Надра Всесвіту: які космічні тіла придатні для видобутку копалин і чому вчені сьогодні проти цього

За даними Геологічної служби США (USGS), темпи використання заліза в промисловості подвоюються кожні 20

років. Якщо в 1800 році промисловості по всьому світу було потрібно 450 тис. Т цього металу, то в 1994 році - вже 900 млн т. У 2016 році цей показник зріс до 2,2 млрд т - і продовжує рости до цих пір.

Якщо люди почнуть видобувати копалини на планетах,місяцях, астероїдах і інших тілах у Сонячній системі, вони частково виснажаться приблизно через 460 років, підрахували вчені Смітсонівської астрофізичної обсерваторії.

врізка

Дослідники виявили, що щорічний приріст в3,5% витратить восьму частину ресурсів Сонячної системи за 400 років. У цей момент у людства буде всього 60 років, щоб обмежити видобуток і уникнути повного виснаження запасів корисних копалин.

«Якщо ми не замислимося про це зараз і підемоосвоювати найближчі космічні тіла, ми просунемося вперед, а через кілька сотень років зіткнемося з екстремальним кризою, набагато гірше, ніж зараз на Землі. Як тільки ви закінчуєте добувати ресурси в Сонячній системі, вам більше нікуди йти », - розповідає Мартін Елвіс, старший астрофізик в Смітсонівської астрофізичної обсерваторії в Кембриджі.

У цього обмеження є дві мети: захистити ще не освоєні світи від найгірших проявів людської діяльності і уникнути катастрофічного майбутнього, в якому всі ресурси, що знаходяться в межах його досяжності, будуть використані на постійній основі. При цьому Елвіс зазначає, що восьма частина всього заліза в Поясі астероїдів більш ніж в мільйон разів перевищує оціночні запаси залізної руди на Землі, яких може вистачити на кілька століть.

Космічні тіла в Сонячній системі

Конкретні області, видобуток корисних копалин вяких опиниться під забороною, астрофізики не називають. Це питання потребує докладнішого вивчення, пояснюють автори дослідження в статті в журналі Acta Astronautica.

Які запаси корисних копалин існують в Сонячній системі?

Космічні тіла в Сонячній системі цікавлятьвчених і підприємців з точки зору видобутку трьох типів ресурсів - води, металів і газів. Вода необхідна здебільшого для майбутніх колонізаторів - як в якості джерела вологи для живих організмів, так і у вигляді палива для космічних кораблів при розщепленні на кисень і водень. Гази і важкі метали (залізо, нікель, молібден, кобальт, золото, платина та інші) представляють інтерес для Землі, де їх запаси близькі до виснаження.

місяць

Природний супутник Землі не представляєвеликого інтересу в якості об'єкта з видобутку корисних копалин. В першу чергу, тому що Місяць є базальтове тіло - тобто, по суті, ту ж скелю, яка утворює дно океану.

врізка

Найбільшу цінність представляє собою гелій-3- найлегший з ізотопів гелію, який у великій кількості (за різними оцінками, від 500 тис. Т до 2,5 млн т) міститься в поверхневому шарі супутника, але рідко зустрічається на Землі. Елемент може використовуватися в електростанціях як паливо, практично не забруднює навколишнє середовище. Гіпотетично, при термоядерному синтезі, коли в реакцію вступає 1 т гелію-3 з 0,67 т дейтерію, вивільняється енергія, еквівалентна згорянню 15 млн т нафти.

Поверхня Місяця багата гелієм-3, який можна використовувати як екологічний джерело енергії на Землі

Однак Місяць, як і Антарктида, захищенаміжнародним правом - жодна країна не може претендувати на права на природний супутник Землі. Крім юридичних, існують фізичні обмеження - швидкість втечі Місяця. Щоб вивести 1 кг матеріалу з гравітації супутника, його необхідно розігнати до 2,4 км / с. Для порівняння, для того ж самого результату на кометі 67P / Чурюмова - Герасименко вантаж необхідно розігнати лише до 1 м / c.

Марс

Друга по близькості до Землі планета, Марс, погеологічною будовою схожа на нашу. Це означає, що на ній можна виявити всі основні сполуки, такі як залізо, алюміній, вольфрам і так далі. Дослідники також виявили на Червоній планеті сліди літію, міді, золота, цинку, нікелю, кобальту, ніобію та інших елементів. Іншими словами, можна випадковим чином вказувати на елементи періодичної таблиці Менделєєва і з великою часткою ймовірності вгадати ті, які можна знайти на Марсі.

врізка

Ровер Opportunity також виявив на Марсігематитові сфери, багаті залізною рудою - так звані марсіанські сфероїди. Останні не представляють інтересу для промисловості і можуть стати цінністю тільки для колекціонерів. Вода, азот і аргон можуть бути використані тільки для потреб майбутніх колонізаторів.

гематитові сфери

Частина елементів з'явилася на Марсі в результатіастероїдної бомбардування. Інша сформувалася завдяки тому, що Червона планета і Земля утворилися з одного хмари газу і пилу. Однак концентрація речовин в марсіанському ґрунті, з високою часткою ймовірності, невелика або сильно варіюється в залежності від регіону. Поряд з високою вартістю видобутку і доставки ресурсів на Землю це робить Марс малопривабливим місцем для видобутку корисних копалин для земної промисловості, - чого не можна сказати про можливі майбутні колоністів.

Венера

Венера і Земля - ​​фактично близнюки за розміром,масі, складу і умов, в яких вони сформувалися. Як і Земля, Венера має велике залізне ядро ​​і скелясту силікатну мантію, а її кора, по аналогії з нашою планетою, базальтова.

