Rudarstvo u svemiru. Minerali u svemiru Klima i svemirski resursi

Trenutno se dosta pažnje posvećuje korištenju alternativnih izvora svih vrsta resursa. Na primjer, čovječanstvo već dugo razvija energiju iz obnovljivih supstanci i materijala, kao što su toplina jezgra planete, plime, sunčeva svjetlost i tako dalje. Sljedeći članak će se osvrnuti na klimatske i svemirske resurse svijeta. Njihova glavna prednost je što su obnovljivi. Shodno tome, njihova ponovljena upotreba je prilično efikasna, a zaliha se može smatrati neograničenom.

Prva kategorija

Klimatski resursi tradicionalno označavaju energiju sunca, vjetra i tako dalje. Ovim pojmom se definiraju različiti nepresušni prirodni izvori. A ova kategorija je dobila ime kao rezultat činjenice da se resursi uključeni u njen sastav odlikuju određenim karakteristikama klime regije. Osim toga, ova grupa uključuje i potkategoriju. Naziva se. Glavni odlučujući faktori koji utiču na mogućnost razvoja ovakvih izvora su vazduh, toplota, vlaga, svetlost i druge hranljive materije.

Zauzvrat, druga od prethodno predstavljenih kategorija objedinjuje neiscrpne izvore koji se nalaze izvan granica naše planete. Među njima je i dobro poznata energija Sunca. Pogledajmo to detaljnije.

Načini upotrebe

Za početak, okarakterizirajmo glavne pravce razvoja solarne energije kao komponente grupe „Svemirski resursi svijeta“. Trenutno postoje dvije fundamentalne ideje. Prvi je lansiranje u nisku orbitu Zemlje specijalnog satelita opremljenog značajnim brojem solarnih panela. Putem fotoćelija, svjetlost koja pada na njihovu površinu pretvarat će se u električnu energiju, a zatim prenositi na posebne prijemne stanice na Zemlji. Druga ideja je zasnovana na sličnom principu. Razlika je u tome što će se prikupljati svemirski resursi preko kojih će se instalirati na prirodnom ekvatoru.U tom slučaju sistem će formirati takozvani “lunarni pojas”.

Prijenos energije

Naravno, svemirska tehnologija, kao i svaka druga, smatra se neučinkovitom bez odgovarajućeg razvoja ove industrije. A to zahtijeva efikasnu proizvodnju, što je nemoguće bez visokokvalitetnog transporta. Shodno tome, značajna pažnja se mora posvetiti načinima prenosa energije sa solarnih panela na Zemlju. Trenutno su razvijene dvije glavne metode: putem radio valova i svjetlosnog snopa. Međutim, u ovoj fazi se pojavio problem. mora bezbedno dostaviti svemirske resurse na Zemlju. Uređaj, koji će zauzvrat izvoditi takve radnje, ne bi trebao imati destruktivan učinak na okoliš i organizme koji žive u njemu. Nažalost, prijenos pretvorene električne energije u određenom frekvencijskom opsegu može ionizirati atome tvari. Dakle, nedostatak sistema je to što se svemirski resursi mogu prenositi samo na prilično ograničenom broju frekvencija.

Prednosti i nedostaci

Kao i svaka druga tehnologija, ova ranije predstavljena ima svoje karakteristike, prednosti i nedostatke. Među prednostima je to što će svemirski resursi izvan svemira blizu Zemlje biti mnogo pristupačniji za korištenje. Na primjer, solarna energija. Samo 20-30% sve svjetlosti koju emituje naša zvijezda dostigne površinu planete. Istovremeno, solarna ćelija, koja će se nalaziti u orbiti, dobiće više od 90%. Osim toga, među prednostima koje posjeduju svjetski svemirski resursi, može se istaknuti trajnost konstrukcija koje se koriste. Ova okolnost je moguća zbog činjenice da izvan planete nema ni atmosfere ni destruktivnog dejstva kiseonika i drugih njegovih elemenata. Ipak, svemirski imaju značajan broj nedostataka. Jedna od prvih je visoka cijena proizvodnih i transportnih instalacija. Drugim se može smatrati nepristupačnost i složenost rada. Pored toga, biće potreban i značajan broj posebno obučenog osoblja. Treći nedostatak ovakvih sistema mogu se smatrati značajnim gubicima tokom prenosa energije sa svemirske stanice na Zemlju. Prema procjeni stručnjaka, gore opisani transport će uzeti do 50 posto ukupne proizvedene električne energije.

Važne karakteristike

Kao što je ranije spomenuto, tehnologija o kojoj je riječ ima neke karakteristične karakteristike. No, oni su ti koji određuju lakoću pristupačnosti, nabrojimo najvažnije od njih. Prije svega, treba istaći problem pronalaženja satelitske stanice na jednom mjestu. Kao i kod svih drugih zakona prirode, i ovdje će funkcionisati pravilo akcije i reakcije. Shodno tome, s jedne strane, pritisak tokova sunčevog zračenja će uticati, as druge strane, na elektromagnetno zračenje planete. Moraće da se održi prvobitno određena pozicija satelita.Komunikacija između stanice i prijemnika na površini planete mora da se održava na visokom nivou i da obezbedi potreban stepen sigurnosti i tačnosti. Ovo je druga karakteristika koja karakteriše korišćenje svemirskih resursa. Treći tradicionalno uključuje efikasne performanse fotoćelija i elektronskih komponenti čak iu teškim uslovima, na primjer, na visokim temperaturama. Četvrta karakteristika, koja trenutno ne omogućava da se osigura opća dostupnost gore opisanih tehnologija, je prilično visoka cijena i lansirnih raketa i samih svemirskih elektrana.

