NASA отправит за золотом корабль на астероид Психея

Специалисты американского космического агентства планируют отправить экспедицию к астероиду под названием «Психея» в 2022 году. Причём подготовка к полёту уже идёт полным ходом и в условиях повышенной секретности, что обусловлено большим содержанием в этом космическом теле залежей железа, никеля и золота. Интересным можно назвать тот факт, что американское аэрокосмическое агентство оценивает потенциал полезных ископаемых «Психеи» в сумму, равную $10 квадриллионов. И это притом, что в расчёт был взят лишь анализ поверхности астероида, имеющего в длину порядка 250 километров. Если же этот исполин имеет полезные ископаемые и внутри своего тела, то цена этого «космического Клондайка» может трансформироваться из астрономического в космический статус. Если в недрах Психеи будут обнаружены эти полезные ископаемые, то его стоимость еще увеличится.

 Исследование астероида позволит ученым больше узнать о Солнечной системе и эволюции нашей Галактики. Они считают, что космический объект когда-то мог быть ядром планеты.

При этом руководитель программы полёта на «Психею» Пол Чодас называет основной целью данного проекта NASA не что иное, как сбор информации о Солнечной системе. В частности, учёными НАСА высказывается мысль о том, что этот космический объект по своему составу и структуре очень похож на ядро Земли. Если же учесть его размеры, то можно предположить, что астероид когда-то и был ядром планеты, поэтому его изучение сможет приоткрыть завесу тайны происхождения и эволюции Солнечной системы – отмечает Чодас.

В данном контексте наши корреспонденты информируют читателя о том, что астероид «Психея» впервые был обнаружен в середине XIX века итальянским астрономом Аннибале де Гаспарисом. Несколько позднее исследователями космического пространства было установлено, что космическое тело перемещается по траектории, которая пролегает между орбитами Юпитера и Марса. При этом «Психея» при максимальном приближении к Солнцу удалена от звезды в три раза дальше, нежели Земля, поэтому полёт к этому космическому страннику потребует достаточно много времени. И уже в наше время американцы сумели поверхностно изучить астероид при помощи орбитального телескопа, что и позволило им выявить на поверхности «Психеи» огромнейшие залежи полезных ископаемых и драгоценных металлов.

Космическая выгода. Как сделать добычу сырья на астероидах прибыльной

Американская компания Planetary Resources, планирующая осуществлять добычу сырья и ресурсов на астероидах, завершила разработку аппарата Arkyd-6. Это малый искусственный спутник, выступающий в роли аппарата-разведчика. Его задачей будет обнаружение на астероиде воды и водосодержащих веществ, она оказалась необходимым сырьем для производства ракетного топлива в космосе. Аппарат, оборудованный инфракрасным сенсором, авионикой второго поколения, системами коммуникаций определения положения, будет проходить испытания на низкой околоземной орбите. Запуск Arkyd-6 будет вторым пробным аппаратом, выведенным на орбиту Planetary Resources. Первый спутник компании, Arkyd-3, приступил к работе в ближнем космосе в 2015 году и отрабатывал на орбите технологическую базу для будущих миссий вплоть до 23 декабря 2016 года: проверял системы управления, софт и другие компоненты.

Теоретическое богатство

По аналогии с добычей ресурсов на Земле, добыча полезных ископаемых в космосе немыслима без должного подхода к разведке. Planetary Resources выделяет три типа астероидов, каждый из которых уникален и обладает особыми свойствами:

1й тип (C-type) представляет собой широко распространенное каменистое образование, сформировавшееся в начале развития солнечной системы, из которых планируется извлекать воду.

2й тип (Х-type) практически полностью состоит из металлических руд. Образовавшиеся в результате разрушения более крупного астероида, астероиды 2го типа, представляют собой сохранившееся от более раннего столкновения сверхпрочное ядро, которое может содержать больше платины, чем когда-либо было добыто на Земле. Например, в астероиде 2011 UW158, стоимость содержащихся драгоценных пород по некоторым оценкам достигала $5 трлн.

3й тип (S-type) астероидов, выделяемых компанией, является смесью первых двух, сохраняя достоинства и недостатки каждого из них.

