УТИЛИЗАЦИЯ ПРИВНЕСЕННОГО НА ЛУНУ АСТЕРОИДНОГО ВЕЩЕСТВА - ЭКОНОМИЧНЫЙ ПУТЬ К ПОЛУЧЕНИЮ КОСМИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ ВЫСОКОЙ ЦЕННОСТИ
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
УТИЛИзАцИЯ прИвНЕСЕННОГО НА ЛУНУ АСТЕрОИдНОГО вЕщЕСТвА
УДК 629.78:622:523.34
утилизация ПривнеСенного на луну
аСтероидного вещеСтва — экономичный Путь
к Получению коСмичеСких реСурСов выСокой ценноСти
© 2018 г. Шевченко в.в.
Государственный астрономический институт имени П.К. Штернберга МГУ (ГАИШ МГУ)
Университетский пр-т, 13, г. Москва, Российская Федерация, 119991, e-mail: director@sai.msu.ru
В последние годы в аналитических обзорах эксперты все чаще обращают внимание
на рост дефицита редких и редкоземельных элементов, необходимых для развития
передовых технологий в современной промышленности. Для решения этой проблемы
в будущем были предложены проекты утилизации вещества астероидов, сближающихся
с Землей. Несмотря на сложности захвата, транспортировки и последующей разработки
в космосе подобного объекта, такой путь решения задачи казался технологически
возможным и рентабельно оправданным. Железо-никелевый астероид размером 10 м
в поперечнике мог бы содержать до 75 т редких и редкоземельных металлов, прежде всего
металлов платиновой группы, что эквивалентно коммерческой стоимости в ценах 2016 г.
примерно $2,8 млрд. В данной работе показано, что утилизация астероидного вещества,
поступающего на лунную поверхность, может оказаться технологически более простой
и экономически более рентабельной. До настоящего времени считалось, что лунные
ударные кратеры не содержат пород образовавших их астероидов, так как при вы-
соких скоростях падения ударники испаряются в процессе столкновения с поверх-
ностью Луны. Благодаря последним исследованиям выяснилось, что при скорости
падения меньше 12 км/с ударник может частично сохраниться в механически раздроб-
ленном состоянии. Следовательно, к числу возможных ресурсов, присутствующих
на лунной поверхности, можно отнести никель, кобальт, платину и редкие металлы
астероидного происхождения.
Приводимые расчеты показывают, что общая масса, например, платины и платиноидов
на поверхности Луны в результате падения астероидов может составить до 14,1 млн т.
Ключевые слова: Луна, лунные ресурсы, астероиды, химический состав
астероидов, редкие металлы, редкоземельные металлы, ударные процессы на Луне,
космические технологии разработки астероидов, процессы привнесения астероидного
вещества на Луну.
uTIlIZaTION OF ThE aSTErOId SubjECT
ON ThE mOON — а mOrE ECONOmIC way TO ObTaIN
COSmIC rESOurCES OF hIgh valuE
Shevchenko v.v.
Sternberg Astronomical Institute of the Moscow State University (SAI MSU)
13 Universitetskiy pr-t, Moscow, 119991, Russian Federation, e-mail: director@sai.msu.ru
In recent years, in analytical reviews, experts are increasingly paying attention to the growing
scarcity of rare and rare-earth elements necessary for the development of advanced technologies
in modern industry. To solve this problem, in the future, projects were proposed for the utilization
of a substance of asteroids approaching the Earth. Despite the diiculties of seizing, transporting
and further developing such an object in space, this way of solving the problem seemed
technologically feasible and cost-effective justified. A 10-m iron-nickel asteroid could contain
up to 75 tons of rare and rare-earth metals, primarily platinum-group metals, which is equivalent
№ 1(20)/2018 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 5
Шевченко В.В.
to a commercial price of about $2.8 billion in 2016 prices. In this paper it is shown that
the utilization of an asteroid substance entering the lunar surface can be technologically
more simple and economically more cost-effective. Until now, it was believed that the lunar
impact craters do not contain the rocks of the asteroids that formed them, since at high
velocities the impactors evaporate during a collision with the lunar surface. According
to the latest research, it turned out that at a fall rate of less than 12 km/s the drummer can
partially survive in a mechanically fractured state. Consequently, the number of possible
resources present on the lunar surface can be attributed to nickel, cobalt, platinum and rare
metals of asteroid origin.
The calculations show that the total mass, for example, of platinum and platinoids
on the lunar surface as a result of the fall of asteroids may amount to 14.1 million tons.
Key words: the Moon, lunar resources, asteroids, the chemical composition of asteroids,
rare metals, rare earth metals, impact processes on the Moon, space technology for the
development of asteroids, the processes of bringing an asteroid substance to the moon.
ШЕВЧЕНКО Владислав Владимирович — доктор физико-математиче-
ских наук, профессор, заведующий отделом исследований Луны и планет
ГАИШ МГУ, e-mail: vladislav_shevch@mail.ru
SHEVCHENKO Vladislav Vladimirovich — Doctor of Science (Physics
and Mathematics), Professor, Head of Moon and Planets Research
Department at SAI MSU, e-mail: vladislav_shevch@mail.ru
Шевченко в.в.
При будущем развитии лунной инду- тщательное изучение возможностей по-
стрии произведенные из местного сырья исков и утилизации в доступном космосе
материалы, полуфабрикаты и изделия смо- редких и редкоземельных элементов.
гут найти экономически и технологически
оправданное применение непосредствен- редкие и редкоземельные металлы
но на лунной поверхности, на окололун- и их значение при современном развитии
ной орбите, на геостационарных и низких техники и технологий
околоземных орбитах. В настоящее время
предполагается, что детальное изучение Изучение проблем, связанных с ис-
материальных ресурсов Луны является пользованием редкоземельных металлов
весьма актуальным, поскольку его резуль- (РЗМ), экспертами Центра исследований
таты могут определить перспективные на- кризисных ситуаций показывает, что в по-
правления научно-технических и техноло- следние десятилетия спрос на этот ресурс
гических разработок в области освоения имеет устойчивую тенденцию к росту.