Ostale karakteristike

Zbog činjenice da su resursi koji su trenutno dostupni na Zemlji uglavnom neobnovljivi, a njihova potrošnja od strane čovječanstva se, naprotiv, vremenom povećava, kako se približava trenutak potpunog nestanka najvažnijih resursa, ljudi sve više razmišljaju o koristeći alternativne izvore energije. To uključuje prostorne rezerve tvari i materijala. Međutim, osim mogućnosti efikasnog izvlačenja iz sunčeve energije, čovječanstvo razmatra i druge jednako zanimljive mogućnosti. Na primjer, na kosmičkim tijelima koja se nalaze u našem Sunčevom sistemu može se vršiti razvoj naslaga tvari vrijednih za zemljane. Pogledajmo neke od njih detaljnije.

Mjesec

Letenje tamo odavno je prestalo da bude aspekt naučne fantastike. Trenutno je satelit naše planete preoran istraživačkim sondama. Zahvaljujući njima, čovječanstvo je naučilo da mjesečeva površina ima sastav sličan zemljinoj kori. Shodno tome, tamo je moguće razviti depozite tako vrijednih tvari kao što su titan i helij.

mars

Na takozvanoj „crvenoj“ planeti ima i mnogo zanimljivih stvari. Prema istraživanjima, kora Marsa je mnogo bogatija rudama čistih metala. Tako bi u budućnosti tu mogao započeti razvoj nalazišta bakra, kalaja, nikla, olova, željeza, kobalta i drugih vrijednih materija. Osim toga, moguće je da će se Mars smatrati glavnim dobavljačem ruda retkih metala. Na primjer, kao što su rutenijum, skandij ili torij.

Džinovske planete

Čak i udaljeni susjedi naše planete mogu nas snabdjeti mnogim supstancama neophodnim za normalno postojanje i daljnji razvoj čovječanstva. Stoga će kolonije na udaljenim krajevima našeg Sunčevog sistema opskrbljivati Zemlju vrijednim hemijskim sirovinama.

Asteroidi

Trenutno su naučnici odlučili da upravo gore opisana kosmička tijela koja oru prostore Univerzuma mogu postati najvažnije stanice za obezbjeđivanje mnogih potrebnih resursa. Na primjer, na nekim asteroidima, uz pomoć specijalizirane opreme i pažljive analize dobijenih podataka, otkriveni su vrijedni metali poput rubidijuma i iridija, kao i željezo. Između ostalog, gore navedeni su odlični dobavljači kompleksnog jedinjenja zvanog deuterijum. U budućnosti se planira korištenje ove supstance kao glavne sirovine za gorivo za elektrane budućnosti. Odvojeno, treba napomenuti još jedno bitno pitanje. Trenutno, određeni postotak svjetske populacije pati od stalne nestašice vode. U budućnosti bi se sličan problem mogao proširiti na veći dio planete. U ovom slučaju, upravo asteroidi mogu postati dobavljači tako vitalnog resursa. Zato što mnogi od njih sadrže slatku vodu u obliku leda.

Snovi o kolonizaciji prostora i vađenju prirodnih resursa pojavili su se davno, ali danas postaju stvarnost. Početkom godine kompanije i Deep Space Industries objavile su svoje namjere da započnu industrijska istraživanja svemira. T&P istražuje koje minerale planiraju da iskopaju, koliko su ovi projekti izvodljivi i da li bi prostor mogao postati nova Aljaska za rudare zlata 21. stoljeća.

Ako još samo sanjamo o industrijskom razvoju planeta, onda su stvari sa asteroidima mnogo optimističnije. Prije svega, riječ je samo o objektima koji su najbliži Zemlji, pa čak i onda o onima čija brzina ne prelazi prag prve kosmičke brzine. Što se tiče samih asteroida, najperspektivnijim za rudarenje smatraju se takozvani asteroidi M klase, od kojih se većina gotovo u potpunosti sastoji od nikla i gvožđa, kao i asteroidi S klase, koji sadrže gvožđe i magnezijum silikate u njihov kamen. Istraživači također sugeriraju da se na ovim asteroidima mogu otkriti naslage zlata i metala platinske grupe; ovaj posljednji je, zbog njihove rijetkosti na Zemlji, od posebnog interesa. Da bismo vam dali predstavu o kojim brojevima govorimo: asteroid srednje veličine (prečnika oko 1,5 kilometara) sadrži metale vrijedne 20 triliona dolara.

Konačno, još jedna velika meta za kopače zlata u svemiru su asteroidi C klase (otprilike 75 posto svih asteroida u Sunčevom sistemu), iz kojih se planira vaditi vodu. Procjenjuje se da čak i najmanji asteroidi ove grupe, prečnika 7 metara, mogu sadržavati do 100 tona vode. Voda se ne može potcijeniti, ne zaboravite da se iz nje može dobiti vodonik, koji se onda može koristiti kao gorivo. Osim toga, vađenje vode direktno iz asteroida će uštedjeti novac na njenoj isporuci sa Zemlje.

Šta kopati u svemiru

Platina je ukusan zalogaj za sve investitore. Zahvaljujući platini, entuzijasti svemirskog rudarstva moći će da nadoknade svoje troškove.

Rad cijele proizvodne stanice ovisit će o rezervama vode. Osim toga, u blizini Zemlje ima najviše "vodenih" asteroida: oko 75 posto.

Gvožđe je najvažniji metal moderne industrije, pa je sasvim očigledno da će napori rudara biti prvenstveno koncentrisani na njega.

Kako rudariti

Minirano na asteroidu, a zatim isporučeno na Zemlju na obradu.

