Горнодобывающая промышленность Австралии открывает ей дорогу в космос

Эксперты видят потенциал инноваций для борьбы с изменением климата для повышения производительности.

СИДНЕЙ — Несколько лет назад компания Boeing обратилась к ученым из Государственного объединения научных и прикладных исследований (англ. Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, CSIRO), австралийского национального научного центра, с предложением адаптировать их передовую сенсорную технологию для Международной космической станции (МКС).

Чтобы донести до них свою идею, команда американского аэрокосмического гиганта обратилась к научной фантастике. В частности, они сослались на сцену из фильма Ридли Скотта "Прометей" 2012 года, в которой космонавты, исследующие чужую планету, запускают автономные летающие сферы, чтобы составить карту пещерного подземного лабиринта.

Для команды CSIRO, которая специализируется на исследованиях и разработках для сырьевого сектора Австралии, эта концепция вовсе не была чем-то сверхъестественным. Она разрабатывает дистанционно управляемых и автономных роботов, высокотехнологичные датчики, картографические устройства и горное оборудование для использования в самых опасных условиях.

Ее инновации используются в узких шахтах глубоко под землей, где GPS недоступна, а воздух легко воспламеняется, и в огромных карьерах, где температура достигает экстремальных значений, а пыль покрывает технику. Теперь к этому списку добавилась низкая околоземная орбита: датчик, разработанный совместно с компанией Boeing, в марте достиг МКС на борту ракеты SpaceX.

Этот проект — один из примеров того, как австралийская сырьевая промышленность все активнее применяет свои знания и опыт для освоения космоса.

"Австралия имеет большой опыт в добыче полезных ископаемых в экстремальных условиях, удаленных операциях, автоматизации", — говорит Марк Элмоутти, один из ведущих исследователей проекта CSIRO. "Когда вы начинаете рассматривать потенциальную добычу ресурсов на Луне, Марсе или астероидах и все эти перспективы, когда вы начинаете разрабатывать концепцию операций, мы, безусловно, имеем все шансы сесть за стол переговоров и высказать свои соображения".

Система CSIRO сочетает в себе специально разработанное программное обеспечение с системой технического зрения высокого разрешения, датчиками обнаружения света и дальности (LIDAR), а также оборудованием для пространственной ориентации, разработанным для использования в шахтах. Система была установлена на роботе НАСА Astrobee, чтобы служить глазами для плавающего космического бота и позволять исследователям получать данные в режиме реального времени.

Конечная цель — использовать технологию в системах наблюдения, которые понадобятся на запланированных космических станциях, таких как Lunar Gateway под руководством НАСА.

Помимо проекта CSIRO, два консорциума претендуют на создание первого австралийского лунохода, получившего название "Ру-вер"(Roo-ver от kangaroo) в честь знаменитого сумчатого животного страны. Одна группа, ELO2, является партнером горнодобывающего гиганта BHP, а другую, AROSE, поддерживает конкурирующая Rio Tinto.

Австралийская нефтегазовая компания Woodside Energy, тем временем, испытывает робота НАСА, размещая его на морских объектах на Земле. В НАСА заявили, что проект поможет разработать роботов для работы в условиях Луны.

Идея добычи полезных ископаемых в космосе в коммерческих целях по-прежнему ближе к фантастике, чем к реальности, учитывая затраты и связанные с этим юридические, этические и экологические вопросы. Просто доставить что-либо на Луну стоит от 1 до 2 миллионов долларов за килограмм.

Но, по словам инженера Джозефа Кенрика, главы компании Lunar Outpost Oceania, которая разрабатывает и строит марсоход ELO2, опыт горнодобывающей промышленности сыграет важную роль в создании и обслуживании человеческого присутствия на естественном спутнике нашей планеты.

"Австралия и, в частности, BHP имеют многовековой опыт добычи полезных ископаемых, знаний о ресурсах и их извлечении", — отмечает Кенрик. "Мы можем использовать этот опыт при разработке космического ровера и наоборот".

Успешный "Ру-вер" будет запущен НАСА с миссией по сбору лунного грунта, известного как реголит, из которого ученые попытаются извлечь кислород.