Солнечной системы [1]. В этой осново- Объемы мирового рынка возросли за по-
полагающей работе по стратегическому следние 50 лет с 5 000 до 125 000 т в год [3],
использованию лунных природных ресур- что объясняется широким использовани-
сов отмечалось, что современная стадия ем РЗМ в быстроразвивающихся областях
развития человечества сопровождается ря- промышленности, связанных с прогрессом
дом неблагоприятных антропогенных воз- высоких технологий. Уникальные свойства
действий на земную среду. редкоземельных металлов находят свое при-
В первую очередь следует обратить менение, в первую очередь, в авиационно-
внимание на истощения материальных космической и военно-промышленной
и энергетических запасов на Земле. В связи отраслях экономики и поэтому являются
с этими глобальными процессами неизбеж- стратегическими материалами. Кроме того,
но возникнет потребность в исследовани- потребителей интересуют шесть элементов,
ях, связанных с добычей и переработкой известных как платиновая группа металлов:
лунных ресурсов [2]. С учетом новых иридий (iridium, Ir), осмий (osmium, Os), пал-
мировых тенденций необходимо провести ладий (palladium, Pd), родий (rhodium, Rh),
6 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ № 1(20)/2018
УТИЛИзАцИЯ прИвНЕСЕННОГО НА ЛУНУ АСТЕрОИдНОГО вЕщЕСТвА рутений (ruthenium, Ru) и собственно пла- исчезновения на Земле большей части тина (platinum, Pt). Эти элементы, редко редких и редкоземельных металлов. Сло- встречающиеся на Земле, обладают уни- жившаяся ситуация заставляет исследо- кальными химическими и физическими вателей обратиться к поискам ресурсов свойствами, что делает их жизненно необ- РЗМ в доступной в настоящее время части ходимыми индустриальными материалами. околоземного космического пространства. Прогнозы возрастающего дефицита Планирование задач по добыче редких редких и редкоземельных элементов на и редкоземельных металлов в космосе Земле. В последние годы в аналитических (мировая практика). В своей недавней обзорах эксперты все чаще обращают вни- клиентской рассылке финансовый кон- мание на рост дефицита редких и редко- гломерат GSGI дает развернутый анализ земельных элементов. Упомянутый выше современной ситуации и, в частности, при- рост потребностей накладывается на все зывает к развитию добычи платины в кос- уменьшающиеся темпы добычи этих ре- мосе [6]. По мнению аналитиков GSGI, сурсов. Такая неблагоприятная тенденция в настоящее время уже нет финансовых еще осложняется рядом геополитических и технологических препятствий для ос- обстоятельств. Ресурсы редких и редко- воения ресурсов астероидов. Так, согласно земельных элементов географически рас- предварительным разработкам специалис- пределены очень неравномерно. Так, два тов по космической технике из Калифор- месторождения в ЮАР обеспечивают 80% нийского технологического института, всей мировой добычи платины. Бóльшая создание изыскательских зондов обойдется часть (92%) используемого в мире ниобия в несколько десятков миллионов долларов. (niobium, Nb) экспортируется из Бразилии. Космический комплекс для поимки близко Ниобий широко применяется для произ- подходящих к Земле астероидов потребует водства сверхпроводящих магнитов и спла- затрат в $2,6 млрд. Финансовые аналитики вов с высокой жароустойчивостью для считают, что для современных венчурных реактивной авиации и ракетной техни- компаний эти вложения вполне доступны. ки. Ниобий нашел свое применение также Ведь строительство одной шахты по до- в производстве контейнеров для хране- быче редкоземельных металлов на Земле ния радиоактивных отходов или установок стоит $1 млрд. В то же время, благодаря по их использованию. Ниобий увеличивает развитию частных космических компаний, прочность таких металлов, как титан, молиб- стоимость запусков постоянно сокращается. ден, цирконий, и одновременно повышает Если раньше, в эпоху космических шат- их жаростойкость и жаропрочность. Из спла- тлов, отправка на орбиту одного килограмма вов, содержащих ниобий, и чистого ниобия грузов обходилась в $30 000, то сегодня сделаны некоторые детали ракет и бортовой эти затраты уже сведены до $5 000. аппаратуры искусственных спутников Земли. Частные космические компании Space X В настоящее время почти все запасы и Blue Origin обещают сократить эти сум- редкоземельных элементов (97%) постав- мы еще в несколько раз за счет повторно- ляются Китаем. Указывая на такую дис- го использования первых ступеней ракет пропорцию, аналитики крупнейшего в мире и других компонентов. Таким образом, финансового конгломерата Goldman Sachs по прогнозам аналитиков GSGI, первона- Group, Inc. (GSGI) несколько лет назад чальные затраты быстро окупятся. При отмечали, что мерилом нарастающего де- разработке одного астероида добывающая фицита является, в т. ч., резкий рост ми- компания может получить платины на ровых цен на редкие и редкоземельные сумму $50 млрд. В цитируемом документе металлы [4]. На момент исследования приводятся данные еще одной частной цены поднялись почти десятикратно от компании по разработке космических ре- уровня 2009 г. и продолжали расти. Если сурсов — Planetary Resources, Inc. (PRI), в 2010 г. стоимость 1 кг редкоземельных согласно которым металлический асте- металлов составляла $10,3, то в течение роид, сопоставимый по размерам с фут- последующих двух лет она поднялась до больным полем, как правило, обладает $162,66. Вместе с тем, согласно прогнозам запасами платины на указанную сумму. аналитиков из GSGI, разведанных запа- Компания PRI одной из первых объя- сов, например, платины, меди и никеля на вила, что целью ее создания является Земле осталось не более чем на 40 лет [5]. утилизация материальных ресурсов ближ- В различных источниках называются него космоса [7]. Автор этой статьи в том примерно такие же прогнозы по времени же году (2012 г.) получил приглашение № 1(20)/2018 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 7
Шевченко В.В. от одного из основателей компании П. Диа- телескопов наземного или космического мантиса периодически участвовать в экс- базирования. В процессе первых шагов пертных оценках направлений будущей по определению целей и задач новой ком- деятельности PRI. Как предприниматель пании специалисты из PRI просчитали П. Диамантис ранее был организатором ряда возможности выбора объектов с помощью проектов, связанных с развитием космоса наземных телескопических наблюдений и передовых технологий. В упомянутом со- и экономическую эффективность дальнейшей общении он конкретизировал цели создавае- утилизации ресурсов выбранного астероида. мой компании, которые предполагают создание На рис. 2 приводится схема результатов новых космических аппаратов и новой тех- данного анализа, опубликованная в жур- нологии для утилизации ресурсов астероидов. нале New Scientist [9]. Для маркетингового Базовая концепция, которая разраба- анализа были использованы результаты тывается в последние годы специалистами телескопических наблюдений астероида PRI, представляет собой орбитальный ком- 1986 DA, проведенные известным исследо- плекс в виде некоего эластичного контей- вателем тел Солнечной системы У. Харт- нера, снабженного двигательной установ- манном (William Hartmann) в 1994 г. Левая кой для осуществления маневров в космосе диаграмма на рис. 2 показывает химический (рис. 1) [8]. Предполагается, что выбран- состав этого металлического астероида, име- ный заранее астероид может захватываться ющего размеры около 2 км и массу 3·1013 кг. этим устройством и перемещаться на ста- Основным компонентом астероида является ционарную окололунную орбиту или в железо с примесью платины, никеля и кобальта. точки Лагранжа 1 или 2, где объект бу- На момент проведения исследований дет находиться в течение долгого времени (1994 г.) мировая рыночная конъюнктура и постепенно подвергаться разработке. была такова, что общая стоимость вещества В рамках разрабатываемой технологии астероида 1986 DA, если бы его удалось планируется использовать астероиды, ко- утилизировать, могла бы составить $25 трлн. торые находятся на орбитах с перигелий- Но через несколько лет, на момент образо- ными расстояниями, меньшими или равны- вания компании PRI (2012 г.), конъюнктура ми 1,3 а.е. Очевидно, что при современном мирового рынка металлов сильно измени- уровне возможностей ракетной техники лась, и общая стоимость рассматриваемого утилизации могут подвергнуться астерои- астероида могла бы составить уже $87,2 трлн. ды ограниченных размеров. В связи с этим Следует заметить, что в последнем случае особую важность приобретает этап перво- наибольшую ценность представляли запасы начального поиска и выбора объектов. никеля, а не платины, как можно было бы В схеме, развиваемой PRI, на начальном предполагать. Для наглядности оценок авторы этапе предполагается, что выбор нужного проведенного исследования показали в правой объекта будет осуществляться на основе диаграмме величину государственного долга дистанционного анализа с использованием США, на момент исследования равного $15 трлн. Рис. 1. Концептуальная схема захвата астероида (рис. Planetary Resources, Inc.): 1 — захват и помещение в эластичное устройство выбранного для разработки астероида; 2 — транспортировка выбранного астероида на окололунную орбиту или в точки Лагранжа 8 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ № 1(20)/2018
УТИЛИзАцИЯ прИвНЕСЕННОГО НА ЛУНУ АСТЕрОИдНОГО вЕщЕСТвА
Рис. 2. Схема анализа экономической эффективности использования ресурсов астероида 1986 DA [9]. Стоимость металлов
указана в рыночных ценах 2012 г.
