Солнечная система, ресурс будущего (2/4): исследование астероидов

Исследование астероиды представляет собой поворотный момент в том, как человек будет воспринимать пространство и его использование. Они представляют собой прямое свидетельство фундаментальных составляющих элементов планетарного формирования, имеющих неоценимую ценность с научной точки зрения, а также с экономической точки зрения, поскольку они добывают золото, железо, алмаз, уголь и редкоземельные элементы. Кроме того, с точки зрения космической экспансии поиск воды на астероидах приобретает особое значение, позволяя обеспечить существование и сократить расходы на поселение людей, а также использовать ее в качестве топлива для ракет-носителей или защиты от радиации.

Однако, прежде чем достичь полной фазы планирования и запуска миссий, изучение и оценка имеющихся ресурсов имеют решающее значение.

На сегодняшний день ограниченное количество посещенных астероидов или карликовых планет, всего 17, требует расширения этой выборки для изучения и оценки новых кандидатов. Понятно, что этот начальный этап должен осуществляться с помощью зондов, КубСат, спускаемый аппарат e Rover дистанционно управляемый. Присутствие человека на месте, по сути, не будет гарантировать какой-либо добавленной стоимости, а скорее приведет к экспоненциальному росту затрат и сложности миссии.

Околоземные астероиды: новые шахты стратегических ресурсов

Из-за явных технологических ограничений первые миссии будут нацелены на АСЗ, ближайшие астероиды. Траектории этих тел могут задевать орбиту Земли или пересекать ее. Они разделены на четыре подкласса со своеобразными орбитальными характеристиками:

• Атирас: орбита, полностью содержащаяся на орбите Земли;

• Атон: орбита которого в основном находится внутри орбиты Земли;

• Аполлон: пересекающий орбиту Земли;

• Амор: с орбитой, пересекающей марсианскую орбиту и касающейся орбиты Земли.

Открытие присутствия железа, никеля и кобальта на двух астероидах NEA, 1986 DA и 2016 ED85, вызвало большой интерес, показав присутствие металлов на поверхности, равное 85%.¹. Это означает, что количество присутствующих металлов выше, чем в земных месторождениях никеля, железа и кобальта.

Поэтому извлечение материалов, присутствующих на АЯЭ, больше не может рассматриваться просто как возможность. Действительно, ресурсы на Земле находятся в истощение, в то время как спрос, экономические и экологические издержки постоянно растут. Воздействие этого сценария отразится на доступности потребительских товаров с высокой добавленной стоимостью, что приведет к рождение конфликтов Национальная и глобальная борьба за ресурсы. Наконец, последние опубликованные ООН прогнозы роста численности населения мира предсказывают, что к 10 году оно достигнет 2050 миллиардов человек. Этот факт будет означать структурное увеличение спроса на 25% по сравнению с сегодняшним днем. По всем этим причинам, эксплуатацию астероидного сырья сегодня следует считать одним из экзистенциальная необходимость для человека и его роста.

Роботизированное исследование двух астероидов: 433 Эрос и 1221 Амор.

В качестве цели анализа были определены астероиды: 433 Эрос и 1221 Амор, принадлежащие к подклассу Амор.

433 Эрос совпадает с первым астероидом, на который была совершена посадка, произошедшая 12 февраля 2001 года зондом NEAR.², после примерно года, потраченного им на изучение орбитальных, морфологических, топографических и композиционных характеристик астероида. Ниже приведены основные физические параметры тела, полученные в результате объединения наблюдений с земли и миссии NEAR:

L 'альбедо это фундаментальный параметр, который позволяет проводить спектральную классификацию астероидов на основе их спектров отражения и предоставляет информацию об их размере. Кроме того, он глубоко зависит от химического состава поверхности тела. В частности, 433 Эрос относится к спектральному классу S, поэтому в нем преобладают силикаты с примесями таких металлов, как железо-никель.

Вместо этого имеется мало информации о 1221 Амор. В то время как 433 Эрос представляет собой идеального кандидата для начального этапа миссии, имея хороший объем данных для сравнения наблюдений приборов полезной нагрузки, отсутствие спектральной классификации 1221 Амор открывает путь к различным сценариям. На самом деле он мог принадлежать к классу М, особо богатому металлами и, следовательно, от высокая экономическая ценность. Мало того, ее орбита достигает минимального расстояния от Земли, равного 0.11 а.е., и было подсчитано, что между 2105 и 2153 годами она семь раз приблизится на максимальное расстояние.³. Две вышеуказанные характеристики в сочетании с предполагаемым размером (диаметром около 1 км) делают его интересным кандидатом для добычи полезных ископаемых.

