Анализ перспектив добычи полезных ископаемых на астероидах

В статье проводится анализ перспектив добычи полезных ископаемых на астероидах ввиду ограниченности земных ресурсов. За последние два столетия численность населения Земли увеличилась в восемь раз. Обеспечение ресурсами всей планеты представляет собой одну из главных задач, стоящих перед нынешним поколением. Некоторые астероиды богаты редкими металлами, которые могут быть использованы в наукоемких отраслях промышленности. В будущем, когда запасы полезных ископаемых на Земле будут исчерпаны, использование космических ресурсов будет являться необходимостью. В работе делается вывод о текущем состоянии проблемы.

Ключевые слова: промышленное освоение астероидов, полезные ископаемые, ограниченность земных ресурсов, пояс астероидов, ракетно-космическая техника, экономическая целесообразность.

Введение. В настоящее время спрос на полезные ископаемые Земли растет с увеличением численности населения планеты. При таких темпах добычи невозобновляемые ресурсы могут исчерпаться в ближайшие столетия. Решением проблемы ограниченности металлов на Земле может являться промышленное освоение астероидов — древних остатков строительного материала Солнечной системы. Существуют астероиды размерами от нескольких метров до сотен километров. Количество небольших астероидов оценивается в несколько миллионов единиц. Многие из них богаты металлами, которые можно будет добывать и использовать в промышленности вместо земных ресурсов. Определенно можно утверждать, что в ближайшем будущем проблема разработки астероидов станет неизбежной миссией.

Постановка цели и задач. Таким образом, цель данной работы заключается в анализе проблемы истощения земных ресурсов, предлагаемым решением которой может стать промышленное освоение астероидов для получения полезных ископаемых с космических тел. Для достижения цели были поставлены следующие задачи :

— изучить информацию о запасах полезных ископаемых на Земле и указать оценку примерного срока истощения металлов, имеющихся на планете Земля;

— проанализировать перспективу промышленного освоения ресурсов на астероидах, аргументировать ценность астероидов с точки зрения их разработки;

— описать способы добычи ресурсов с астероидов, выявить преимущества и недостатки способов промышленной эксплуатации астероидов.

Основная часть.

До 1700 года численность населения мира росла медленно. Причиной тому являлась высокая смертность среди детей. Все изменилось после снижения уровня детской смертности. Как мы видим на диаграмме (рис. 1) рост мирового населения становился все круче и круче. Рост населения за два века увеличил воздействие человечества на окружающую среду. Безусловно, обеспечение пространством, пищей и ресурсами для большого населения мира является серьезной задачей для нашего поколения [1].

Рис. 1. Рост мирового населения [1]

Спрос на металлы в последние десятилетия продолжает расти, а объемы рынка существенно возросли за последние 50 лет. Сплавы металлов широко применяются в военно-промышленном и авиационно-космическом секторах и считаются стратегическим ресурсом. Оценивается, что запасов некоторых металлов на Земле может хватить только на 100–450 лет. Нижний предел оценки вызывает тревогу. С учетом истощения ценных ресурсов на планете и возможности колонизации других космических объектов, все больше внимания уделяется разработке методов добычи полезных ископаемых на астероидах [2].

Рис. 2. Ориентировочные сроки исчерпания полезных ископаемых [2]

Многие астероиды представляют собой разрушенные остатки тел внутри солнечной туманности молодого Солнца, которые никогда не становились достаточно большими, чтобы стать планетами. Астероиды классифицируются на несколько групп в зависимости от состава. Например:

C-группа. Астероиды группы С — углеродистые объекты. Они составляют примерно 75 % популяции астероидов в Главном поясе астероидов;

S-группа. Астероиды с S-типом являются кремнеземистыми объектами. Они составляют 15 % популяции, состоят из силикатов Fe, Mg, отсутствуют углеродные соединения;

X-группа. Астероиды класса M (X) (железные астероиды) составляют 10 % популяции, богаты Fe и Ni. Кроме того, каждый класс можно разделить на несколько подклассов в зависимости от спектральных характеристик астероидов [3].

