Ресурсы астероидов — строительный материал для освоения космоса
Доступ к ресурсам астероидов может быть непростым. Есть инженерная задача — посадить космический корабль на объект с низкой гравитацией и по сути демонтировать его, оставаясь при этом прикреплённым к нему.
Но есть и другая проблема — найти такие астероиды, добыча на которых имеет экономический смысл. Это касается как количества содержащегося в них материала, так и лёгкости доступа к ним с Земли.
Согласно новой статье на сервере препринтов arXiv Джейанта Ченнамангалама и его соавторов, гораздо более простое решение может быть прямо у нас под носом — добывать остатки астероидов, которые ударились о Луну.
Астероиды, ударяющиеся о Луну
Астероиды, ударяющиеся о Луну, — относительно частое явление, учитывая количество кратеров, видимых на её поверхности. Согласно статье, более крупные кратеры (то есть диаметром 1 км и более) могут содержать значительное количество материала, оставшегося от астероида, который их создал.
Моделирование подтверждает это, показывая, что если астероид движется достаточно медленно, около 12 км/с, значительная его часть выживает при столкновении и рассеивается вокруг кратера. В некоторых случаях он распределяется среди брекчии на поверхности кратера, но в некоторых случаях он концентрируется в середине в виде твёрдого куска ценного материала.
Оценка количества кратеров
Чтобы оценить количество кратеров, в которых могут быть ценные ресурсы, авторы модифицировали уравнение, используемое для оценки количества астероидов, несущих руду, которое было первоначально разработано одним из них (Мартином Элвисом из Гарварда).
В исходном уравнении доктор Элвис определил пять терминов, которые при умножении друг на друга давали общее количество околоземных астероидов, которые можно было бы экономически добывать для получения ресурсов.
Первый — это вероятность того, что астероид относится к типу, который фактически содержит ценный материал. Для металлов платиновой группы (МПГ) это будет астероид М-типа — обычно считается, что это около 4% от общего числа астероидов, тогда как для воды это может быть астероид С-типа, который немного более распространён и составляет 10%.
Второй фактор — какой процент этих астероидов достаточно богат, чтобы содержать значительное количество материала — в статье это оценивается в 50% для М-типов и 31% для С-типов.
Следующий фактор в исходной формуле доктора Элвиса — вероятность того, что астероид доступен в космосе, учитывая дельта-v, необходимую для его достижения. Однако в новой статье этот фактор модифицирован, поскольку каждый кратер на Луне доступен примерно с одинаковым количеством дельта-v.
Новый фактор представляет вероятность того, что астероид выживет при столкновении с Луной, которая рассчитывается примерно в 25% для М-типов и в более низких 8,3% для С-типов, учитывая, что вода, которая удерживает С-типы вместе, может быть потеряна из-за нагрева при столкновении.
Вывод
С учётом этих оценок в новой статье рассчитывается, что на Луне на несколько порядков больше рудоносных кратеров, чем имеется доступных для добычи околоземных астероидов со значительным количеством добываемого материала.
Таким образом, похоже, что лучше сосредоточиться на добыче полезных ископаемых на Луне, чем на добыче астероидов. Однако есть некоторые оговорки — очевидно, любой инженер скажет вам, что экономически добывать материал из 100% кратеров невозможно, поэтому предположение о 100% вероятности успеха неосуществимо.
Расчёты экономической целесообразности также зависят от таких факторов, как дисперсия при ударе и скорость, с которой астероид ударяется о лунную поверхность. Лунная гравитация облегчает инженерные усилия по добыче, но затрудняет возвращение добытого материала в космос.
В конечном счёте авторы статьи предлагают разместить на орбите спутник дистанционного зондирования с камерой высокого разрешения и посмотреть, верны ли некоторые предположения о наличии материала в кратерах. Если они верны и если будет достаточно высокий спрос на этот материал, добыча полезных ископаемых на Луне вместо астероидов станет ещё более заманчивой перспективой.