Fabrika rudarstva se gradi direktno na površini asteroida. Da biste to učinili, potrebno je razviti tehnologiju koja drži opremu na površini asteroida, jer zbog niske sile gravitacije čak i slab fizički udar može lako otkinuti strukturu i odnijeti je u svemir. Drugi problem kod ove metode je isporuka sirovina za naknadnu preradu, što može biti veoma skupo.

Sistem mašina koje se samorepliciraju. Kako bi se osigurao rad proizvodnje bez ljudske intervencije, predlaže se mogućnost stvaranja sistema mašina koje se samoreproduciraju, od kojih svaka sastavlja tačnu kopiju sebe u određenom vremenskom periodu. Osamdesetih je takav projekat čak razvila NASA, iako se u to vrijeme radilo o površini Mjeseca. Ako za mesec dana takva mašina bude sposobna da sastavi sebi sličnu, za manje od godinu dana biće više od hiljadu takvih mašina, a za tri više od milijardu. Predlaže se korištenje energije solarnih panela kao izvora energije za mašine.

Minirano i obrađeno direktno na asteroidu. Izgradite stanice koje obrađuju sirovine na površini asteroida. Prednost ove metode je u tome što će značajno uštedjeti novac na dopremanju minerala do lokacije rudarstva. Nedostaci - dodatna oprema, a samim tim i veći stepen automatizacije.

Premjestite asteroid na Zemlju radi naknadnog rudarenja. Možete povući asteroid na Zemlju pomoću svemirskog tegljača, princip rada je sličan onome što sateliti sada isporučuju u Zemljinu orbitu. Druga opcija je stvaranje gravitacionog tegljača, tehnologije uz pomoć koje se planira zaštititi Zemlju od potencijalno opasnih asteroida. Tegljač je malo tijelo koje se približava asteroidu (na udaljenosti do 50 metara) i stvara gravitacijski poremećaj koji mijenja njegovu putanju. Treća opcija, najhrabrija i najneobičnija, je promjena albeda (reflektivnosti) asteroida. Dio asteroida je prekriven filmom ili bojom, nakon čega bi se, prema teorijskim proračunima, zbog neravnomjernog zagrijavanja površine od strane Sunca, trebala promijeniti brzina rotacije asteroida.

Ko će moj

Za njegovo stvaranje zaslužan je američki biznismen Peter Diamantis, tvorac fonda X-Prize. Naučni tim predvode bivši zaposlenici NASA-e, a projekat finansijski podržavaju Larry Page i James Cameron. Primarni zadatak kompanije je izgradnja teleskopa Arkyd-100, čiju proizvodnju sama plaća, a sve donacije će ići na održavanje teleskopa i direktno puštanje u rad, planirano za 2014. godinu. Planovi Arkyd-100 su prilično skromni - kompanija se nada da će testirati teleskop i istovremeno snimiti visokokvalitetne fotografije galaksija, Mjeseca, maglina i drugih kosmičkih ljepota. Ali naredni Arkid-200 i Arkid-300 će se baviti specifičnom potragom za asteroidima i pripremama za vađenje sirovina.

Na čelu Deep Space Industries Tu su Rick Tumlinson, koji je učestvovao u istom fondu X-Prize, bivši zaposlenik NASA-e John Mankins i australijski naučnik Mark Sonter. Kompanija već ima dvije svemirske letjelice. Prvi od njih, FireFly, planirano je za lansiranje u svemir 2015. godine. Uređaj je težak samo 25 kilograma i bit će usmjeren na traženje asteroida pogodnih za buduća istraživanja, proučavanje njihove strukture, brzine rotacije i drugih parametara. Drugi, DragonFly, morat će na Zemlju dostaviti komade asteroida težine 25-75 kilograma. Njegovo puštanje u rad, prema programu, održaće se 2016. godine. Glavno tajno oružje Deep Space Industries je MicroGravity Foundry tehnologija, mikrogravitacijski 3D štampač koji je sposoban da kreira visoko precizne delove velike gustine u uslovima niske gravitacije. Do 2023. godine kompanija očekuje aktivnu eksploataciju platine, željeza, vode i plinova iz asteroida.

NASA takođe ne stoji po strani. Do septembra 2016. godine agencija planira lansirati aparat OSIRIS-REX, koji bi trebao započeti istraživanje asteroida Bennu. Otprilike do kraja 2018. uređaj će postići svoj cilj, uzeti uzorak tla i vratiti se na Zemlju za još dvije do tri godine. Planovi istraživača su da testiraju nagađanja o poreklu Sunčevog sistema, prate odstupanje putanje asteroida (postoji, iako izuzetno mala, verovatnoća da bi se Bennu jednog dana mogao sudariti sa Zemljom) i, na kraju, najzanimljivije stvar: proučavati tlo asteroida radi korisnih svojstava fosila.

Za analizu tla OSIRIS-REX će koristiti 3 spektrometra: infracrveni, termalni i rendgenski. Prvi će mjeriti infracrveno zračenje i tražiti materijale koji sadrže ugljik, drugi će mjeriti temperaturu u potrazi za vodom i glinom. Treći je hvatanje izvora rendgenskih zraka za detekciju metala: prvenstveno gvožđa, magnezijuma i silicijuma.

Ko posjeduje svemirske resurse?

Ako globalni planovi kompanija postanu stvarnost, postavlja se još jedno goruće pitanje: kako će se podijeliti prava na minerale u svemiru? Ovaj problem je prvi put pokrenut daleke 1967. godine, kada su UN usvojile zakon o zabrani vađenja resursa u svemiru sve dok rudarska kompanija ne predstavi de facto oduzimanje teritorije. Ništa nije rečeno o pravima na same resurse. Dokument UN iz 1984. o Mjesecu malo je razjasnio situaciju. U njemu se navodi da su “Mjesec i njegovi prirodni resursi zajednička baština čovječanstva” i da bi korištenje njegovih resursa “trebalo biti za dobrobit i interes svih zemalja”. Istovremeno, glavne svemirske sile, SSSR i SAD, ignorisale su ovaj dokument i pitanje je ostalo otvoreno do danas.

