого, имеется такая мелочь как вывод на НОО четырёхсот тонн ядовитой гадости, без стоимости тары. Т.е., в идеале - восемь пусков "Фалькон Хэви".
Вот только незадача(одна из): этот Фалькон, запускали всего один раз.

Ну, можно Протоны запрячь - 25 запусков потребуется. При том, что в год, этих РН запускают 6-7 штук.


Это мы считаем вариант - без учета теплозащиты и потребности в пилотируемой миссии. Эта пара "мелочей" как бы не на порядок усложнит задачу. Т.е. в аккурат на $15-20 млрд стоимость проекта начнёт тянуть, и проект превращается в тыкву.

А у тебя даже не возникает вопроса, сколько зивертов хватанёт смелый экипаж...

Но ведь тонна железа на орбите и тонна на Земле это разные тонны за разные деньги.
ДОлжны же быть количества оробитального чугуна, которые оправдают экономически свою добычу по месту? Касательно околоземных астероидов, лед ведь почти готовое идеальное орбитальное топливо - электролиз и сжигание, которое потратится на ловлю очередного камня и отправку добытого на нужные орбиты. Разве нет?
В каком месте у них не сошелся дебет с кредитом? Нет ли таких статей?

Мастер, вы не пробовали проводить электролиз грязной воды в невесомости ?

  • 1