Добыча NEO: Чтобы помочь поддержать поставки редких металлических материалов
Самая большая технологическая проблема, с которой человечество столкнется в следующем десятилетии, - это количество доступных ресурсов, таких как редкоземельные металлы. В связи с постоянным ростом численности населения и использованием редкоземельных металлов в технологиях, таких как электромобили, аккумуляторы, сотовые телефоны и другие портативные устройства, спрос на ресурсы, необходимые для производства этих продуктов, приведет к напряжению существующих линий поставок и глобальных запасов металлов. Эти редкие металлы и соединения будут полностью удалены с Земли, если резко возрастет их использование (Hayes, 2020). Некоторые решения заключаются в повышении эффективности переработки или в увеличении эффективности редкоземельных продуктов, таких как аккумуляторы, которые изначально требуют меньшего количества материалов для производства этих продуктов. Эти решения осуществимы уже сейчас. Тем не менее, ни одно из этих решений само по себе не поможет сохранить запасы этих редких материалов в долгосрочной перспективе. Решение, обладающее наибольшим потенциалом для поддержания технологического развития и обеспечения материалами для создания передовых технологий, требует прогрессивного решения: добычи околоземных объектов (ОСЗ).
Добычу ОСЗ принято называть астероидной добычей. В поясе астероидов и даже вблизи орбиты Земли пролетают астероиды или другие объекты, содержащие материалы, необходимые для передового технологического общества. Наиболее ценными являются астероиды типа М, которые состоят преимущественно из металлов. Эти металлические астероиды часто состоят из железа/никеля. Считается, что некоторые астероиды содержат и другие ценные металлы, такие как кобальт, золото и платина (Lewis, 1998), (Elvis, 2021). Особенно при использовании литий-ионных батарей высококачественные никель и кобальт необходимы для их работы. На Земле эти материалы добываются только в отдельных регионах мира, часто с нечеловеческими или плохими условиями труда.
Еще одна категория ОСЗ - те, что содержат воду. По прогнозам ООН, к концу следующего десятилетия население Земли увеличится до 8,5 миллиарда человек - на три четверти миллиарда больше (United Nations, 2015). Кастело (2021) также установил, что 70 % поверхности Земли составляет вода, и лишь 3 % - пресная вода. После учета всей недоступной пресной воды только 0,4 % является пригодной для использования и питья водой. Эти оставшиеся 0,4 % будут распределены между населением, которое, по прогнозам, к 2030 году составит 8,5 миллиарда человек. Как уже говорилось, некоторые ОСЗ содержат воду, и даже такая простая технология, как нагрев замкнутого пространства, позволит высвободить обильные запасы воды. Эту воду можно будет распределять, чтобы избежать обезвоживания, засухи или водных пайков на Земле.
При этом необходимо отметить, что разработка такой технологии и инфраструктуры не будет легкой, дешевой или быстрой. Тем не менее, это жизненно важно для выживания и развития человеческой расы. Приток металлов, воды и других необходимых соединений снизит нагрузку на отрасли, не связанные с технологиями и продовольствием, такие как строительство, авиация, автомобилестроение, возобновляемые источники энергии и почти все другие промышленные нужды на Земле.
Эти материалы станут не только доступными, но и дешевыми. Например, в области хранения энергии астероид, на котором добыто значительное количество никеля первого класса, значительно снизит цену батареи, и эта экономия перейдет к потребителю. Этот эффект "просачивания" сделает накопители энергии и электромобили более доступными. Даже такие простые применения, как сталь для зданий или алюминий для кузовов автомобилей, значительно снизят стоимость производства.
Непредвиденным следствием модернизации космической отрасли станет создание инфраструктуры для захвата и добычи астероидов на орбите, на поверхности Луны или их транспортировки на Землю. Эта инфраструктура будет способствовать развитию космической отрасли. Благодаря созданию условий, при которых космос будет доступен большему числу людей при меньших финансовых затратах, добываемые в космосе металлы могут стать строительными материалами для новых орбитальных космических станций или лунных колоний. Эти новые структуры помогут добывать и перерабатывать материалы. Следовательно, ракеты, покидающие Землю, могут быть меньше и с большей пассажировместимостью, поскольку строительные материалы, полученные из космоса, а не с Земли, уменьшат потребность в грузах, доставляемых с поверхности. Кроме того, это позволит минимизировать расходы за счет уменьшения количества топлива, необходимого для достижения орбиты. Ракета с большим количеством пассажиров, меньшей полезной нагрузкой и, соответственно, меньшим количеством топлива приведет к резкому снижению стоимости орбитального запуска в расчете на одного человека (Weinzierl & Sarang, 2021). Горнодобывающие компании, строя базы или орбитальные станции, могли бы компенсировать затраты на разработку, предоставляя возможность для других внутрисолнечных миссий. Полеты на Марс или в другие места Солнечной системы стали бы возможны благодаря строительству таких портов.
Хотя эта идея более чем амбициозна и далеко не проста, человечество должно заняться добычей ОСЗ и не только, чтобы выжить в следующем веке. Доказательство наличия редкоземельных металлов и воды создаст на Земле условия, при которых восемь или даже девять миллиардов человек смогут существовать без ущерба для качества жизни. Более широкий доступ к строительным материалам удешевит разработку и строительство новых зданий и инфраструктуры. И наконец, добыча астероидов - это возможность для человечества стать безопасным внутрисолнечным видом, обеспечив тем самым очаги человеческой жизни в Солнечной системе и создав более безопасный вид в случае серьезных травм на планете Земля.
Ссылки
Кастело, Дж. (2021, 6 марта). Каков процент пригодной для питья воды на Земле? Мировой водный резерв. https://worldwaterreserve.com/water-crisis/percentage-of-drinkable-water-on-earth/.
Элвис, М. (2021). Астероиды: Как любовь, страх и жадность определят наше будущее в космосе. Издательство Йельского университета.
Хейс, К. (2020, 14 сентября). Что будет, когда кончится сырье? RSS. https://eandt.theiet.org/content/articles/2020/09/what-will-happen-when-the-raw-materials-run-out/.
Льюис, Дж. С. (1998). Добыча в небе: Несметные богатства астероидов, комет и планет. Addison-Wesley.
Организация Объединенных Наций. (2015). Население 2030: демографические проблемы и возможности для планирования устойчивого развития. Организация Объединенных Наций, Департамент по экономическим и социальным вопросам, Отдел народонаселения. https://www.un.org/en/development/desa/population/publications/pdf/trends/Population2030.pdf.
Вайнцирль, М., и Саранг, М. (2021, 12 февраля). Коммерческая космическая эра наступила. Harvard Business Review. https://hbr.org/2021/02/the-commercial-space-age-is-here.
Примечание: статья представлена на стипендию Stanford Advanced Materials College Scholarship 2021.