Факт добычи полезных ископаемых на астероидах уже не звучит как сюжет научно-фантастического романа. Прямо сейчас ученые работают над технологиями, при помощи которых произойдут промышленная и экономическая революции.
Считается, что большая часть ценных металлов, имеющихся на Земле, для добычи недоступна: несколько миллиардов лет назад они опустились очень глубоко, к ядру, и только отдельные месторождения вынесены на поверхность. Астероиды ― другое дело. В отличие от планет, они слишком малы, все полезные ресурсы на них буквально на виду.
«Психея» для Психеи
В 2023 году NASA запустило зонд «Психея» к одноименному астероиду, в котором в больших количествах содержатся не только железо и никель, но и редкие золото, платина, кобальт, иридий и рений. Причем в таких количествах, что, по самым приблизительным оценкам, их стоимость составляет 10 триллионов долларов. Это больше общемирового ВВП. Несметные богатства находятся в 370 миллионах километров от Земли (в три раза дальше, чем Солнце) и, по оценкам ученых, зонд приблизится к нему только в августе 2029 года.
Диаметр астероида составляет 226 км. Он напоминает гигантскую картофелину размером примерно с Московскую область и относится к астероидам М-класса — металлическим астероидам с высоким содержанием металлов. Их всего около 8% в поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Считается, что они не смогли сформироваться в полноценные планеты в начале истории Солнечной системы и представляют интерес для ученых.
Главная цель миссии к металлическому астероиду ― изучение процесса формирования каменистых планет и их металлических ядер. Геология, форма, элементный состав, магнитное поле и распределение масс Психеи ― все эти данные должны помочь понять, как формируются планеты.
По его словам, изучать Психею проще, чем другие астероиды. Она имеет достаточно большую отражательную способность (альбедо), в то время как другие покрыты глинистой оболочкой. На поверхность астероида зонд спускаться не будет ― спектральные исследования проведут в 100 километрах от него. Ученые постараются выяснить объемы железа, никеля и других металлов в его ядре.
Отечественные разработки
Несмотря на то, что зонд «Психея» ― это американская разработка, летит он при участии российского плазменного двигателя малой тяги. Отечественные ученые также не стоят на месте и проводят исследования с астероидами.
Сейчас наша научная группа занимается поиском территорий на Луне, где могут быть залежи полезных ресурсов, образованных в результате падения медленных астероидов. Один из моих аспирантов ― Юрий Колосов ― занимается обучением нейросетей, которые будут определять кратеры на Луне, в которых стоит добывать полезные ресурсы.
Как отмечает эксперт, так называемые медленные астероиды прилуняются со скоростью меньше 12 км/с, за счет чего 50−60% их содержимого остается на лунной поверхности. По наблюдениям американской миссии LRO, только за последние семь лет на Луну упало порядка 220 таких новых метеоритов. Всего же на Луне сосредоточено полезных ресурсов на $16 квадриллионов долларов. Кроме того, там присутствует стабильный изотоп гелий-3, одна тонна которого может заменить миллион тонн нефти. Также там есть лед на полюсах, который может стать источником воды для будущих лунных баз. С учетом того, что, по прогнозам, запасы редкоземельных металлов на Земле через 10−15 лет закончатся, Луна ― ближайший и самый важный объект для космических исследований.
«Китайцы пока лидируют в этом направлении. В КНР работает огромная программа по освоению полезных ресурсов в космосе, включая астероиды и добычу их полезных ресурсов на Луне. Они первыми смогли посадить корабль на обратной стороне Луны», ― подытожил ученый.
Ведущий научный сотрудник отдела космической динамики и математической обработки информации ИКИ РАН Натан Эйсмонт считает, что первоочередная задача сейчас другая.
Среди околоземных астероидов есть и опасные. Они могут врезаться в Землю. Интерес к ним резко вырос после того, как в 2004 году был открыт астероид Апофис ― достаточно большой, чтобы в случае попадания на Землю произошла глобальная катастрофа. В 2029 году он сблизится с Землей, но точно пролетит мимо. Теперь ученые просчитывают вероятность столкновения Земли с астероидами Рюгу и Бенну которые могут столкнуться с Землей примерно через 100 лет. Наша задача придумать, как этого избежать.
Лакомые кусочки
Всего учеными обнаружено около 35 тыс. околоземных астероидов. В реальности их в два раза больше, и каждую неделю ученые открывают по 2−3 новых.
Известные науке астероиды поделены на классы:
- C-класса (углеродистые) содержат большое количество углерода и являются наиболее распространенными в поясе астероидов. Имеют темный цвет и, вероятно, представляют собой одни из самых древних объектов в Солнечной системе.
- S-класса (каменистые) состоят в основном из силикатов (глина, асбест, кварц) и металлов (никель, железо). Они более светлые, чем астероиды C-класса, и их состав ближе к составу планет.
- M-класса (металлические астероиды) состоят в основном из металлических элементов и считаются остатками ядра планет, которые не смогли сформироваться в полноценные тела.
- E-класса схожи с M-классом, но отличаются более высокой отражательной способностью.
- V-класса ― астероиды, состоящие из вулканического материала.
- P-класса (примитивные) ― предполагается, что они имеют состоят из богатых органикой силикатов, углерода и безводных силикатов, возможно, с водяным льдом в недрах.
- D-класса являются наиболее древними, малоизмененными телами пояса астероидов. Спутники Марса Фобос и Деймос тоже можно отнести к этому классу астероидов. Имеют силикаты, богатые углеродом или органическими веществами, возможно, вперемешку с водяным льдом.
