Těžba asteroidů - Asteroid mining

Umělecký koncept těžby asteroidů
433 Eros je kamenný asteroid na oběžné dráze blízko Země

Těžba asteroidů je hypotetické využívání materiálů z asteroidů a dalších menších planet , včetně objektů blízkých Zemi .

Mezi obtíže patří vysoké náklady na vesmírné lety, nespolehlivá identifikace asteroidů vhodných pro těžbu a další problémy s těžbou. Jediným dnes používaným způsobem získávání surových nerostů tedy zůstává pozemní těžba .

Výzkum prováděný výzkumnými misemi návratu asteroidů , jako jsou dokončené Hayabusa a Hayabusa2 a probíhající OSIRIS-REx , poskytuje data, která by případně mohla umožnit studii o budoucí těžbě asteroidů, ačkoli toto nebylo hlavním cílem těchto misí. Tyto mise jsou komplexním úsilím a vracejí malé množství materiálu (<1 mg Hayabusa, 0,1 g Hayabusa2, 60 g plánovaného OSIRIS-REx) na velikost a náklady projektu (300 milionů USD Hayabusa2, 800 milionů USD-1,16 miliardy USD OSIRIS-REx ), přestože tyto malé vzorky výzkumníkům stačí ke studiu a analýze. Ve způsobu potenciální těžby asteroidů existují velké technické překážky. Těžba asteroidů se přesunula ke vzdálenějšímu dlouhodobému cíli a některé společnosti pro těžbu asteroidů se přiklonily k pohonné technologii obecnějšího určení.

Minerály ve vesmíru

Jak se vyčerpávání zdrojů na Zemi stává reálnějším, stává se myšlenka získávání cenných prvků z asteroidů a jejich návrat na Zemi za účelem zisku nebo využívání vesmírných zdrojů k budování satelitů sluneční energie a vesmírných stanovišť přitažlivější. Hypoteticky by voda zpracovaná z ledu mohla tankovat na oběžných skladech pohonných hmot .

Ačkoli asteroidy a Země pocházely ze stejných výchozích materiálů, relativně silnější gravitace Země během svého roztaveného mládí před více než čtyřmi miliardami let vtáhla do svého jádra všechny těžké siderofilní (železomilné) prvky. To zanechalo kůru zbavenou takových cenných prvků, dokud déšť dopadů asteroidů znovu neinfikoval vyčerpanou kůru kovy jako zlato , kobalt , železo , mangan , molybden , nikl , osmium , palladium , platina , rhenium , rhodium , ruthenium a wolfram ( dochází k určitému toku z jádra na povrch, např. v komplexu Bushveld Igneous Complex , slavně bohatém zdroji kovů skupiny platiny). Dnes se tyto kovy těží ze zemské kůry a jsou zásadní pro ekonomický a technologický pokrok. Geologická historie Země tedy může velmi dobře připravit půdu pro budoucnost těžby asteroidů.

V roce 2006 Keckova observatoř oznámila, že binární trojan Jupiter 617 Patroclus a případně velké množství dalších trojských koní Jupiter jsou pravděpodobně vyhynulé komety a skládají se převážně z vodního ledu. Podobně vodu mohou poskytovat také komety z rodiny Jupiterů a případně asteroidy blízké Země, které jsou zaniklými kometami. Proces využití zdrojů in-situ-použití materiálů původních z vesmíru pro pohonné hmoty, tepelné řízení, opálení, stínění radiace a další součásti vesmírné infrastruktury s vysokou hmotností-by mohl vést k radikálnímu snížení nákladů. Ačkoli není známo, zda by bylo možné dosáhnout těchto snížení nákladů a pokud by bylo dosaženo kompenzace enormních investic do infrastruktury, není známo.

Led by splnil jednu ze dvou nezbytných podmínek, které by umožnily „expanzi člověka do sluneční soustavy“ (konečný cíl pro let do lidského vesmíru navržený v roce 2009 přezkoumáním Výboru amerických plánů letových letových plánů „Augustinovou komisí“ ): fyzická udržitelnost a ekonomická udržitelnost .

Z astrobiologické perspektivy by průzkum asteroidů mohl poskytnout vědecká data pro hledání mimozemské inteligence ( SETI ). Někteří astrofyzici navrhli, že pokud by pokročilé mimozemské civilizace již dávno využívaly těžbu asteroidů, mohly by být charakteristické znaky těchto činností zjistitelné.

Výběr asteroidů

Porovnání požadavků delta-v pro standardní přenosy Hohmann
Mise Δ v
Zemský povrch na LEO 8,0 km/s
LEO k asteroidu blízko Země 5,5 km/s
LEO na měsíční povrch 6,3 km/s
LEO k měsícům na Marsu 8,0 km/s

Důležitým faktorem, který je třeba vzít v úvahu při výběru cíle, je orbitální ekonomika, zejména změna rychlosti ( Δ v ) a doba cesty do cíle a z cíle. Více vytěženého nativního materiálu musí být vynaloženo jako hnací plyn ve vyšších trajektoriích Δ v , tedy méně vráceno jako užitečné zatížení. Přímé trajektorie Hohmann jsou rychlejší než trajektorie Hohmann s pomocí planetárních a/nebo lunárních průletů, které jsou zase rychlejší než meziplanetární dopravní sítě , ale zkrácení doby přenosu přichází za cenu zvýšených požadavků na Δ v .

Podskupina asteroidů Near-Earth Easily Recoverable Object (ERO) je považována za pravděpodobného kandidáta na ranou těžební činnost. Jejich nízké Δ v je činí vhodnými pro použití při těžbě stavebních materiálů pro vesmírná zařízení poblíž Země, což výrazně snižuje ekonomické náklady na přepravu zásob na oběžnou dráhu Země.