Однако первыми объектами для разра- На рис. 3 (на врезке) показан общий вид
ботки могут стать только астероиды с раз- малого спутника Arkyd в орбитальной кон-
мерами в метровом диапазоне, на утилиза- фигурации (рисунок PRI [11]).
цию которых и рассчитана схема, показанная
на рис. 1. Тем не менее, специалисты PRI
считают, что и в этом случае осуществление
проекта будет экономически оправданным.
В качестве примера приводятся данные
о типичных составах астероидов различ-
ного типа. Известно, что обычный астеро-
ид S-типа (каменный астероид) размером
около 10 м может содержать металлическую
фракцию общей массой 650 т, которая вклю-
чает около 50 кг редких и редкоземельных
металлов. Более перспективный вариант
заключается в утилизации вещества асте-
роида М-типа (металлического астероида)
такого же размера. Если для оценки эко-
номической целесообразности такой опера-
Рис. 3. Вывод на околоземную орбиту аппарата Arkyd-3
ции использовать данные, опубликованные
с борта МКС (фото NASA). На врезке показан общий вид
в работе [10], подобный железо-никелевый аппарата Arkyd в орбитальной конфигурации (фото PRI [11])
астероид мог бы содержать до 75 т ред-
ких и редкоземельных металлов, прежде Первый аппарат этой серии — Arkyd-3 —
всего — платиновой группы, что эквива- был доставлен на борт Международной
лентно коммерческой стоимости в ценах космической станции (МКС) ракетно-
2016 г. примерно $2,8 млрд. космическим комплексом Space X CRS-6
В связи со сказанным, проблема вы- 14 апреля 2015 г. Спустя три месяца кос-
бора объекта для разработки ресурсов мический аппарат Arkyd-3 через шлюзовое
приобретает особое значение. Поэтому устройство МКС был выведен на около-
в перспективе руководство компании PRI земную орбиту и начал испытательный по-
для анализа близко подходящих к Земле лет длительностью 90 дней (рис. 3, фото
астероидов планирует широко использовать NASA [11]).
орбитальные телескопы, смонтированные В ноябре 2016 г. миноритарным акцио-
на малых спутниках массой 30–50 кг, что, нером компании PRI стало правительство
очевидно, приведет к уменьшению стои- государства Люксембург [12]. Согласно
мости всей программы. Первые аппараты заключенному соглашению, европейский
такого типа серии Arkyd уже подготовле- акционер выделяет финансирование в раз-
ны для тестовых испытаний в космосе. мере €25 млн для осуществления запуска
№ 1(20)/2018 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 9
Шевченко В.В.
спутника Arkyd-6. Целью этой миссии, нача- астероида поперечником около 7 м. Пла-
той в январе 2018 г., будет изучение близко нируемые размеры контейнера составляют
подходящих к Земле астероидов, потен- 15 м в диаметре и 10 м по длине.
циально пригодных для разработки ресурсов.
В 2013 г. в США возникла еще одна част-
ная компания, поставившая своей целью
решение научных и технологических задач
по поискам и утилизации природных ресур-
сов на астероидах [13].
В стратегическом отношении ком-
панией Deep Space Industries была при-
нята несколько отличающаяся схема
первоначальных этапов и дальнейшего
технологического развития. Поскольку
основной задачей изначально были иссле-
дование и разработка ресурсов на астеро-
идах значительного размера, технологи-
чески не предполагается использование Рис. 5. Концептуальная схема момента захвата астероида
техники поимки и транспортировки объек- по проекту «NASA–KISS»
тов с применением «космического меш-
ка». В связи с этим, выбор потенциальных Предполагается, что выведенный на
целей планируется производить контакт- околоземную орбиту ракетой-носителем
ными методами с помощью соответствую- типа «Атлас-5» космический аппарат бу-
щих аппаратов [14]. дет преодолевать протяженные расстоя-
После предварительного выбора объек- ния до достижения удаленного объекта
та путем его обследования с максимально на двигателях малой тяги (ионных дви-
возможным приближением (рис. 4) оконча- гателях), а дальнейшее маневрирование
тельный выбор осуществляется по резуль- осуществлять с помощью нескольких
татам исследований на его поверхности. ксеноновых двигателей.
Согласно планируемому графику осу-
ществления проекта, после выведения
на низкую околоземную орбиту в 2025 г.
аппарату потребуется еще около четы-
рех лет, чтобы найти выбранный астероид
и осуществить его захват. В дальнейшем
комплекс вместе с захваченным астеро-
идом должен переместиться на высокую
окололунную орбиту, на что потребуется
еще 2…6 лет. По предварительным расчетам
весь первый этап проекта может продлить-
ся до 10 лет. К этому времени ожидается
завершение подготовки пилотируемого
космического комплекса, с использовани-
Рис. 4. Выбор объекта разработки с помощью аппаратов
ем которого разработка вещества астероида
обследования (рисунок Deep Space Industries [14]) будет осуществляться уже при участии
астронавтов.