- R-класса ― довольно редкий класс астероидов. Их химический состав указывает на то, что они подверглись наиболее интенсивной тепловой и ударной переработке и, вероятно, являются осколками промежуточных силикатных оболочек.
- B-класса: среди астероидной популяции объекты класса B преобладают главным образом во внешней части главного пояса астероидов. Основными составляющими поверхности являются безводные силикаты, гидратированные глинистые минералы, органические полимеры, магнетиты и сульфиды.
- F-класса ― еще один довольно редкий класс из группы углеродных астероидов. Схож по составу B-астероидами, но содержат более разнообразный состав минералов и элементов. Имеют более высокое альбедо, что делает их более заметными в наблюдениях.
Помимо Психеи, есть и другие, относительно более доступные цели.
900-метровый околоземный астероид класса С (162173) Рюгу лидирует в рейтинге самых перспективных для разработки астероидов. Его орбита исключительно удобна для перелета, а примерная стоимость ресурсов (железа, меди и др.) оценивается в 82,8 млрд долларов.
(4660) Нерей ― околоземный астероид диаметром около 330 м. Состоит в основном из силикатов, но также содержит немало кобальта и никеля. Общая стоимость его ресурсов превышает 4,7 млрд долларов. Нерей часто сближается с Землей, и перехватить его сравнительно несложно.
Крупный астероид главного пояса (241) Германия размером почти в 200 км. Стоимость содержащихся в нем углеродных минералов, металлов и углеводородов — около 100 трлн долларов, что сопоставимо с общемировым ВВП.
Размер астероида класса С (511) Давида превышает 350 км. Он входит в десятку самых крупных и массивных в главном поясе, а запасы ценных металлов в нем оцениваются в 27 квинтиллионов долларов. Кроме того, на поверхности замечен лед, что делает Давиду перспективным источником воды для миссий по освоению главного пояса астероидов.
Космический майнинг
Астероиды не дают покоя не только науке, но и бизнесу. Так в 2009 году с целью разработки технологий для добычи полезных ископаемых на астероидах появилась компания Planetary Resources. Она планировала запуск серии малых спутников для обнаружения и классификации потенциально полезных астероидов. В числе инвесторов компании были Ларри Пейдж и Эрик Шмидт из Google, Чарльз Симони из Microsoft и голливудский кинорежиссер Джеймс Кэмерон, снявший фильмы «Титаник» и «Аватар». Однако в 2018 году компанию перекупили и профиль ее деятельности изменился.
Еще один стартап ― Deep Space Industries (DSI), основанный в 2013 году, ― планировал создать свои собственные малые космические аппараты, способные исследовать астероиды и извлекать из них полезные ископаемые. Ожидалось, что они смогут работать в паре с более крупными системами. В 2019 году DSI приобрела компания Bradford Space, и DSI сместила акцент на разработку технологий для поддержки миссий в космосе, таких как спутниковые системы и другие инновационные решения.
Программа Asteroid Retrieval Initiative (ARI) НАСА 2013 года также предполагала использование беспилотных роботизированных аппаратов для захвата и доставки небольших астероидов (7−10 метров в диаметре) в окололунное пространство для дальнейшего изучения его состава и структуры. В 2017 году НАСА перераспределило финансирование. Возникли идеи о том, что более эффективным путем для изучения астероидов будет отправка автоматических зондов, что и было сделано в 2023 году с Психеей.
Цель еще одного стартапа, AstroForge, ― небольшие околоземные астероиды М-класса. Перед инженерами стоит задача отделять благородные металлы от породы прямо в космосе. Пока компания успешно запустила лишь небольшой экспериментальный аппарат Brokkr-1. Аппарат оснащен различными сенсорами и инструментами для анализа состава астероидов и оценки их потенциальной ценности как источника ресурсов. Зонд Odin, запущенный в 2025 потерпел катастрофу при запуске. Сейчас ведутся подготовка третьей миссии для «стыковки» с астероидом.
Вместе с тем, несмотря на огромную привлекательность подобных проектов, они просто невыгодны, считает кандидат наук в области космических ресурсов из Колорадской горнопромышленной школы Анастасия Степанова.
Мы подсчитали, подобная миссия обойдется настолько дорого, что в ближайшие сто лет мы не сможем этого сделать и гораздо выгоднее продолжать добывать все эти драгметаллы здесь, на Земле.
В самом деле еще в 2012 году детальный анализ Института космических исследований Кека (KISS) показал, что стоимость миссии по «поимке» и буксировке астероида на околоземную орбиту превышает 2,6 млрд долларов. И это без гарантии на успех. Поэтому, как говорит профессор Нефедьев, экономически более выгодно осваивать полезные ресурсы на Луне, чем сейчас и занимаются все космические агентства. Пока эксперты KISS советуют государствам не финансировать буксировку астероидов и вернуться к подобным идеям не ранее 2040-х годов, но те вовсю готовятся.
США и Люксембург уже приняли законопроекты о предоставлении компаниям прав на ресурсы, добываемые ими на астероидах или других небесных телах. А в декабре 2014 года Международный институт воздушного и космического права создал Гаагскую рабочую группу по управлению космическими ресурсами. Ее цель ― рекомендовать ООН строгий космический закон и разрешение противоречий между странами по Договору о космосе 1967 года, который запрещает любой нации заявлять права на небесные тела или использовать их в военных целях. В сентябре 2017 года рабочая группа распространила «Проект основных положений для разработки правового режима деятельности по добыче полезных ископаемых в космосе», который призывает к распределению выгоды, исходящей от использования космических ресурсов, а также к установлению международного фонда для добычи ресурсов в космосе.
Ранее Наука Mail показывала, как будут выглядеть мегаполисы будущего.