Výše uvedená tabulka ukazuje srovnání požadavků Δ v pro různé mise. Pokud jde o požadavky na pohonnou energii, mise k asteroidu blízko Země je příznivě srovnatelná s alternativními těžebními misemi.

Příkladem potenciálního cíle pro ranou expedici asteroidů v rané fázi je 4660 Nereus , od kterého se očekává hlavně enstatit . Toto těleso má velmi nízké Δ v ve srovnání se zvedáním materiálů z povrchu Měsíce. K vrácení materiálu by to však vyžadovalo mnohem delší zpáteční cestu.

Bylo identifikováno více typů asteroidů, ale tři hlavní typy by zahrnovaly asteroidy typu C, S a M:

  1. Asteroidy typu C mají velké množství vody, která se v současné době nepoužívá k těžbě, ale mohla by být použita při průzkumu mimo asteroid. Náklady na misi by bylo možné snížit využitím dostupné vody z asteroidu. Asteroidy typu C mají také mnoho organického uhlíku , fosforu a dalších klíčových přísad pro hnojiva, která by mohla být použita k pěstování potravin.
  2. Asteroidy typu S nesou málo vody, ale jsou atraktivnější, protože obsahují mnoho kovů, včetně niklu, kobaltu a cenných kovů, jako je zlato, platina a rhodium. Malý 10metrový asteroid typu S obsahuje asi 650 000 kg (1 433 000 liber) kovu s 50 kg (110 liber) ve formě vzácných kovů, jako je platina a zlato.
  3. Asteroidy typu M jsou vzácné, ale obsahují až 10krát více kovu než typy S

Skupina vědců v roce 2013 identifikovala třídu snadno obnovitelných předmětů (ERÚ). Původně identifikovanou skupinu tvořilo dvanáct asteroidů, z nichž všechny mohly být potenciálně těženy současnou raketovou technologií. Z 9 000 asteroidů hledaných v databázi NEO bylo možné všech těchto dvanáct přenést na oběžnou dráhu přístupnou Zemi změnou jejich rychlosti o méně než 500 metrů za sekundu (1 800 km/h; 1 100 mph). Tucet asteroidů má velikost od 2 do 20 metrů (10 až 70 stop).

Katalogování asteroidů

Hlavní článek: B612 Foundation

B612 Foundation je soukromá nezisková nadace se sídlem ve Spojených státech, která se věnuje ochraně Zemi před asteroidem stávky . Jako nevládní organizace provedla dvě linie souvisejícího výzkumu, který měl pomoci detekovat asteroidy, které by jednoho dne mohly zasáhnout Zemi, a najít technologické prostředky, jak odklonit jejich cestu, aby se takovým kolizím vyhnula.

Nadace 2013 Cílem bylo navrhnout a vytvořit soukromě financovanou asteroid vyšetřovací Space Telescope , Sentinel v naději, že v roce 2013 se jej spustit v 2017-2018. Infračervený dalekohled Sentinel, kdysi zaparkovaný na oběžné dráze podobné Venuši , je navržen tak, aby pomohl identifikovat ohrožující asteroidy katalogizací 90% těch s průměrem větším než 140 metrů (460 ft) a také průzkumem menších objektů sluneční soustavy.

Data shromážděná společností Sentinel měla být poskytnuta prostřednictvím stávající vědecké sítě pro sdílení dat, která zahrnuje NASA a akademické instituce, jako je Minor Planet Center v Cambridge, Massachusetts . Vzhledem k teleskopické přesnosti satelitu se data Sentinelu mohou ukázat jako cenná pro další možné budoucí mise, jako je těžba asteroidů.

Úvahy o těžbě

Existují čtyři možnosti těžby:

  1. Výroba ve vesmíru (ISM) , která může být povolena biominováním .
  2. Přineste surový asteroidový materiál na Zemi k použití.
  3. Zpracujte jej na místě, abyste přivezli zpět pouze zpracované materiály, a možná vyrobíte pohonnou látku pro zpáteční cestu.
  4. Transportujte asteroid na bezpečnou oběžnou dráhu kolem Měsíce nebo Země nebo na ISS. To může hypoteticky umožnit, aby většina materiálů byla použita a ne zbytečně.

Zpracování in situ za účelem těžby vysoce hodnotných nerostů sníží energetické nároky na přepravu materiálů, ačkoli zpracovatelská zařízení musí být nejprve přepravena na místo těžby. In situ těžba bude zahrnovat vrtání vrtů a vstřikování horké tekutiny/plynu a umožní užitečnému materiálu reagovat nebo se roztavit s rozpouštědlem a extrahovat rozpuštěnou látku. Kvůli slabým gravitačním polím asteroidů způsobí jakékoli činnosti, jako je vrtání, velké poruchy a vytvoří oblaka prachu. Ty mohou být omezeny nějakou kupolí nebo bublinovou bariérou. Nebo by mohly být poskytnuty nějaké prostředky pro rychlé rozptýlení prachu.

Těžařské operace vyžadují speciální zařízení pro těžbu a zpracování rudy ve vesmíru. Strojní zařízení bude nutné ukotvit k tělu, ale jakmile bude na místě, bude se s rudou pohybovat snadněji kvůli nedostatku gravitace. V současné době však neexistují žádné techniky pro rafinaci rudy s nulovou gravitací. Dokování s asteroidem by mohlo být provedeno pomocí postupu podobného harpuně, kdy projektil pronikne na povrch, aby sloužil jako kotva; pak by se k navijáku vozidla na povrch použil připojený kabel, pokud je asteroid dostatečně průbojný a dostatečně tuhý, aby byla harpuna účinná.