Planetary Resources пояснили Forbes, что считают промышленную разработку астероидов неотъемлемой частью будущего: «Ресурсы космоса одинаково необходимы как для жизни на Земле, так и для исследования Солнечной системы». В компании добавили, что над проектом трудится высококвалифицированная команда, которая в полной мере представляет как обнаружить, добыть и применить ресурсы космоса.


Что дальше?

Planetary Resources предлагает поэтапное воплощение амбициозной идеи по индустриальному освоению астероидов. Первым, согласно плану корпорации, на орбиту будет выведен зонд Arkyd-6. Он станет своего рода «пробой пера», в преддверии вывода на орбиту Arkyd-100, который полностью оборудован для обнаружения подходящих метеоритов. И только после этого напрямую к небесному телу планируется доставить Arkyd-200 и Arkyd-300, целью которых будет проведение разведки в непосредственной близости к потенциальному источнику ископаемых.

После этих предварительных приготовлений планируется отправка к небесному телу добывающих кораблей, работающих в автоматическом режиме. Первым опытом космического бурения, по прогнозам Planetary Resources, человечество сможет похвастаться уже к 2030 году.


Кто не рискует, тот…

Planetary Resources — начинающая компания, на пути которой стоит множество задач, которые необходимо решать уже в ближайшей перспективе. Кроме технологических ей придётся столкнуться также с политико-правовыми трудностями — такими как, права на добытые в космосе материалы и их международный статус.

Кроме того, освоение космоса — вопрос не только технологический, но и финансовый. Да, потенциально новая сфера человеческой деятельности может принести астрономические, что актуально особенно в контексте космоса, суммы.

Первая миссия к астероиду с посадкой на нем и попыткой бурения — «Розетта» обошлась в $1,4 млрд Правда цели ее были сугубо научные. Согласно расчетам Института космических исследований Кека, миссия к астероиду массой около 500 тонн, подразумевающая его «захват» и «буксировку» на орбиту Луны для последующей разработки может обойтись в $2,6 млрд При этом, обозначенная сумма не учитывает расходы на последующие манипуляции с небесным телом и добытыми в его недрах ресурсами.

Руководитель проектов в международной консалтинговой компании Commercial Space Technologies Ltd Алан Губиев обратил внимание на то, что доставка минералов с орбиты на Землю в промышленных масштабах может быть сопоставима по затратам со стоимостью самого полета к астероиду, что, как минимум, существенно осложнит окупаемость подобных миссий. Кроме того, эксперт напомнил, что трудоемкая добыча ископаемых в космосе существенно осложняется конкуренцией со стороны Земли. Например, добыча трудноизвлекаемой нефти и газа из битумных песков Канады или в Арктике стала нерентабельна после падения мировых цен на нефть со $110 за баррель до нынешнего уровня.

Таким образом, деятельность космической добывающей отрасли будет или существенно осложнена в финансовом плане или будет вынуждена ориентироваться полностью на нужды космических или мегаприбыльных проектов: добычу воды для производства топлива, разработку редких на Земле полезных ископаемых и так далее.

При этом текущие зонды Planetary Resources относятся к формату малых спутников (cubesat), которые рассчитаны на низкий срок службы (1,5-2 года), а используемая компонентная база, не подразумевает работу на высоких орбитах или тем более в условиях глубокого космоса. В лучшем случае на этом кубсате, можно отработать некий технологический задел, под более крупные космические аппараты, но даже их успешная работа не позволяет прогнозировать все трудности, с которыми столкнутся зонды, отправляемые за полезными ископаемыми.


Горизонт космического планирования

Какие могут быть мотивы для коммерческого освоения ресурсов космоса и глобальных космических проектов в целом? По некоторым оценкам, именно со сферой космоса будет связано появление первых триллионеров. Но, космос, как и любая другая сфера, испытывает давление со стороны конкурентов. Если в условиях холодной войны или в научных программах для лидерства требовалось выполнить поставленную задачу или приземлить аппарат на другую планету, то в коммерческих программах необходимо еще и предлагать лучший продукт на рынке по соотношению цена/качество.

