Над Землей дрейфуют камни стоимостью в миллиарды долларов — и мы уже отправляемся за ними.

Солнечная система богата ресурсами куда больше, чем может показаться. Алмазы на газовых гигантах, гигантские запасы воды на отдаленных планетах, редкие металлы и изотопы — все это существует за пределами Земли.

Но самые реальные и близкие цели — околоземные астероиды и Луна. Именно там могут находиться материалы, которые изменят подход к добыче ресурсов и снабжению человечества энергией.

Что такое космическая добыча

Добыча полезных ископаемых на астероидах — это извлечение металлов, минералов и летучих веществ с небесных тел. Речь идет не только о возвращении материалов на Землю, но и о их использовании прямо в космосе — для топлива, воды и кислорода.

На Земле запасы стратегических металлов ограничены, а добыча вредна для экологии. А вот астероиды содержат невероятно богатые залежи железа, никеля, платины, родия и иридия. Некоторые из них буквально состоят из металла.

Кроме того, в их породах есть вода и органические вещества, необходимые для жизнеобеспечения и заправки ракет. Таким образом, космическая добыча — это шаг к самодостаточной космической экономике.

Первые шаги: научные миссии и коммерческие стартапы

Пока человечество только учится добывать за пределами Земли, но первые успехи уже есть.

🇯🇵 JAXA «Хаябуса-2» доставила на Землю образцы астероида Рюгу — древнего углеродистого тела, содержащего воду и органику.

• 🇺🇸 NASA OSIRIS-REx в 2023 году вернула капсулу с пылью астероида Бенну, богатой углеродом и азотом — ключевыми элементами для жизни.

• 🇨🇳 Китайская миссия «Тяньвэнь-2», запущенная в 2025 году, направлена на астероид Камоалева и позже — к комете 311P/PANSTARRS.

Коммерческие компании тоже не отстают:

AstroForge уже тестирует технологии переработки астероидного материала,

а TransAstra развивает метод «оптической добычи», где концентрированный солнечный свет заменяет буровые установки.

Какие ресурсы ищут в космосе

- Металлы платиновой группы (МПГ) — платина, палладий, родий, иридий. Они редки на Земле, но могут быть в огромных количествах на металлических астероидах.

- Летучие вещества — вода, водород, кислород. Из воды можно получать ракетное топливо, а значит, не нужно будет запускать его с Земли.

- Гелий-3 — редкий изотоп, который может стать топливом будущего для термоядерной энергетики.

Каждая из этих категорий ресурсов потенциально может изменить экономику и энергетику планеты.

Главные проблемы и вызовы

Технически добывать в космосе — невероятно сложно. В невесомости нет опоры, бурение невозможно в привычном смысле. Все должно работать автономно и с ювелирной точностью.

Экономика тоже пока не складывается: миссия NASA OSIRIS-REx стоила более миллиарда долларов и принесла всего 121 грамм астероидного материала.

К этому добавляется правовая неопределенность. Международное право пока не решило, кто имеет право владеть ресурсами, добытыми в космосе.

Почему все же стоит идти вперед

Несмотря на трудности, именно эти миссии заложили фундамент.

Технологии автономных роботов, повторное использование ракет и модульные космические аппараты делают проекты все реальнее.

Если удастся добывать ресурсы в космосе, человечество получит:

• меньше давления на земную экологию,

• новые источники редких металлов,

• и возможность строить самодостаточные станции и базы на Луне и Марсе.

Технология на переломном этапе

Добыча на астероидах сегодня — как интернет в 1980-х или электромобили в начале 2000-х. Потенциал доказан, но масштабирование только начинается.

Следующий шаг — сделать процесс экономически оправданным.

Когда это произойдет, вопрос будет не в том, будем ли мы добывать ресурсы в космосе, а в том, кто первым начнёт делать это в промышленных масштабах.

Будущее добычи полезных ископаемых на астероидах — это не фантастика, а инженерная задача. И с каждым годом человечество становится все ближе к ее решению.

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

Когда я говорю знакомым, что работаю с жидким гелием, мало кто вспоминает о том, что температура его кипения всего лишь на 4 градуса выше абсолютного нуля. Естественная реакция обычно: "ой, вы наверное там все смешными голосами разговариваете". Летописи истории нашей лаборатории хранят память об одном студенте, который тоже знал, что если подышать гелием, то будешь разговаривать смешным высоким голосом. Чего он не учел, так это того что для этого в легких кроме гелия должен быть еще и кислород. На глухой звук упавшего тела прибежал сотрудник, и вроде бы все обошлось. У нас вообще любой хлопок или резкий звук вызывает бурный интерес со стороны населения отдела. Начальники высовывают головы, кто-то прибегает с испуганным лицом, а затем облегченно расстраивается, что ничего серьезного не произошло. Если конечно действительно не произошло.

За несколько лет только у меня на счету два взорванных вакуумных шланга, заклинивший насос, взорвавшаяся груша, перешедший магнит и пара забившихся азотных ловушек. Волей неволей начинает развиваться паранойя, знаете ли. Во время эксперимента прислушиваешься к любому шороху, потрескиванию и изменению в шумовом фоне. Был один студент, который сидел у меня за спиной, и, когда у него что-то не получалось, он с придыханием выдыхал, издавая характерный звук "пшшшщщщщщ". Первый раз я знатно испугался и подорвался все проверять. На второй раз я понял в чем дело и чуть было его не убил. А сегодня вот немного распогодилось, и птички запели. Минуты две интенсивно искал источник подозрительного свиста.