Vzhledem ke vzdálenosti od Země k asteroidu vybranému pro těžbu bude doba zpáteční komunikace několik minut nebo déle, s výjimkou příležitostných blízkých přiblížení k Zemi blízkozemskými asteroidy. Jakékoli těžební zařízení tedy bude muset být vysoce automatizované, nebo bude v blízkosti potřeba přítomnost člověka. Lidé by také byli užiteční při řešení problémů a údržbě zařízení. Na druhou stranu mnohaminutová zpoždění komunikace nezabránila úspěchu robotického průzkumu Marsu a automatizované systémy by byly mnohem levnější na stavbu a nasazení.

Extrakční techniky

Povrchová těžba

U některých typů asteroidů může být materiál seškrábán z povrchu pomocí lopatky nebo šneku , nebo u větších kusů „aktivním drapákem“. Existují pádné důkazy o tom, že mnoho asteroidů se skládá z hromád sutin, což potenciálně činí tento přístup nepraktickým.

Těžba šachet

Do asteroidu lze vykopat minu a materiál se extrahuje šachtou. To vyžaduje přesné znalosti pro inženýrství přesnosti astro-polohy pod povrchovým regolitem a přepravního systému pro přepravu požadované rudy do zpracovatelského zařízení.

Magnetické hrábě

Asteroidy s vysokým obsahem kovů mohou být pokryty volnými zrny, které lze shromáždit pomocí magnetu.

Topení

U asteroidů, jako jsou uhlíkaté chondrity, které obsahují hydratované minerály, lze vodu a další těkavé látky extrahovat jednoduše zahřátím. Test extrakce vody v roce 2016 společností Honeybee Robotics použil simulátor asteroidů regolitů vyvinutý společností Deep Space Industries a University of Central Florida, aby odpovídal objemové mineralogii konkrétního uhlíkatého meteoritu. Přestože byl simulant fyzicky suchý (tj. Neobsahoval žádné molekuly vody adsorbované v matrici skalnatého materiálu), zahřátím na přibližně 510 ° C se uvolnil hydroxyl , který vycházel jako značné množství vodní páry z molekulární struktury fylosilikátových jílů a sloučeniny síry . Pára byla kondenzována do kapalné vody plnící sběrné nádoby, což dokazuje proveditelnost těžby vody z určitých tříd fyzicky suchých asteroidů.

U těkavých materiálů ve vyhynulých kometách lze teplo použít k roztavení a odpaření matrice.

Mond proces

Nikl a železo asteroidu bohatého na železo bylo možné extrahovat Mondovým procesem . To zahrnuje průchod oxidu uhelnatého přes asteroid při teplotě mezi 50 a 60 ° C pro nikl, vyšší pro železo a s vysokými tlaky a uzavřený v materiálech, které jsou odolné vůči korozivním karbonylovým skupinám. Vznikají tak plyny, nikl, tetrakarbonyl a pentakarbonyl železa - poté lze při vyšších teplotách z plynu znovu odstranit nikl a železo a jako zbytek ponechat platinu, zlato atd.

Samoreplikační stroje

Studie NASA z roku 1980 s názvem Pokročilá automatizace pro vesmírné mise navrhla komplexní automatizovanou továrnu na Měsíci, která by několik let pracovala na vybudování 80% její vlastní kopie, přičemž dalších 20% se dováželo ze Země od těch složitějších částí (jako počítač čipy) by k výrobě bylo zapotřebí mnohem většího dodavatelského řetězce. Exponenciální růst továren po mnoho let by mohl zpřesnit velké množství lunárního (nebo asteroidního) regolitu . Od roku 1980 došlo k velkému pokroku v miniaturizaci , nanotechnologiích , materiálových vědách a aditivní výrobě , takže je možné dosáhnout 100% „uzavření“ s přiměřeně malou hmotou hardwaru, přestože tyto technologické pokroky jsou na Zemi samy umožněny expanzí dodavatelského řetězce, takže potřebuje další studii. Studie NASA v roce 2012 navrhla přístup „bootstrapping“ k vytvoření dodavatelského řetězce ve vesmíru se 100% uzavřením, což naznačuje, že by bylo možné dosáhnout pouze za dvě až čtyři desetiletí s nízkými ročními náklady.

Studie v roce 2016 opět tvrdila, že je možné ji dokončit za několik desetiletí kvůli pokračujícímu pokroku v robotice, a tvrdila, že přinese Zemi zpět výhody, včetně hospodářského růstu, ochrany životního prostředí a poskytování čisté energie a zároveň poskytne lidstvu ochrana před existenciálními hrozbami.

Neúspěšné těžební projekty

24. dubna 2012 byl miliardářskými podnikateli vyhlášen plán na těžbu asteroidů pro jejich zdroje. Společnost se jmenovala Planetary Resources a mezi její zakladatele patří letecký podnikatel Eric Anderson a Peter Diamandis . Mezi poradce patřil filmový režisér a průzkumník James Cameron a mezi investory byl generální ředitel společnosti Google Larry Page . Jejím výkonným předsedou byl Eric Schmidt . Plánovali do roku 2020 vytvořit ve vesmíru sklad paliva pomocí vody z asteroidů a rozdělit ji na kapalný kyslík a kapalný vodík pro raketové palivo . Odtud by mohl být dopraven na oběžnou dráhu Země k tankování komerčních satelitů nebo kosmických lodí. V roce 2020 bylo schéma zrušeno a veškerý hardware byl vydražen.

