Марс как площадка для добычи полезных ископаемых на астероидах

В новой работе учёные доказывают энергоэффективность добычи полезных ископаемых в Главном поясе астероидов с объекта, расположенного на Фобосе.

1376
Складена світлина, що показує Марс разом з його супутниками – Фобосом (на передньому плані) та Деймосом (на задньому плані). Зображення: NASA | JPL | University of Arizona

Із розвитком космічних технологій видобуток корисних копалин з надр астероїдів Сонячної системи здається дедалі ближчим та, можливо, неминучим кроком. Спершу, скоріш за все, буде освоєно навколоземні об’єкти; у довгостроковій перспективі привабливішими здаються астероїди Головного поясу, чиї запаси копалин у тисячі разів багатші. Але й дістатися них значно складніше.

Найбільш енерговитратною фазою такої місії стане зближення космічного апарата-доставника з астероїдом. Характеристична швидкість (Δv) такого маневру для навколоземного об’єкта за старту з низької навколоземної орбіти складає близько 4 км/с – тобто, саме на стільки потрібно змінити швидкість апарата. Для астероїдів Головного поясу ця величина зростає до 7 км/с. Така зміна вимагатиме значно більших витрат пального – а значить, зменшення корисного вантажу.

Щоб розв’язати цю проблему, вчені Мартін Елвіс, Джонатан МакДавел та Ентоні Тейлор запропонували перенести запуски з Землі на орбіту Марса. Команда з’ясувала, що Δv, необхідна для зближення з астероїдами Головного поясу з орбіти, аналогічної до орбіти супутника Марса Фобоса, у середньому на 4 км/c менша, аніж з орбіти Землі. Для багатьох із них вдалося досягнути зниження навіть з урахуванням витрат на політ з Землі на орбіту Марса.

Дослідники пропонують три сценарії зближення з використанням двох або трьох запалень ракетного двигуна. Вони також розробляють алгоритм, який дозволить розрахувати енергію для відомих астероїдів.

Звісно, фінансова доцільність подібної місії залежить від багатьох інших факторів – але вчені показали, що концепція запуску космічних апаратів з орбіти Марса чи поверхні Фобоса з подальшим їх поверненням є досить вигідною. Автори роботи також зазначили, що великомасштабне видобування корисних копалин на астероїдах з марсіанської орбіти спростить доступ до поверхні Червоної планети.

Джерело

8 коментарів

Розгорнути всі

Будь ласка, у свій профіль, щоб коментувати пости, робити закладки та оцінювати інших користувачів. Це займає всього два кліки.

Чер 18, 2022 13:53

Не схотів купляти за 24 долари PDF статті, бо жадібний. З Абстракту зрозумів, що хлопці розробили математичний апарат енергетики трас Фобос – Пояс. Молодці, це буде дуже актуальним питанням під час індустріальної епохи Марсіанської Конкісти. Гадаю, далі розвиток цієї роботи має врахувати дуже високу ймовірність наявності на Фобосі води, а отже і пального. Крім того, варто врахуватии наявність того ж пального в Поясі. Тоді логістична картина ще більш наблизиться до реально можливої, а параметри вантажообігу стануть помітно оптимістичнішими

Чер 18, 2022 16:42

Ну, я думаю, Маск там всё решит с добычей полезных ископаемых на Марсе. По-поводу Фобоса и Деймоса предполагаю что из них создадут управляемые большие искусственные спутники как раз используя их материал для этого строительства. Во-вторых, мне кажется странным постоянное экстраполирование сегодняшнего способа жизни человечества на отдалённое будущее, включая все эти “рудники, добычу полезных ископаемых карьерным способом, доменные печи, добыча извести и селитры на других планетах и галактиках” и проч. и проч. Откуда такое убеждение в том что и в будущем всё “вот также будет”? Некоторые даже задаются вопросом “как будем жить через 5 млрд. лет, когда Солнце потухнет? Уголь и нефть же кончатся”… Смешно. И вообще, зачем нужен такой экпоненциальный рост в физических объёмах веществ, нужных для жизни человечества? Это же сколько людей надо чтобы целыми “планетами, звёздами и галактиками” потреблять материалы? Для чего? Друзья, я уверен что очень скоро методы синтеза позволят использовать всё что что есть прямо под рукой. Да и людей не нужно будет размножать “триллионами”. Зачем бы это? Кроме того, можно в будущем сделать постоянный кругооборот испльзуемых материалов на Земле, не выбрасывая ничего на свалки. Также еще полно всего находится в океанской воде. Когда научатся рентабельно извлекать всё это, то одного этого хватит человечеству на вечные времена. Одного золота и урана, растворённого в океанской воде, говорят существует по четыре-пять тонн на каждого сегодняшнего человека на Земле. И всего остального полно. Что сложнее, организовать добычу полезных ископаемых в космосе или создать технологии извлечения их из морской воды?