Рис. 3. Классификация астероидов [3]

Проекты по добыче полезных ископаемых на астероидах весьма дорогостоящие, и нужно заранее убедиться, что это будет экономически целесообразно. Так, например, известна приблизительная стоимость некоторых астероидов. Также известно о реализованных космических миссиях к астероидам, которые доказали техническую осуществимость полетов [3]. Кроме того, в настоящее время известны несколько организаций, ставящих своей целью поиски полезных ресурсов в космосе [4].

Существует несколько способов добычи полезных ресурсов: добыча руды с астероида и её транспортировка для последующей обработки на Землю; добыча и обработка руды с астероида на месте добычи и доставка чистого материала на Землю; передвижение астероида на безопасную орбиту рядом с Землёй, что гипотетически выгоднее [5].

Принцип индустриализации космоса имеет целью систематизацию и объединение задач, связанных с освоением космического пространства. Развитие космической индустрии позволит исследовать и освоить Солнечную систему. Открытие энергетических возможностей в космосе поможет решить проблемы ограниченности энергии на Земле и развития энергоемких отраслей промышленности. Расселение людей в Солнечной системе и создание поселений на других планетах поможет решить проблему перенаселенности Земли. Кроме того, индустриализация космоса будет полезна в мониторинге и предотвращении угрозы со стороны астероидов и комет для Земли. В конце концов, это также позволит человечеству расширить свои возможности, выходя за пределы Земли и сохраняя себя как вид в случае глобальных катастроф [6].

Заключение. Таким образом, в результате работы были проанализированы перспективы добычи полезных ископаемых на астероидах. В свете возрастающих потребностей человечества и ограниченности ресурсов Земли, необходимо исследовать возможность добычи ресурсов вне нашей планеты. Один из перспективных подходов — промышленная эксплуатация астероидов. Многие астероиды богаты полезными ресурсами. Именно добыча руд на астероидах сможет заменить заканчивающиеся запасы металлов. Как ранее отмечено, было организовано несколько миссий к астероидам. Также существуют компании, желающие развивать промышленность в космосе. Основным недостатком в настоящее время этого метода является экономическая нецелесообразность и технические трудности. Преимуществом же является само существование этого метода, поскольку в будущем, при исчерпании полезных ископаемых Земли, промышленное освоение астероидов будет являться необходимостью [7].

Литература:

1. Roser Max, Ritchie Hannah. Two centuries of rapid global population growth will come to an end / Max Roser, Ritchie Hannah. — Text: electronic // Our World in Data: [website]. — URL: https://ourworldindata.org/world-population-growth-past-future.
2. Theo Henckens. Scarce mineral resources: Extraction, consumption and limits of sustainability / Henckens Theo. — Text: direct // Resources, Conservation & Recycling. — 2021. — № 169. — P. 12.
3. Нароенков, С. А., Шустов, Б. М. Космические ресурсы / С. А. Нароенков, Б. М. Шустов. — Текст: непосредственный // Земля и Вселенная. — 2019. — № 1. — С. 18–30.
4. Клейн, Е. Э., Гоца, Н. В. Добыча полезных ископаемых в космосе / Е. Э. Клейн, Н. В. Гоца. — Текст: непосредственный // Сборник научных трудов VII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. — Казань: Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2019. — С. 85–89.
5. John Brophy, Fred Culick, Louis Friedman, et al. Asteroid Retrieval Feasibility Study. Keck Institute for Space Studies, California Institute of Technology, Jet Propulsion Laboratory, 2012.
6. Клюшников В. Ю. Индустриализация как стратегическая парадигма освоения и использования космического пространства // Воздушно-космическая сфера. 2018. № 2(95). С.14–21.
7. Космический аппарат для промышленного освоения астероидов методом оптической разработки / Д. С. Никулин, Д. А. Макаренков, И. А. Казаку [и др.]. — Текст: непосредственный // Modern Science. — 2021. — № 8. — С. 196–201.