Planetární zdroje navrhly technologii teleskopu k lokalizaci a sklizni těchto asteroidů, což vedlo k plánům tří různých typů satelitů:

  1. Arkyd Series 100 (teleskop Leo Space) je levnější nástroj, který bude použit k nalezení, analýze a zjištění, jaké zdroje jsou k dispozici na blízkých asteroidech.
  2. Satelit Arkyd Series 200 (Interceptor), který by ve skutečnosti přistál na asteroidu, aby získal bližší analýzu dostupných zdrojů.
  3. Satelit Arkyd řady 300 (Rendezvous Prospector) vyvinutý pro výzkum a hledání zdrojů hlouběji ve vesmíru.

V roce 2018 byly upuštěny od všech veřejných plánů na technologii kosmického teleskopu The Arkyd a byla získána aktiva Planetary Resources ConsenSys, blockchainová společnost bez cílů v oblasti veřejného prostoru.

Navrhované těžební projekty

Další podobný podnik s názvem Deep Space Industries zahájil v roce 2013 David Gump, který založil další vesmírné společnosti. V té době společnost doufala, že do roku 2015 zahájí vyhledávání asteroidů vhodných pro těžbu a do roku 2016 vrátí vzorky asteroidů na Zemi. Společnost Deep Space Industries plánovala zahájit těžbu asteroidů do roku 2023.

Na ISDC-San Diego 2013 společnost Kepler Energy and Space Engineering (KESE, LLC) také oznámila, že bude těžit asteroidy pomocí jednoduššího a přímočařejšího přístupu: KESE plánuje využívat téměř výhradně stávající naváděcí, navigační a kotevní technologie od většinou úspěšných mise jako Rosetta/Philae , Dawn a Hayabusa a současné nástroje NASA pro přenos technologií k vybudování a odeslání 4-modulového automatizovaného těžebního systému (AMS) na malý asteroid s jednoduchým kopacím nástrojem pro sběr ≈40 tun asteroidového regolitu a přiveďte každý ze čtyř návratových modulů zpět na nízkou oběžnou dráhu Země (LEO) do konce tohoto desetiletí. Očekává se, že malé asteroidy budou uvolněné hromady suti, což zajistí snadnou extrakci.

V září 2012 oznámil NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) projekt Robotic Asteroid Prospector , který prozkoumá a vyhodnotí proveditelnost těžby asteroidů z hlediska prostředků, metod a systémů.

Od roku 2020 (také v rámci podpory NIAC) vyvíjí technologii společnost Deep Space Industries . NASA částečně financuje úsilí v oblasti plánování a vývoje za účelem zkoumání, vzorkování a sklízení asteroidů. Tyto plány zahrnují tři navrhované rodiny kosmických lodí:

  1. FireFlies jsou trojice téměř identických kosmických lodí ve formě CubeSat vypuštěných na různé asteroidy, aby se setkali a prozkoumali je.
  2. DragonFlies jsou také vypuštěny ve vlnách tří téměř identických kosmických lodí, aby shromáždily malé vzorky (5–10 kg) a vrátily je na Zemi k analýze.
  3. Těžbaři vyrážejí k asteroidům, aby shromáždili stovky tun materiálu pro návrat na vysokou oběžnou dráhu Země ke zpracování.

Společnost TransAstra Corporation vyvíjí technologii pro lokalizaci a sklizeň asteroidů pomocí rodiny kosmických lodí Apis, která zahrnuje tři třídy letových systémů:

  1. Mini Bee je experimentální demonstrační vozidlo navržené tak, aby předvedlo patentovaný přístup společnosti k těžbě asteroidů pomocí koncentrované sluneční energie známé jako optická těžba
  2. Honey Bee je kosmická loď střední velikosti navržená tak, aby využívala technologii optické těžby k těžbě asteroidů o průměrném průměru až 10 metrů
  3. Queen Bee je největší kosmická loď v rodině Apis, evoluce včely medonosné, která je navržena tak, aby umožňovala zachycování a těžbu asteroidů až do průměru 40 metrů

Potenciální cíle

Podle databáze Asterank jsou následující asteroidy považovány za nejlepší cíle pro těžbu, má-li být dosaženo maximální efektivity nákladů (naposledy aktualizováno v prosinci 2018):

Asteroid Est. Hodnota (miliarda USD) Est. Zisk (v miliardách USD) Složení
Ryugu 83 30 4,663 Nikl, železo, kobalt, voda, dusík, vodík, čpavek
1989 ML 14 4 4,889 Nikl, železo, kobalt
Nereus 5 1 4,987 Nikl, železo, kobalt
Bennu 0,7 0,2 5,096 Železo, vodík, čpavek, dusík
Didymos 62 16 5,162 Nikl, železo, kobalt
2011 UW158 7 2 5,189 Platina, nikl, železo, kobalt
Anteros 5 570 1250 5,440 Křemičitan hořečnatý, hliník, křemičitan železitý
2001 CC21 147 30 5,636 Křemičitan hořečnatý, hliník, křemičitan železitý
1992 TC 84 17 5,648 Nikl, železo, kobalt
2001 SG10 3 0,5 5,880 Nikl, železo, kobalt
Psychika 27,67 1,78 - Nikl, železo, kobalt, zlato

Ve větším měřítku je Ceres považován za možnost. Jako největší těleso v pásu asteroidů by se Ceres mohl stát hlavní základnou a dopravním uzlem budoucí infrastruktury pro těžbu asteroidů, což by umožnilo transport nerostných surovin na Mars , Měsíc a Zemi. Díky své malé únikové rychlosti v kombinaci s velkým množstvím vodního ledu by také mohl sloužit jako zdroj vody, paliva a kyslíku pro lodě procházející i mimo pás asteroidů. Doprava z Marsu nebo Měsíce na Ceres by byla ještě energeticky účinnější než doprava ze Země na Měsíc.

