Добыча полезных ископаемых в космосе: обзор современных исследований и разработок

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-4-75-80

А.К. Кирсанов, С.А. Вохмин, Г.С. Курчин, Е.П. Волков
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск, Российская Федерация
Горная Промышленность №4 / 2024 стр.75-80

Резюме: В связи с планомерным истощением ресурсов на нашей планете добыча полезных ископаемых в космосе, которая когда-то была футуристической идеей, на сегодняшний день быстро становится областью активных изысканий. Данная статья представляет собой обзор актуальных исследований и инженерных разработок, направленных на создание новых методов и технологий добычи ресурсов на таких внеземных небесных телах, как Луна или астероиды. В исследовании демонстрируется ресурсный потенциал, который человечество может начать извлекать для своих нужд, а также краткий перечень уже действующих программ разных космических агентств, направленных на дальнейшее освоение космоса. В работе рассматриваются существующие технологические достижения и коммерческие интересы, стимулирующие данный вид деятельности. Дополнительно показаны такие перспективные направления космической добычи, как автоматизированные роботизированные системы, биодобыча, различные виды взрывных работ и транспортировка частей астероида на Землю для дальнейшего извлечения из него полезных компонентов. Помимо этого, в работе представлена информация о существующих технологиях жизненного обеспечения, необходимых для комфортного нахождения специалистов на космических телах, в случае если это подразумевает выбранная технология. На основе анализа современного состояния исследований и разработок сделан вывод о перспективности и значимости дальнейших усилий в области космической добычи для будущего освоения космического пространства и обеспечения потребностей человечества в ресурсах.

Ключевые слова: добыча полезных ископаемых в космосе, внеземные ресурсы, добыча на астероидах, изучение астероидов, планетная геология, ресурсы космических тел, экономика космической отрасли

Для цитирования: Кирсанов А.К., Вохмин С.А., Курчин Г.С., Волков Е.П. Добыча полезных ископаемых в космосе: обзор современных исследований и разработок. Горная промышленность. 2024;(4):75–80. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-4-75-80

Информация о статье

Поступила в редакцию: 04.06.2024

Поступила после рецензирования: 04.07.2024

Принята к публикации: 11.07.2024

Информация об авторах

Кирсанов Александр Константинович – кандидат технических наук, доцент кафедры шахтного и подземного строительства, Сибирский федеральный университет, г. Красноярск, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Вохмин Сергей Антонович – кандидат технических наук, заведующий кафедрой шахтного и подземного строительства, Сибирский федеральный университет, г. Красноярск, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Курчин Георгий Сергеевич – кандидат технических наук, доцент кафедры шахтного и подземного строительства, Сибирский федеральный университет, г. Красноярск, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Волков Евгений Павлович – кандидат технических наук, доцент кафедры подземной разработки месторождений им. Н.Х. Загирова, Сибирский федеральный университет, г. Красноярск, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Список литературы

1. Кирсанов А.К., Саая С.Ш., Карванен А.Е., Анушенков С.В., Лопатина А.Н. Обзор современного состояния мировой горнодобывающей промышленности. Маркшейдерия и недропользование. 2023;(2):38–43. https://doi.org/10.56195/20793332_2023_2_38_43 Kirsanov A.K., Saaya S.Sh., Karvanen A.E., Anushenkov S.V., Lopatina A.N. Overview of the current state of the global mining industry. Mine Surveying and Subsurface Use. 2023;(2):38–43. (In Russ.) https://doi.org/10.56195/20793332_2023_2_38_43

2. Fleming M., Lange I., Shojaeinia S., Stuermer M. Mining in space could spur sustainable growth. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2023;120(43):e2221345120. https://doi.org/10.1073/pnas.2221345120

3. Мельниченко А.М. Увеличение доли маломасштабных и среднемасштабных месторождений в горнодобывающем комплексе России. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015;(11):400–402. Режим доступа: https:// giab-online.ru/files/Data/2015/11/400_402_11_2015.pdf (дата обращения: 24.06.2024). Mel’nichenko A.M. About increasing the part of the small-scale and middle-scale deposits in mining sector of Russian Federation. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2015;(11):400–402. (In Russ.) Available at: https://giab-online.ru/files/Data/2015/11/400_402_11_2015.pdf (accessed: 24.06.2024).

4. Мининг С.С. Геолого-экономическая оценка месторождений твердых полезных ископаемых в условиях истощения минеральных ресурсов. Маркшейдерский вестник. 2005;(4):48–49. Mining S.S. Geological and economic assessment of solid mineral deposits in the context of the depletion of mineral resources. Mine Surveying Bulletin. 2005;(4):48–49. (In Russ.)

5. Kirsanov A.K., Katyshev P.V. Economic drivers of seabed mining. Izvestiya vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Gornyi Zhurnal. 2024;(1):20–26. Available at: https://www.mining-science.ru/download/2024/1-2024/002.pdf (accessed: 24.06.2024).