Da bi se riješio problem, neki stručnjaci predlažu da se kao analog uzme sistem koji se trenutno koristi u Konvenciji o međunarodnom pravu mora, a koja regulira vađenje minerala iz morskog dna. Njeni principi su više nego idealistički - prema konvenciji, nijedna država, kao ni privatnik, ne može polagati pravo na prisvajanje teritorije i njenih resursa; ta prava pripadaju cijelom čovječanstvu, a sami resursi se moraju koristiti samo za mirne svrhe. Ali malo je vjerovatno da će to zaustaviti agresivnu ekspanziju privatnih kompanija. Šef odbora Deep Space Industries, Rick Tumlinson, najbolje je govorio o prirodi buduće industrije: „Postoji mit da nas ništa dobro ne čeka naprijed i da se nemamo čemu nadati. Ovaj mit postoji samo u glavama ljudi koji u njega vjeruju. Uvjereni smo da je ovo samo početak.”

Asteroidi su početni materijal koji je ostao nakon formiranja Sunčevog sistema. Oni su sveprisutni: neki lete veoma blizu Sunca, drugi se nalaze u blizini orbite Neptuna. Između Jupitera i Marsa skuplja se ogroman broj asteroida - oni čine takozvani pojas asteroida. Do danas je otkriveno oko 9.000 objekata koji prolaze u blizini Zemljine orbite.

Mnogi od ovih asteroida su u zoni pristupa i mnogi sadrže ogromne rezerve resursa: od vode do platine. Njihova upotreba će pružiti gotovo beskrajan izvor koji će uspostaviti stabilnost na Zemlji, povećati dobrobit čovječanstva, a također stvoriti osnovu za prisustvo i istraživanje svemira.

Nevjerovatni resursi

Postoji više od 1.500 asteroida do kojih je lako doći kao i do Mjeseca. Njihove orbite se ukrštaju sa Zemljinom putanjom. Takvi asteroidi imaju nisku gravitaciju, što olakšava slijetanje i polijetanje.

Resursi asteroida imaju niz jedinstvenih karakteristika, što ih čini još privlačnijim. Za razliku od Zemlje, gdje se teški metali nalaze bliže jezgru, metali na asteroidima su raspoređeni po cijelom objektu. To ih čini mnogo lakšim za uklanjanje.

Čovječanstvo tek počinje shvaćati nevjerovatan potencijal asteroida. Prvi kontakt svemirske letelice sa jednom od njih dogodio se 1991. godine, kada je letelica Galileo letela u blizini asteroida Gaspra na putu ka Jupiteru. Naše znanje o takvim nebeskim susjedima je revolucionirano zbog nekoliko međunarodnih i američkih misija poduzetih od tada. Tokom svakog od njih, nauka o asteroidima je prepisana iznova.

O otkriću i broju asteroida

Milioni asteroida lete pored orbite Marsa i Jupitera, čije gravitacione perturbacije guraju neke objekte bliže Suncu. Tako se pojavila klasa asteroida blizu Zemlje.

Asteroidni pojas

Kada govore o asteroidima, većina ljudi pomisli na njihov pojas. Milioni objekata koji ga čine formiraju područje poput prstena između orbite Marsa i Jupitera. Uprkos činjenici da su ovi asteroidi veoma važni sa stanovišta razumevanja istorije nastanka i razvoja Sunčevog sistema, u poređenju sa asteroidima blizu Zemlje, do njih nije tako lako doći.

Asteroidi blizu Zemlje

Asteroidi blizu Zemlje su definisani kao asteroidi čija orbita ili njihov dio leži između 0,983 i 1,3 astronomske jedinice od Sunca (1 astronomska jedinica je udaljenost od Zemlje do Sunca).

Godine 1960. bilo je poznato samo 20 asroida blizu Zemlje. Do 1990. broj je porastao na 134, a danas se procjenjuje na 9.000 i stalno raste. Naučnici su sigurni da ih zapravo ima više od milion. Među danas posmatranim asteroidima, njih 981 ima prečnik više od 1 km, ostali su od 100 m do 1 km. 2800 – manje od 100 m u prečniku.

Asteroidi blizu Zemlje su klasifikovani u 3 grupe u zavisnosti od udaljenosti od Sunca: Atons, Apollos i Amurs.

Dva asteroida blizu Zemlje posjetila je robotska svemirska letjelica: NASA misija je posjetila asteroid 433 Eros, a japanska misija Hayabusa posjetila je asteroid 25143 Itokawa. NASA trenutno radi na misiji OSIRIS-Rex, koja ima za cilj let do karbonskog asteroida 1999 RQ36 2019. godine.

Sastav asteroida

Astroidi blizu Zemlje uvelike se razlikuju po svom sastavu. Svako njihovo dno sadrži vodu, metale i ugljične materijale u različitim količinama.

Voda

Voda sa asteroida je ključni resurs u svemiru. Voda se može pretvoriti u raketno gorivo ili snabdjeti ljudskim potrebama. To bi također moglo iz temelja promijeniti način na koji istražujemo prostor. Jedan asteroid bogat vodom, širok 500 m, sadrži 80 puta više vode nego što bi moglo da stane u najveći tanker, a ako se pretvori u gorivo za svemirske letjelice, bio bi 200 puta više nego što je bilo potrebno za lansiranje svih raketa u ljudskoj istoriji.

