Проще ли добывать астероиды на Луне, чем сами астероиды
Ресурсы, спрятанные в астероидах, обещают стать основой для экспансии человечества в космос. Однако доступ к этим ресурсам может оказаться непростым делом. Существует инженерная задача - посадить космический корабль на одну из целей с низкой гравитацией и, по сути, демонтировать ее, оставаясь при этом прикрепленной к ней.
Но есть также проблема в том, чтобы найти те, для которых это имеет экономический смысл, как с точки зрения количества содержащегося в них материала, так и с точки зрения легкости доступа к ним с Земли. Согласно новой статье Джаянта Ченнамангалама и его соавторов, опубликованной на сервере препринтов arXiv, гораздо более простое решение может быть прямо у нас под носом - добывать остатки астероидов, упавших на Луну.
Столкновение астероидов с Луной - относительно обычное явление, учитывая количество кратеров, видимых на ее поверхности. Согласно статье, более крупные кратеры (то есть диаметром 1 км и более) могут содержать значительное количество материала, оставшегося от астероида, который их вызвал. Результаты моделирования подтверждают это, показывая, что если астероид движется достаточно медленно, со скоростью около 12 км/с, значительная его часть выдерживает удар и рассеивается вокруг кратера. В некоторых случаях он распределяется среди брекчии на поверхности кратера, но в некоторых случаях он концентрируется в середине в виде ценного материала.
Чтобы оценить количество кратеров, в которых могут скрываться ценные ресурсы, авторы модифицировали уравнение, используемое для оценки количества рудоносных астероидов, которое первоначально было разработано одним из них (Мартином Элвисом из Гарварда). В первоначальном уравнении доктор Элвис определил пять слагаемых, которые при умножении друг на друга давали общее количество околоземных астероидов, на которых можно было бы экономически выгодно добывать ресурсы.
Во-первых, существует вероятность того, что астероид относится к тому типу, который действительно содержит ценный материал. Для металлов платиновой группы (МПГ) это астероиды М-типа, которые, как правило, составляют около 4% от общей популяции астероидов, в то время как для воды это могут быть астероиды С—типа, которые встречаются несколько чаще и составляют 10%. Второй фактор заключается в том, какой процент этих астероидов достаточно богат, чтобы содержать значительное количество вещества, которое, по оценкам авторов статьи, составляет 50% для М—типов и 31% для С-типов.
В оригинальной формуле доктора Элвиса следующим фактором является вероятность того, что астероид доступен в космосе, учитывая величину дельта-v, необходимую для его достижения. Однако в новой статье этот фактор изменен, поскольку каждый кратер на Луне доступен примерно с одинаковой величиной дельта-v. Новый коэффициент отражает вероятность того, что астероид переживет столкновение с Луной, которая, по расчетам, составляет около 25% для астероидов М-типа и менее 8,3% для астероидов С-типа, учитывая, что вода, удерживающая астероиды С-типа вместе, может быть потеряна в результате воздействия нагрева.
Еще одним фактором, близким сердцу любого инженера, является вероятность того, что технические задачи по извлечению материала будут решаемы. Каждый инженер будет рад услышать, что в обеих статьях этот показатель оценивается как 100% — астрофизики и планетологи, очевидно, верят, что инженеры смогут преодолеть трудности, связанные с добычей полезных ископаемых как на астероидах, так и на Луне.
Последний фактор опять же отличается в исходном документе от нового, но служит схожим целям. В оригинале он предназначался для оценки общего количества астероидов, которые были достаточно большими, чтобы их можно было выгодно добывать, в то время как в новом варианте он представляет собой количество кратеров, достаточно больших для того, чтобы в них содержалось значительное количество извлекаемого материала. Опять же, для водоносных кратеров С-типа рассматривались только кратеры меньшего размера, поскольку известно, что они создают кратеры меньшего размера.
Исходя из этих оценок факторов, в новой статье подсчитано, что на Луне на порядки больше рудоносных кратеров, чем пригодных для извлечения околоземных астероидов со значительным количеством полезных ископаемых. Таким образом, похоже, что было бы лучше сосредоточиться на добыче полезных ископаемых на Луне, чем на добыче полезных ископаемых на астероидах.
Однако есть некоторые предостережения — очевидно, любой инженер скажет вам, что экономически выгодное извлечение материала из 100% кратеров невозможно, поэтому предположение о 100%-ном успехе неосуществимо. Такие факторы, как рассеивание при ударе и скорость, с которой астероид ударяется о лунную поверхность, также оказывают существенное влияние на экономическую целесообразность того, насколько легко извлекать эти материалы. Кроме того, необходимо учитывать лунную гравитацию — хотя она и способствует упрощению инженерных работ по извлечению полезных ископаемых, она же служит препятствием при попытках вернуть добытый материал обратно в космос.
В конечном счете, авторы статьи предлагают вывести на орбиту спутник дистанционного зондирования с камерой высокого разрешения и посмотреть, верны ли некоторые предположения о наличии материала в кратерах. Если это так и если на этот материал будет достаточный экономический спрос, добыча полезных ископаемых на Луне, а не на астероидах, станет еще более захватывающим предложением.