Лишь воодушевленный инвестор готов вложиться в проект, которому существует альтернатива на Земле, и лишь действительно смелая компания может попробовать рискнуть всем на пути к своей цели.

Получится ли у Planetary Resources — вопрос, который стоит перед многими стартапами. А пока компания показывает прогресс в своем развитии, спроектировав Arkyd-6.

Астероиды станут новыми источниками ресурсов для Китая

Китайские ученые разработают методы добычи ресурсов из астероидов и их применения в качестве баз для межзвездных путешествий, сообщает издание China Daily. Через орбиту Земли ежегодно пролетает свыше 900 астероидов богатых драгоценными и редкими металлами (платина, родий, иридий), заявил Е Пэйцзянь, ведущий специалист отдела исследований глубокого космоса Китайской академии космической техники. «Скоро мы начнем работать над проектом по отправке роботов или космонавтов на подходящие астероиды для их дальнейшей разработки и транспортировки добытых ресурсов на Землю. В долгосрочной перспективе, мы рассматриваем возможность использования полученных ресурсов для строительства баз в космосе или для создания материалов, необходимых при межзвездных путешествиях», — добавил Е Пэйцзянь. «Кроме того, некоторые астероиды могут быть использованы, как космические исследовательские базы. Мы можем сажать на них беспилотные исследовательские аппараты с зондами, которые в дальнейшем будут отправляться вместе с ними в дальний космос.

 По достижению определенной точки, мы активируем зонды, которые покинут астероиды для выполнения своей научной миссии. Такой подход в разы сократит необходимое зондам количество топлива и увеличит продолжительность их жизни и полета», — сказал он.

 Наличие у астероидов небольшой гравитации и орбиты также станет источником сложностей при посадке летательных аппаратов, отметил Пан Чжихао, ученый отдела пилотируемых космических исследований Академии космических технологий. Как объясняет господин Е Пэйцзянь, для осуществления астероидной экспедиции китайским ученым и инженерам предстоит разработать множество технологий и специального оборудования.

 Старт программы намечен на 2020 год, однако более детальное расписание еще определяется. В «белой книге» Китая по космическим исследованиям, опубликованной в декабре, указывается, что в период 2017-2021 гг. будут проведены основные подготовительные мероприятия для начала исследования астероидов и Юпитера. Эти экспедиции в дальний космос помогут раскрыть физический и химический состав астероидов, механизм эволюции Солнечной системы и, возможно, откроют внеземную жизнь.

Изучение астероидов также может стать ключом к созданию системы защиты от потенциально опасных космических объектов диаметром свыше 1000 м, которые могут нанести вред всей планете. Ученые пока знают только о 157 таких объектах, но их поиск и подсчет ведется непрерывно.

Астероиды могут стать источниками воды для космических станций

Вода в космосе принципиально необходима: кроме того, что она нужна астронавтам, ее можно превратить в ракетное топливо, что существенно удешевит исследование космоса. Пока вся необходимая для полетов H2O транспортируется с поверхности Земли, что составляет одну из самых высоких статей расходов в исследовательских программах. К тому же она занимает в летательных аппаратах слишком много места и дает кораблю много дополнительного веса. Специалисты говорят, что среди всех ограничений в освоении космоса это одно из самых принципиальных. Ученые полагают, астероиды могут стать источниками воды для космических станций. Люди смогут добывать для себя полезные ископаемые на астероидах, построив вблизи них космические межпланетные станции. При этом космические тела станут хорошим источником воды для добытчиков. Специалисты выяснили, что достаточно часто на астероидах присутствует вода, в пример они приводят бывшую комету Патрокл, сформировавшуюся впоследствии в астероид. 

Ученые подсчитали, что один астероид шириной 500 м содержит в 80 раз больше воды, чем может поместиться в самый крупный танкер, и если ее трансформировать в топливо, то получится в 200 раз больше, чем требовалось для запуска всех ракет в истории человечества. Исследователи убеждены, что вода с астероидов значительно сократит затраты на космические миссии, поскольку гораздо более выгодно транспортировать ее с одного из астероидов на орбиту Земли, чем доставлять с поверхности нашей планеты. В космосе воду можно использовать для заправки спутников, увеличения грузоподъемности ракет, обслуживания орбитальных станций, защиты от радиации.