Основы рассматриваемого кейса: перспективы и осуществимость

Целью анализа является разработка миссии изучение и оценка ресурсов минералы, присутствующие на 433 Эросе и 1221 Аморе, а также предоставляют информацию об их морфологии, топографии и возможном наличии собственного магнитного поля. Разработанный как модульная миссия, он может быть адаптирован к многочисленным другим АЯЭ и благодаря универсальности КубСат, отправная точка для миссий по добыче полезных ископаемых даже за пределами марсианской орбиты, в главном поясе.

В частности, концепция ориентирована на выпуск два флота CubeSat вблизи двух целей с платформы, способной сначала достичь 433 Эроса, некоторое время оставаться в копланарном полете с астероидом, а затем снова уйти в сторону 1221 Амор.

полезная нагрузка

Для обнаружения химических элементов и их относительного содержания важным инструментом является гамма-спектрометр высокое разрешение.

Путем наблюдения за спектром возникающего излучения определяются химический состав и содержание элементов, присутствующих в среде, в которой оно распространялось, без необходимости приземляться на астероид или раскапывать поверхность.

Еще одним аспектом, представляющим интерес, является магнитное поле астероидов, которое предоставит информацию о его геологической эволюции и, следовательно, о содержании химических веществ, присутствующих под поверхностью. Один из магнитометры проверенный полет с размерами, совместимыми с установкой на CubeSat, - это DFGM.⁴.

Морфологические и топографические характеристики астероидов также являются важнейшей информацией для получения подробного картографирования небесного тела, обеспечивающего, в том числе, определение лучших мест посадки или установки приборов. Эталонный прибор в этом случае совпадает с одним камера оптика панхроматический аналогичный тому, который был разработан в результате сотрудничества Argotec и ASI, его можно отнести к 6U КубСат.

Наконец, автобус, используемый для перевозки двух парков CubeSat, также может использоваться в качестве площадки для размещения научных приборов. Находясь на копланарных орбитах с двумя целями, вращение двух астероидов можно использовать для проведения морфологических, альтиметрических измерений и измерений отражательной способности их поверхностей с помощью LiDAR специально разработанный для исследования астероидов и комет. Среди них одним из наиболее интересных является SALi.⁵, в котором используется метод модуляции RZPN волоконно-оптического лазера.

Включение LiDAR обеспечит дополнительные измерения к измерениям, выполняемым с помощью панхроматической камеры, особенно для альтиметрических. Таким образом, мы смогли прийти к полному пониманию морфологии и топологии двух исследуемых тел, полностью выполнив цели миссии.

Выбрав модульную конструкцию, можно представить себе три CubeSat, работающих на каждый астероид. В них, соответственно, разместятся гамма-спектрометр, магнитометр и панхроматическая камера.

Чтобы предложить оценку общей массы и размеров шести CubeSat, в качестве эталона был взят LiciaCube, спутник высотой 6U и массой 14 кг, с учетом всех подсистем.

Следовательно, научная аппаратура заняла бы объём, равный 36U, при общей массе 84 кг. К этому значению необходимо добавить 10 кг LiDAR, установленного непосредственно на автобусе.

Но какие из них актеры смогут ли они сыграть краткосрочную роль в исследовании и эксплуатации астероидов? В данный момент, nЗаконодательства нет односторонне и глобально признано в отношении разработки минеральных ресурсов за пределами атмосферы Земли, но с 2015 года по этой теме были обнародованы национальные законы. Американский CSLCA⁶ Он признает, что частные лица могут добывать и продавать космические ресурсы с целью получения прибыли. За ним последовал люксембургский «Закон от 20 июля 2017 года об исследовании и использовании космических ресурсов».⁷Согласно этому закону, космические ресурсы могут использоваться в коммерческих целях всеми гражданами, имеющими на это разрешение.

Если в случае с Люксембургом выбор продиктован попыткой сыграть роль авангарда Нового Космоса, то выбор США может иметь совершенно иной вес. Фактически это соответствует стратегии, действующей после вывода из эксплуатации космических кораблей «Шаттл», что привело к приходу нового поколения частных лиц в сектор космоса и ракет-носителей.

SpaceX Илона Маска предоставила США важный экономический рычаг, способный превзойти конкурентов на рынке, а также значительное стратегическое преимущество над Китаем и Россией. Его можно идентифицировать не только в самом широком смысле. доступ в космос со своей территории, но и в таких проектах, как созвездие Starlink и программа Звездный щит. Количество используемых спутников с очень высокой устойчивостью и глобальным покрытием, прямое применение в российско-украинском конфликте и предоставление баз данных НАСА для избежание столкновения di Starlink, встревожили противостоящие канцелярии.

Совершенно аналогичные сценарии могут повториться и в контексте космическая логистика (Blue Origin), и в том, что космические станции на низкой орбите (Axiom Space, Sierra Space, Nanoracks, VoyagLockheed Martin и Northrop Grumman). Точно так же стратегия НАСА соответствует стратегии последнего десятилетия и направлена ​​на развитие широкого потенциала для доступа, логистики, управления и фактической защиты низких орбит. Те же соображения можно повторить и в случае возвращения на Луну, поэтому трудно представить, чтобы к эксплуатации минеральных ресурсов АСЗ США могли подойти по-другому.