Но зачем нужны криогенные жидкости, кроме того чтобы взрывать пластиковые бутылки, замораживать тараконов и прочих шалостей? Основных криогенных жидкостей две — гелий и азот. Азот, из-за своей невероятной дешевизны, применяют как в науке так и в быту. Например в медицине и салонах красоты. Недавно видел, как дама на бентли, видимо хозяйка одного из таких салонов, приезжала к нам на станцию за азотом. Так что дело видимо прибыльнее научных изысканий. Кажется есть еще стартаперы, которые делают криогенное мороженное, но они явно на бентли не катаются. В криогенной науке же азот нужен, чтобы тратить меньше гелия.

Жидкий гелий позволяет достичь предельно низких температур — 4.2K без особых усилий, и до 0.4К если взять жидкость состоящую из одних изотопов Не3 и сильно понизить давление. Т.е. исследования фактически ведутся вблизи абсолютного нуля. Жидкий гелий применяется в сугубо исследовательских целях, и нужен он по двум основным причинам. Во первых большинство тепловых процессов сильно нелинейно зависят от температуры, поэтому чтобы получить важную информацию, необходимо опускаться до самых низких температур. Во вторых, для создания сильных магнитных полей, используются сверхпроводящие магниты, работающие только при гелиевых температурах. Думаю многие слышали о буме высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), попытках заставить их работать в нормальных условиях, левитирующих поездах и прочем. Большая часть таких материалов действительно функционирует уже при температуре жидкого азота (77К), однако все не так просто. Дело в том что сверхпроводимость разрушается при протекании большого тока. Так вот ток, при котором она пропадает, в ВТСП обычно в сотни раз меньше, чем этот же параметр в реально используемых материалах. Кроме того, для экспериментов обычно требуется высокая однородность поля, которую почти невозможно получить с помощью ВТСП. Вот и получается, что почти любая уважающая себя экспериментальная лаборатория должна иметь доступ к жидкому гелию.

Давайте теперь представим, что вы захотели сделать какой-нибудь низкотемпературный эксперимент. Да нет, не качели на морозе лизнуть, у нас все по-взрослому. Что для этого понадобится? Да не кочели говорю же. Нужен огромный термос, в который вы нальете свою жидкость. Однако, этот термос будет не совсем обычный. Гелий — черезвычайно нежная жидкость, если посильнее пнуть сосуд в котором он находится, может начаться лавинообразное испарение и вся жидкость самоустранится. Хорошо если пнувший успеет убежать. Обычный сосуд Дьюара, он же термос, имеет вакуумную прослойку, которая сильно ограничивает его взаимодействие с окружающей средой. Для хранения гелия этой просто конструкции недостаточно и обычно добавляются "азотные экраны". Любое тело, в том числе и стенки сосуда, обладает тепловым излучением, и в случае хранения гелия даже этот слабый перенос тепла оказывается существенным. Поэтому делают два вакуумных слоя, а между ними помещают жидкий азот.

Прежде чем заливать гелий в наш необычный термос (криостат), нужно охладить его жидким азотом. Рыночная стоимость литра гелия ~1к, на заливку криостата уходит 8-10 литров. Если охлаждение производить от комнатной температуры затраты вырастут в десятки раз. Правда такой процесс создает одну интересную проблему. Азот при темепературе жидкого гелия становится твердым и уменьшается в объеме, конечно не так опасно как вода (которая расширяется при заморозке), но тоже может привести к очень неприятным последствиям. Поэтому, примерно через пол часа, азот нужно выкипятить, а криостат хорошо откачать от его паров. Для этого внизу находится небольшой резистор, на который загоняется несколько сотен ватт, с неприметной, но жужжащей коробочки.

История помнит, об одном внимательном дипломнике, который эту милую коробочку забыл выключить. Потратив все 40 литров гелия из банки, он позвал старшего товарища, со словами "почему-то не заливается". Забавно, но металическая труба, идущая под 4х метровым потолком и обмерзшая примерно до середины, его нисколько не смутила. Поэтому невнимательные у нас особенно не задерживаются, и думать приходится над каждым совершаемым движением. Самое страшное всегда делается на автомате, поэтому лучше 6 раз проверить положение одного и того же крана, чем откачать всю гелиевую сеть.

P.S. Относительно старый текст, про работу в лаборатории, которой я посвятил без малого 10 лет жизни. С этим текстом вышла достаточно забавная история. Однажды я пришел в лабораторию и увидел свой текст, распечатанный на листе А4, висящим на магнитной доске на кухне. К общей абсурдности ситуации добавлялось то, что текст был почему-то переведен на английский. Для анонимного автора луркопаба такая публичность была примерно на равне с вычислением по айпи, поэтому я решил никак это не комментировать и не выдавать себя. Мужик, который распечатал этот текст, намекал на то, что он знает автора, и хотел бы чтобы автор сам подписался. При этом он сам был хранителем части историй упомянутых в тексте, поэтому, думаю, он мог легко вспомнить кому он их рассказывал. Но то, что текст был на английском дало мне надежду, что он знает какого-то другого автора, поэтому я так и не раскололся. Текст провисел на кухне несколько месяцев, и каждый раз заходя туда за чаем я немного кринжевал (хотя такого слова тогда еще, конечно, не изобрели).

P.S.S. Выкладываю свои архивные тексты, канувшие в небытие вместе с пабликом "Луркопаб Alive". Больше в тг.