Rijetki metali

Kada dobijemo pristup i naučimo kako da kopamo, vadimo i koristimo vodene resurse asteroida, vađenje metala iz njih će postati mnogo izvodljivije. Neki objekti blizu Zemlje sadrže PGM u tako visokim koncentracijama da se mogu pohvaliti samo najbogatiji kopneni rudnici. Jedan asteroid bogat platinom, širok 500 m, sadrži skoro 174 puta više ovog metala nego što se iskopa na Zemlji za godinu dana i 1,5 puta više od svjetski poznatih rezervi PGM-a. Ova količina je dovoljna da napuni košarkaški teren 4 puta veći od obruča.

Ostali resursi

Astroidi takođe sadrže uobičajene metale kao što su gvožđe, nikl i kobalt. Ponekad u neverovatnim količinama. Osim toga, mogu sadržavati isparljive tvari kao što su dušik, CO, CO2 i metan.

Upotreba asteroida

Voda je najvažniji element Sunčevog sistema. Za prostor, voda, osim svoje kritične uloge hidratacije, pruža i druge važne prednosti. Može da štiti od sunčevog zračenja, da se koristi kao gorivo, da obezbedi kiseonik itd. Danas se sva voda i srodni resursi potrebni za svemirske letove transportuju sa površine Zemlje po previsokim cijenama. Od svih ograničenja ljudske ekspanzije u svemir, ovo je najvažnije.

Voda je ključ Sunčevog sistema

Voda iz asteroida može se ili pretvoriti u raketno gorivo ili isporučiti u specijalna skladišta smještena na strateškim lokacijama u orbiti za gorivo svemirskih letjelica. Ova vrsta goriva, isporučena i prodata, daće ogroman podsticaj razvoju svemirskih letova.

Voda sa asteroida mogla bi značajno smanjiti troškove svemirskih misija, budući da se svi oslanjaju prvenstveno na gorivo. Na primjer, mnogo je isplativije transportirati litar vode sa jednog od asteroida u Zemljinu orbitu nego isti litar prenijeti sa površine planete.

U orbiti, voda se može koristiti za punjenje satelita gorivom, povećanje nosivosti raketa, održavanje orbitalnih stanica, pružanje zaštite od zračenja itd.

Trošak izdavanja

Asteroid širok 500 metara, bogat vodom, sadrži vodu vrijednu 50 milijardi dolara. Može se isporučiti na specijalnu svemirsku stanicu, gdje će se uređaji za letove u duboki svemir puniti gorivom. Ovo je vrlo efikasno čak i uz skeptične pretpostavke da: 1. Samo 1% vode će biti izvučeno, 2. Polovina izvađene vode će se koristiti tokom isporuke, 3. Uspjeh komercijalnih svemirskih letova će dovesti do 100- puta smanjenje troškova lansiranja raketa sa Zemlje. Naravno, uz manje konzervativan pristup, vrijednost asteroida će se povećati za mnogo biliona ili čak desetine biliona dolara.

Ekonomičnost operacija rudarenja asteroida također se može poboljšati korištenjem "lokalnog" goriva. Odnosno, rudarsko vozilo može letjeti između planeta koristeći vodu sa asteroida na kojem je minirano, što će dovesti do visoke isplativosti.

Od vode do metala

Pod uslovom da je ekstrakcija vode uspešna, razvoj drugih elemenata i metala će postati mnogo izvodljiviji. Drugim riječima, ekstrakcija vode će omogućiti ekstrakciju metala.

PGM su veoma retki na Zemlji. Oni (i slični metali) imaju specifična hemijska svojstva koja ih čine nevjerovatno vrijednim za industrije i ekonomije 21. stoljeća. Osim toga, njihovo obilje može dovesti do nove, još neistražene, upotrebe.

Upotreba metala sa asteroida u svemiru

Osim što se isporučuju na Zemlju, metali iskopani iz asteroida mogu se koristiti direktno u svemiru. Elementi kao što su gvožđe i aluminijum, na primer, mogu se koristiti u konstrukciji svemirskih objekata, zaštiti uređaja itd.

Ciljajte asteroide

Dostupnost

Više od 1.500 asteroida može se doći lako kao i Mjesec. Ako uzmemo u obzir povratnu putanju, brojka se povećava na 4000. Voda izvučena na njima može se koristiti za povratni let na Zemlju. Ovo dodatno povećava dostupnost asteroida.

Udaljenost od Zemlje

U određenim slučajevima, posebno tokom ranih misija, treba gađati asteroide koji prolaze u području Zemlje i Mjeseca. Većina njih ne leti tako blizu, ali postoje izuzeci.

Uz brzu stopu otkrivanja novih asteroida blizu Zemlje i sve veću sposobnost njihovog istraživanja, vjerovatno je da većina dostupnih objekata tek treba biti otkrivena.

Planetarni resursi

Sve navedeno je od interesa za mnoge organizacije i pojedince. Mnogi to vide kao budućnost rudarstva uopšte i Zemlje posebno.

Upravo su ti ljudi osnovali kompaniju Planetary Resources, čiji je službeno deklarirani cilj korištenje komercijalnih, inovativnih tehnologija za istraživanje svemira. Planetary Resources želi razviti jeftinu robotsku svemirsku letjelicu koja će omogućiti otkrivanje hiljada asteroida bogatih resursima. Kompanija planira da iskoristi prirodne resurse svemira za razvoj privrede i na taj način gradi budućnost čitavog čovečanstva.

Neposredni cilj Planetary Resources-a je značajno smanjenje troškova rudarenja asteroida. Ovo će spojiti sve najbolje komercijalne avio-kosmičke tehnologije. Prema navodima kompanije, njihova filozofija će omogućiti brz razvoj privatnog, komercijalnog istraživanja svemira.

