Рост потребления обусловлен:

• энергетическим переходом (катализаторы, топливные элементы);

• развитием микро- и силовой электроники;

• аккумуляторными технологиями;

• аэрокосмическими и ядерными сплавами;

• медицинскими и химическими катализаторами.

1.2. Ограничения земной добычи

Существующая модель добычи на Земле сталкивается со следующими фундаментальными ограничениями:

• падение средних концентраций металлов в руде (PGM < 5 ppm);

• экспоненциальный рост стоимости переработки;

• экологические и социальные ограничения;

• геополитическая концентрация месторождений;

• энергетическая неэффективность глубинной добычи.

Даже при оптимистичных сценариях переработки и вторичного использования, дефицит PGM и сопутствующих элементов станет системным в горизонте 10–25 лет.

1.3. Стратегическое решение

Единственным масштабируемым и физически обоснованным источником высококонцентрированных редких металлов являются металлические астероиды околоземной группы (NEO, M-type).

Ключевым барьером до настоящего времени являлась логистика.

Настоящий проект предлагает системное решение этой проблемы за счёт:

• многоразового ядерного буксира;

• модульной кластерной архитектуры;

• базирования в точках Лагранжа Земля–Луна;

• орбитальной переработки сырья.

2. ЦЕЛЬ И НАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМЫ

2.1. Цель проекта

Создание многоразовой транспортной системы, обеспечивающей:

• захват малых металлических астероидов;

• транспортировку их фрагментов массой 10 000–100 000 т;

• доставку в точки L₁/L₂ системы Земля–Луна;

• передачу сырья на орбитальную переработку.

2.2. Назначение

Система предназначена для:

• компенсации дефицита редких и стратегических элементов на Земле;

• формирования космической металлургической инфраструктуры;

• снижения экологической нагрузки на планету;

• создания базы для дальнейшей индустриализации околоземного пространства.

3. ОБЩАЯ АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ

3.1. Основные компоненты

Система включает:

1. Ядерные буксиры (модульные тяговые единицы).

2. Кластерную систему управления тягой.

3. Системы захвата и обжатия астероида.

4. Орбитальный логистический хаб в точке L₁/L₂.

5. Инфраструктуру хранения и переработки.

4. ЯДЕРНЫЙ БУКСИР: БАЗОВЫЙ МОДУЛЬ

4.1. Тип и принцип действия

Буксир использует замкнутый газофазный ядерный реактор с радиационным нагревом рабочего тела (водород). См здесь.

4.2. Энергетические параметры

• Тепловая мощность реактора: 50 МВт.

• Рабочий режим буксировки: 5 МВт.

• КПД передачи энергии в струю: 0.5.

• Полезная мощность тяги: 2.5 МВт.

4.3. Двигательные характеристики

• Рабочее тело: водород.

• Удельный импульс: ~5000 с.

• Эффективная скорость истечения: ~49 км/с.

• Тяга в буксирном режиме: ~100 Н.

4.4. Массо-габаритные параметры (буксирная конфигурация)

• Сухая масса (реактор, конструкция): ~36 т.

• Радиаторы (активный режим): ~10 т.

• Запас H₂ на 1 год миссии: ~50 т.

• Полная масса одного буксира: ~95 т.

5. МОДУЛЬНАЯ КЛАСТЕРНАЯ КОНЦЕПЦИЯ

5.1. Удельная норма тяги

Принятая проектная норма:

1 ядерный буксир → 8 000 т массы астероида → 1 год доставки.

5.2. Масштабирование

Количество буксиров определяется линейно:

• 5 буксиров → ~40 000 т;

• 10 буксиров → ~80 000 т;

• 20 буксиров → ~160 000 т.

5.3. Преимущества модульности

• отказоустойчивость;

• гибкое управление тягой и моментами;

• возможность поэтапной модернизации;

• повторное использование буксиров.

6. ПРОФИЛЬ МИССИИ

6.1. Базирование

Все элементы системы базируются и обслуживаются в точках L₁/L₂ системы Земля–Луна.

6.2. Фазы миссии

1. Подготовка и заправка буксиров в окололунном логистическом хабе.

2. Перелёт к целевому астероиду (Δv ~150–200 м/с).

3. Сближение, синхронизация и захват астероида.

4. Основная фаза буксировки (адаптивный режим тяги).

5. Ввод груза в окололунную орбиту или точку L₂.

6. Передача астероида или его фрагментов на орбитальную переработку.

6.3. Адаптивный временной профиль миссии

Принята следующая классификация режимов буксировки:

Режим A — экономичный
• Тепловая мощность: ~5 МВт
• Тяга одного буксира: ~100 Н
• Время доставки: ~10–14 месяцев
• Минимальные тепловые и механические нагрузки

Режим B — оптимальный (базовый для проекта)
• Тепловая мощность: ~15 МВт
• Тяга одного буксира: ~300 Н
• Время доставки: ~3–5 месяцев
• Оптимальный баланс массы радиаторов, ресурса реактора и экономической эффективности

Режим C — ускоренный
• Тепловая мощность: ~25 МВт
• Тяга одного буксира: ~500 Н
• Время доставки: ~2–3 месяца
• Используется для специальных миссий и приоритетных грузов

6.4. Принцип адаптивного управления

Система управления кластера буксиров обеспечивает:

• плавное изменение тяги каждого модуля;

• перераспределение нагрузок между буксирами;

• компенсацию моментов и вращения астероида;

• выбор оптимального режима в зависимости от типа астероида и миссионных ограничений.

Таким образом, проект допускает гибкий выбор времени доставки в диапазоне от 3 до 14 месяцев, при неизменном минимальном расходе пропилента, определяемом удельным импульсом двигательной установки.

7. СИСТЕМА ЗАХВАТА АСТЕРОИДА

7.1. Требования

• равномерное распределение нагрузки;

• минимизация локальных напряжений;

• компенсация вращения;

• совместимость с различными формами астероидов.

7.2. Реализация

• силовая обжимная сетка;

• газонаполняемые демпфирующие элементы;

• активные гироскопические модули;

• распределённые точки крепления.

8. ОРБИТАЛЬНАЯ ПЕРЕРАБОТКА

8.1. Принципы

• вакуумная металлургия;

• зонная очистка;

• гравитационное и электромагнитное разделение;

• экспорт на Землю только концентратов.

8.2. Экологический эффект

• отсутствие земных отвалов;

• снижение токсичных выбросов;

• уменьшение энергетической нагрузки на планету.

9. СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ПРОЕКТА

• доступ к сверхконцентрированным источникам PGM;

• масштабируемость без предельных затрат;

• энергетическая автономность;

• технологическое лидерство;

• формирование космической промышленной экосистемы.

10. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предлагаемая система транспортировки астероидных ресурсов представляет собой реалистичное, физически обоснованное и стратегически необходимое решение проблемы дефицита редких элементов.

Использование модульных ядерных буксиров и базирование в точках Лагранжа переводит добычу ресурсов из категории разовых миссий в устойчивый индустриальный процесс, открывающий следующий этап развития цивилизации.

Конец ТЗ