Ученые отметили, что некоторые космические объекты, сформированные при столкновении комет и астероидов, полностью представляют собой глыбы льда. Так как доставка воды с Земли является достаточно сложным процессом, такие объекты могут вполне стать источниками воды для астронавтов, живущих на межгалактических станциях.

По данным специалистов американского космического агентства NASA, богатый водой астероид шириной 500 м обладает водой стоимостью $50 млрд. Ее можно доставить на специальную космическую станцию, где будут заправлять аппараты для полетов в дальний космос. Эксперты говорят, что это чрезвычайно выгодно даже в случае самого пессимистического развития событий: если из космического тела будет извлечено всего 1% воды и половина ее используется при доставке. А при лучших раскладах ценность астероидов составляет десятки триллионов долларов. Особенно если учесть, что при проведении разработок горнодобывающий аппарат может летать между планетами с помощью воды от того астероида, на котором она добыта - это приведет к высокой окупаемости.

Идея сама по себе хороша, но до недавнего времени не было технологий, позволяющих ее реализовать. И вот, похоже, к этому приблизились исследователи NASA. В рамках проекта Asteroid Provided In-Situ Supplies (APIS), или "Внутренних поставок с астероидов", они разработали способ добычи воды из космических тел. Исследования финансируются отделом NASA по поддержке инновационных передовых концепций NIAC. После многочисленных лабораторных проверок инновация была представлена на сентябрьском собрании Американского института аэронавтики и астронавтики.

Целью Asteroid Provided In-Situ Supplies является масштабная разработка астероидов, но главное место в программе занимает добыча из них воды и ее трансформация в доступное на орбите топливо для космических кораблей. Ученым нужно было решить, как добыть воду из каменистых углеродистых хондритов, составляющих поверхность астероидов. Пока для таких задач может использоваться только дорогая, сложная и зачастую непрактичная робототехника. Специалисты NASA предложили гораздо более перспективную альтернативу: технологию добычи с использованием оптической энергии. Участвующий в разработке в рамках APIS профессор Джоэл Серсел поясняет, что оптическая энергия, то есть, сфокусированный с помощью двух комплектов зеркал солнечный свет, может стать лазером для выпаривания из астероидов воды.

Такой луч способен просверлить отверстия в твердых породах, бурить и даже крошить астероид. При этом небесное тело будет помещено в специальный защитный мешок, который станет оригинальной надувной системой захвата астероида. Такой мешок, изготовленный из выдерживающего высокие температуры материала, будет обладать достаточными размерами, чтобы полностью вместить небесное тело. После того, как астероид окажется в ловушке, на него направят концентрированную солнечную энергию, которая заставит воду испаряться в специальный ограждающий мешок. Оттуда эта жидкость стечет в холодильный резервуар, где будет храниться в виде твердого льда. Эксперты уже провели компьютерное моделирование этого процесса и лабораторные эксперименты на образцах метеоритов.

Теперь, для проведения испытаний за стенами лаборатории, NASA отправило группу исследователей на полигон White Sands в Нью-Мексико. В процессе эксперимента модель астероида будет нагреваться при помощи солнечных печей до экстремально высоких температур отраженным и сфокусированным солнечным лучом. Так проверят, насколько эффективно сконцентрированный свет сможет бурить твердую поверхность и извлекать из материалов летучие вещества, в том числе и воду. Если эта стратегия подтвердит свою состоятельность, проект перейдет в следующую фазу разработки.

Предполагается, что предложенная методика позволит получать всего за пару месяцев порядка 120 тонн воды, которую можно хранить и транспортировать на лунную орбиту, используя в том числе как топливо для бортовой солнечно- тепловой двигательной установки. В план проекта APIS входит сбор 100 метрических тонн воды из недр околоземных астероидов и перемещение их на лунную орбиту в рамках одного запуска ракеты SpaceX Falcon 9. "Нам удалось создать принципиально новую бизнес-модель, которая позволит сделать освоение космоса коммерчески выгодным", - говорит Джоэл Серсел. Он считает, что разработки в рамках APIS смогут обеспечить NASA необходимыми расходными материалами и топливом для всех будущих пилотируемых миссий, включая исследование лунной орбиты, освоение Марса и полеты к околоземным астероидам.

