Астероиды — это небольшие небесные тела, которые движутся по орбите вокруг Солнца. Они появились при формировании Солнечной системы более 4,6 млн лет назад.
Самое крупное скопление этих небесных тел — между Юпитером и Марсом, его называют главным поясом астероидов. Ученые отмечают, что там может находиться от 700 тыс. до 1,7 млн астероидов. Также их можно встретить и за пределами пояса, например, возле Солнца, рядом с Нептуном, а около 9 тыс. проходят рядом с орбитой Земли. Их диаметр может составлять от нескольких десятков метров до тысячи километров.
Астероиды делят на классы в зависимости от их состава, они могут состоять из железа, никеля, кремния и других веществ. Сейчас открыто и названо более 1,1 млн астероидов, и с каждым годом это число увеличивается. Значит ли это, что в космосе есть практически неограниченные ресурсы? Идея наладить добычу полезных ископаемых на астероиде и доставить их на Землю давно интересует ученых, но есть ряд сложностей — финансовых и технологических. Теперь это кажется более реальным — по крайней мере, две миссии, которые планирует в этом году компания AstroForge, покажут, к чему может привести эта идея.
Первопроходцы: американская компания запустит два космических аппарата
В компании AstroForge сейчас работают всего 15 человек. Ее основали в Калифорнии в 2022 году бывшие сотрудники SpaceX, Virgin Orbit и NASA. За несколько месяцев стартап привлек инвестиции в размере $13 млн, благодаря этому удалось приступить к реализации амбициозного проекта.
Первый аппарат под названием Brokkr-1 планируют отправить в космос в апреле 2023 года. Это будет своего рода разведка, проверка технологии: материал, похожий на вещество астероида, уже будет внутри, и аппарат попробует переработать его и отделить металлы в условиях невесомости. Специфика технологии не раскрывается, но в компании говорят, что это будет «высококлассный вакуум».
А вот вторая миссия, запланированная на октябрь 2023 года, уже предполагает посадку более крупного аппарата Brokkr-2 на астероид. Что это за небесное тело — пока держат в секрете. Известно только то, что это камень диаметром менее ста метров, а доставка аппарата к нему займет около 11 месяцев.
Аппарат попробует определить наличие металлов платиновой группы (родий, рутений, палладий, осмий, иридий, платина). Если все пройдет успешно, в компании планируют вернуться к астероиду, чтобы начать добычу.
Добыть и доставить на Землю первую партию полезных ископаемых в AstroForge планируют до конца 2030 года. Компания рассматривает только те астероиды, диаметр которых составляет от 20 метров до полутора километров, а в веществе есть металлы платиновой группы.
Что можно добывать на астероидах
Большинство астероидов состоят из силикатных минералов и углеродистых соединений. Минералы могут быть источником железа, титана, никеля, кобальта, металлов платиновой группы, золота, марганца. На некоторых астероидах есть вещества, из которых можно добыть воду, кислород и водород — основной компонент ракетного топлива.
Почему этих ресурсов в космосе намного больше, чем на Земле? Все элементы тяжелее гелия появились в космосе, и металлы, которые добывают на нашей планете, — это остатки астероидов, попавших на Землю при метеоритной бомбардировке после остывания коры.
Считается, что некоторые из этих небесных тел содержат больше драгоценных металлов, чем вся земная кора. Из-за большой массы нашей планеты и гравитации значительная часть тяжелых металлов опустилась к ядру, а на большинстве астероидов, вес которых во много раз меньше веса Земли, металлы распределены более-менее равномерно.
На пути к изучению астероидов
Человечество еще в начале этого пути: мы пока знакомимся с потенциалом, который скрыт в космосе. Первый контакт с астероидом был в 1991 году — тогда аппарат «Галилео» прошел поблизости от одного из этих небесных тел.
Первой компанией, которая стала изучать возможности добычи ресурсов в космосе, стала Planetary Resources, основанная в Вашингтоне в 2009 году. Затем появились другие стартапы: например, Deep Space Industries. Но почти все проекты были закрыты из-за недостатка финансирования.
