Поскольку астероиды загружены минералами, которые редки на Земле, околоземные астероиды и пояс астероидов могут стать центрами добычи для дистанционно управляемых экскаваторов и обрабатывающего оборудования. Через 20 лет отрасль, которую трудно себе представить, могла бы отправлять на Землю очищенные материалы, редкие металлы и даже бесплатную чистую энергию от астероидов и других тел.В своей статье под названием «Доступное быстрое ускорение космической индустрии и цивилизации солнечной системы», опубликованной в Journal of Aerospace Engineering, Фил Мецгер, Энтони Мускателло, Роберт Мюллер и Джеймс Мантовани подробно описывают интригующий путь к развитию самодостаточного космического пространства. — промышленность, которая будет использовать ресурсы астероидов и других небесных тел для удовлетворения потребностей человечества.
Результат обеспечил бы самые глубокие социальные изменения с тех пор, как промышленная революция представила крупномасштабное оборудование и производственные технологии в конце 18-го и начале 19-го веков, сказал Мецгер, физик из Кеннеди, который руководил оценкой.«Мы предсказываем, что находимся на пороге следующей революции в человеческой цивилизации», — сказал Мецгер.Эта перспектива стала возможной благодаря двум фундаментальным достижениям: робототехнике и открытию фундаментальных элементов, благодаря которым пластик, резина и металлы могут существовать во всем космосе.
«Теперь, когда мы знаем, что можем получить углерод в космосе, все основные элементы, необходимые для промышленности, находятся в пределах досягаемости», — сказал Мецгер. «Для нас это изменило правила игры. В поясе астероидов платины в миллиард раз больше, чем на Земле.
Здесь буквально в миллиард раз больше металла, чем на Земле, и столько воды, сколько вам может понадобиться».Еще одна важная технология также появляется как раз вовремя: аддитивное производство в виде 3D-принтеров, которые могут изготавливать отдельные детали, из которых можно собирать все более сложное оборудование и все более способных роботов.«Идея состоит в том, чтобы начать с ресурсов из гравитационного колодца Земли в непосредственной близости от Земли», — сказал Мецгер. «Но мы утверждали, что вы можете создать промышленность в космосе с удивительно низкими затратами, гораздо меньшими, чем кто-либо ранее думал».Готовые минералы можно было вернуть на Землю или использовать в космосе для создания нового оборудования или в качестве припасов для астронавтов, исследующих Солнечную систему.
Итак, с чего начать?Чем ближе к Земле, тем лучше — по крайней мере, на первых порах.НАСА ищет астероид весом около 500 тонн, который можно переместить по орбите Луны, чтобы астронавты могли посетить его уже в 2021 году, чтобы взять образцы космического камня.
«Когда мы писали эту статью, мы сосредоточились на Луне как на источнике околоземных ресурсов, но околоземные астероиды работают одинаково хорошо и предлагают несколько дополнительных преимуществ», — сказал Мецгер. «Требуется меньше топлива, чтобы вывести ресурсы из астероидов с более низкой гравитацией, и поскольку конечная цель — переместить отрасль в главный пояс астероидов, начиная с астероидов, это поможет разработать правильные технологии».Но не все астероиды созданы равными, и каждый из них может предложить уникальный отпечаток веществ, созданных, когда Солнечная система сформировалась миллиарды лет назад.«Есть несколько типов астероидов, которые отлично подходят для использования космических ресурсов», — сказал Мецгер. «Это изначальный материал солнечной системы.
Вы можете делать пластмассы и резину, комбинируя углерод и водород».Астероид, сближающийся с Землей, или другое близлежащее тело предположительно будет содержать достаточно материала, чтобы роботизированная система могла добывать материалы и превращать их в пригодный для использования металл или другие вещества. Эти материалы будут преобразованы в части и собраны в другую роботизированную систему, которая сама построит аналогичные модели и улучшит дизайн.
«Первое поколение производит только самые простые материалы, оно может включать металл, и поэтому вы можете делать конструкцию из металла, а затем отправлять роботов, которые будут прикреплять электронику и проводку к металлу», — сказал Метцгер. «Таким образом, сделав самую простую вещь, вы уменьшили наибольшую массу, которую вам нужно запустить».Первое поколение машин будет сродни простым механическим устройствам 1700-х годов, с каждым новым поколением, быстро переходящим к современному авангарду способностей. Они начнут с добычи газа и создания солнечных батарей, жизненно важных для обеспечения источника энергии.
Каждый новый робот может улучшать каждую последующую модель и быстро расширять возможности добычи и производства. У горняков не потребуется много времени, чтобы произвести больше материала, чем им нужно для себя, и они смогут начать отправлять драгоценные металлы обратно на Землю, используя тепловые экраны, сделанные из оставшейся почвы, не содержащей никаких драгоценных материалов.Исследователи Кеннеди уже протестировали образцы теплозащитного экрана, сделанные из почвы.
Недавно было обнаружено, что тела около Земли содержат водяной лед, который дает планировщикам химические вещества, необходимые для производства топлива и воздуха. Имея эти доступные ресурсы, роботы-майнеры смогут продвигаться дальше в солнечную систему, в основном в богатый ресурсами пояс астероидов между Марсом и Юпитером. Там они могли создать больше производственных и перерабатывающих мощностей.
Возможно, самым необычным аспектом всего этого начинания является то, что для этого не потребуется много запусков с Земли. Затраты на запуск, которые сейчас составляют в лучшем случае 1000 долларов за фунт, будут сэкономлены, потому что роботам, строящим себя в космосе из собранного там материала, не потребуется ничего, производимого людьми. Очень быстро, с Земли нужно будет доставить только компьютерные микросхемы, платы электроники и проводку.
«Мы прошли шесть поколений разработки роботов, и вы можете добиться полного закрытия и сделать все в космосе», — сказал Мецгер. «Мы показали, что вы можете запустить 12 тонн оборудования, а это невероятно мало».Для сравнения, это будет меньше половины веса командных и служебных модулей Apollo, летавших в полете на Луну.На создание этого предприятия потребуются годы, но не так долго, как можно было бы подумать.
И расплата за Землю будет ощутима, когда первые поставки материалов начнут прибывать из космоса. Например, внезапный приток редких металлов снизил бы цены на эти материалы на Земле и позволил бы такое же резкое снижение производственных затрат на продукцию, изготовленную из этих материалов.
Есть множество примеров таких революций, происходящих снова и снова на Земле, в том числе открытие после Гражданской войны процесса переработки боксита в алюминий, благодаря которому металл превратился из такого же ценного, как золото, в нечто, из чего сделаны банки с газировкой. Означает ли это, что банки из-под газировки будут делать из платины? Может быть, и нет, но изменения могут быть столь же драматичными.
«Вы могли бы вырастить индустрию, которая в миллион раз больше, чем у Соединенных Штатов в главном поясе астероидов», — сказал Мецгер. «Тогда вы действительно способны терраформировать планеты и делать все другие замечательные вещи, потому что это ничего не будет вам стоить» с точки зрения рабочей силы, ресурсов или материалов.