Свет может не только освещать, но и двигать космические аппараты. Это доказали студенты Корнельского университета. Они запустили с МКС первый в мире независимый световой парус CubeSat, который летает за счет давления солнечного света.

Принцип работы простой: фотоны солнечного света имеют импульс. Отражаясь от сверхзеркальной поверхности, они буквально толкают парус вперед. Толчок микроскопический, но в космосе, где нет сопротивления, он накапливается и приводит аппарат в движение.

Энергия света впервые используется в полностью свободном полете. В будущем такие системы могут отправлять микрозонды к астероидам, дальним планетам и за пределы Солнечной системы.

Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм

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

Идея переселения человечества на другие планеты давно перешла из разряда фантастики в область серьёзных научных и инженерных дискуссий. Наряду с Луной и Марсом, всё чаще звучит другое, возможно, более перспективное направление — колонизация астероидов. Эти небольшие небесные тела, которых только в Главном поясе между Марсом и Юпитером насчитываются сотни тысяч, могут стать не только источником несметных богатств, но и новым домом для людей.

Почему астероиды так привлекательны?

Главная привлекательность астероидов для колонизации кроется в их ресурсах и локации.

1. Богатство недр. Астероиды — это своеобразные "капсулы времени", сохранившие вещество ранней Солнечной системы. В отличие от Земли, где тяжёлые элементы в основном опустились к ядру, на астероидах они распределены равномерно. Это делает их концентраторами ценных материалов: железа, никеля, кобальта, титана, металлов платиновой группы (платины, палладия, родия), золота, а также воды и летучих соединений.

2. Относительная доступность. Многие астероиды, особенно сближающиеся с Землёй (АСЗ), находятся значительно ближе, чем Марс или пояс астероидов. К некоторым из них временами можно добраться даже с меньшими энергозатратами, чем до Луны (особенно учитывая небольшие энергозатраты при обратном старте с астероида в связи с небольшой силой тяжести на малых космических объектах). Это сокращает время и стоимость миссий.

3. Потенциал для автономии. Наличие на некоторых астероидах воды — ключевой ресурс. Из неё можно получить кислород для дыхания и водород для ракетного топлива, что позволит создавать замкнутые системы жизнеобеспечения и космические "заправочные станции".

4. Большой выбор. Объектов для потенциального освоения — сотни тысяч, что позволяет выбрать наиболее подходящий по размеру, составу и орбите.

   Если эта тема вам интересна, то можете прочитать большую подробную статью

Колонизация астероидов. Перспективы и трудности.

Промт: A high-tech laboratory built inside an asteroid, its wide observation windows opening directly into the depths of space. Floating interface panels hover in midair, displaying shifting holographic data in cool blue light. Beyond the glass stretches a vibrant nebula, swirling in purples and golds, illuminating the rocky interior with a faint cosmic glow. Cables hum softly along the walls, and the low gravity lets dust and tools drift gently, creating a quiet, futuristic atmosphere.

Больше артов в тг: Арты из нейросети