Tehnologije

Veći dio tehnologije Planetary Resources je njihova vlastita. Tehnološki pristup kompanije zasniva se na nekoliko jednostavnih principa. Planetary Resources objedinjuje moderne inovacije u oblasti mikroelektronike, medicine, informacionih tehnologija i robotike.

Arkyd serija 100 LEO

Istraživanje svemira predstavlja posebne prepreke za izgradnju svemirskih letjelica. Kritični aspekti u ovom pitanju su optičke komunikacije, mikromotori, itd. Planetary Resources aktivno radi na njima u saradnji sa NASA-om. Danas je već stvoren svemirski telekom Arkyd serija 100 LEO(Sl. lijevo). Leo je prvi privatni svemirski teleskop i sredstvo za dostizanje asteroida blizu Zemlje. Biće u niskoj Zemljinoj orbiti.

Buduća poboljšanja teleskopa Leo otvorit će put za sljedeću fazu - lansiranje misije aparata Arkyd serija 200 - presretač (Sl. lijevo). Kada se poveže sa posebnim geostacionarnim satelitom, Interceptor će proći pozicioniranje i otputovati do ciljanog asteroida kako bi prikupio sve potrebne podatke o njemu. Dva ili više presretača mogu raditi zajedno. Oni će omogućiti identifikaciju, praćenje i praćenje objekata koji lete između Zemlje i Mjeseca. Misije Interceptor će omogućiti Planetary Resources da brzo pribave podatke o nekoliko asteroida blizu Zemlje.

Dodavanjem mogućnosti laserske komunikacije u dubokom svemiru Interceptoru, Planetary Resources će moći započeti misiju pod nazivom Arkyd serija 300 Rendezvous Prospector (Sl. lijevo), čiji su cilj udaljeniji asteroidi. Jednom u orbiti oko jednog od njih, Rendezvous Prospector će prikupljati podatke o obliku asteroida, rotaciji, gustoći, površinskom i podzemnom sastavu. Upotreba Rendezvous Prospectora će pokazati relativno nisku cijenu mogućnosti međuplanetarnih letova, što je u skladu sa interesima NASA-e, raznih naučnih organizacija, privatnih kompanija itd.

Rudarstvo na asteroidu

Rudarstvo i vađenje metala i drugih resursa u uslovima mikrogravitacije će zahtijevati značajna istraživanja i ulaganja. Planetarni resursi će raditi na kritičnim tehnologijama koje će omogućiti dobijanje vode i metala iz asteroida. Zajedno sa jeftinim uređajima za istraživanje svemira, to omogućava održivi razvoj ovog područja.

Tim za planetarne resurse

Planetary Resources čine izvanredni ljudi u svojoj oblasti: naučni inženjeri, specijalisti u različitim oblastima. Osnivači kompanije smatraju se biznismeni i pioniri komercijalne svemirske industrije, Eric Anderson i Peter Diamandis. Ostali članovi tima Planetary Resources su bivši naučnici NASA-e Chris Levitsky i Chris Voorhees, poznati filmski režiser James Cameron, bivši NASA-in astronaut Thomas Jones, bivši CTO Microsoft-a David Waskiewicz i drugi.

Klimatski resursi tradicionalno označavaju energiju sunca, vjetra i tako dalje. Ovim pojmom se definiraju različiti nepresušni prirodni izvori. A ova kategorija je dobila ime kao rezultat činjenice da se resursi uključeni u njen sastav odlikuju određenim karakteristikama klime regije. Osim toga, ova grupa uključuje i potkategoriju. Zove se agroklimatski resursi. Glavni odlučujući faktori koji utiču na mogućnost razvoja ovakvih izvora su vazduh, toplota, vlaga, svetlost i druge hranljive materije.

Svemirski resursi Zauzvrat, druga od prethodno predstavljenih kategorija kombinuje neiscrpne izvore koji se nalaze izvan granica naše planete. Među njima je i dobro poznata energija Sunca. Pogledajmo to detaljnije. Metode upotrebe Za početak okarakterizirajmo glavne pravce razvoja solarne energije kao komponente grupe „Svemirski resursi svijeta“. Trenutno postoje dvije fundamentalne ideje. Prvi je lansiranje u nisku orbitu Zemlje specijalnog satelita opremljenog značajnim brojem solarnih panela. Putem fotoćelija, svjetlost koja pada na njihovu površinu pretvarat će se u električnu energiju, a zatim prenositi na posebne prijemne stanice na Zemlji. Druga ideja je zasnovana na sličnom principu. Razlika je u tome što će se svemirski resursi prikupljati preko solarnih panela koji će biti postavljeni na ekvatoru Zemljinog prirodnog satelita. U ovom slučaju, sistem će formirati takozvani "lunarni pojas".

Otkriti sektorski sastav drvne industrije i geografiju njenog položaja.

Šumarska industrija je skup preduzeća koja seče i prerađuju drvo.

Struktura industrije:

1) Logging. Lideri su SAD, Kanada, Rusija, skandinavske zemlje, Brazil, zemlje Ekvatorijalne Afrike i Jugoistočne Azije.

2) Drvna industrija(drvna građa, šperploča, namještaj). Lideri u proizvodnji drveta: SAD, Kanada, Rusija, Kina, Brazil, Indija.

3) Industrija celuloze i papira(papir, karton, vještačka vlakna, celuloza). SAD, Japan i Kina prednjače.

4) Drvno hemijska industrija(katran, alkohol, smole, sirćetna kiselina). Tu prednjače SAD i Kanada.

Visoko razvijene zemlje specijalizovane su za proizvodnju papira i proizvoda od drveta. Zemlje u razvoju se bave sječom.