6. Хайрутдинов М.М., Конгар-Сюрюн Ч.Б., Тюляева Ю.С., Хайрутдинов А.М. Планетная технология. Предпосылки формирования новой научной дисциплины. Горная промышленность. 2020;(3):113–120. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2020-3-113-120 Khayrutdinov M.M., Kongar-Syuryun Ch.B., Tyulyaeva Yu.S., Khayrutdinov A.M. Planetary Technology. Prerequisites for the Formation of a New Scientific Discipline. Russian Mining Industry. 2020;(3):113–120. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2020-3-113-120

7. Dahl C., Gilbert B., Lange, I. Mineral scarcity on Earth: Are Asteroids the answer. Mineral Economics. 2020;33(1-2):29–41. https://doi.org/10.1007/s13563-020-00231-6

8. Cannon K.M., Gialich M., Acain J. Precious and structural metals on asteroids. Planetary and Space Science. 2023;225:105608. https://doi.org/10.1016/j.pss.2022.105608

9. Łuszczek K., Przylibski T.A. Selected metal resources on H chondrite parent bodies. Planetary and Space Science. 2021;206:105309. https://doi.org/10.1016/j.pss.2021.105309

10. Ананьев П.П., Мещеряков Р.В., Ларионов П.В., Плотникова А.В., Беляков К. О. Методические подходы к переработке космического минерального сырья. Руды и металлы. 2017;(2):69–74. Ananyev P.P., Meshcheryakov R.V., Larionov P.V., Plotnikova A.V., Belyakov K.O. Methodical approaches to cosmic mineral material processing. Ores and Metals. 2017;(2):69–74. (In Russ.)

11. Paikowsky D., Tzezana R. The politics of space mining – An account of a simulation game. Acta Astronautica. 2018;142:10–17. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2017.10.016

12. Mazanek D.D., Merrill R.G., Brophy J.R., Mueller R.P. Asteroid Redirect Mission concept: A bold approach for utilizing space resources. Acta Astronautica. 2015;117:163–171. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2015.06.018

13. Serres M. How Luxembourg becomes Europe’s commercial space exploration hub. Annales des Mines – Réalités industrielles. 2019;(2):69–72. https://doi.org/10.3917/rindu1.192.0069

14. Мунтян М.Е., Сигаури-Горский Е.Р. Опыт Японии в области исследования и использования космического пространства: национальные и международно-правовые аспекты. Теория и практика общественного развития. 2023;(8):226–233. https://doi.org/10.24158/tipor.2023.8.29 Muntyan M.E., Sigauri-Gorsky E.R. Japan’s experience in the exploration and use of outer space: National and international legal aspects. Theory and Practice of Social Development. 2023;(8):226–233. (In Russ.) https://doi.org/10.24158/tipor.2023.8.29

15. Choi Y. Review of space industry and technology for asteroid mining. Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers. 2021;58(6):640–651. https://doi.org/10.32390/ksmer.2021.58.6.640

16. Steffen O. Explore to exploit: a data-centred approach to space mining regulation. Space Policy. 2022;59:101459. https://doi.org/10.1016/j.spacepol.2021.101459

17. Badesce V. (ed.) Asteroids. Prospective Energy and Material Resources. Berlin, Heidelberg: Springer; 2013. 689 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-39244-3

18. Шустов Б.М. Космические ресурсы для развития экономики и науки. Воздушно-космическая сфера. 2019;(4):46–55. https://doi.org/10.30981/2587-7992-2019-101-4-46-54 Shustov B.M. Space resources for industry and science. Aerospace Sphere Journal. 2019;(4):46–55. (In Russ.) https://doi.org/10.30981/2587-7992-2019-101-4-46-54

19. Брюханов Н.А., Легостаев В.П., Лобыкин А.А., Лопота В.А., Сизенцев Г.А., Синявский В.В. и др. Использование ресурсов Луны для исследования и освоения Солнечной системы в XXI веке. Космическая техника и технологии. 2014;(1):3–14. Brukhanov N.A., Legostaev V.P., Lobykin A.A., Lopota V.A., Sizentsev G.A., Sinyavskiy V.V. et al. Use of lunar resources for solar system exploration and exploitation in the 21st century. Space Engineering and Technology. 2014;(1):3–14. (In Russ.)

20. Лемешевский С.А., Графодатский О.С., Ширшаков А.Е., Москатиньев И.В., Митькин А.С., Балиев А.В. Космическая транспортная система для освоения малых космических тел. Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2018;(2):47–55. Lemeshevskii S.A., Graphodatsky O.S., Shirshakov A.E., Moskatiniev I.V., Mitkin A.S., Baliyev A.V. Space transport systems for industrial and scientific development of small celestial bodies. Vestnik NPO im. S.A. Lavochkina. 2018;(2):47–55. (In Russ.)

21. Chpolianski D., Zhang Z.X. Review on quarrying methods suitable for space mining missions. Journal of Sustainable Mining. 2024;23(2):8. Available at: https://oulurepo.oulu.fi/handle/10024/48711 (accessed: 24.06.2024).

22. Satish H., Radziszewski P., Ouellet J. A review of mining technologies for space. In: Proceedings of the Canadian Design Engineering Network (CDEN) Conference, Kaninaskis, Alberta, July 18–20, 2005. https://doi.org/10.24908/pceea.v0i0.3879

23. Mueller R.P., Van Susante P.J. A review of extra-terrestrial mining robot concepts. In: Earth and Space 2012 – Proceedings of the 13th ASCE Aerospace Division Conference and the 5th NASA/ASCE Workshop on Granular Materials in Space Exploration, April 15–18 2012, USA. IEEE; 2012, pp. 295–314. https://doi.org/10.1061/9780784412190.034

24. Корнеев В.А. Способ проведения наклонной штольни для вскрытия лавовых трубок на Луне и Марсе. Патент РФ. №2787484 C1, МПК E21C 51/00, E21D 9/02, B64G 99/00.: №2022103430: заявл. 10.02.2022: опубл. 09.01.2023.

25. Grandl W., Böck C. Asteroid habitats – living inside a hollow celestial body. In: Handbook of Space Resources. Cham: Springer, 2023, pp. 763–785. Available at: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-97913-3_22 (accessed: 07.05.2024).

26. Grandl W. Human life in the Solar System. REACH. 2017;5:9–21. https://doi.org/10.1016/j.reach.2017.03.001