Отчет Bank of America: 700 квинтиллионов долларов из космоса

Добыча полезных ископаемых с помощью роботов — критически важна для планов NASA относительно длительных космических полетов на астероиды, Луну и Марс. NASA развивает возможности поиска и добычи полезных ископаемых с помощью роботов за счет различных программ: включая the Regolith Advanced Surface Systems Operations Robot (RASSOR), the Regolith and Environment Science and Oxygen and Lunar Volatile Extraction (RESOLVE), и the Moon Mars Analog Mission Activities (MMAMA).

Соревнование по добыче полезных ископаемых на Луне с помощью ботов это университетский конкурс, спонсируемый NASA, Caterpillar, SpaceX, Newmont Mining Corporation и Honeybee Robotics. Перед участниками стоит задача разработать и построить экскаватор, который сможет добыть минимум 10 кг искусственной лунной пыли за 10 минут.

Внедрение автоматизации в наземной добыче полезных ископаемых шло медленно из-за технических проблем. Тем не менее, несколько крупных горнодобывающих компаний, например Rio Tinto, BHP Billiton используют автономное или полуавтономное оборудование и технологии удаленного виртуального управления, которые позволяют горнорабочим управлять оборудованием, находясь на расстоянии тысячи миль от него, что, в принципе, также применимо в космосе (источник: NASA).

Кроме того, в добычу полезных ископаемых в космосе вовлечены не только компании. По словам консультанта Navitas, страны Ближнего Востока разрабатывают космические программы и вкладывают средства в зарождающиеся частные космические инициативы по добыче сырья. Это нацелено на то, чтобы дать им опору для создания внеземных запасов воды — вещества, способного служить топливом для космических путешествий, — и других ресурсов, которые могут быть использованы для производства чего-либо в космосе.

У ОАЭ и Саудовской Аравии есть космические программы. Саудовская Аравия подписала в 2015 году договор с Россией о сотрудничестве в области освоения космоса. Абу-Даби является инвестором предприятия космического туризма Ричарда Брэнсона, Virgin Galactic. Помимо денег Ближний Восток также обладает выгодным расположением, находясь близко к экватору. Navitas ожидает, что компании запустят спутники, ищущие редкие газы и металлы на астероидах, в ближайшие пять лет, а фактическая добыча произойдет в ближайшие восемь лет (источник: Bloomberg).

Минеральное богатство пояса астероидов составило бы 100 миллиардов долларов США на каждого человека на Земле.

Астероиды это остатки от раннего образования Солнечной системы или обломки от разрушения планеты. Десятки тысяч астероидов вращаются вокруг Солнца. В нашей солнечной системе большинство астероидов группируется внутри пояса астероидов, между орбитами Марса и Юпитера, где насчитывается более 1 млн астероидов, около 200 из которых имеют диаметр более 60 миль (100 км). Почти все астероиды подразделяются на три основные категории (источник NASA):

Считается, что астероид «3554 Амон» содержит кобальт на сумму 6 трлн. долларов США, а также железо и никель на сумму 8 трлн. долларов США. (Professor John S. Lewis, «Mining the Sky», 1996)

NASA планирует исследовать астероид 16 Psyche стоимостью в 10 000 квадриллионов долларов или 10 квинтиллионов долларов.

Астероиды содержат воду, которая может стать ключом к тому, чтобы добраться до Марса и исследовать дальний космос. Вода является бесценным товаром в космосе, учитывая потенциальные трудности добычи льда на Марсе и/или возможности привезти астероид на Землю.

По некоторым оценкам минералы астероидного пояса между Марсом и Юпитером могут стоить 700 квинтиллионов долларов США, что составляет 100 миллиардов долларов США для каждого из 7 миллиардов человек на Земле согласно текущим ценам. Джон С. Льюис, автор «Mining the Sky», утверждает, что астероид диаметром 1 км будет иметь массу около 2 миллиардов тонн. В Солнечной системе возможно находится около миллиона астероидов такого размера. По словам Льюиса, один из этих астероидов будет содержать 30 миллионов тонн никеля, 1,5 миллиона тонн металлического кобальта и 7500 тонн платины, причем стоимость одной только платины составляет более 150 миллиардов долларов США (источник: Льюис 1996, Биггс 2013, NASA).

Однако добыча астероидов это дорогое удовольствие. По оценкам NASA, сегодня потребуется 1 млрд. долл. США, чтобы привезти «теннисный мячик из астероида» (весом 58г). С другой стороны, согласно данным Института космических исследований Кека (KISS) в Калифорнийском технологическом институте, один полный цикл захвата и перемещения астероида весом около 1,1 миллиона фунтов (500 000 кг) на лунную орбиту к 2025 году обойдется примерно в 2,6 миллиарда долларов США. Исследование MIT (Schuler, 2011) показало, что открытие шахты и газоперерабатывающего завода может стоить около 1 миллиарда долларов США.

