Kosmiczni górnicy nie zaczną od platyny. Na Księżycu szukamy czegoś innego
Pewnie kiedyś obiło wam się o uszy "górnictwo kosmiczne": brzmi ono niesamowicie i przykuwa uwagę, jednak niewiele ma wspólnego z tym, jak wygląda górnictwo na Ziemi. O tym, jak będzie wyglądać przyszłość wydobywania surowców na innych ciałach niebieskich – i czego dokładnie będziemy tam szukać – opowiada w rozmowie z INNPoland.pl Gordon Wasilewski z Centrum Badań Kosmicznych PAN.
Przede wszystkim powinniśmy mówić bardziej ogólnie: o zasobach kosmicznych. Za tym przede wszystkim kryje się nasze poszerzenie zdolności eksploracyjnych kosmosu, ale także poszerzenie naszego oddziaływania - gospodarczego, społecznego, politycznego - poza naszą planetę.
Po części dzisiaj to już się dzieje. Podstawowym zasobem, z jakiego korzystamy w kosmosie, jest lokalizacja. I ta lokalizacja właściwie buduje naszą gospodarkę: wszelkiego rodzaju satelity telekomunikacyjne lub do obserwacji Ziemi tworzą trzon sektora usług i pomagają nam rozwijać np. rolnictwo czy transport.
W najbliższych dekadach z kolei będziemy przesuwać granicę tej działalności na inne ciała niebieskie, jak Księżyc, asteroidy czy komety. Tutaj mamy już zupełnie inne pole do manewru jeżeli chodzi o zagospodarowywanie tych zasobów, bo mówimy już przede wszystkim o zasobach materialnych, zamiast niematerialnych.
A jakiego typu zasobów materialnych możemy poszukiwać na obcych ciałach niebieskich?
Najczęściej w mediach słyszy się o bardzo rzadkich na Ziemi materiałach: platynie czy metalach ziem rzadkich. Natomiast to, jak dzisiaj rozumiemy takie najszybsze przesunięcie tej granicy, najszybszą zdolność zagospodarowania tych zasobów, to zaczniemy najpewniej od zasobów wody i zasobów regolitu, czyli wierzchnich warstw ciał niebieskich.
Cenna jest zwłaszcza woda, która poza naszą planetą występuje w formie lodu praktycznie na każdym ciele niebieskim poza Wenus.
I to jest niezwykle ważne: zagospodarowanie takich zasobów wody zapewni nam to, co jest najistotniejsze, czyli poszerzenie zdolności eksploracji kosmosu. To właśnie na wodzie możemy logistycznie oprzeć całe to przedsięwzięcie, ponieważ jest ona źródłem najistotniejszych z punktu widzenia misji kosmicznej zasobów, takich jak paliwo czy woda pitna.
Chodzi o to, że strasznie ciężko jest wydostać się z Ziemi. Tym, co mocno ogranicza nasze zdolności eksploracyjne, jest właśnie paliwo: aby pokonać siłę grawitacji i wydostać się z Ziemi potrzebujemy ogromnych jego ilości.
Właśnie przez to nasze dzisiejsze podróże kosmiczne to trochę coś takiego, jakbyśmy jechali z Warszawy do Lizbony i z powrotem camperem w pełni wypakowanym produktami, które pozwolą nam całą tę podróż przetrwać. Nie możemy po drodze nawet zatankować na stacji benzynowej, co nas oczywiście bardzo mocno ogranicza.
Gdyby tak wyglądały podróże na Ziemi, miałyby one znacznie mniej walorów. A taka sytuacja jest właśnie w kosmosie, od początku ery kosmicznej. Tak samo więc jak na Ziemi, również w kosmosie przydadzą nam się stacje paliwowe – i uważamy, że właśnie na wodzie jesteśmy w stanie oprzeć cały łańcuch dostaw i infrastrukturę orbitalną.
Zastanawiam się, w jaki konkretnie sposób ta woda będzie wydobywana? Do głowy przychodzi mi wizja gigantycznej suszarki nawiewającej gorące powietrze na złoża lodu, ale zakładam, że to pewnie dalekie od prawdy...
W sumie to nie byłoby to aż takie głupie! Aktualnie jesteśmy na takim etapie rozwoju tego biznesu, że myślimy o najprostszych technologiach, które zapewnią jakiekolwiek wydobycie zasobów. Można to porównać np. do początków gorączki złota: w pierwszych jej etapach do poszukiwania w rzekach drobin złota wykorzystywano po prostu sita.
W kosmosie oczywiście technologie te nie wyglądają tak prosto, jak sito. W przypadku Księżyca wyobrażamy to sobie jako system luster, które odbijają światło słoneczne z wiecznie oświetlonych szczytów kraterów na biegunach Księżyca – i sublimują zasoby lodu wodnego w permanentnie zacienionym dnie krateru.