Рядом исследовательских организаций
США при руководящей роли Института Признаки наличия астероидного вещества
космических исследований им. У.М. Кека на лунной поверхности
(Keck Institute for Space Studies — KISS)
по заказу NASA был разработан свой про- Как показывает приведенный выше об-
ект захвата, транспортировки и утилизации зор космических проектов, в начале теку-
малого астероида [15]. щего десятилетия общепризнанным на-
На рис. 5 приводится концептуальная правлением было изучение и возможная
схема момента захвата астероида, рас- утилизация ресурсов астероидов. Соглас-
смотренная в данном проекте. Предпо- но большинству экспертных заключений,
лагается, что наиболее рациональным ре- такое решение считалось технологически
шением проблемы будет разработка малого и экономически вполне эффективным,
10 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ № 1(20)/2018
УТИЛИзАцИЯ прИвНЕСЕННОГО НА ЛУНУ АСТЕрОИдНОГО вЕщЕСТвА несмотря на очевидные сложности опера- ций по захвату и транспортировке объектов последующей разработки. Последнее осо- бенно наглядно проявляется при анали- зе всех подробностей, изложенных в про- екте «NASA – KISS». Но одновременно с этими работами стали появляться ре- зультаты новых исследований, которые позволяют рассмотреть альтернативный путь добычи редких и редкоземельных металлов в околоземном космосе. Под- тверждается предположение, что астеро- идное вещество, как несомненный источ- ник подобных ресурсов, в достаточном количестве может находиться на лунной Рис. 6. Образец 12013 размером ~5 см (фото NASA) [18] поверхности, что позволяет осуществить его утилизацию технологически более Наличие подобных включений являет- простыми методами. ся практически однозначным свидетель- Содержание в лунном поверхностном ством привнесения в лунное вещество веществе редких и редкоземельных эле- астероидных составляющих. Кроме того, ментов. Результаты уже первых иссле- исследования, проведенные на основе дований образцов лунного вещества, дос- изотопного анализа, показали, что об- тавленных на Землю, реально показали, разец 12013 состоит из чрезвычайно что поверхностный слой Луны в массе ин- сложной смеси расплавов и обломочных тенсивно обогащается метеоритным веще- компонентов неопределенного проис- ством. Было установлено, что чистое метал- хождения [19, 20]. лическое железо, обнаруженное в лунных При этом, несмотря на то, что образец породах, скорее всего, имеет внелунное, был найден в Океане Бурь, вещество мор- метеоритное происхождение и может слу- ских базальтов в данной брекчии отсут- жить индикатором привнесенных материа- ствует. Повторное определение возраста лов. Согласно предварительным результа- отдельных составляющих показало, что там, основанным на данных о химическом наиболее молодые компоненты относят- анализе образцов, доставленных на Землю ся ко времени 4,16…4,17 млрд лет назад, космическим кораблем (КК) «Аполлон» а более древние фрагменты по возра- и автоматической лунной станцией (АЛС) сту приближаются к эпохе первоначаль- «Луна», примесь метеоритного вещества ной лунной дифференциации — около в поверхностном слое Луны оценивалась 4,5 млрд лет назад. величиной примерно в 1–2% [16]. Возраст морских базальтов Океана В процессе дальнейших исследований Бурь по многим определениям в среднем эти данные были уточнены. составляет 3,1…3,3 млрд лет. Таким об- В лунном веществе, доставленном на разом, исследователи пришли к едино- Землю экипажем КК «Аполлон-12», оказал- душному мнению, что при своем обра- ся фрагмент брекчии, обладающий рядом зовании изучаемый образец претерпел экзотических свойств [17]. Образец 12013 ударный метаморфизм около 4 млрд лет размером ~5 см имел массу 82,3 г (рис. 6, назад в эпоху интенсивной бомбарди- фото NASA) [18]. В результате подробного ровки Луны метеоритами и астероидами. анализа химического состава этого фраг- В Океан Бурь этот фрагмент брекчии, мента выяснилось, что кроме типичных по-видимому, был заброшен из матери- для лунного вещества элементов в данном ковой области во время более позднего образце были обнаружены следующие со- ударного события. ставляющие, относящиеся к числу редко- Возвращаясь к химическому составу земельных (по классификации лунных образца 12013, следует обратить внимание пород — «KREEP–породы»): на относительно высокое содержание ред- барий (Ba) до 2 вес. %; кого металла ниобия, уникальные свойства ниобий (Nb) до 2 вес. %; которого были описаны выше. Также сле- цирконий (Zr) до 2 200 ppm; дует упомянуть, что обычное содержание хром (Cr) до 2 300 ppm; ниобия в земных рудах промышленного германий (Ge) до 500 ppm. значения обычно составляет 2–4%. № 1(20)/2018 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 11
Шевченко В.В.
Исходя из приведенных результатов событий на лунной поверхности, возмож-
и учитывая сложную историю формирова- ность которого появилась в последние годы,
ния и перемещения образца 12013, следу- показывает, что приток метеоритного (асте-
ет обратиться к исследованиям образцов, роидного) вещества происходит постоян-
доставленных на Землю из материковых но. На крупномасштабных изображениях,
областей Луны АЛС «Луна-20» (февраль получаемых длиннофокусной камерой ис-
1972 г.) и КК «Аполлон-16» (апрель 1972 г.). кусственного спутника Луны (ИСЛ) LRO
Часть таких исследований была сделана (Lunar Reconnaissance Orbiter), регулярно
повторно на более высоком современном обнаруживаются новые ударные крате-
уровне и дала более точные результаты. ры различных размеров. В качестве при-
Среди образцов реголита из пробы, до- мера можно привести сравнение снимков,
ставленной АЛС «Луна-20», были выде- полученных 02.12.2012 г. (M183689789L)
лены частицы анортозитового типа, в ко- (рис. 7, а) и 27.07.2013 г. (M1129645568L)
торых размеры металлических включений (рис. 7, б). Видно, что на изображении, сде-
достигали от десятков до сотен микрон. ланном около восьми месяцев спустя, появился
Судя по данным предварительных иссле- ударный кратер диаметром 18 м [28].
дований, состав этой фракции попадает
в типичную метеоритную область с содер-
жанием 5…7% никеля (Ni) и ~0,5% кобаль-
та (Со) [21]. Вместе с тем, исследования
фрагментов анортозитов обнаружили при-
сутствие редкоземельных элементов при
концентрации в 10 раз большей, чем в ти-
пичных метеоритах хондритового состава.
При сопоставлении с результатами иссле-
дований мелкой фракции образцов, достав-
ленных КК «Аполлон-16», обнаружилось,
что в этом случае концентрация редкозе-
мельных элементов в пробе АЛС «Луна-20»
меньше и составляет 2/3 [22]. В то же вре-
а)
мя содержание Co, Sc, Cr оказалось выше
примерно в полтора-два раза [23].
Аналогичные результаты, достоверно
показывающие присутствие астероидно-
го вещества на Луне, получены при ана-
лизе образцов, доставленных на Землю
КК «Аполлон-16». Одним из примеров
может служить изучение образца брекчии
60035. Его масса составляет 1,05 кг. Воз-
раст включения анортозитового состава
был определен как 4,09±0,1 млрд лет. При
анализе этой части образца было обна-
ружено высокое содержание иридия (Ir),
что, по мнению авторов исследования, б)
указывает на достоверное присутствие
Рис. 7. Снимки, показывающие появление нового кратера
включений астероидного вещества [24]. (фото NASA [28]), снятые 02.12.2012 г. (а) и 27.07.2013 г. (б)
Исследования образца анортозитово-
го состава 60015, имевшего массу 5,57 кг, В исследовании [29] было проанали-
также показали следы метеоритного веще- зировано более 14 000 подобных пар изо-
ства в виде сидерофилов при относительно бражений, в результате чего обнаружено
повышенном содержании иридия [25, 26]. 222 новых кратера с диаметрами 3…43 м,
Похожие результаты были получены и при сформировавшихся за последние семь лет.
анализе других образцов материковых по- На рис. 8 приведено полученное террито-
род из числа собранных в процессе экс- риальное распределение этих объектов на
педиции «Аполлон-16» [27]. всей лунной поверхности, включая види-
Интенсивность современных падений мое и обратное полушария Луны. Красными
астероидов и метеоритов на лунную по- точками отмечены два ударных события,
верхность. Реальный мониторинг ударных которые наблюдались также с Земли.