Ekonomika

V současné době je kvalita rudy a následné náklady a hmotnost zařízení potřebného k těžbě neznámá a lze ji pouze spekulovat. Některé ekonomické analýzy naznačují, že náklady na návrat asteroidových materiálů na Zemi daleko převyšují jejich tržní hodnotu a že těžba asteroidů nebude přitahovat soukromé investice při současných cenách komodit a nákladech na vesmírnou dopravu. Jiné studie naznačují velký zisk při využívání sluneční energie . Potenciální trhy s materiály lze identifikovat a vytvářet zisk, pokud se sníží náklady na těžbu. Například dodávka několika tun vody na nízkou oběžnou dráhu Země pro přípravu raketového paliva pro vesmírnou turistiku by mohla generovat značný zisk, pokud by se kosmický turismus ukázal jako ziskový.

V roce 1997 se spekulovalo, že relativně malý kovový asteroid o průměru 1,6 km (1 mi) obsahuje průmyslové a drahé kovy v hodnotě více než 20 bilionů USD. Poměrně malý M-typ asteroid se středním průměrem 1 km (0,62 mil) může obsahovat více než dvě miliardy tun železa - nikl rudy nebo dva až tři krát světovou produkci 2004. planetky 16 psychika se předpokládá, že obsahovat1,7 × 10 19  kg niklu a železa, které by mohly dodat požadavek světové produkce na několik milionů let. Malou část vytěženého materiálu by také tvořily drahé kovy.

Ne všechny těžené materiály z asteroidů by byly nákladově efektivní, zejména pro potenciální návrat ekonomického množství materiálu na Zemi. Pro potenciální návrat na Zemi je platina v pozemských geologických formacích považována za velmi vzácnou, a proto potenciálně stojí za to přinést určité množství pro pozemské využití. Na druhé straně je nikl poměrně hojný a těží se v mnoha pozemských lokalitách, takže vysoké náklady na těžbu asteroidů nemusí být ekonomicky životaschopné.

Ačkoli Planetary Resources v roce 2012 naznačily, že platina z 30 metrů dlouhého asteroidu by mohla mít hodnotu 25–50 miliard USD, ekonom poznamenal, že jakýkoli vnější zdroj drahých kovů by mohl dostatečně snížit ceny, aby mohl podnik rychle odsoudit k zániku. zvýšení dostupné nabídky takových kovů.

Rozvoj infrastruktury pro změnu oběžných drah asteroidů by mohl nabídnout velkou návratnost investic .

Nedostatek

Hlavní článek: Přírodní zdroj § Klasifikace
Viz také: Ekonomika ustáleného stavu § Posunutí některých pozemských limitů do vesmíru

Nedostatek je základním ekonomickým problémem lidí, kteří mají ve světě omezených zdrojů zdánlivě neomezené potřeby . Protože jsou zdroje Země omezené, relativní nadbytek asteroidové rudy dává těžbě asteroidů potenciál poskytnout téměř neomezené zdroje, což by v podstatě eliminovalo nedostatek těchto materiálů.

Myšlenka vyčerpání zdrojů není nová. V roce 1798 napsal Thomas Malthus , protože zdroje jsou v konečném důsledku omezené, exponenciální růst populace by měl za následek pokles příjmů na obyvatele, dokud by chudoba a hladovění neměly za následek omezující faktor populace. Malthus to předpokládalPřed 223 lety a dosud se neobjevily žádné známky Malthusova efektu týkajícího se surovin.

  • Osvědčené zásoby jsou ložiska nerostných surovin, která jsou již objevena a je o nich známo, že jsou ekonomicky těžitelné za současné nebo podobné poptávky, ceny a dalších ekonomických a technologických podmínek.
  • Podmíněné zásoby jsou objevená ložiska, která ještě nejsou ekonomicky životaschopná.
  • Uvedené zásoby jsou méně intenzivně měřená ložiska, jejichž data jsou odvozena z průzkumů a geologických projekcí. Tuto skupinu rezerv tvoří hypotetické rezervy a spekulativní zdroje.
  • Odvozené rezervy jsou ložiska, která byla nalezena, ale dosud nebyla využívána.

Další rozvoj technik a technologie těžby asteroidů pomůže zvýšit objevy nerostů. Jak náklady na těžbu nerostných surovin, zejména kovů skupiny platiny, na Zemi rostou, náklady na těžbu stejných zdrojů z nebeských těles klesají kvůli technologickým inovacím kolem průzkumu vesmíru. "Substituční efekt", tj. Použití jiných materiálů pro funkce, které nyní plní platina, by se zvyšoval v síle, protože náklady na platinu rostly. Nové zásoby by také přišly na trh ve formě šperků a recyklovaného elektronického zařízení od potulných podniků „kupujeme platinu“ jako podniky, které nyní „nakupujeme zlato“.

Jak září 2016, existuje 711 známých asteroidů, jejichž hodnota je vyšší než US $ : 100 bilionů dolarů.

Finanční proveditelnost

Vesmírné podniky jsou vysoce rizikové, s dlouhými dodacími lhůtami a velkými kapitálovými investicemi, a nejinak je tomu u projektů těžby asteroidů. Tyto typy podniků by mohly být financovány prostřednictvím soukromých investic nebo prostřednictvím vládních investic. Pro komerční podnik může být ziskový, pokud jsou získané výnosy vyšší než celkové náklady (náklady na těžbu a náklady na marketing). Náklady spojené s těžbou asteroidů byly v roce 1996 odhadovány na přibližně 100 miliard USD.