Takie rozwiązanie nie kosztowałoby nas energetycznie praktycznie nic. Jedyne co musimy dostarczyć na powierzchnię Księżyca (co oczywiście nie jest trywialne) to lustra oraz pewnego rodzaju namioty pozyskujące parę wodną, która się wydostaje z tych lodowych depozytów.
A tak z ciekawości: na ile aktualnie oceniamy zasoby wody na Księżycu?
To ciężki temat, gdyż na pewno, z twardych danych, wiemy tylko i wyłącznie o jednym miejscu, w którym występuje woda na Księżycu – sprawdziła to w 2009 sonda LCROSS. Zasoby lodu wodnego w tym kraterze ocenia się na ok. 5 proc. wagowych: czyli na każde 100 kg materiału ok. 5 kg to woda.
Ale nawet zasoby z jednego krateru powinny spokojnie wystarczyć na zaspokojenie potrzeb. W tym momencie swoje zapotrzebowanie określił tylko jeden potencjalny klient: United Launch Alliance, producent rakiet z USA, który w tym biznesie może być dodatkowo wspierany przez NASA. Roczne potrzeby szacowane są na około 450 ton paliwa pochodzącego z Księżyca, co przekłada się na przeprocesowanie około 2450 ton księżycowej wody rocznie przy wykorzystaniu instalacji o zapotrzebowaniu na moc około 2.8 MW.
Znajdujące się na Księżycu zapasy wody można wykorzystać np. do produkcji paliwa rakietowego.•Fot. Pixabay
Na pewno nie na początku. Dzisiaj priorytetem jest budowa tej infrastruktury orbitalnej, która pozwoli później na to, żeby zajmować się bardziej skomplikowanymi operacjami. Wydobywanie zasobów, które chcielibyśmy później wykorzystywać na Ziemi, to jest daleka perspektywa czasowa: nie najbliższych dwóch dekad, tylko najbliższego stulecia.
Ale również dlatego tak ważne jest stworzenie tej infrastruktury orbitalnej, która pozwoli dotrzeć do tych zasobów w zrównoważony sposób. Bo ciężko w sumie wyobrazić sobie, żebyśmy dzisiaj zaczęli eksploatować jakieś zasoby głęboko na Syberii, kiedy nie ma tam nawet drogi dojazdowej.
A ile taka droga dojazdowa w kosmosie kosztuje?
Według wyliczeń Colorado School of Mines, z którą współpracuję, budowa takiego zintegrowanego procesu górniczo-przetwórczego na Księżycu powinna kosztować około 4 mld dolarów. Natomiast jest w stanie w perspektywie 10 lat przynosić około 2.5 mld dolarów zysku rocznie – a mówimy tutaj o infrastrukturze krytycznej, takiej jak most czy elektrownia atomowa, która zazwyczaj w krótkiej perspektywie czasowej jest nieopłacalna.
Na czym w takim razie można zarobić akurat w przypadku wydobywania wody na Księżycu?
Mówimy tutaj o zwrocie tylko i wyłącznie ze sprzedaży paliwa rakietowego. Natomiast to nie jest jedyne potencjalne źródło dochodu: możemy do tego zaliczyć również np. zapewnianie wody pitnej dla stacji załogowych na powierzchni Księżyca, zapewnianiu energii czy tańszych lotach turystycznych...
A przede wszystkim jest też to, czego nie da się określić, czyli biznesy, które powstaną wokół tych nowych możliwości. Ciężko jest to określić, bo przecież nie byliśmy w stanie sobie wyobrazić tego, co się stanie z naszym światem kiedy do naszego życia weszły telefony komórkowe. A to podobny kaliber.
Zasoby cennych surowców mogą kryć się także na asteroidach.•Fot. 123rf.com
To na pewno nie będzie jeden podmiot, tak ogromny projekt wymaga partnerstw publiczno-prywatnych. Natomiast jeżeli chodzi o pieniądze na górnictwo kosmiczne, to gros tych pieniędzy jest w Stanach Zjednoczonych, więc wydaje się, że mają oni przewagę.
Chociaż do końca tego nie wiadomo. Mamy bowiem jeszcze Chiny, z którymi jest taki problem, że dużo robią, ale mało się chwalą – więc ciężko też powiedzieć, na jakim etapie oni są dzisiaj jeżeli chodzi o ten biznes. Ale to zdecydowanie będzie rywalizacja tych dwóch krajów. Oba mają w planach zbudowanie na Księżycu co najmniej tymczasowej bazy – i któremuś z nich w przeciągu najbliższych 10-15 lat to się uda.