Planetary Resources — американская компания, заявившая, что их цель «расширить базу природных ресурсов Земли» путем разработки и внедрения технологий добычи астероидов. Её поддерживают Питер Диамандис, Джеймс Кэмерон, Ларри Пейдж, Эрик Шмидт, Ричард Брэнсон и Tencent помимо других инвесторов. Компания разрабатывает программу Asteroid Exploration для готовности к запуску к концу 2020 года и нацелена на несколько астероидов C-типа, которые подвергнутся исследованиям различными космическими кораблями. По словам президента Криса Левицки, первая миссия должна состояться в 2020 году. Люксембург, где расположена европейская штаб-квартира компании, в 2016 году инвестировал в планетарные ресурсы 28 миллионов долларов США для проведения ключевых исследований и разработок, а также для ведения международного бизнеса для использования астероидов в коммерческих целях. В настоящее время он нанимает людей, готовых добывать ресурсы на астероидах по всей Европе (источник: Planetary Resources).

Deep Space Industries (DSI) — еще одна американская частная компания с глобальными операциями в области космических технологий и ресурсов. Компания разрабатывает космические технологии, необходимые для добычи астероидов и продает спутники, использующие эти технологии. DSI ожидает, что космические материалы, извлеченные из астероидов, коммерчески доступные в начале 2020-х годов, будут включать в себя дозаправку в космосе, энергию, обработку астероидов и производство продукции.

Согласно документу проекта Artemis существует примерно 1 100 000 метрических тонн лунного гелия-3. Чтобы представить это число в перспективе, всего 25 тонн этого материала хватило бы для того, чтобы обеспечить энергией всю страну США в течение года, в то время как еще 75 тонн гелия-3 смогут в то же время обеспечивать энергией весь остальной мир.

«Энергия на Земле ограничена. По крайней мере, через несколько сотен лет… вся наша тяжелая промышленность будет перенесена за пределы планеты…. Земля будет разделена на районы проживания и районы легкой промышленности. Вы не должны производить энергию большой мощности на Земле». Мы можем построить гигантские фабрики по производству алмазной крошки(chip) в космосе» - Джефф Безос

Космос мог бы стать попутным ветром для участников революции Cleantech в отношении солнечной энергии и хранения батареек. NASA инвестировало средства в твердотельные батареи из лития и серы (Li / S) для исследования космоса. Батареи Li / S имеют более высокую плотность энергии, позволяя ракетным самолетам преодолевать большие расстояния. Они также более долговечны, поскольку могут лучше справляться с изменениями температуры, чем батареи, заполненные жидкостью. Это очень важно при экстремальных температурах в космосе.

Концепция доставки солнечной энергии на Землю с космических платформ существует уже несколько десятилетий. Однако была предложена новая концепция спутника солнечной энергии (SPS), которая устраняет многие, если не все, неопределенности: SPS-ALPHA (спутник солнечной энергии использующий фазовый массив произвольного размера) (источник: Джон С. Манкинс, NASA). Если SPS-ALPHA удастся разработать, можно будет получить солнечную энергию в диапазоне от 100 до 100 ГВт, которую можно собирать в космосе и эффективно доставлять на рынки Земли. Это также позволит обеспечить работу с высоким энергопотреблением во всей солнечной системе, трансформируя все аспекты государственного и коммерческого пространства. После развития технологий и всевозможных демонстраций концепция SPS-ALPHA достигла коммерческих результатов (например, менее 20% за кВт-ч) с технологиями, которые в настоящее время используются в лаборатории, и конкурентоспособной коммерческой энергией (например, менее 10% за кВт-час) с выбранными улучшениями в ключевых технологиях (источник: Джон С. Манкинс, NASA).

Каждый час планету Земля достигает большее количество солнечной энергии, чем количество энергии, которой люди пользуются в течение года — Министерство энергетики США

Около 30% всей поступающей солнечной радиации никогда не попадает на Земную поверхность — Министерство энергетики США

Солнечные энергетические спутники на основе SPS-ALPHA могут предоставлять энергию по требованию более 90% населения Земли в разных точках земного шара — NASA, Джон С Мэнкинс

SPS-ALPHA может обеспечить более быстрое, эффективное и доступное реагирование на катастрофы и стихийные бедствия, а также будет иметь практически нулевой «углеродный след» и будет способствовать достижению целей по сокращению выбросов парниковых газов (ПГ).

Согласно NASA, дорожная карта для SPS-ALPHA выглядит программно управляемой: гипермодульная архитектура должна позволить делать быстрые, относительно недорогие шаги вперед. Общая стоимость масштабируемой пилотной установки спутниковой энергии около 5 миллиардов долларов США, а стоимость первой полномасштабной SPS составляет примерно 20 млрд. долларов США.

Эти цифры существенны, но значительно ниже заявленной стоимости МКС (150 млрд. долл. США) или более ранних оценок 1980-х годов составлявших примерно 1 трлн. долл. США для достижения первой СФС. NASA считает, что передовая концепция SPS-ALPHA чрезвычайно перспективна и заслуживает рассмотрения.