Наука в новостях

Открытие линий связи между учеными-исследователями и более широким сообществом

Поиск

• Страница СИТН в Facebook
• Твиттер-канал SITN
• Страница СИТН в Instagram
• Лекции SITN на YouTube
• Подкаст SITN на SoundCloud
• Подпишитесь на список рассылки SITN
• RSS-канал веб-сайта SITN

25 октября 2016 г.

Драгоценные металлы в опасности: может ли нас спасти добыча на астероидах?

Энди Гринспон

Вы когда-нибудь задумывались, сколько золота осталось добыть на Земле? Как насчет малоизвестного элемента индия, необходимого для дисплеев компьютеров и смартфонов? Известные источники некоторых металлов могут быть исчерпаны всего за 20–30 лет, особенно самых редких, необходимых для создания компьютеров, смартфонов и других передовых технологий. В то время как некоторые элементы могут быть заменены другими, многие металлы фактически незаменимы из-за их уникальных свойств. Хотя мы можем найти новые источники этих металлов, извлекать их, вероятно, будет сложнее, что приведет к увеличению затрат и необходимости в более дешевых альтернативных источниках. Если мы не сможем найти их на Земле, нам придется начать поиски в остальной части нашей Солнечной системы, начиная с астероидов.

Окрестности астероидов

Астероиды образовались миллиарды лет назад во внутренней части Солнечной системы и состоят из горных пород, металлов и воды. Пояс астероидов между Марсом и Юпитером содержит миллионы астероидов размером от гальки до диаметра 7,4% от земного. Ученые также обнаружили около 15 000 околоземных астероидов (АСЗ) ближе к дому (рис. 1).

Пока ученые изучают астероиды, чтобы лучше понять формирование Солнечной системы и происхождение человечества на этой скале, которую мы называем домом, астероиды также могут стать экономически ценными. Астероиды часто содержат важные металлы, такие как железо, никель и кобальт, а также небольшое количество драгоценных металлов, таких как платина (рис. 2). Учитывая эти соображения, один астероид с правильным составом может стоить сырье на триллионы долларов.

Как добраться отсюда туда

Давайте начнем с самого начала: как мы на самом деле будем добывать астероид? Проще говоря, это было бы похоже на добычу полезных ископаемых на Земле, но с дополнительными сложностями работы в космосе. Во-первых, нам понадобятся космические корабли, способные доставить горнодобывающее оборудование с Земли на астероид.НАСА в настоящее время работает над этим первым препятствием; OSIRIS-REx, только что запущенный в сентябре, отправится к околоземному астероиду Бенну, чтобы собрать и вернуть небольшой образец с его поверхности.

Помимо транзита, сам процесс добычи представляет собой проблему. Имейте в виду, что добыча полезных ископаемых на астероидах будет в основном осуществляться роботами с дистанционным управлением, и вы можете видеть проблемы, связанные с этим предприятием. Как правило, добываемые сырые руды содержат смесь соединений с самыми разными металлами. Затем эти соединения необходимо разделить, часто посредством сложных химических реакций, чтобы получить чистые металлы для использования в приложениях. Компании могли бы транспортировать либо необработанные руды, либо очищенные металлы непосредственно обратно на Землю, в зависимости от затрат на переработку необработанных руд в космосе по сравнению с транспортировкой дополнительного веса сырья обратно на Землю.

Добытые материалы также можно было бы обрабатывать в космосе или на будущей космической колонии, чтобы напрямую строить конструкции для использования в космосе. Поскольку стоимость запуска материалов с Земли чрезвычайно высока, доставка сырья или обработанных материалов непосредственно с астероида может сэкономить на строительстве ракеты, топливе и времени, необходимом для доставки ресурсов. Однако сначала нам нужно разработать методы обработки необработанной руды в условиях невесомости в космосе, а это непростая задача. Кроме того, все технологии майнинга должны быть максимально легкими, чтобы их было легче перемещать в пространстве.

Космическая гонка астероидов началась?

Учитывая все описанные выше сложности и препятствия, добыча полезных ископаемых на астероидах в настоящее время технологически или экономически нецелесообразна. Добыча полезных ископаемых на астероидах станет реальностью только в том случае, если 1. добыча материалов на астероидах станет дешевле, чем их добыча на Земле, или 2. добыча и обработка материалов в космосе для использования в космосе станут дешевле, чем запуск и отправка космических кораблей с этими материалами с Земли.Учитывая экспоненциальный рост потребления сырья человечеством и желание предпринимателей раздвинуть границы космических полетов, этот сценарий может стать реальностью раньше, чем мы думаем.

В настоящее время существуют две известные компании, которые в долгосрочной перспективе занимаются добычей полезных ископаемых на астероидах: Planetary Resources и Deep Space Industries (DSI), основанные в 2010 и 2013 годах соответственно. В этом году Planetary Resources привлекла 21 миллион долларов для запуска спутников с датчиками, которые помогут управлять природными ресурсами на Земле. Они планируют использовать эту технологию, чтобы в конечном итоге сканировать издалека околоземные астероиды, чтобы идентифицировать нужные материалы. В течение десятилетия они и DSI надеются отправить исследовательские зонды к астероидам, чтобы нанести на карту их поверхности и собрать образцы. Обе компании надеются определить лучшие астероиды для добычи не только металлов, но и водяного льда, который можно «преобразовать в питьевую воду, воздух для дыхания и ракетное топливо» для использования в космической экономике. Конечная цель состоит в том, чтобы использовать полностью автоматизированные роботизированные системы для добычи, обработки и транспортировки продуктов туда, где они нужны, будь то на Земле или в космосе.