Судячи за даними радянських досліднихапаратів Venera 13, 14 і Vega 2, концентрація кремнію, алюмінію, магнію, заліза, кальцію, калію, титану, марганцю і сірки в базальтах Венери залежить від локації, проте в цілому відповідає їх концентрації на Землі.

Спостереження також показали, що поклади цихмінералів, ймовірно, покриті шаром напівпровідників невідомого походження - можливо, мова йде про залізовмісних мінералах, таких як пірит або магнетит. Крім того, на Венері присутні свинець і вісмут, яким планета зобов'язана своїм яскравим світінням на нічному небі.

Венера і Земля дуже схожі за структурою і умовами виникнення

Однак добути ці мінерали навряд чи вдасться -тиск на Венері в 92 рази вище, ніж на нашій планеті. Середня температура становить 460 ° С - більше, ніж на Меркурії, розташованому в два рази ближче до Сонця. Такого спека вистачить, щоб розплавити свинець. Причина в особливому пристрої атмосфери планети: замість того, щоб нагрівати поверхню до тропічного клімату, як на Землі, хмари відбивають тепло і випалюють Венеру.

врізка

Ситуація ускладнюється ще й тим, що на Венерівідсутній кисень - 96% атмосфери складається з вуглекислого газу, а кілька разів в день на поверхні випадають дощі з сірчаної кислоти. Навряд чи хоча б один відомий науці організм проживе в таких умовах більше декількох секунд, а техніка - більше кількох годин.

пояс астероїдів

Пояс астероїдів - головний кандидат на видобутоккорисних копалин на космічних тілах і найдальший від Землі серед перерахованих вище космічних тіл: відстань від нашої планети до найближчої точки в поясі астероїдів становить 1,2 а.о. (180 млн км).

Астероїди в поясі діляться на два типи: водні та кам'яно-металеві. Перші містять велику кількість води. Вони, в общем-то, не приносять користі для землян, але можуть бути надзвичайно цінним ресурсом для майбутніх космічних колоністів: одного «водного» астероїда може вистачити на довгі-довгі роки постачання космічної колонії. Такий тип астероїдів є найбільш поширеним, «водних» астероїдів близько 75% в нашій Сонячній системі.

Пояс астероїдів може стати центром видобутку корисних копалин в Сонячній системі, але тільки в далекому майбутньому - відстань до найближчої точки пояса від Землі становить 180 млн км

У кам'яно-металевих астероїдах багато заліза,нікелю і кобальту. Крім того, є і золото, платина, родій, рідкоземельні метали та інше. Само собою, вчених і представників бізнесу найбільше цікавлять металеві астероїди з максимальним вмістом металів.

На більшості астероїдів обох видів містяться нікель, залізо, кобальт, на деяких - платина, золото і аміак. Проблема полягає в тому, щоб витягти ці ресурси і доставити їх на Землю.

економічна вигода

Одне з найбільших перешкод на додаток доще не розробленим обладнання для видобутку копалин на астероїдах і інших описаних тілах - транспортування видобутих ресурсів на Землю. Йдеться про мільйони і мільярди метричних тонн копалин - в іншому випадку їх просто немає сенсу видобувати. Сучасні ракети і космічні кораблі з цим завданням впоратися не зможуть.

Крім того, такі польоти будуть дуже дорогими -для порівняння, вся програма «Апполон», яка обійшлася США в $ 25 млрд, дозволила доставити на Землю лише 383,7 кг місячного ґрунту. При цьому перед астронавтами не стояла задача по видобутку або переробки мінералів.

Зараз НАСА працює над місією по відправці зонда на астероїд Психея. Мета місії - отримати крихітний зразок вагою близько 60 м Оціночна вартість місії - близько $ 1 млрд.

Але витрати можуть окупитися - якщо оцінки вченихвірні, самий економічно вигідний астероїд 253 Mathilde діаметром 2,8 км може принести до $ 9,53 трлн прибутку. Оціночна вартість космічного тіла складає більше $ 100 трлн.

Найбільш економічно активним вважається астероїд2000 BM19, дуже маленький об'єкт O-типу (шириною менше 1 км). Він знаходиться досить близько до Землі, а його оцінна вартість становить $ 18,50 трлн. Прибуток оцінюється в $ 3,55 трлн. Детальніше з оцінкою економічної ефективності розробки астероїдів можна ознайомитися тут.

Юридичні питання

Юридичні обмеження в питаннях, пов'язаних зрозробкою астероїдів, - це чи не найскладніші для майбутньої космічної видобувної промисловості. Чи можуть корисні копалини на космічних тілах належати компаніям або приватним інвесторам, урядам або вони є власністю всього людства, як випливає з Договору про космос?

Договір про космос, або Договір про принципи діяльності держав з дослідження і використання космічного простору, включаючи Місяць - міжурядовий документ, підписаний в1967 році. Основні положення договору зводяться до заборони розміщення ядерної зброї або будь-якого іншого зброї масового знищення на орбіті Землі, Місяця або іншого космічного тіла. Документ обмежує використання Місяця та інших небесних тіл тільки мирними цілями і забороняє висувати претензію на володіння космічним тілом або його частиною.

Деякі країни - наприклад, США і Люксембург -вже прийняли закони, які дозволяють приватним компаніям отримати право на видобуток ресурсів в космосі. Однак такі рішення поки не узгоджуються з міжнародним правом і не обговорювалися з урядами інших держав.

Поки Договір про космос, ратифікований майже 100 країнами, передбачає, що жодна нація не може заявляти свої права на астероїди, планети або будь-які інші космічні об'єкти.