Górnictwo kosmiczne

27 sierpnia 2020
Industry 4.0

Górnictwo towarzyszy ludzkości od zarania dziejów. W ciągu najbliższych lat będziemy mieć szansę zobaczyć kolejny milowy krok jego rozwoju: górnictwo kosmiczne.

Wizje a rzeczywistość

Górnictwo kosmiczne rozpala wyobraźnię pisarzy i scenarzystów. Roztaczane są wizje walki o zasoby między państwami, korporacjami i kulturami zamieszkującymi inne rejony wszechświata. Mowa jest także o zagrożeniach dla ludzkości wynikających ze spotkania z innymi organizmami żywymi. Pojawia się również wątek niezwykle cennych, nierzadko nieznanych na Ziemi, minerałów i innych substancji możliwych do pozyskania w kosmosie.

Jednak w chwili obecnej daleko do urzeczywistnienia tych wizji. Jesteśmy na etapie katalogowania zasobów kosmicznych, np. sporządzane są mapy geologiczne Księżyca^[1] oraz obserwowane są asteroidy^[2]. Z ciekawostek wiadomo, że na Księżycu znajdują się złoża helu-3, który w przyszłości może posłużyć jako paliwo przy reakcjach fuzji jądrowej. Na asteroidach spodziewamy się znaleźć złoża wielu cennych minerałów, np. niklu, żelaza, kobaltu, wody, azotu, wodoru i amoniaku na asteroidzie Ryugu. Nasza wiedza o zasobach mineralnych opiera się głównie na obserwacjach astronomicznych. Znacznie rzadziej polega na bezpośredniej analizie próbek skał z powierzchni, a incydentalnie na analizie skał podpowierzchniowych. Jedynie w pełni możemy analizować obiekty, które upadły na powierzchnię Ziemi. Spodziewać się zatem należy, że przed nami jeszcze wiele niespodzianek.

Pierwsze kroki w górnictwie kosmicznym

Jak jednak będą wyglądać początki? Górnictwo jako działalność związana ściśle z ekonomią zacznie się rozwijać by zaspakajać potrzeby rynku. Wbrew temu, do czego jesteśmy przyzwyczajeni na Ziemi, w kosmosie problemem może być dostęp nawet do takich podstawowych substancji jak woda.

Woda

Woda może być ona wykorzystywana bezpośrednio przez ludzi jak i, po hydrolizie, jako paliwo. Zatem realizacja planów NASA wyprawy załogowej na Marsa poprzedzonej obecnością ludzi na Księżycu^[3] wygeneruje zapotrzebowanie na wodę na Księżycu jak i w jego pobliżu. Innym znaczącym rynkiem zbytu kosmicznej wody mogą być satelity (potrzebują energii choćby do okresowej korekty trajektorii). Tym bardziej, że według szacunków bardziej będzie się opłacało sprowadzać wodę z Księżyca nawet na niską orbitę okołoziemską (Low Earth Orbit LEO) niż z Ziemi.

Z tych powodów przemysłowe pozyskiwanie wody na Księżycu ma szansę być pierwszym przejawem górnictwa kosmicznego. Jak to może wyglądać w praktyce? Ze względu na intensywne promieniowanie ultrafioletowe jakikolwiek lód na powierzchni Księżyca musiałby zostać rozłożony na tlen i wodór. Natomiast brak atmosfery spowodowałby ulecenie tych pierwiastków w przestrzeń kosmiczną. Dlatego lód spodziewany jest w miejscach wiecznie zacienionych, np. na dnie kraterów uderzeniowych na biegunach. Jedną z metod jego pozyskania może być odparowywanie w szczelnym i przezroczystym namiocie. Energia mogłaby pochodzić ze Słońca: wystarczy odbić promienie słoneczne od luster znajdujących się na szczytach krawędzi kraterów. Na biegunie północnym można znaleźć miejsca, gdzie praktycznie cały czas świeci Słońce.

Regolit

Jedną z pierwszych skał pozyskiwaną na Księżycu ma szansę zostać regolit (pył pokrywający powierzchnię Księżyca). Niewykluczone, że zawiera śladowe ilości wody. Ale przede wszystkim daje nadzieję na przerobienie go na toner do drukarek 3D. To zaś pozwoliłoby na szybkie i tanie konstruowanie budynków planowanej bazy księżycowej^[4]. Budynki takiej bazy będą musiały chronić przed szkodliwym promieniowaniem kosmicznym. I choć regolit, w porównaniu do innych materiałów, nie jest bardzo wydajny w ekranowaniu promieniowania (potrzeba jego grubej warstwy), to ma tę przewagę, że nie trzeba go dostarczać z Ziemi. Generalnie, możliwość jak najszerszego wykorzystywania miejscowych surowców jest ważnym czynnikiem decydującym o powodzeniu projektów powstania trwałych habitatów pozaziemskich, dlatego optymalizacja tych procesów jest kluczowa (jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o możliwościach optymalizacji w przemyśle, kliknij tutaj).

Asteroidy

Innym kierunkiem rozwoju górnictwa kosmicznego mogą być asteroidy^[5]. Naukowcy biorą pod uwagę łowienie mniejszych asteroid i sprowadzanie ich na Ziemię. Można też sprowadzić mniejszą lub większą asteroidę na orbitę okołoziemską lub okołoksiężycową i tutaj dopiero ją eksploatować. Można też eksploatować asteroidy bez ich przemieszczania i dopiero urobek, być może po wstępnym przetworzeniu, dostarczać na Ziemię.

Bariery prawne

Zwykle nie pamięta się, że oprócz oczywistych ograniczeń technologicznych i finansowych istotną barierą mogą okazać się kwestie prawne związane z komercyjną eksploatacją kosmosu^[6]. W chwili obecnej najważniejsze cztery międzynarodowe regulacje prawne dotyczące przestrzeni kosmicznej to^[7]:

Traktat o przestrzeni kosmicznej z 1967 r.,
Umowa o ratowaniu astronautów z 1968 r.
Konwencja o odpowiedzialności międzynarodowej za szkody wyrządzone przez obiekty kosmiczne z 1972 r. oraz
Konwencja o rejestracji obiektów wypuszczonych w przestrzeń kosmiczną z 1975 r.

Formułują one zasadę wolności i niewyłączności przestrzeni kosmicznej, traktowania kosmonautów jako wysłanników ludzkości oraz przypisania każdemu obiektowi wysłanemu w kosmos przynależności państwowej. Ponadto regulują kwestie odpowiedzialności za szkody wyrządzone przez obiekty wysłane w kosmos. Nie regulują jednak kwestii ekonomicznych związanych z eksploatacją kosmosu. Tę lukę częściowo stara się wypełnić Układ księżycowy z 1979 roku. Mimo że niewiele państw (18) go ratyfikuje, to aspiruje on do tworzenia ważnych norm zwyczajowych w zakresie objęcia prawem przestrzeni kosmicznej. Stanowi m. in. że zasoby naturalne Księżyca stanowią wspólne dziedzictwo ludzkości oraz, że powierzchnia ani zasoby Księżyca nie mogą stać się niczyją własnością^[8]. Do tych postanowień Układu księżycowego bogate państwa odnoszą się niechętnie. W szczególności USA oficjalnie zapowiedziały, że nie zamierzają się do układu stosować. Czyżby górnictwo kosmiczne miało być elementem kosmicznej odmiany kolonializmu?