3. Praktični zadatak. Nacrtajte granice i glavne gradove 5 monarhija svijeta na konturnu kartu.

Velika Britanija - London, Španija - Madrid, Švedska - Stokholm, Japan - Tokio, Saudijska Arabija - Rijad, Malezija - Kuala Lumpur, UAE - Abu Dabi.

Ulaznica broj 23

1. Proširiti pojmove „urbanizacija“, „aglomeracija“, „megalopolis“. Navedite primjere.

Urbanizacija je proces rasta urbanog stanovništva i sve veće uloge gradova u razvoju društva. U 2008. godini, gradsko stanovništvo je po prvi put u istoriji premašilo ruralno i nastavlja da raste.

Karakteristike urbanizacije:

Urbana aglomeracija je klaster urbanih naselja (London, Ruhr).

Megalopolis- kontinuirana urbanizovana područja (Tokaido - 60 miliona ljudi, Boswash - 50 miliona ljudi).

Do nedavno se rudarenje na asteroidima smatralo jednim od stereotipnih predviđanja pisaca naučne fantastike. Vjerovalo se da su svemirski rudari koji izvlače vrijedne metale iz ovih nebeskih tijela proizvod iste fantazije kao mali zeleni ljudi na Marsu ili džungle s dinosaurima na Veneri. Međutim, trenutno je sve više stručnjaka sklono vjerovanju da je riječ o postojećim tehnologijama koje se mogu implementirati u bliskoj budućnosti i dati čovječanstvu novi izvor minerala. U SAD je stvorena kompanija Planetary Resources koja planira kreiranje i implementaciju tehnologija za razvoj asteroida, a u Japanu je izgrađena sonda Hayabusa-2, čija misija nije samo naučno istraživanje tla asteroida, već takođe i svemirska geološka istraživanja. Bliži se era metala iz svemira, a analitički i prediktivni pristupi sada se mogu sigurno primijeniti na ove tehnologije.

Prirodnonaučna strana problema

Prije nego što uđemo u tehnologije koje se razvijaju, vrijedi pogledati šta su asteroidi, koji bi minerali tamo mogli ležati i na koje uslove bi svemirske letjelice mogle naići prije nego što dođu do njih.

Asteroidi su mala kamenita tijela koja, poput planeta, kruže oko Sunca. Asteroid se razlikuje od patuljaste planete po veličini: premalen je da bi imao značajno gravitacijsko polje ili čak jednostavno kolabirao u sferni oblik od vlastite gravitacije. Asteroidi (poput patuljastih planeta) se razlikuju od stvarnih planeta po tome što se mogu naći u grupama, među sličnim tijelima, u bliskim orbitama: prava planeta uvijek zauzima svoju orbitu sama ili sa satelitima koji kruže oko nje, i ništa drugo nije u blizini. Ne može se primijeniti .

Poreklo asteroida i planeta je isto: nastali su od diska prašine u zoru Sunčevog sistema. Stoga se asteroidi sastoje od istih elemenata kao i planete i mogu sadržavati mnoge iste supstance koje se nalaze u Zemljinoj kori, plaštu ili jezgru. Ali ključne razlike između asteroida su njihova mala veličina i nediferencijacija: ako na Zemlji i sličnim planetama postoje ogromni, nepristupačni plašt i jezgro skriveni ispod kore, onda su u asteroidima isti metali koji su dio Zemljinog jezgra i nedostupni su za rudarenje. mogu se naći direktno na površini.

Podsjetimo da se jezgro Zemlje sastoji od metalne legure, koja uključuje željezo, nikl, kobalt i druge takozvane siderofilne elemente. A ako zemaljskom rudarstvu ne nedostaje željeza, onda su nikal i kobalt već prilično vrijedni i skupi metali za vađenje. Budući da su dostupni u asteroidima u istim količinama kao i željezo, oni sami mogu platiti skupi program istraživanja asteroida. A ako uzmemo u obzir da među siderofilnim elementima ima i plemenitih metala platinske grupe, to čini tehnologiju još obećavajućim.

Da li svi asteroidi sadrže metale? Ne sve. Asteroidi su podijeljeni u četiri klase. Tri od njih su označena slovima: C, S i M. Klasa M - ti isti metalni asteroidi sa visokim sadržajem gvožđa, metala grupe gvožđa i metala platine. Osim njih, u M-asteroidima se mogu naći i zlato i drugi rijetki metali. To je poznato zahvaljujući njihovim fragmentima koji padaju na Zemlju u obliku meteorita.

Klasa S - metalosilikatni asteroidi. Sastoje se od stijena, uglavnom silikata željeza i magnezija. U njima možete pronaći inkluzije čistih metala, slične u svim aspektima M-asteroidima, ali manje veličine.

Klasa C - asteroidi koji sadrže ugljik. Ovi vrlo uobičajeni asteroidi se sastoje od mješavine karbonskih hondrita i vodenog leda. Vrijednost mineralnih materijala uključenih u njihov sastav je niska, ali vodeni led je od interesa kao izvor vode i kisika za održavanje ljudskog života u svemiru. I konačno, četvrta klasa nema slovo: asteroidi četvrtog tipa su neaktivne komete i sastoje se od vode, amonijaka i drugih ledova.

Mase asteroida svih navedenih tipova variraju od hiljada do milijardi tona, a najveći asteroidi su po masi bliski patuljastim planetama. Dostupnost cjelokupne mase bilo kojeg asteroida za rudarenje čini ih vrlo obećavajućim izvorima minerala.

Tehnologije ekstrakcije

Osnovne i neophodne tehnologije za bilo kakvo rudarenje na asteroidima su svemirske letjelice koje mogu doći do njih i robotski uređaji dizajnirani da direktno obavljaju posao. Čak i ako ljudski astronaut preuzme upravljanje rudarstvom, stvarni posao drobljenja asteroidnog tla moraju obaviti mašine.