Existuje šest kategorií nákladů uvažovaných pro podnik těžby asteroidů:

  1. Náklady na výzkum a vývoj
  2. Náklady na průzkum a průzkum
  3. Náklady na výstavbu a rozvoj infrastruktury
  4. Provozní a technické náklady
  5. Náklady na životní prostředí
  6. Časové náklady

Stanovení finanční proveditelnosti je nejlépe reprezentováno prostřednictvím čisté současné hodnoty . Jedním z požadavků potřebných pro finanční proveditelnost je vysoká návratnost investic odhadovaná kolem 30%. Příklad výpočtu pro jednoduchost předpokládá, že jediným cenným materiálem na asteroidech je platina. 16. srpna 2016 byla platina oceněna na 1157 $ za unci nebo 37 000 $ za kilogram. Při ceně 1 340 USD by při 10% návratnosti investice bylo nutné vytěžit 173 400 kg (5 575 000 oz) platiny na každých 1 155 000 tun asteroidové rudy. Pro 50% návratnost investice by muselo být vytěženo 1 703 000 kg (54 750 000 oz) platiny na každých 11 350 000 tun asteroidové rudy. Tato analýza předpokládá, že zdvojnásobení dodávky platiny na trh (5,13 milionu uncí v roce 2014) by nemělo žádný vliv na cenu platiny. Realističtější předpoklad je, že zvýšení nabídky o tuto částku by snížilo cenu o 30–50%.

Finanční proveditelnost těžby asteroidů s ohledem na různé technické parametry představila společnost Sonter a v poslední době Hein et al.

Hein a kol. konkrétně prozkoumali případ, kdy je platina přenášena z vesmíru na Zemi, a odhadli, že ekonomicky životaschopná těžba asteroidů pro tento konkrétní případ by byla poměrně náročná.

Snižuje se cena záležitosti přístupu do vesmíru. Astronom Martin Elvis zahájil v roce 2018 zahájení provozního využití nosné rakety Falcon Heavy s nízkou cenou za kilogram na oběžné dráze, aby se zvýšil rozsah ekonomicky těžitelných blízkozemních asteroidů ze stovek na tisíce. Se zvýšenou dostupností delta-v několik kilometrů za sekundu, kterou Falcon Heavy poskytuje, zvyšuje počet přístupných NEA ze 3 procent na přibližně 45 procent.

Právní koncept těžebního partnerství, který existuje ve státních zákonech více amerických států včetně Kalifornie, lze nalézt v případě společných investic více stran do dlouhodobého podnikání v těžbě komodit. V těžebním partnerství „[každý] člen těžební společnosti se podílí na jejích ziscích a ztrátách v poměru, který podíl nebo podíl, který v dole vlastní, k celému partnerskému kapitálu nebo celému počtu akcií“.

Regulace a bezpečnost

Vesmírné právo zahrnuje specifický soubor mezinárodních smluv spolu s vnitrostátními zákonnými zákony . Systém a rámec pro mezinárodní a domácí zákony se částečně objevily prostřednictvím Úřadu OSN pro záležitosti vesmíru . Pravidla, podmínky a dohody, které orgány kosmického práva považují za součást aktivního orgánu mezinárodního vesmírného práva, je pět mezinárodních vesmírných smluv a pět deklarací OSN. Do jednání bylo zapojeno přibližně 100 národů a institucí. Vesmírné smlouvy pokrývají mnoho zásadních otázek, jako je kontrola zbraní, nevlastnění prostoru, svoboda průzkumu, odpovědnost za škody, bezpečnost a záchrana astronautů a kosmických lodí, prevence škodlivého rušení vesmírných aktivit a životního prostředí, oznamování a registrace vesmíru činnosti a řešení sporů. Výměnou za ujištění vesmírné velmoci se země, které necestují vesmírem, podvolily americkým a sovětským návrhům považovat vesmír za společné území (res communis), které nepatřilo žádnému státu.

Zejména těžba asteroidů je pokryta jak mezinárodními smlouvami - například Smlouvou o vesmíru, tak vnitrostátními zákonnými zákony - například konkrétními legislativními akty ve Spojených státech a Lucembursku .

Ohledně mezinárodního vesmírného práva existují různé stupně kritiky. Někteří kritici akceptují Smlouvu o vesmíru, ale odmítají Dohodu o Měsíci. Smlouva o vesmíru umožňuje soukromá vlastnická práva k přírodním zdrojům vesmíru, jakmile jsou odstraněny z povrchu, podpovrchu nebo podloží Měsíce a dalších nebeských těles ve vesmíru. Mezinárodní vesmírné právo je tedy schopno řídit nově vznikající činnosti v oblasti vesmírné těžby, soukromé vesmírné dopravy, komerčních kosmodromů a komerčních vesmírných stanic/stanovišť/osad. Vesmírná těžba zahrnující těžbu a odstraňování přírodních zdrojů z jejich přirozeného umístění je podle smlouvy o vesmíru povolena. Jakmile budou tyto přírodní zdroje odstraněny, mohou být zredukovány na držení, prodány, obchodovány a prozkoumány nebo použity pro vědecké účely. Mezinárodní vesmírné právo umožňuje vesmírnou těžbu, konkrétně těžbu přírodních zdrojů. V rámci kosmických zákonů je obecně chápáno, že získávání vesmírných zdrojů je přípustné, dokonce i soukromými společnostmi za účelem zisku. Mezinárodní vesmírné právo však zakazuje vlastnická práva k územím a vesmírným územím.

Astrofyzici Carl Sagan a Steven J. Ostro vyjádřili obavu, že změna trajektorií asteroidů poblíž Země může představovat hrozbu kolizního nebezpečí. Došli k závěru, že orbitální inženýrství má jak příležitosti, tak i nebezpečí: pokud by kontroly zavedené na technologii manipulace na oběžné dráze byly příliš těsné, budoucí vesmírné lety by mohly být brzděny, ale pokud by byly příliš volné, byla by ohrožena lidská civilizace.