12 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ № 1(20)/2018
УТИЛИзАцИЯ прИвНЕСЕННОГО НА ЛУНУ АСТЕрОИдНОГО вЕщЕСТвА
Рис. 8. Распределение на лунной поверхности 222 новых кратеров, появление которых обнаружено по снимкам, полученным
искусственным спутником Луны Lunar Reconnaissance Orbiter (фото NASA [29])
возможности утилизации астероидного астероидов на Луну выяснилось, что при
вещества, привнесенного определенных скоростях ударник не ис-
на лунную поверхность паряется в процессе высокотемпературно-
го взрыва, как считалось ранее, а претер-
При анализе существующих проектов певает только механическое разрушение,
утилизации астероидного вещества в кос- и его вещество в значительной степени
мосе возникают очевидные предпосылки сохраняется внутри образовавшегося кра-
использовать вариант поиска, разработки тера [30]. Согласно этим оценкам, при
и доставки на Землю соответствующих падении «медленных» астероидов до 50%
материальных ресурсов с Луны. Можно ука- массы ударника концентрируется внутри
зать на ряд аспектов. Как было показано сформированного кратера, остальная же
выше, современные проекты по освоению часть раздробленного материала образует
ресурсов астероидов рассматривают раз- близлежащее поле выбросов.
работку объектов только малых размеров Позднее эти положения были под-
— не более 10 м в поперечнике. На лунной тверждены и уточнены обобщением резуль-
поверхности с большой вероятностью мо- татов, основанных на проведении 14 331
жет находиться вещество астероидов лю- симуляции астероидных падений [31].
бых размеров и массы, выпавших в тече- На рис. 9 приводится гистограмма рас-
ние исторически длительного времени. пределения ударных событий по скоростям
В случае разработки астероидных ресурсов падения ударников, построенная на основе
лунного происхождения в значительной полученных данных.
степени упрощается технологическая сто-
рона космических миссий, поскольку та-
кие сложные и энергетически затратные
этапы, как поиск, захват, транспортиров-
ка и помещение объектов на специальные
орбиты, отпадают. Не исключено также,
что экономически этот путь окажется
более эффективным, так как операции
по доставке вещества с Луны при помощи
как автоматических, так и пилотируемых
систем в основных деталях принципиально
уже отработаны.
Падение на лунную поверхность
«медленных» астероидов. Весьма суще-
ственными для решения проблемы исполь-
зования лунных ресурсов астероидного
происхождения оказались новые иссле- Рис. 9. Гистограмма распределения ударных событий по
дования возможных параметров ударных скоростям падения ударников
событий. В результате проведенного на со- Примечание. N — число ударных событий; Vimp—
временном уровне моделирования падений скорость падения ударников.
№ 1(20)/2018 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 13
Шевченко В.В.
Заштрихованная область графика соот- Исследования, проведенные с помощью
ветствует выделенной группе «медленных» комплекса дистанционного зондирования
астероидов, скорость падения которых Moon Mineralogy Mapper (M3), установлен-
не превышает 12 км/с. Согласно этим ре- ного на КА Chandrayaan-1, обнаружили
зультатам, материал подобных ударников новый тип породы, идентифицированный
в значительной степени сохраняется на лун- на Луне, в котором доминирует обогащен-
ной поверхности в раздробленном виде ная магнием шпинель [33]. Присутствие
внутри кратера и в окружающих выбросах. в поверхностном слое шпинелей и оливинов
Статистические оценки показали, что с повышенным содержанием магния также
примерно четверть всех лунных кратеров было обнаружено прибором Spectral Proiler,
различных размеров образована в резуль- установленном на КА SELENE/Kaguya [34].
тате падения «медленных» ударников. Согласно этим результатам, появляется
В качестве примера реального обра- возможность дистанционно отождествлять
зования, возникшего по всем признакам остатки ударников различного химиче-
в результате падения «медленного» асте- ского состава внутри кратеров, где можно
роида, можно привести кратер в области заметить присутствие донных отложений.
Моря Влажности (Mare Humorum), пока- Таким образом, обнаружение внутри удар-
занный на рис. 10. Кратер был отождест- ных кратеров таких нетипичных для Луны
влен на снимке, полученном КА LRO минералов, как обогащенные магнием
(LROCNACM157851844LE) в мае 2011 г. [32]. шпинели и оливины, может служить на-
Этот относительно свежий кратер име- дежным указанием на присутствие асте-
ет диаметр ~500 м и отличается интен- роидного вещества. Следовательно, к чис-
сивным полем фрагментарных выбросов, лу возможных ресурсов Луны авторы на-
характер которых показан на врезке званных выше исследований справедливо
в крупном масштабе. относят никель, кобальт, платину и редкие
металлы астероидного происхождения.
Современная техника дистанционно-
го зондирования, использующая регистра-
цию различных физических излучений,
исходящих от лунной поверхности, с учетом
приповерхностных слоев, служащих ис-
точниками подобных потоков, позволя-
ет провести подробное изучение с целью
выявления локальных отложений экзоген-
ных лунных ресурсов.
Оценки объемов привнесенного на лун-
ную поверхность астероидного вещества.
Результаты исследований, изложенные
в работах [30, 31], послужили основой
для разработки программных продуктов,
которые с высокой степенью вероятности
позволяют определять предполагаемые
параметры ударного события в зависимости
от характеристик ударника. Первоначально
программные продукты были разработаны
Рис. 10. Снимок свежего кратера в области Моря Влаж- для моделирования падений ударников
ности. На врезке — фрагментарные выбросы. Разрешение
снимка составляет 0,5 м на пиксель (фото NASA/GSFC/
на Землю [35]. Затем те же авторы раз-
Arizona State University [32]) работали и внедрили на этой же основе
вариант симулятора, работающего в ре-
Следующей актуальной задачей ста- жиме online не только для случая падения
нет разработка методики дистанционного ударников на Землю, но и для случаев
определения лунных объектов, содержащих других твердотельных планет [35]. При
экзогенные включения. получении приводимых ниже оценок был
Предварительные исследования в этом использован симулятор [36]. В качестве
направлении были выполнены по ре- исходных данных в программу вводились
зультатам лунных космических миссий размеры ударника, предполагаемый угол
Chandrayaan-1 (Чандраян-1, Индия) и падения, скорость падения, плотность удар-
SELENE/Kaguya (Кагуйя, Япония). ника (лед, пористый каменный фрагмент,