Što se tiče dolaska do asteroida, neki od njih su prilično dostupni modernim svemirskim letjelicama, a automatske sonde poput japanske Hayabusa-1 su već stigle do njih i vratile se sa uzorcima tla. Riječ je o takozvanim asteroidima blizu Zemlje, koji se nalaze u orbitama oko Sunca blizu Zemljine orbite. Oni su među najlakše dostupnim objektima u Sunčevom sistemu, koji leže izvan lunarne orbite. Stoga, slanje rudarskih vozila, automatskih ili upravljanih ljudima, na takve asteroide više nije nešto suštinski proboj, a ometa ga samo velika masa hipotetičkog vozila koje se šalje i odgovarajuća visoka cijena takve svemirske misije.

Evo zahtjeva koji se očekuju za projektovane uređaje namijenjene rudarstvu na asteroidima:

Mala težina ako je moguće. Sva oprema mora biti napravljena od laganih materijala kako bi se minimizirali troškovi isporuke nebeskom tijelu koje se razvija;
Napajanje zasnovano na tehnologiji solarnih ćelija. Asteroidi blizu Zemlje nalaze se u zoni dovoljno visokog sunčevog zračenja, pa će solarni paneli koji se nalaze na njima razvijati veću snagu;
Visok stepen automatizacije. Čak i ako postoji stalni kontingent ljudi prisutnih na asteroidu koji se razvija, njihovi zadaci bi trebali biti ograničeni na daljinsko upravljanje opremom;
Direktno vađenje bi se trebalo provoditi korištenjem tehnologija sličnih onima na Zemlji. Za labave asteroide, prikladna je eksploatacija minerala na otvorenom i otvorenom kopu; kod gušćih mogu se probiti osovine;
Budući da asteroidi nemaju veliku gravitaciju, svi radovi na njima moraju se planirati uzimajući u obzir uvjete gotovo potpune bestežinske težine. Ovi uvjeti se razlikuju od onih na Zemlji kako u pozitivnom smislu (olakšan transport velikih količina stijena i minerala) tako iu negativnom (opasnost od otkivanja minerala, opreme ili ljudi s površine).

Postizanje profitabilnosti

Svi ovi zahtjevi mogu se ispuniti korištenjem trenutnih tehnologija, ali oni nisu dovoljni da bi istraživanje industrijskih asteroida bilo isplativo. Cijena moderne svemirske letjelice dizajnirane da stigne do asteroida blizu Zemlje i vrati se sa uzorkom tla od 50 grama iznosi oko milijardu dolara. Povećanje veličine aparata će dovesti do smanjenja jaza između cijene aparata i cijene minerala koji se isporučuju na Zemlju, ali premošćavanje ovog jaza će se postići samo previsokim troškovima misije.

Međutim, postoje tehnologije koje mogu značajno smanjiti troškove takve misije i, u budućnosti, industrijsko rudarenje asteroida učiniti profitabilnim. To uključuje:

Uvođenje tehnologija za korišćenje resursa direktno na lokaciji eksploatacije. Iz asteroida se ne mogu dobiti samo minerali; ako sadrže vodeni led, on se pomoću električne energije iz solarnih panela može pretvoriti u vodonik i kisik – raketno gorivo za povratno putovanje. To će omogućiti da se u masovni budžet misije ne uključe velike količine raketnog goriva namijenjenog za isporuku vozila napunjenog rudom u nisku orbitu Zemlje;
Takođe, ako se planira da uređaj bude sa posadom, voda i kiseonik se mogu dobiti iz istog leda za upotrebu od strane članova posade;
Upotreba samoreplicirajućih robota, sposobnih da proizvedu slične mehanizme od materijala dostupnih na asteroidu, dodatno će smanjiti masovni budžet misije;
Čak i ako bi dostava minerala, metala i vode iskopanih iz asteroida na Zemlju koštala više od dobijanja istih supstanci iz zemaljskih izvora, ovi materijali se mogu koristiti u niskoj orbiti Zemlje. Budući da je isporuka masivnog tereta sa Zemlje u Zemljinu orbitu izuzetno skupa, lakše je dobiti cifre troškova za razvoj asteroida koje su povoljnije od ovih nego izjednačavanje troškova razvoja asteroida sa troškovima razvoja zemaljskih naslaga.

Posljednja tačka je od posebnog značaja za svemirsku industriju u razvoju. Trenutno, kada se bilo koja struktura u orbiti mora graditi samo od materijala iskopanog na Zemlji i snabdijevati se njima, to vrlo ozbiljno ograničava moguću veličinu svemirskih stanica i njihov broj dostupnih za održavanje čak i od strane najrazvijenijih zemalja. Pojava alternativnog, isplativijeg izvora građevinskog materijala, goriva, kiseonika i vode, koji će biti asteroidi, učiniće održavanje svemirskih stanica znatno jeftinijim. Stoga mnogi stručnjaci u svemirskoj industriji smatraju da je ovladavanje tehnologijama rudarenja asteroida neophodan korak za daljnji razvoj svemirske industrije općenito.

Stvaranje novih, ekonomičnijih raketnih motora i metoda za lansiranje tereta u orbitu također može značajno smanjiti troškove razvoja asteroida. Razvoj ovakvih tehnologija općenito će imati izuzetno blagotvoran i stimulativan učinak na svemirsku industriju: budući da u ovoj industriji svaki gram stavljen u orbitu košta mnogo novca, svako smanjenje cijene djelovat će kao snažan poticaj za razvoj. Među tehnologijama od kojih se očekuje takav efekat su, na primjer, Single Stage to Orbit, „svemirski lift“, rotovatori, „svemirski katapulti“ i drugi obećavajući razvoji.