Smlouva o vesmíru

Po deseti letech jednání mezi téměř 100 zeměmi byla Smlouva o vesmíru otevřena k podpisu 27. ledna 1966. Jako ústava pro vesmír vstoupila v platnost 10. října 1967. Smlouva o vesmíru byla dobře přijata; ratifikovalo ji devadesát šest národů a podepsalo dalších dvacet sedm států. Výsledkem bylo, že základní základ mezinárodního vesmírného práva se skládá z pěti (pravděpodobně čtyř) mezinárodních vesmírných smluv spolu s různými písemnými rezolucemi a prohlášeními. Hlavní mezinárodní smlouvou je Smlouva o vesmíru z roku 1967; je obecně vnímána jako „ústava“ pro vesmír. Ratifikací smlouvy o vesmíru z roku 1967 se devadesát osm národů dohodlo, že vesmír bude patřit „provincii lidstva“, že všechny národy budou mít svobodu „používat“ a „prozkoumávat“ vesmír a že obě tato ustanovení musí být provedeno tak, aby „prospělo celému lidstvu“. Princip provincie lidstva a další klíčové termíny dosud nebyly konkrétně definovány (Jasentuliyana, 1992). Kritici si stěžovali, že smlouva o vesmíru je vágní. Přesto mezinárodní vesmírné právo fungovalo dobře a slouží vesmírným komerčním odvětvím a zájmům po mnoho desetiletí. Odvoz a těžba měsíčních hornin bylo například považováno za právně přípustné.

Tvůrci Smlouvy o vesmíru se nejprve zaměřili na zpevnění širších pojmů se záměrem později vytvořit konkrétnější právní ustanovení (Griffin, 1981: 733–734). Proto členové COPUOS později rozšířili normy Smlouvy o vesmíru tím, že vyjádřili konkrétnější pojmy, které jsou obsaženy v „třech doplňkových dohodách“ - Dohodě o záchraně a návratu z roku 1968, Úmluvě o odpovědnosti z roku 1973 a Úmluvě o registraci z roku 1976 (734).

Hobe (2007) vysvětluje, že Smlouva o vesmíru „výslovně a implicitně zakazuje pouze získávání územních vlastnických práv“, ale získávání vesmírných zdrojů je přípustné. V rámci kosmických zákonů je obecně chápáno, že získávání vesmírných zdrojů je přípustné, dokonce i soukromými společnostmi za účelem zisku. Mezinárodní vesmírné právo však zakazuje vlastnická práva k územím a vesmírným územím. Hobe dále vysvětluje, že neexistuje žádná zmínka o „otázce těžby přírodních zdrojů, což znamená, že takové využití je povoleno podle Smlouvy o vesmíru“ (2007: 211). Rovněž poukazuje na to, že existuje nedořešená otázka týkající se rozdělení výhod z vesmírných zdrojů v souladu s článkem odst. 1 Smlouvy o vesmíru.

Měsíční dohoda

Hlavní článek: Měsíční dohoda

Dohoda o Měsíci byla podepsána 18. prosince 1979 jako součást Charty OSN a vstoupila v platnost v roce 1984 po postupu konsensu o ratifikaci pěti států, na kterém se dohodli členové Výboru OSN pro mírové využití vesmíru ( COPUOS). V září 2019 smlouvu podepsalo nebo ratifikovalo pouze 18 zemí. Další tři smlouvy o vesmíru zaznamenaly vysokou úroveň mezinárodní spolupráce, pokud jde o signatury a ratifikaci, ale Smlouva o Měsíci šla dále než oni, podrobnějším vymezením konceptu společného dědictví a uložením konkrétních povinností stranám zapojeným do průzkumu a/nebo využívání vesmíru. Měsíční smlouva výslovně označuje Měsíc a jeho přírodní zdroje jako součást společného dědictví lidstva.

Článek 11 stanoví, že lunární zdroje „nepodléhají národnímu přivlastňování na základě svrchovanosti, používání nebo zaměstnání nebo jakýmkoli jiným způsobem“. Využití zdrojů se však navrhuje povolit, pokud je „řízeno mezinárodním režimem“ (článek 11.5), ale pravidla takového režimu dosud nebyla stanovena. S. Neil Hosenball, generální rada NASA a hlavní americký vyjednavač pro Měsíční smlouvu, v roce 2018 varoval, že vyjednávání pravidel mezinárodního režimu by mělo být odloženo, dokud nebude stanovena proveditelnost využívání lunárních zdrojů.

Námitka kosmických národů proti smlouvě je považována za požadavek, aby vytěžené zdroje (a technologie používané k tomuto účelu) byly sdíleny s jinými národy. Předpokládá se, že podobný režim v Úmluvě OSN o mořském právu brání rozvoji takových průmyslových odvětví na mořském dně.

Spojené státy, Ruská federace a Čínská lidová republika (ČLR) nepodepsaly, nepřistoupily ani neratifikovaly Dohodu o Měsíci.