Добыча воды на астероидах имеет столь важное значение и потому, что после этого станет возможной разработка других элементов и металлов на небесных телах: железа, никеля, платины, золота. В частности, некоторые околоземные объекты содержат металлы платиновой группы в таких высоких концентрациях, какие имеются далеко не на всех богатейших земных рудниках. К примеру, по данным NASA, на одном богатом платиной астероиде шириной 500 м имеется почти в 174 раза больше этого металла, чем добывается на Земле в год и в 1,5 раза больше всех известных мировых запасов платины. Немаловажно, что в отличие от Земли, где тяжелые металлы расположены ближе к ядру, металлы на астероидах распределены по всей поверхности, что существенно облегчает их добычу. Кроме доставки на Землю, добытые на астероидах металлы могут использоваться прямо в космосе. Такие элементы, как, например, железо и алюминий, можно будет применять при строительстве космических объектов, защиты аппаратов и т.п.

На самом деле, разработка астероидов может действительно обогатить Землю. Человечество только начинает понимать невероятный потенциал таких проектов и создавать для этого технологии. Существует более 1500 астероидов, орбиты которых пересекаются с орбитой Земли. До них не сложно добраться, а небольшая сила тяжести этих небесных тел существенно облегчает посадку и взлет.

Еще одна американская компания займется добычей ископаемых на астероидах

В США 22 января 2013 года было объявлено о создании новой компании Deep Space Industries, которая намерена заняться промышленной добычей полезных ископаемых на астероидах, сообщает Flightglobal. Эта компания планирует создать несколько типов космических аппаратов, которые будут заниматься поиском пригодных для добычи полезных ископаемых астероидов и их спуском на поверхность Земли. Самые маленькие аппараты, массой не более 25 килограммов, получили название FireFly. Именно они будут искать пригодные для переработки астероиды, пролетающие вблизи орбиты Земли. Такие аппараты планируется конструировать по принципу дешевых спутников схемы CubeSat. Как ожидается, первые FireFly отправятся в космос в 2015 году. Запускать такие системы планируется по принципу таймшера - их доставку в космос будут осуществлять ракеты-носители с другими спутниками.

Автономные системы DragonFly будут крупнее Firefly. Они будут отвечать за доставку пригодных для переработки астероидов на поверхность Земли. Масса доставляемых астероидов не будет превышать 45 килограммов. Как ожидается, DragonFly будут запущены в космос в 2016 году. Таких аппаратов планируется создать большое количество, чтобы они могли за одну миссию доставить на Землю астероиды общей массой в несколько сотен тонн. При сборке перспективных аппаратов планируется использовать компоненты, произведенные на специальных станциях на низкой околоземной орбите, возможно даже из материалов, полученных из астероидов. К 2020 году планируется начать коммерческую эксплуатацию FireFly и DragonFly, а также производство таких аппаратов для других коммерческих заказчиков.

Также компания при участии правительства Люксембурга планирует вывести на низкую околоземную орбиту тестовый аппарат Prospector-X для испытания технологий. Он должен отправиться в космос уже в 2017 году. Затем до конца 2010-х годов партнеры намерены запустить аппарат Prospector-1 на астероид неподалеку от Земли, чтобы оценить его пригодность к разработке.

Заправленный Prospector-1 будет иметь массу 50 килограммов, что позволяет оснастить его необходимым оборудованием при относительно низкой стоимости запуска. В аппарате планируется использовать реактивную систему Comet, которая создает тягу, выбрасывая из сопла перегретый водяной пар. Поскольку многие астероиды содержат большое количество льда, созданные на основе Prospector-1 аппараты, по замыслу создателей, смогут дозаправляться в космосе.

Основателем и руководителем компании Deep Space Industries стал Рик Тамлинсон, принимавший участие в организации полета первого космического туриста, создании фонда X-Prize для поддержки рискованных проектов и создавший первую в мире компанию по серийному производству космических скафандров.