Чер 18, 2022 19:46

Что сложнее, организовать добычу полезных ископаемых в космосе или создать технологии извлечения их из морской воды?

Это только сейчас сложный вопрос, на какой нет однозначного ответа. А с развитием космонавтики и колонизацией космоса однозначный ответ всегда будет “дешевле и лучше в космосе”. Там видны пути расширения добычи, увеличения рентабельности и снижения стоимости. А вот с морской водой всё однозначно – мы не можем, не ухудшая значительно экологии морей, получать экономически осмысленные полезные ископаемые из морской воды. Поваренная соль, ну возможно ещё соли магния. Всё, на этом список того, что можно добывать из морской воды, заканчивается. Все эти технологии ионообменных смол показывают прекрасные результаты в лабораториях, но привередливые бизнесмены почему-то от них нос воротят, мол дорого и не видно в конце никакой прибыли. Странные они, правда? А вот к астероидам эти самые бизнесмены весьма присматриваются и многие уже прикидывают, как в сравнительно недалеком будущем из них можно извлечь прибыль. А вообще подход к полезным ископаемым должен быть ровно обратный – всё, что можно добыть вне Земли, должно добываться вне Земли. Никаких земных золотодобывающих карьеров и урановых шахт, давайте оставим нашим потомкам Землю в максимально первозданном виде.

Чер 19, 2022 16:29

Это только сейчас сложный вопрос, на какой нет однозначного ответа. А с развитием космонавтики и колонизацией космоса однозначный ответ всегда будет «дешевле и лучше в космосе».
Вообще-то, я больше имел в виду что человечеству не нужен такой всё более возрастающий в геометрической прогрессии объём материалов. Если в будущем замкнуть цикл оборота материалов на одного человека в день, то этот объём составит примерно 50 куб. физического объёма вещества. Еда, одежда, канализация, мебель, жилище, средства передвижения и работы. Если не выбрасывать всё на свалку, то можно “оборачивать” максимум сотню кубов вещества на одного человека постоянно. Не будет в будущем нужны добывать “редкоземельные элементы” и прочее и прочее. Всё что нужно, можно будет синтезировать, даже на атомном уровне. Главным образом будет нужна энергия. А вот её добыча, это уже – другое дело. “Астероиды и рудники” тут не нужны. Такой “кругооборот” полного использования вещества будет возможен думаю уже через сотню лет.

Чер 18, 2022 21:09

Друзья, я уверен что очень скоро методы синтеза позволят использовать всё что что есть прямо под рукой.”
Це теж саме, що “как будем жить через 5 млрд. лет”.
Головна цінність астероїдів у рідкоземельних елементах (особливо основи для напівпровідників), що в умовах Землі не утворюють власних родовищ, а є тільки ізоморфами (близькі іонні радіуси) основних або, навіть, супутніх елементів.
А ще краще, що у астероїдах такі елементи не знаходяться у формі сульфідів/сульфатів. Це значно здешевлює збагачення руди та кінцеве виробництво сплавів.
Саме тому на астероїди будуть літати.

Чер 18, 2022 22:53

Але ж Експансія, це трохи не про те, чи з океану золото видобувати, чи колупати Психею. Експансія неминуча і головні її 2 рушії не мають прямого стосунку до земних нюансів. Людство, як біовид розумних, змушене буде резервувати себе в багатьох сторонніх копіях. Бо так вимагає інстинкт самозбереження. Людство, як множинність розумних особистостей, всю історію рухалося шляхом прогресу в гонитві за наживою і чистоганом. Бо саме додана вартість поліпшує життя всієї множинності.
Так буде і надалі

Чер 19, 2022 13:40

Да, колупать Землю можно и дальше. Углубить вторпереработку, Но самый главный вопрос, как все это доставлять на орбиту???
Ракетами?! Без химии Землю не покинешь, альтернативы нет. А это в даже ближайшем будущем одними Старшипами потребуется миллионы тонн. Конечно, Маск предлагает синтезировать метан из СО2 воздуха. а как же с теми газами которые прорезают “туннели” в стратосфере, мезосфере, ионосфере, и т.д. обогащая их СО2, При частых пусках, ракетами мы перемешаем атмосферу за десятки лет. Увеличив ее толщину в разы. Разреженные газы опускать вниз будут сотни лет.