Právní režimy některých zemí

Spojené státy

Některé národy začínají vyhlašovat právní režimy pro těžbu mimozemských zdrojů. Například americký „ SPACE Act of 2015 “ - usnadňující soukromý rozvoj vesmírných zdrojů v souladu s americkými mezinárodními smlouvami - prošel Sněmovnou reprezentantů USA v červenci 2015. V listopadu 2015 prošel Senátem USA . 25. listopadu podepsal americký prezident Barack Obama zákon HR2262-americký zákon o konkurenceschopnosti zahájení komerčního vesmírného prostoru . Zákon uznává právo občanů USA vlastnit vesmírné zdroje, které získají, a podporuje komerční průzkum a využívání zdrojů z asteroidů. Podle článku § 51303 zákona:

Občan Spojených států zapojený do komerční obnovy zdroje asteroidů nebo vesmírného zdroje podle této kapitoly má nárok na jakýkoli získaný zdroj asteroidů nebo vesmírný zdroj, včetně vlastnictví, vlastnictví, přepravy, používání a prodeje získaného zdroje asteroidu nebo vesmírného zdroje v souladu s platnými zákony, včetně mezinárodních závazků USA

Dne 6. dubna 2020 podepsal americký prezident Donald Trump výkonné nařízení o podpoře mezinárodní podpory obnovy a využívání vesmírných zdrojů. Podle objednávky:

  • Američané by měli mít právo zapojit se do komerčního průzkumu, obnovy a využívání zdrojů ve vesmíru
  • USA nepovažují vesmír za „globální společenství“
  • USA jsou proti dohodě o Měsíci

Lucembursko

V únoru 2016 lucemburská vláda oznámila, že se pokusí „nastartovat průmyslový sektor k těžbě zdrojů asteroidů ve vesmíru“, mimo jiné vytvořením „právního rámce“ a regulačních pobídek pro společnosti zapojené do odvětví. Do června 2016 oznámila, že „investuje více než 200 milionů USD do výzkumu, demonstrací technologií a do přímého nákupu akcií ve společnostech, které se přestěhují do Lucemburska“. V roce 2017 se stala „první evropskou zemí, která schválila zákon , který společnostem přiznává vlastnictví jakýchkoli zdrojů, které získávají z vesmíru“, a zůstala aktivní při prosazování veřejné politiky vesmírných zdrojů v roce 2018.

V roce 2017 uzavřely Japonsko , Portugalsko a Spojené arabské emiráty dohody o spolupráci s Lucemburskem pro těžební operace v nebeských tělesech.

Zásah do životního prostředí

O pozitivním dopadu těžby asteroidů se předpokládá, že umožňuje přenos průmyslových činností do vesmíru, jako je výroba energie. Byla vyvinuta kvantitativní analýza potenciálních přínosů těžby vody a platiny ve vesmíru pro životní prostředí, kde by se potenciálně velké přínosy mohly uskutečnit v závislosti na poměru materiálu těženého ve vesmíru a hmoty vypouštěné do vesmíru.

Výzkumné mise k asteroidům a kometám

Probíhá a je plánováno

  • Hayabusa2 - probíhající návratová mise vzorku asteroidů JAXA (dorazila na cíl v roce 2018, vrácený vzorek v roce 2020)
  • OSIRIS-REx -pokračující návratová mise vzorku asteroidů NASA (zahájena v září 2016)
  • Fobos-Grunt 2 -navrhovaná návratová mise Roskosmos na Phobos (spuštění v roce 2024)
  • VIPER rover - plánuje se vyhlídka na měsíční zdroje v roce 2022.

Dokončeno

Viz také: Seznam menších planet a komet navštívených kosmickými loděmi

První úspěšné mise podle zemí:

Národ Letět s Obíhat Přistání Ukázkový návrat
 USA ICE (1985) NEAR (1997) NEAR (2001) Hvězdný prach (2006)
 Japonsko Suisei (1986) Hayabusa (2005) Hayabusa (2005) Hayabusa (2010)
 EU ICE (1985) Rosetta (2014) Rosetta (2014)
 Sovětský svaz Vega 1 (1986)
 Čína Chang'e 2 (2012)

Ve fikci

Viz také: Asteroidy v beletrii § Těžba nerostů a Kategorie: Fikce o těžbě asteroidů

První zmínka o těžbě asteroidů ve sci -fi zjevně pochází z příběhu Garretta P. Servisse Edisonovo dobytí Marsu , publikovaného v New York Evening Journal v roce 1898.

Film Alien z roku 1979 , který režíroval Ridley Scott , představuje posádku komerčně provozované vesmírné lodi Nostromo na zpáteční cestě na Zemi, která táhne rafinérii a 20 milionů tun minerální rudy těžené z asteroidu.

Román Heavy Time od CJ Cherryha z roku 1991 se zaměřuje na situaci těžařů asteroidů ve vesmíru Alliance-Union , zatímco Moon je britský sci-fi dramatický film z roku 2009, který zobrazuje lunární zařízení, které těží alternativní palivo helium-3 potřebné k zajištění energie na Zemi. Byl pozoruhodný svým realismem a dramatičností a získal několik mezinárodních ocenění.

Mezi několik sci-fi videoher patří těžba asteroidů. Například ve vesmíru- MMO , EVE Online , je těžba asteroidů velmi populární díky své jednoduchosti.

V počítačové hře Star Citizen podporuje těžební povolání celou řadu specializovaných odborníků, z nichž každý hraje při úsilí zásadní roli.

V sérii románů Expanze je těžba asteroidů hnací ekonomickou silou kolonizace sluneční soustavy. Vzhledem k tomu, že k úniku gravitace planet je zapotřebí obrovského energetického příkonu, z románů vyplývá, že jakmile budou založeny vesmírné těžební platformy, bude účinnější získávat přírodní zdroje (vodu, kyslík, stavební materiály atd.) Z asteroidů spíše než zvedat dobře je vymanili ze zemské gravitace.

Román Delta-v Daniela Suareza z roku 2019 popisuje, jak by bylo možné dosáhnout těžby asteroidů pomocí dnešní technologie při odvážné investici enormního množství kapitálu na konstrukci dostatečně velké kosmické lodi s dnešní technologií. Suarez také poskytuje podpůrný materiál ilustrující navrhovaný design jeho koncepce kosmické lodi na adrese http://daniel-suarez.com/deltav_design.html

Galerie

Viz také

Poznámky

Reference

Publikace

externí odkazy

Text

Video