Очевидно, что к этим стратегическим, промышленным и политическим соображениям следует добавить невозможность того, чтобы государства могли стать владельцами небесных тел.⁸. В нереалистичной гипотезе, согласно которой этот принцип потерпит неудачу, все равно будет трудно представить перспективу перераспределения богатства, полученного в результате эксплуатации АЯЭ. Поэтому не кажется совпадением, что среди пяти основных космических горнодобывающих компаний мира три — американские: Karman+, TransAstra и AstroForge.

Понятно, что большая доступность ресурсов, возможность их преобразования и, следовательно, создания прибыли и развития, способны привлекать клиентов, модифицируя во всех отношениях существующие геополитические структуры. Недавний пример можно найти в BRI, возглавляемая Китаем контрглобализация, способная привлечь после подписания меморандумов о взаимопонимании 147 стран благодаря геоэкономическому рычагу⁹.

Поэтому разработка космических минеральных ресурсов будет характеризоваться сильной конкуренцией. С одной стороны, западный блок, в котором частные компании будут играть роль новых пионеров космоса, конкурирующих друг с другом. Основная цель будет заключаться в том, чтобы освободиться от китайских поставок редкоземельных элементов.¹⁰, к которому будет добавлен доступ к большим месторождениям никеля, 50% которых расположены в Австралии, Индонезии, Южной Африке, России и Канаде.¹¹. По последним оценкам, крупнейшие горнодобывающие комплексы Австралии и Канады сохранят работоспособность лишь до 2035 года, самое позднее – 2043 года.¹², оставляя первенство производства странам, находящимся в лучшем случае на границах китайской сферы влияния.

В Западном блоке климат ожесточенное противостояние, из-за большого масштаба инвестиций, но и прибыли. Однако, учитывая стратегическую ценность и новую военно-промышленную ориентацию аппарата США, новые пионеры будут пользоваться решительной поддержкой со стороны государственных органов, что побудит их сформировать систему¹³. Несмотря на прибыль, поставленную на карту, чтобы оправдать инвестиции такого масштаба и поощрить консолидацию блока, наличие достойный противник, способный подорвать первенство Запада, особенно технологическое. На самом деле тенденция демократий заключается в том, чтобы реагировать, а не действовать.¹⁴. Подход, который был недавно повторен по отношению к России после украинского вторжения, феномен, который, по сути, объединил и возродил НАТО.

La Китай, который стремится лидер Глобального Юга, прекрасно воплощает эту роль. Помимо вышеупомянутого BRI (Инициатива «Пояс и путь», ред.), китайская дипломатия начиная с 2021 года запустила различные многосторонние инициативы. Первый — это GDI (Инициатива глобального развития, ред.), целью которой является ускорение достижения ЦУР (Целей устойчивого развития, ред.) к 2030 году.¹⁵. К этому добавились GSI (Глобальная инициатива безопасности, ред.) и GCI (Глобальная китайская инициатива, ред.), соответственно программные точки архитектуры безопасности и культурный столп системы, возглавляемой Китаем, естественно, альтернативной западной. те¹⁶. Какими бы расплывчатыми ни были эти политические документы, они описывают новый международный порядок, основанный на «толерантности, сосуществовании, обменах и взаимном обучении».¹⁷. Эти инициативы в целом ориентированы на Глобальный Юг, который неоднократно оказывался в антитезе Западному блоку.

В этом контексте Китай может взять на себя ведущую роль посредством вышеупомянутых проектов сотрудничества и экономических рычагов. В частности, Пекин приложил много усилий к программе UNOOSA «Доступ к космосу для всех», гарантирующей возможности для научных исследований в области космоса. Tiangong 1. Несмотря на открытость к научному сотрудничеству, вряд ли он пойдет на создание совместной программы освоения космоса с другими державами или развивающимися странами, на самом деле нет особых возможностей для развития инфраструктуры, необходимой для заселения Луны, эксплуатации АСЗ или высадки на Марс¹⁸. Скорее, Вполне вероятно, что доходы, полученные от контроля над астероидами, будут использованы для финансирования возглавляемых Китаем глобализационных амбиций., используя геоэкономические рычаги, чтобы подорвать доминирование США.

►Читать первую часть »Солнечная система, ресурс будущего (1/4): наука и технологии в освоении космоса"

►Читать третью часть»Солнечная система, ресурс будущего (3/4): исследование Луны"

►Читать четвертую часть "Солнечная система, ресурс будущего (4/4): этико-психологические соображения по освоению космоса человеком"

_{источники}