Бесплатная добыча астероидов для всех?

Если технология продвинется достаточно, чтобы сделать добычу на астероидах экономически целесообразной, будет ли она вообще законной? Под чьим руководством будет работать горнодобывающая компания? Генеральная Ассамблея ООН впервые рассмотрела этот вопрос, учредив Комитет по использованию космического пространства в мирных целях (КОПУОС). Этот комитет помогает установить международные нормы, регулирующие использование космоса в мирных целях и для научных исследований, а также способствовал заключению пяти договоров, касающихся космического пространства.

Наиболее важным договором о добыче полезных ископаемых на астероидах является Договор по космосу 1967 года, который устанавливает правовые рамки для всей деятельности в космосе. Договор запрещает любому правительству претендовать на Луну или любое другое небесное тело под своим суверенитетом.Однако это прямо не запрещает корпорации или даже нации добывать или использовать ресурсы из космоса для получения прибыли. Тем не менее, в Договоре говорится, что страны могут «использовать» космическое пространство, но «на благо человечества» и «что государства должны избегать вредного загрязнения космоса». Оба эти утверждения противоречат любой частной компании или отдельной стране, организующей добычу полезных ископаемых на любом небесном теле.

Поэтому неясно, может ли корпорация активно разрабатывать астероид для получения собственной прибыли. Позиция Соединенных Штатов заключается в том, что, хотя компания или США не могут претендовать на право собственности на часть небесного тела, как только компания добывает ресурсы, эти ресурсы становятся собственностью майнера. США еще больше укрепили эту позицию, приняв Закон о стимулировании частной аэрокосмической конкурентоспособности и предпринимательства (SPACE) от 2015 года, который включал формулировку, разрешающую гражданам США заниматься коммерческой разведкой, добычей и продажей небиологических природных ресурсов, таких как вода и полезные ископаемые из астероиды и другие небесные тела. В результате любые астероидные ресурсы, добытые американскими компаниями в космосе, будут считаться их собственностью. Пока неизвестно, будет ли кто-либо оспаривать эту часть закона в международном праве.

Первая компания, успешно добывшая ресурсы любого размера, откроет шлюз юридических проблем, которые необходимо будет решить. Например, даже если добыча полезных ископаемых разрешена странами мира, что должна будет сделать отдельная корпорация, чтобы претендовать на территорию для добычи? Выполнить научную съемку со спутника с орбиты? Поместить посадочный модуль на поверхность? Наладить полную добычу полезных ископаемых на месте? Будет ли каждая компания претендовать только на те ресурсы, которые она может добывать на небесном теле? Это трудные вопросы.Даже Закон SPACE от 2015 года оставляет неясность в отношении того, что означает «полученный» — должен ли ресурс быть физически получен компанией или компания просто должна изучить его, чтобы заявить права на него. В настоящее время в США не предлагается никаких дополнительных законопроектов для решения этих проблем. Скорее всего, Конгресс и президент рассмотрят эти вопросы только после того, как первая компания подаст иск. Однако, если это произойдет в течение следующего десятилетия, наш следующий президент может столкнуться с конфликтом между экономическими интересами США и международным правом.

Добыча полезных ископаемых на астероидах вызывает огромные технологические, экономические и юридические вопросы. Нам еще предстоит пройти долгий путь в разработке ракет, космических кораблей и горнодобывающего оборудования для добычи полезных ископаемых на астероидах. Кроме того, мы пока не понимаем, как будет развиваться зарождающаяся космическая экономика и какие требования она будет предъявлять. Наконец, если мы разработаем технологию для растущей космической экономики, страны могут даже не договориться о законности добычи полезных ископаемых на астероидах. Будущее неясно, но по мере того, как мы начинаем истощать оставшиеся ресурсы Земли, мы можем столкнуться с этими проблемами раньше, чем позже.

Энди Гринспон — доктор философии. кандидат прикладной физики в Гарвардской школе инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона.

Чтобы получить больше информации:

1. Для получения дополнительной информации об объектах, сближающихся с Землей, см.: http://neo.jpl.nasa.gov/index.html.

1. Чтобы узнать больше о частных компаниях, занимающихся новейшими ракетными технологиями, посетите: http://www.spacex.com/,https://www.blueorigin.com/

1. Чтобы узнать больше о миссии НАСА по возврату образцов астероида OSIRIS-REx, см.: https://www.nasa.gov/osiris-rex.

1. Чтобы узнать больше о частных компаниях, разрабатывающих технологии добычи на астероидах, см.: http://www.planetaryresources.com/, https://deepspaceindustries.com/

1. Дополнительную информацию о законах, регулирующих использование космических ресурсов, см. по адресу: http://www.nss.org/settlement/nasa/spaceresvol4/spacelaw.html.