Если посмотреть промо-ролики "космошахтерских" компаний Planetary Resources или Deep Space Industries, создается ощущение, что это реклама компьютерной игры: красивая графика и фантастический сюжет про добычу в космосе полезных ископаемых. "Чердак" разбирается, что в проектах извлечения прибыли из разработки недр астероидов пока остается полной фантастикой, а что уже приобретает реальные черты.

Почем астероид?

Рассуждать, сколько всего ценного можно добыть на астероидах, - задача приятная и увлекательная, поскольку цифры получаются астрономические, а подсчеты за нас уже провел Ян Уэбстер, создатель сайта Asterank (ныне принадлежит Planetary Resources). Он уже рассчитал приблизительную ценность недр тысяч астероидов и примерную стоимость их разработки с поправкой на то, насколько доступен тот или иной астероид для миссий с Земли. Самым экономически выгодным, по его расчетам, является астероид Рюгу - тот содержит никеля, кобальта, железа и воды на $ 83 миллиарда, а его разработка может принести до $ 30 миллиардов чистой прибыли. В этом году до него как раз должен долететь японский космический аппарат "Хаябуса-2".

Из чего состоят астероиды, с Земли можно установить по спектру света, который они отражают. Особенно интересны с точки зрения содержания воды, редкоземельных элементов и платиноидов астероиды, состоящие из углистых хондритов. Однако спектральный анализ, конечно, не абсолютно точен.

"Например, недавно выяснилось, почему спектр астероидов, которые состоят из углистых хондритов, отличается от тех хондритов, которые находятся в нашей метеоритной коллекции и могут быть исследованы в лаборатории. Оказалось, что в результате облучения солнечным ветром в частицах реголита на поверхности этих астероидов разрушается кристаллическая решетка и образуется аморфная пленка, а в ней - наносферы железа, которые придают спектру красноватый оттенок. Это стало понятно благодаря тому, что японский аппарат "Хаябуса" доставил образцы реголита с поверхности астероида Итокава на Землю", - говорит в беседе с "Чердаком" Евгений Слюта, заведующий лабораторией геохимии Луны и планет Института геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского.

Однако экономическая целесообразность разработки астероидов пока остается под вопросом. "Платиноидов и редкоземельных элементов еще вполне достаточно и на Земле. Например, в России есть так называемые "забалансовые" запасы, которые были разведаны еще в советское время. Как инженер-геолог по образованию могу сказать, что этих месторождений хватит еще не на одну сотню лет", - считает Слюта.

К тому же сама технология доставки полезных ископаемых с астероидов на Землю - дело пока темное. Технологию захвата астероидов и доставки их на лунную орбиту разрабатывало НАСА, однако в прошлом году этот проект агентства был закрыт из-за отсутствия финансирования.

Основные энтузиасты космической добычи, те самые Planetary Resources и Deep Space Industries, пока зарабатывают не бурением шахт в далеких астероидах, а разработкой спутников. Так, в 2016 году Planetary Resources получила $ 21 миллион от инвесторов на программу дистанционного зондирования Земли Ceres, а Deep Space Industries поставляет спутники для компании, HawkEye 360, которая также разрабатывает систему мониторинга Земли из космоса.

Пока что на правду больше похоже использование добытых в космосе ресурсов на месте. Причем первым космическим месторождением, по всей видимости, станут не астероиды, а Луна, а добываемым ресурсом - вода.

Дотянуть до заправки

Точнее, не сама по себе вода, а кислород и водород, на которые вода разлагается под действием электрического тока. "Водородные двигатели уже существуют, и КПД у них высокий", - говорит Анна Плотникова, преподаватель МИСиС, старший научный сотрудник научно-образовательного центра "Инновационные горные технологии".

Основным потребителем этого топлива могут стать заправочные станции для спутников. Запуск спутника - дело дорогое, а когда на нем кончается топливо, он превращается в космический мусор. Технологиями дозаправки в космосе экспериментируют и NASA, и Китай, и частные компании.

"Как только найдутся компании, которые станут заниматься дозаправкой спутников, добыча ресурсов в космосе станет очень экономически привлекательна. Сейчас вывести на орбиту Земли килограмм груза - это 10−30 тысяч долларов. А если добывать воду на Луне, то ее доставка будет стоит менее тысячи долларов. Как только появятся заправочные станции, найдутся желающие покупать эту воду", - уверена Плотникова.

При участии МИСИС, ТГУ, ТУСУР, НП "ЦИГТ" и ряда частных компаний ведутся работы над развитием технологий, связанных с добычей ископаемых в космосе: испарением воды из грунта, похожего на лунный реголит, технологией холодного бурения. "На Луне небольшое изменение температуры грунта из-за вакуума ведет к интенсивному испарению. Если при бурении порода нагреется больше, чем на несколько градусов, то все, что нас интересует, просто испарится", - объясняет Плотникова. Также ученые и инженеры работают над созданием имитаторов лунного грунта, чтобы тестировать на Земле космическую технику - а то получится как с марсоходом Curiosity, поверхность колес которого разрушается быстрее, чем планировалось.

"Сейчас мы вместе с Томским Государственных университетом хотим запустить следующий проект: испарить кусок грунта, "разобрать" его на атомы, после чего сконденсировать чистые материалы для строительства или производства деталей аппаратов непосредственно в космосе. С ТГУ научные обоснования, с нас - изготовление оборудования и эксперименты", - рассказывает Анна.

Еще одна проблема, которую нужно решить, чтобы сделать разработку месторождений на Луне былью, - медленная связь. Сигнал до Луны идет где-то секунду с небольшим, и столько же обратно. Если робот на ее поверхности совершит неудачный маневр, он может застрять в какой-нибудь расщелине прежде, чем на Земле успеют отдать ему команду поменять траекторию.

"Мы хотим сделать прототип разведочного робота и поставить его на Земле, например, во дворе МИСиС, и через ЦУП ТУСУРа посылать сигнал в космос на спутник, а со спутника - на этот "лунный трактор". Это поможет проработать проблемы со связью, которые могут возникнуть в ходе реальной экспедиции", - рассказала инженер.

В более отдаленных планах - прототип разведочного робота с искусственным интеллектом, который сможет сам принимать решения и самообучаться. Подобный «трактор» разрабатывает и НАСА. Предполагается, что он полетит на Луну в начале 2020-х годов

Лунный трактор НАСА, Resource Prospector

"Когда мы начинали этим заниматься в 2011 году, на этот проект реагировали неоднозначно. Основной вопрос, который мы слышали: "ребят, вам что, на Земле делать нечего?" А сейчас прошло семь лет и началась настоящая гонка. Европа активно занимается вопросами добычи воды, Китай изучает вопросы бурения в космосе. Думаю, что до реальной добычи ресурсов в космосе пройдет еще максимум еще 10 лет", - считает Плотникова.

Интересно, что при всем этом мировое законодательство запрещает использовать космические ресурсы в коммерческих целях. Но в США в 2015 году был принят закон, который дает право частным компаниям добывать минералы и другие вещества, в частности, воду на астероидах и Луне с коммерческими целями. А в прошлом году подобный закон появился в Люксембурге. Россия пока что следует международному законодательству. "Однако это ведет к тому, что еще чуть-чуть - и мы начнем очень сильно отставать в вопросах освоения ресурсов в космосе", - предупреждает ученая.

Екатерина Боровикова