14 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ № 1(20)/2018УТИЛИзАцИЯ прИвНЕСЕННОГО НА ЛУНУ АСТЕрОИдНОГО вЕщЕСТвА монолитный каменный фрагмент, метал- астероида размером 0,8 м. Масса астеро- лический ударник) и плотность поверх- ида такого типа согласно расчетам ока- ностного вещества объекта падения. залась равной 803,8 кг. Ударный кратер В рассматриваемых случаях величина угла указанного диаметра имеет простую чаше- падения принималась равной 45°, как наи- образную форму с глубиной 2 м. Если более вероятная. Скорость падения при- экстраполировать данные, полученные в ра- нималась равной 10 км/с, как наиболее боте [30], на значение скорости падения часто встречающаяся для «медленных» ударников 10 км/с, то доля астероидного астероидов согласно данным рис. 9. Плот- вещества, сохранившегося после удара ность поверхностного вещества для Луны внутри вновь образованного кратера, со- считалась в среднем равной 2,75 г/см3 (плот- ставит 22% от массы падающего тела. ность верхнего слоя реголита). При типичном соотношении составляющих Получаемые результаты расчетов содер- в астероидах S-типа общая масса метал- жали следующие данные: лической фракции от массы каменного • предполагаемая масса ударника; астероида может быть до 40%, т. е. 321,5 кг. • значения диаметра и глубины удар- Соответственно, масса силикатной фазы ного кратера; равняется 482,3 кг. Состав металлической • значения кинетической энергии и фазы согласно расчетным данным можно энергии удара; представить в следующем виде: железо — • оценка состояния упавшего тела 270,89 кг; никель — 48,23 кг; кобальт — после удара; 2,41 кг; платина и платиноиды — 0,012 кг. • вероятная частота подобных событий Для получения реальной оценки притока во времени. астероидного вещества на лунную поверх- Поскольку симулятор [36] позволяет ность следует учесть, что астероиды S-типа проводить расчеты для ударных событий в популяции тел, сближающихся с Землей, с участием падающих тел размером более составляют 17%. С учетом вычленения 100 м, для анализа событий с ударниками «медленных» астероидов из этой популя- меньших размеров был использован си- ции (25%), окончательное число ударных мулятор [37], позволяющий оперировать событий с участием «медленных» астерои- любыми размерами объектов, вплоть дов S-типа составит 9,4 события за семь лет. до микрочастиц. Однако, по оценкам, полученным в работе Таким образом, обнаружение, благо- [37], предполагается, что одно подобное па- даря наблюдениям по программе ИСЛ дение происходит каждые 25 дней. Разница LRO, свежих ударных кратеров позволя- может возникать из-за неполной изученности ет провести сравнительно точную оценку распределения лунных кратеров подобных реального притока астероидного веще- размеров. Следовательно, граничные зна- ства на лунную поверхность за последние чения оценки частоты падений за весь рас- семь лет. Как показал анализ, проведен- сматриваемый срок наблюдений составят ный авторами работ [29, 31], из совокуп- от 9 до 102 событий. ности 222 кратеров наибольшее число Таким образом, вещество металличе- объектов по размерам группируется око- ской фазы, поступившее на лунную поверх- ло медианного значения 10 м. Кроме того, ность в результате падения «медленных» в работе [31] было показано, что четвертая астероидов S-типа размером около метра, часть этих ударных событий происходила может составлять следующие массы: желе- в результате падения «медленных» асте- зо 536,0…6 079,2 кг; никель 95,4…1 081,2 кг; роидов, имевших среднестатистическую кобальт 4,9…51,0 кг; платина и платиноиды скорость 10 км/с. 0,0234…0,2652 кг. Доступные к настоящему времени опре- Аналогичные расчеты были проведены деления химического состава сближаю- для случая падения «медленных» астерои- щихся с Землей астероидов показывают, дов М-типа. Вычисления, проведенные по что наиболее обогащенные металлической программе [37], показали, что падавшие тела фракцией объекты являются астероидами М-типа имели медианные размеры 0,54 м, S-типа (каменные) и M-типа (металлические). в результате чего возникали кратеры диамет- Проведенные с помощью симулятора ром 10,1 м и глубиной 2 м. Согласно этим [37] вычисления показали, что ударный же расчетам, частота рассматриваемых собы- кратер диаметром 10,1 м в лунном по- тий составляет одно падение каждые 25 дней. верхностном слое образуется в результате Общая масса астероида в этом случае падения со скоростью 10 км/с каменного составляет 660 кг и имеет полностью № 1(20)/2018 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 15
Шевченко В.В.
металлический состав: железо — 556,1 кг; характер поля выбросов и донных отло-
никель — 99,1 кг; кобальт — 4,9 кг; платина жений. При вероятной массе ударника
и платиноиды — 0,025 кг. При том, что 107,56 т на лунной поверхности в раздроб-
околоземные металлические астероиды ленном виде должно сохраниться 23,7 т
в среднем составляют 10% от общего ко- астероидного вещества. Значительная часть
личества ударников, расчетное число па- этого фрагментированного материала —
дений в указанный период времени (семь железо. Но вместе с тем в данном случае
лет) равно 5,55. вероятно наличие 3,56 т никеля, 0,18 т
Таким образом, оценка частоты собы- кобальта и до 0,9 кг платины и платиноидов.
тий с участием астероидов М-типа лежит Для оценки практически доступных
в интервале примерно 6…102. Сохранность объемов рассматриваемых ресурсов необ-
поступившего вещества в ударном кратере ходимо привлечь данные по распределению
по-прежнему оценивается величиной 22%. на лунной поверхности кратеров различ-
Окончательные расчеты дают следую- ных размеров. Полученная эмпирическим
щие значения массы астероидного вещества, путем зависимость плотности распре-
сохранившегося в ударных кратерах рас- деления объектов различного диаметра
сматриваемого происхождения в виде дон- на единицу площади имеет общий вид
ных отложений: железо 775,2…12 503,4 кг; степеннóй функции: N = aDk, где N — число
никель 138,0…2 228,2 кг; кобальт 6,6…110,2 кг; объектов, по диаметру бóльших задан-
платина и платиноиды 0,0342…0,5631 кг. ной величины D на постоянную меру пло-
На рис. 11 приводится реальный при- щади; a и k — постоянные параметры для
мер того, как может выглядеть ударный отдельных областей Луны и определенных
кратер, возникший в результате падения интервалов D [39].
«медленного» метеорита М-типа. Снимок Например, для типичной морской по-
сделан с орбиты камерой NAC ИСЛ LRO верхности и популяции кратеров в ин-
в районе Моря Холода (M170605553R, фото тервале 10…1 000 м вид распределения
NASA/GSFC/Arizona State University) [38]. можно представить следующей логарифми-
ческой зависимостью: lgN = 11,36 – 2,68 lgD.
Диаметры кратеров в данном случае вы-
ражены в метрах, а площадь относимо-
сти составляет 106 км2. Используя данную
зависимость с учетом всех ограничений
по количеству различного вида ударни-
ков, указанных выше, можно определить,
что на 1 км2 поверхности будет находить-
ся пять десятиметровых кратеров с остат-
ками вещества от ударников S-типа и три
кратера с донными отложениями веще-
ства ударников M-типа. Следовательно,
суммарное количество доступного астеро-
идного вещества на 1 км2 лунной поверх-
ности в типичном случае может составить:
никель — до 12,1 т; кобальт — до 585 кг;
платина и платиноиды — до 3 кг.
Однако следует учесть, что приведен-
ный пример демонстрирует только теоре-
тическую возможность оценки наличия
Рис. 11. Ударный кратер диаметром ~500 м (снимок
на лунной поверхности ресурсов астеро-
NASA [38]) идного происхождения. В приведенных
расчетах принималось во внимание незна-
Согласно расчетам с использованием чительное по массе астероидное вещество,
симулятора [37], показанный на рис. 11 кра- поступившее на Луну в результате
тер мог быть образован «медленным» асте- выпадения весьма малых тел за ограничен-
роидом М-типа размером 28,0 м. Кратер ный период времени (семь лет), охваты-
имеет диаметр 505,0 м при глубине 98,5 м. вающий только реально наблюдавшиеся
Расчетное значение частоты подобных ударные события.