В 2010 году удалось доставить на Землю первый образец грунта с астероида. Это сделал японский аппарат «Хаябуса». Выяснилось, что большая часть вещества с поверхности астероида Итокава состоит из минерала оливина. Второй аппарат «Хаябуса-2» в 2020 году доставил на Землю образец с астероида Рюгу. Там обнаружили частицы оливина и шпинеля.
Точкой отсчета в промышленном освоении астероидов можно назвать 2015 год: именно тогда сначала в США, затем в Люксембурге, ОАЭ, Японии и еще ряде стран приняли закон, разрешающий компаниям добывать полезные ископаемые на небесных телах, тогда же был зарегистрирован ряд стартапов.
В 2023 году стартует еще одна важная миссия — NASA планирует отправить космический зонд на Психею. Аппарат достигнет астероида в 2030 году.
Психея вызывает наибольший интерес у ученых. Этот астероид отличается от своих соседей по поясу: он намного крупнее их (226 км в диаметре) и, предположительно, полностью состоит из металлов. Также ученые считают, что Психея может представлять собой ядро не сформировавшейся планеты. В планах астрофизиков — определить возраст небесного тела, изучить условия его формирования и химический состав.
«Космическая» стоимость космических ресурсов
Предварительные радиолокационные и спектральные исследования показали: в составе Психеи есть не только железо и никель (90% всего вещества), но и более ценные элементы — золото и металлы платиновой группы. Стоимость запасов благородных металлов оценивают по-разному, некоторые ученые называют сумму в $10 квинтлн. А стоимость всех ресурсов Главного пояса астероидов оценивают в $700 квинтлн — это почти по $90 млрд на каждого жителя Земли.
Если рассматривать не такие крупные астероиды, ученые говорят, что даже в небольшом небесном теле диаметром около километра металлическая фракция может достигать 200 млн тонн. В основном, это железо, немного никеля, кобальта и металлов платиновой группы, стоимость которых может превысить $150 млрд.
В специальной базе данных собрали приблизительные данные о стоимости более 600 тысяч астероидов. Суммы основаны на массе и спектральном типе. Например, ценность Рюгу, образец с грунтом которого уже получили на Земле, оценивается в $82,76 млрд, а возможная прибыль — в $30,08 млрд.
Миссии ради добычи или ради науки?
Доставку этих богатств на Землю осуществят нескоро. В настоящее время все миссии — это только исследования. Причин несколько.
- Отсутствие технологий, которые бы позволили доставлять на Землю такие тяжелые грузы и при этом безопасно приземляться. Кроме того, современные химические ракетные двигатели очень вредны для атмосферы, и для них требуется много топлива, а на Земле — ограниченные запасы. На одной чаше весов — доставка миллионов тонн ископаемых из космоса, на другой — атмосфера и, возможно, вообще жизнь на Земле. Поэтому нужны новые, более экологичные двигатели.
- Добыча полезных ископаемых в космосе — дорогостоящий процесс: расходы на добычу золота будут больше, чем прибыль от продажи.
- Отсутствие инфраструктуры в космосе: например, нужны точки дозаправок, роботизированные станции, фундамент для переработки минералов. При этом, важно учесть, что процесс будет происходить в невесомости, от этого зависит выбор технологии. Сейчас предлагают несколько вариантов добычи полезных ископаемых на астероидах: разработка открытым способом (с помощью ковша), добыча в шахтах (если открытый способ невозможен), сбор с помощью магнитов или теплового воздействия, биодобыча (использование микроорганизмов для извлечения металлов).
Некоторые исследователи считают, что если способ доставить металлы на Землю все-таки появится, внезапный рост предложения может их обесценить.
Кажется, что в ближайшей перспективе промышленная добыча металлов в космосе и доставка их на Землю — это трудно осуществимая задача, и у пока у подобных проектов, скорее, научные цели, которые требуют больших вложений. Кроме того, у исследователей есть и другие долгосрочные планы на эти небесные тела: ученые рассматривают астероиды как площадку для строительства космических городов.
