Гонка за внеземными полезными ископаемыми началась

В начале декабря к астероиду Бенну прибыл за образцами породы зонд NASA OSIRIS-REx. В следующем году к Луне полетит китайский аппарат "Чанъэ-5" с бурильной установкой на борту. Одна из целей подобных экспедиций — разведка полезных ископаемых, поскольку без космических ресурсов человечество не сможет осваивать Солнечную систему.

Китай успешно отправляет к Луне уже четвертый аппарат. Сейчас это единственная страна в мире, реализующая лунную программу. Ее итогом должна стать автоматическая или обитаемая база на поверхности спутника. Развертывание постоянного модуля на Луне невозможно без эксплуатации местных ресурсов, необходимых для систем жизнеобеспечения, защиты экипажа от излучения, энергетики, производства ракетного топлива, расходников для 3D-принтера, на котором будут печатать детали машин и строений.

По подсчетам Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского РАН (ГЕОХИ), только на начальном этапе освоения Луны, чтобы обеспечить грузопоток, потребуется двести тонн кислорода и пятьдесят тонн водорода. Доставлять все это с Земли слишком дорого. Летучие соединения — особо ценные ресурсы. В замороженном состоянии они есть на полюсах Луны: водяной лед, аммиак, монооксид углерода, легкие углеводороды. В лунном грунте — реголите — содержатся кислород, металлы, кремнезем. Критически важно наладить их добычу на месте.

Технологии разработки и хранения полезных ископаемых из реголита активно разрабатываются. Но сначала их нужно разведать, то есть добыть образцы из разных мест Луны. В ГЕОХИ для этой цели создают робота-геолога, который будет задействован в одной из экспедиций.

Вода и никель астероидов

Два года назад аппарат NASA OSIRIS-REx взял курс на маленький астероид Бенну размером полкилометра. Зонд достиг цели третьего декабря и уже выполнил первые наблюдения. На поверхности астероида выявлены гидроксильные группы (OH) — по сути, это вода, только запертая в кристаллической структуре глинистых минералов. Какое-то время OSIRIS-REx будет лететь впереди астероида, исследовать его дистанционно, а затем сблизится, стрельнет по поверхности азотом и захватит поднявшуюся пыль. Ценную добычу он доставит на Землю в 2023 году.

Тогда же NASA запустит очередную поисковую миссию — к астероиду Психея. Это крупное небесное тело диаметром более двухсот километров. Спектрометр телескопа "Шпицер" нашел на его поверхности силикаты, гидроксильные группы, а также очень плотное вещество, которое, как полагают ученые, представляет собой частицы металла. По всей видимости, Психея — это ядро протопланеты, успевшей перед распадом расслоиться. Ученые предполагают, что этот астероид полностью состоит из железа и никеля, только на поверхности присутствует тонкий слой реголита, фактически — песка.

Внеземная экономика

Исследователи считают, что очень скоро человечеству придется искать внеземные источники минералов, которые содержат редкие или близкие к исчерпанию элементы: золото, кобальт, железо, рутений, рений, висмут, осмий, родий, молибден, магний, никель, палладий, платину. Современные технологии позволяют ввести в строй рудники на Луне и астероидах уже к середине XXI века. Трудиться там будут роботы-старатели — аппараты весом около двухсот килограммов, которые предстоит массово запускать в космос. Чтобы разработка месторождений на астероидах была экономически выгодна, технологии доставки старателей, их возврата с грузом руды, логистика должны быть дешевыми.

С экономической точки зрения обсуждают и добычу на Луне гелия-3, который накапливается в реголите под действием солнечного ветра. Месторождений этого вещества на Земле нет, его нарабатывают в атомной промышленности исключительно в исследовательских целях по несколько десятков килограммов в год.
Интерес к гелию-3 возник в конце 1980-х в связи с успехами термоядерной энергетики. Ученые заявляли, что это вещество может служить топливом для токамаков и, если потребуется, решить энергетические проблемы Земли.

Еще один аргумент в пользу внеземной рудной отрасли — экологический. Некоторые редкие элементы, особенно подгруппы платины, задействованы в зеленых технологиях: солнечных батареях, катализаторах. Месторождений этих руд очень мало, их исчерпание потребует углубления шахт, что оставит и без того сильный углеродный след. А вот перенос добычи полезных ископаемых на другие космические тела значительно снизит нагрузку на окружающую среду нашей планеты.