событий составляет одно падение каждые Согласно современным данным NASA–
910 лет. Особого внимания заслуживает CNEOS по распределению астероидов
16 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ № 1(20)/2018УТИЛИзАцИЯ прИвНЕСЕННОГО НА ЛУНУ АСТЕрОИдНОГО вЕщЕСТвА
различных размеров, сближающихся с Зем- при скорости соударения 10 км/с как одно
лей, наиболее часто встречающиеся тела событие за 456 901 лет. Если взять пери-
достигают 1 000 м [40]. Используя для рас- од интенсивной метеоритно-астероидной
четов симулятор [36], можно установить, бомбардировки Луны, примерно равный
что астероид М-типа размером 1 км при 3,8–3,9 млрд лет, то, согласно расчетам
падении со скоростью 10 км/с («медлен- частоты событий, общее число падений
ный» астероид) образует кратер диамет- «медленных» астероидов данного размера
ром 20,25 км и глубиной 732 м. При общей и массы будет составлять 8 536. Как
массе ударника 4,19 млрд т и при условии, упоминалось выше, из них только 10%,
что внутри ударного кратера сохраняет- т. е. ~854 события, может приходиться
ся 22% массы упавшего тела, общий объем на падение металлических астероидов.
донных отложений астероидного состава Тогда общая масса платины и пла-
в данном случае может достигать 921,8 млн т. тиноидов на поверхности Луны в резуль-
Согласно расчетным пропорциям в систе- тате падения только ударников
ме [41], это означает, что внутри указан- с описанными свойствами составит
ного кратера в донных отложениях не ис- 14,1 млн т. Следует обратить внимание,
ключено присутствие 915,2 млн т железа, что указанный объем астероидного веще-
6,6 млн т никеля, 0,33 млн т кобальта и ства представляет только часть возмож-
1 650 т платины и платиноидов. ных донных отложений в лунных крате-
Оценивая значимость возможного нали- рах, поскольку в приведенных расчетах
чия подобных ресурсов в одном лишь удар- не учитывались ударники других ти-
ном кратере Луны, достаточно напом- пов и размеров. Но также следует учесть,
нить, что годовая добыча платины на что современные оценки возможных
Земле (точнее, годовые поставки плати- объемов астероидных ресурсов на Луне
ны на мировой рынок) в последние годы в различной степени разнятся в зависи-
составляет 170–180 т [42]. мости от используемых исходных данных,
Вопросы рентабельности космических что требует проведения дополнительных
миссий по утилизации лунных ресурсов исследований лунной поверхности.
астероидного происхождения. По оцен-
ке авторов проекта «NASA – KISS», предусма- выводы
тривающего непосредственную разработку
ресурсов небольшого (размером не более Рассматривая проблемы утилизации
10 м) астероида, стоимость только первого астероидного вещества, находящегося на
этапа — захвата и транспортировки объекта Луне, прежде всего, следует иметь в виду,
на окололунную орбиту — может составить что в исторически ближайшем будущем
$2,6 млрд [43]. Как было упомянуто выше, использование подобных ресурсов станет
подобные расходы можно было бы ком- неизбежным. Выше были приведены ана-
пенсировать в случае полной утилизации литические исследования авторитетных
вещества астероида М-типа размером мировых организаций, подтверждающие,
10 м [10]. Однако последующие операции — что земные запасы редких и редкоземель-
запуск пилотируемой экспедиции, соб- ных элементов интенсивно истощаются.
ственно разработка объекта и доставка Эти тенденции, в свою очередь, приводят
полученного материала на Землю — потре- к тому, что развитие высоких технологий
буют дополнительных расходов. на Земле начинает испытывать все более
Если обратиться к источникам астеро- возрастающие трудности. Поэтому по-
идных ресурсов на лунной поверхности, иски и утилизация внеземных ресурсов
то ожидаемая рентабельность космических не только преследуют коммерческие цели,
миссий оказывается значительно более но и являются жизненно необходимыми
высокой. При рассмотрении только одного для дальнейшего прогресса земной циви-
случая — кратера диаметром 20 км — опи- лизации. Например, по оценкам консал-
санного выше, рыночная стоимость в це- тинговой компании Industrial Mineral
нах 2017 г. предполагаемых донных от- Company of Australia Pty Ltd., ежегодный
ложений платины и платиноидов массой мировой спрос на редкоземельные ме-
1 650 т составит $51 млрд. Рыночная стои- таллы в 2016 г. оценивался в 160 тыс. т,
мость ожидаемых ресурсов никеля и кобальта а к 2020 г. он предположительно вырастет
в том же кратере составит примерно $80 млрд. еще на 50%, достигнув 200–240 тыс. т [44].
Расчеты по симулятору [36] дают часто- После долгого перерыва, в связи с за-
ту падения астероида М-типа размером 1 км вершением проектов «Луна» (СССР)
№ 1(20)/2018 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 17Шевченко В.В.
и «Аполлон» (США), идеи поисков и ути- планов других ведущих космических дер-
лизации лунных природных ресурсов стали жав. В середине 2016 г. было объявлено,
опять актуальными в результате получения что впервые в истории космических иссле-
современных данных первым космическим дований NASA США выдало официальное
аппаратом нового поколения «Клементина» разрешение частной компании Moon Express,
(Clementine) в 1994 г. [45]. Inc. (MEI) самостоятельно выполнять про-
На международном совещании по ис- грамму полетов на Луну с целью изучения
пользованию лунных ресурсов непосред- и утилизации лунных природных ресур-
ственно на Луне, состоявшемся в 1998 г. сов [49]. В своих комментариях по этому
в Космическом центре имени Л. Джонсона поводу глава компании Н. Йен (Naveen
(г. Хьюстон, США), автор данной статьи Jain) сказал, что в ближайшем будущем
выступил с предложениями по использова- MEI планирует довести стоимость одно-
нию дистанционных методов обнаружения го рейса на Луну до $10 млн. При том,
залежей необходимых материалов [46]. что на лунной поверхности, по его сло-
В дальнейшем эта методика была усовер- вам, могут находиться залежи полезных
шенствована с целью определения конк- ресурсов общей стоимостью не менее
ретных физико-механических характери- чем на $16 квадриллионов, освоение Луны
стик покровного вещества в различных может стать весьма доходным бизнесом [50].
районах лунной поверхности [47]. Прак- В качестве долгосрочной космической
тическое использование дистанционного программы специалистами по-прежнему
зондирования лунной поверхности под- рассматривается создание лунной базы [51].
твердило, что подобная методика в опреде- Поскольку одним из направлений деятель-
ленных случаях способна выявлять, напри- ности внеземного аванпоста человечества
мер, наличие в поверхностном веществе неизбежно станут элементы космической
чистого железа [48], что является, как индустриализации, особую важность приоб-
было показано выше, одним из признаков ретут вопросы обнаружения и утилизации
отложений астероидного материала. на лунной поверхности отложений редких
Исторически сложилось так, что в на- и редкоземельных элементов астероидного
чальной стадии изучения проблем ути- происхождения.
лизации космических ресурсов на новом
уровне знаний и технологий основное Список литературы
внимание специалистов было сосредото-
чено на проектах освоения сближающихся 1. Луна — шаг к технологиям освоения
с Землей астероидов. Несмотря на слож- Солнечной системы / Под научной редак-
ность транспортных операций и жест- цией В.П. Легостаева и В.А. Лопоты. М.:
кие ограничения по размерам пригод- РКК «Энергия», 2011. 584 с.
ных для разработки тел, это направление 2. Брюханов Н.А., Легостаев В.П., Ло-
считалось технологически решаемым и быкин А.А., Лопота В.А., Сизенцев Г.А., Си-
вполне рентабельным. нявский В.В., Cотников Б.И., Филиппов И.М.,
С появлением новых исследований Шевченко В.В. Использование ресурсов
в отношении наличия астероидного ве- Луны для исследования и освоения Солнеч-
щества на лунной поверхности стало воз- ной системы в XXI веке // Космическая тех-
можным рассмотреть иные пути решения ника и технологии. 2014. № 1(4). С. 3–14.
