Александр Розов (alex_rozoff) wrote,
Александр Розов
alex_rozoff

Category:

День открытого космоса. Астероид-хантинг: инженерное решение физически нерешаемого

Еще раз поздравляю участников с Днем космонавтики (Днем открытого космоса по карианскому календарю). Продолжаем рассказ о коммерческой добыче астероидных минеральных ресурсов. В предыдущей части было рассказано о том, как устроена финансовая машина привлечения средств в астероидные проекты. Мы остановились на первом уже раскрученном объекте космических горнорудных инвестиций: астероиде (16) Психея класса М (металлический) в Главном поясе, между орбитами Марса и Юпитера.

Это довольно крупный астероид средним диаметром около 200 километров, плотностью 3300 кг/м3. Значительная плотность как раз связана с высоким содержанием металлов - причем... «Результаты радиолокационных и спектральных исследований говорят о высоком содержании в составе астероида не только металлического железа и никеля, но и металлов более тяжелых и более ценных — золота и металлов платиновой группы. При оценочных содержаниях около 0,5% общие запасы благородных металлов в породах Психеи должны составлять около 110 млрд тонн. Если бы это космическое тело можно было бы каким-то образом доставить к Земле и переработать, то стоимость только железа, извлеченного из него, составила бы 10 тысяч квадриллионов долларов. Неудивительно, что Психея всерьез рассматривается в качестве объекта номер один для начала добычи полезных ископаемых в космосе... НАСА завершает работы по проектированию космического корабля «Психея» (см. Psyche), который будет отправлен к астероиду летом 2022 года с запланированным прибытием к нему в 2026 году — на четыре года раньше первоначального графика (планировалось, что запуск корабля будет произведен в 2023 году, а астероида он достигнет в 2030-м). Бюджет проекта составляет 450 млн долларов»*

...Ну, ладно. Допустим, в 2026-м экономические оценки подтвердились (вероятно, так и будет, исходя из состава известных нам железо-никелевых метеоритов). Что дальше? Как обрабатывать этот комок руды объемом около 5 миллионов кубических километров, орбита которого лежит более, чем в двух астрономических единицах (300 млн. километров) от Земли?
На эту тему есть две типовые идеи:
1) Построить на астероиде роботизированный рудник, откуда доставлять руду на Землю. В общем, это технико-экономическая калька с земных рудников Заполярья, но поскольку расстояния и методы перемещения иные, то и цена будет иной. Никакое золото и платина не покроют издержек, даже если вся поверхность Психеи завалена самородками.
2) Сначала отбуксировать астероид на околоземную орбиту, а уж затем строить рудник и добывать золото-платину (сведя транспортную схему примерно к схеме снабжения МКС). Даже без расчетов рентабельности такого околоземного орбитального рудника, можно зачеркнуть идею – поскольку в распоряжении человечества нет двигателей, способных в значительной мере изменить орбиту такого массивного объекта, как Психея…

…И что теперь?
Все пропало?

Нет. Надо лишь перейти от чисто научного взгляда на чисто инженерный.
Разница в том, что наука – штурмует цитадель невозможного, а инженерия ищет обходные маневры.
С научной точки зрения – надо искать физические принципы для двигателей, которые окажутся способны переместить астероид Психея на околоземную орбиту. Со временем, конечно, такие принципы будут найдены, однако нам надо не со временем, а к 2026-му.
Значит, применяем инженерный обходной маневр.
Кто сказал, что нам следует своими силами тащить этот огромный астероид, причем целиком, к Земле?
Нас вполне устроит, если в силу каких-либо немного скорректированных природных обстоятельств, куски этого астероида прилетят к Земле сами. Самое смешное, что для такой корректировки уже есть разработанный прототип:
«Тест двойного перенаправления астероидов (DART) разрабатывается уже несколько лет, и теперь у него есть реальная дата запуска, и подписан контракт со SpaceX. DART отправится в космос, чтобы подорвать астероид в июне 2021 года на борту ракеты Falcon 9, — говорится в сообщении. Указано, что аппарат DART, который является частью планетарной оборонной инициативы NASA, находится в стадии разработки в Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Как предполагается, DART столкнется с астероидом Didymos. Известно, что технически Didymos — это два объекта, которые вращаются в паре друг с другом. Didymos A составляет около 800 м в диаметре, в то время как Didymos B (иногда называется Didymoon) — всего 170 м. Ученые прогнозируют, что астероиды пройдут в нескольких миллионах километров от Земли в октябре 2022 года. Тогда DART и должен столкнуться с астероидом на скорости более чем 6 км в секунду. Исследователи намерены проверить, как космическое оружие против астероидов, размером с холодильник, может повлиять на их траекторию»**

Казалось бы, схема DART не имеет отношения к нашей задаче охоты за Психеей. Но посмотрим на ситуацию (опять-таки) инженерно.
Орбита Психеи проходит (как отмечено выше) в Главном поясе, где несметное множество астероидов вращаются на разных скоростях, и иногда сталкиваются друг с другом. Такое происходит довольно редко – поскольку, астероиды с пересекающимися траекториями, в основном уже давно столкнулись. За миллиарды лет произошел естественный отбор, т.е. спонтанно сформировались ПДД для астероидов.
Но что, если мы целенаправленно сместим какой-то небольшой астероид, и спровоцируем нарушение ПДД в Главном поясе. Получится гигантский баллистический бильярд, в ходе которого (при хорошо выбранном старте) цепочка столкновений, на манер горной лавины, начнет затрагивать все более крупные астероиды. Они будут разрушаться и менять свои безопасные орбиты, что приведет к следующим столкновениям, разрушениям и разлету тяжелых фрагментов. На каком-то шаге, крупный фрагмент столкнется с Психеей, так что некоторые обломки этого целевого металлического астероида полетят в сторону Земли.

Предположим, у нас есть нечто вроде баллистического ИИ на соответствующем мощном компьютере, чтобы рассчитать требуемое воздействие, и тогда…
…Если расчет выполнен корректно, то эти металлические обломки (массой в несколько миллионов или миллиардов тонн) будут захвачены системой Земля-Луна, и зависнут на устойчивых орбитах в точках либрации.

(Звучат аплодисменты, разливается шампанское, делится коммерческий результат)

…Но если расчет выполнен НЕкорректно, то эти металлические обломки (массой в несколько миллионов или миллиардов тонн) пролетят мимо. Что ж, проект застрахован. Случаются фейлы. Многие земные геологические проекты закончились фейлом.
…Но что, если обломки НЕ пролетят мимо, но и не будут захвачены системой Земля-Луна? Они начнут двигаться к Земле с неизбежной перспективой тяжелой метеоритной бомбардировки.

Кажется, это наихудший исход, хотя, с другой стороны – можно сделать хороший бизнес на экстренной противометеоритной защите.
Так или иначе: один реалистичный инженерный путь решения рудно-астероидной задачи предложен, а значит, прогресс может продолжаться.

-------------------------
Источники:
*) Астероид Психея. 09.07.2019. ВЛАДИСЛАВ СТРЕКОПЫТОВ
https://elementy.ru/kartinka_dnya/927/Asteroid_Psikheya
**) 18 АПРЕЛЯ 2019 NASA и SpaceX создадут аппарат для защиты Земли от астероидов
В США разрабатывают аппарат для подрыва астероида в июне 2021 года
https://delo.ua/lifestyle/nasa-i-spacex-sozdadut-apparat-dlja-zaschity-zem-352160/

Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic
  • 154 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →