Возможно, когда-то добыча полезных ископаемых за пределами Земли была лишь предметом научной фантастики, но сейчас это потенциально отрасль стоимостью 1 триллион долларов США, которая, вероятно, станет жизненно важной, если люди всерьез намерены колонизировать Марс или Луну.
Для поддержания жизни на других планетарных телах почти наверняка потребуется использование местных ресурсов, которые в настоящее время остаются неиспользованными.
Эксперты UNSW - профессор Эндрю Демпстер и профессор Серкан Сайдам, директор и заместитель директора Австралийского центра космических инженерных исследований (ACSER) - говорят, что добыча таких материалов в космосе сопряжена с огромными трудностями.
Робототехника может стать решением, но даже наземные системы добычи еще не полностью автономны, поэтому необходимо разработать новые технологии. Кроме того, жизненно важным является сотрудничество между компаниями и правительствами, а также между мировыми правительствами.
UNSW является лидером в области исследований внеземной добычи полезных ископаемых, и здесь профессор Демпстер и профессор Сайдам объясняют, почему это так важно.
Почему важна добыча полезных ископаемых вне Земли?
Традиционный ответ заключается в том, что если мы собираемся заселить Луну или Марс, то нам необходимо использовать существующие там ресурсы. Причина в том, что использование местных ресурсов, как ожидается, будет намного дешевле, чем транспортировка материалов с Земли на ракетах.
Однако стоимость запусков со временем будет быстро снижаться, поэтому необходимо постоянно оценивать финансовую жизнеспособность внеземной добычи.
Какие материалы наиболее важны для добычи полезных ископаемых вне Земли?
Вода - самый важный материал по ряду причин.
Во-первых, вода может быть разделена на водород и кислород путем электролиза, а водород затем может быть использован в качестве топлива.
Вода также может быть жизненно важным ресурсом для людей, живущих на Луне или Марсе, для питья, а также для потенциального выращивания продовольственных культур.
Еще одним очень полезным материалом для использования является реголит - так называют рыхлые отложения пыли и мелких камней на поверхности планетарных тел.
Их можно использовать в качестве цементного материала для строительства убежищ для живущих там людей. Предполагается, что понимание характеристик реголита может помочь превратить лавовые трубки - полые пустоты и пещеры на поверхности - в гостеприимные места обитания человека.
Они обеспечат защиту от космической и солнечной радиации и уменьшат воздействие экстремально жарких или холодных температур, точно так же, как пещерные жилища в Кубер Педи.
Насколько просто использовать реголит?
Первый вопрос, на который необходимо ответить, - каковы характеристики реголита на Луне и Марсе? Какова физика горных пород и как их можно обрабатывать?
UNSW получил финансирование на проект, включающий грязную термовакуумную камеру, которая обеспечит наилучшие условия в Австралии для тестирования характеристик такого реголита.
Насколько легко найти воду и другие материалы под поверхностью Луны и Марса?
До сих пор остаются большие вопросы о том, сколько воды в виде льда находится под поверхностью и где именно она расположена.
Поэтому первая задача - проанализировать, где находится лед, чтобы затем иметь возможность добывать его.
Добыча воды позволит создать инфраструктуру, которая затем может быть использована для надлежащего исследования других добываемых материалов, таких как минералы и редкоземельные элементы, включая иттрий, лантан и гелий-3.
В зависимости от экономической целесообразности, эти редкоземельные элементы могут быть доставлены обратно на Землю, где они уже используются в двигателях электромобилей, а также в генераторах ветряных турбин.
А как насчет добычи полезных ископаемых на астероидах? Каковы преимущества?
Исследования показали, что астероиды гораздо более концентрированы с точки зрения имеющихся в них полезных ископаемых.
Анализ одного астероида шириной 2 км показал, что в нем содержится больше никеля, чем на всей Земле, и, по прогнозам, в разных астероидах могут содержаться различные элементы в очень больших количествах.
Небольшие астероиды также может быть относительно легко захватить из космоса, а затем доставить на Землю или направить для добычи на Марс или Луну.
Каковы текущие препятствия для добычи полезных ископаемых за пределами Земли?
Добыча полезных ископаемых на поверхности Луны или Марса почти наверняка должна быть исключительно роботизированной, а полностью автоматизированная добыча на Земле в настоящее время невозможна, поэтому до того, как это станет возможным, должны быть проведены значительные разработки.
Одним из решений может стать дистанционное управление техникой, например, человеком на лунной базе или даже на Земле. Такой тип добычи уже осуществляется на определенном уровне в таких местах, как Пилбара в Западной Австралии.
Транспортировка крупного горного оборудования в космос также обходится дорого, поэтому, скорее всего, придется использовать более мелкую технику, которая, в свою очередь, должна быть гораздо более точной при выемке материала.
Эти небольшие машины также должны обладать большей мощностью, чем сейчас требуется на Земле для разрушения горных пород.
Насколько важна стабильность?
Воздействие на окружающую среду на Луне и Марсе не менее важно, чем на Земле, и многие считают, что важно не экспортировать нынешние "плохие" методы в отдаленные места, где они, по крайней мере, не видны.
Уже проводятся исследования, которые помогут обеспечить этичность и устойчивость внеземной добычи, особенно учитывая тот факт, что в настоящее время не существует органа, который бы контролировал внеземные исследования.
Когда мы можем ожидать, что внеземная добыча станет реальностью?
Всего 10 лет назад концепция добычи полезных ископаемых вне Земли была еще совершенно новой, но темпы роста в области исследований и разработок были значительными.
Эксперты считают, что внеземная добыча полезных ископаемых и потенциальная последующая колонизация Луны и Марса действительно реальны в течение следующих 50 лет.
По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20220512201431