подобных проблем. 3. Андриевская И.С. Уникальные свой-
При обсуждении содержания «Феде- ства редкоземельных металлов и их значе-
ральной космической программы России ние для отечественной промышленности
на 2016–2025 годы» в 2013–2015 гг. были в условиях неопределенности. Режим дос-
поставлены и рассмотрены вопросы освое- тупа: http://csrc.su/articles/48/ (дата обра-
ния Луны, включая использование ее при- щения 23.11.2017 г.).
родных ресурсов. Содержащиеся в «Феде- 4. Toor A. Global rare earth supply deficit
ральной космической программе» проекты should turn into a surplus by 2013, Goldman
«Луна – Ресурс» и «Луна – Грунт» пред- Sachs says. Режим доступа: https://www.
полагают выполнение начальных стадий engadget.com/2011/05/05/global-rare-earth-
по освоению лунных ресурсов, с учетом supply-deficit-should-turn-into-a-surplus-
изучения возможных отложений вещества by-2/ (дата обращения 05.05.2012 г.).
астероидного происхождения. 5. Saefong M.P. In 20 years, the world
Примерно в это же время появились may run out of minable gold. Режим доступа:
свидетельства изменения стратегических http://www.marketwatch.com/story/in-20-
18 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ № 1(20)/2018УТИЛИзАцИЯ прИвНЕСЕННОГО НА ЛУНУ АСТЕрОИдНОГО вЕщЕСТвА
years-the-world-may-run-out-of-minable- 17. Meyer C. Lunar Sample Compendium //
gold-2015-03-30 (дата обращения 08.08.2017 г.). 41st Lunar and Planetary Science
6. Edwards J. Goldman Sachs: space- Conference. 2010. P. 1016-1–1016-2.
mining for platinum is ‘more realistic than 18. Andersen C.A., Hinthorne J.R.
perceived’. Режим доступа: http://www. U, Th, Pb and REE abundances and 207Pb/206Pb
businessinsider.com/goldman-sachs-space- ages of individual minerals in returned
mining-asteroid-platinum-2017-4 (дата обра- lunar material by ion microprobe mass
щения 06.04.2017 г.). analysis // Earth Planet. Sci. Lett. 1972. V. 14.
7. Березин А. В США создана ком- P. 195—200.
пания для добычи полезных ископаемых 19. Quick J.E., James O.B., Albee A.L.
в космосе. Режим доступа: http://ru-universe. Petrology and petrogenesis of lunar breccias
livejournal.com/466637.html (дата обращения 12013 // Proc. 12th Lunar Planet. Sci. Conf.
30.04.2012 г.). 1981. P. 117–172.
8. Diamandis P.H., Anderson E.C. 20. Quick J.E., James O.B., Albee A.L.
Asteroids…Alien Planets…Or Your House? Ре- A reexamination of the Rb-Sr isotopic systematic
жим доступа: http://www.planetaryresources. of lunar breccias 12013 // Proc. 12th Lunar
com/asteroids/#harvesting-water (дата обра- Planet. Sci. Conf. 1981. P. 173–184.
щения 08.08.2017 г.). 21. Виноградов А.П. Предварительные
9. Clark S. New Moon // New Scientist. данные о лунном грунте, доставленном
2012. V. 214. Issue 2861. P. 48–51. автоматической станцией «Луна-20» // Гео-
10. Shaw S. Post Tagged «M-type asteroids». химия. 1972. № 7. С. 763–774.
Asteroid mining. Режим доступа: http://www. 22. Лубе М., Бирк Ж.Л., Аллегр Ж.К.
astronomysource.com/tag/m-type-asteroids/ Содержание K, Rb, Sr, Ba и редкоземельных
(дата обращения 21.09.2016 г.). элементов в пробах, доставленных совет-
11. Lewicki C., Diamandis P.H., Anderson E. ской автоматической станцией «Луна-20»
Planetary resources’ irst spacecraft successfully из материкового района кратера Аполло-
deployed, testing asteroid prospecting ний / В сб. Грунт из материкового района
technology on orbit. Режим доступа: http:// Луны. М.: Наука, 1979. С. 437–440.
w w w. p l a n e t a r y r e s o u r c e s . c o m / 2 0 1 5 / 0 7 / 23. Хелмке Ф.А., Бланчард Д.П., Ларри Д.В.Д.,
planetary-resources-first-spacecraft-deployed/ Хэскин А. Редкоземельные элементы,
(дата обращения 15.08.2016 г.). элементы-примеси и железо в образцах,
12. Lewicki C., Schneider E. Planetary доставленных «Луной-20» / В сб. Грунт
resources and the Government of Luxembourg из материкового района Луны. М.: Наука,
announce €25 million investment and 1979. С. 446–450.
cooperation agreement. Режим доступа: http:// 24. Ma M.–S., Schmitt R.A. Chemistry of
www.planetaryresources.com/2016/11 (дата обра- the matrix, the glass coating and an olivine
щения 22.06.2017 г.). clast from polymict ANT breccia 60035 //
13. Spector D. The Asteroid nearing Earth Lunar Sci. XIII. Lunar Planetary institute,
could be worth $195 billion — here’s the Houston. 1982. P. 453–454.
plan to mine the next one. Режим доступа: 25. Laul J.C., Schmitt R.A. Chemical
http://www.businessinsider.com/deep-space- composition of Apollo 15, 16, and 17
industry-asteroid-mining-plan-2013-2/ samples // Proc. Lunar Sci. Conf. 4th. 1973.
(дата обращения 15.08.2016 г.). P. 1349–1367.
14. Brandt-Erichsen D. Deep Space 26. Taylor S.R., Gorton M.P., Muir P.,
Industries announces first commercial Nance W., Rudowski R., Ware N. Composition
interplanetary mining mission. Режим досту- of the Descartes region, lunar highlands. Geochim.
па: http://blog.nss.org/deep-space-industries- Cosmochim. 1973. Acta 37. P. 2665–2683.
announces-first-commercial-interplanetary- 27. Ebihara M., Wolf R., Warren P.H.,
mining-mission/ (дата обращения 15.08.2016 г.). Anders E. Trace elements in 59 mostly highland
15. Brophy J.R., Culick F., Friedman L. moon rocks // Proc. Lunar Planet. Sci. 22.
Asteroid retrieval feasibility study. Keck, JPL. 1992. P. 417–426.
2 April 2012. Режим доступа: http://www.kiss. 28. Robinson M. Exciting New Images.
caltech.edu/study/asteroid_final_report.pdf. Lunar Reconnaissance Orbiter Camera. Ре-
51 pp. (дата обращения 10.07.2017 г.). жим доступа: http://www.lroc.sese.asu.edu/
16. Иванов А.В, Флоренский К.П., posts/770 (дата обращения 18.07.2017 г.).
Стахеев Ю.И. Метеоритное вещество 29. Speyerer E.J., Povilaitis R.Z., Robinson V.S.,
в поверхностных слоях Луны // Метео- Thomas P.C., Wagner R.V. Quantifying
ритика. 1974. Вып. 33. С. 1–9. crater production and regolith overturn
№ 1(20)/2018 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 19Вы также можете почитать