Кенрик, работавший в нефтегазовом секторе до получения степени магистра в области космических ресурсов, говорит, что получение подробных сведений о запасах минералов, таких как железо, алюминий и кремний, является важным шагом на пути к реализации лунных амбиций.

Но по-настоящему решающим фактором может стать вода, подобная той, что обнаружена в районе лунного Южного полюса.

"Вы можете электролизовать этот водород и кислород [и получить] ракетное топливо, верно? И тогда Луна превратится в настоящую небесную заправку. Как только вы получите это, экономика существенно изменится".

Гонка по обеспечению условий для присутствия человека на Луне разгорается, подпитываемая геополитикой.

НАСА в рамках программы "Артемида" планирует отправить на поверхность Луны экипаж в конце 2026 года. Проект Lunar Gateway, в котором планируется участие Европейского космического агентства, Японии и Объединенных Арабских Эмиратов, проложит путь к созданию потенциального форпоста на поверхности, который можно будет использовать в качестве перевалочного пункта для полета на Марс.

Китай намерен высадить своих астронавтов на лунную поверхность к 2030 году, а в июне он извлек образец из зонда, приземлившегося на дальней стороне Луны. В 2021 году он запустил совместную с Россией инициативу под названием "Международная лунная исследовательская станция", предназначенную для "экспериментальных исследований... на поверхности и/или на орбите Луны".

Кассандра Стир, председатель Австралийского центра управления космосом, говорит, что новая космическая гонка не похожа на старую.

"Она во многом обусловлена геополитикой, и поэтому это не биполярная гонка, как в XX веке, потому что сегодня мы находимся в многополярной эпохе", — говорит Стир, добавляя, что более дешевый доступ к ракетам тоже внес изменения в игру.

"Средние державы оказывают гораздо большее влияние на происходящее, и более мелкие страны также заинтересованы в происходящем", — говорит она.

По прогнозам Всемирного экономического форума, к 2035 году объем космической экономики утроится и достигнет 1,8 триллиона долларов. Австралия стремится участвовать в этом процессе. В 2018 году она основала Австралийское космическое агентство с целью утроить размер космического сектора страны до 12 миллиардов долларов к 2030 году и создать 20 000 рабочих мест.

По словам Мишель Киган, директора программы AROSE, другой группы, участвующей в конкурсе на создание "Ру-вера", для ресурсного сектора Австралии сотрудничество с космической отраслью открывает огромные возможности, которые работают в двух направлениях.

По ее словам, в то время как крупные горнодобывающие предприятия обладают ноу-хау в области масштаба, надежности и непрерывности, адаптация автономных транспортных средств и оборудования для работы на Луне обеспечивает достижения, которые поступают в этот сектор в таких областях, как миниатюризация, более эффективное использование энергии и более сложные датчики.

"Датчики, которые используются на марсоходах, технология LIBS [Laser Induced Breakdown Spectroscopy], — это то, что сейчас начинает довольно широко применяться в добыче лития", — говорит Киган.

"В космический сектор вкладываются огромные средства, миллиарды долларов, и эти инвестиции только растут", — добавляет она. "По мере развития технологий в космосе нам нужно либо создавать производные технологии, либо подключать эти технологии к добыче полезных ископаемых".

Киган, имеющая более чем 20-летний опыт работы в горнодобывающей промышленности в компаниях Rio Tinto и South32, говорит, что австралийским компаниям есть что предложить в космической гонке. Она привела в пример высказывания одной из основательниц AROSE, бывшего астронавта, а ныне заместителя директора НАСА Пэм Мелрой.

"Именно она сказала, что если вы можете управлять [удаленным оборудованием] на расстоянии 1700 или 2000 километров от Перта, то и на Луне это будет проще простого", — говорит Киган.

Ученые CSIRO Джонатон Ралстон и Джейн Ходжкинсон, специализирующиеся на использовании внутренних ресурсов, рассматривают возможность адаптации технологии добычи полезных ископаемых для полетов на Луну и, в конечном счете, на Марс.

По словам Ралстона, специализирующегося на робототехнике для работы в экстремальных условиях, первоначальное внимание уделяется датчикам для определения характеристик и составления карты минералов на Луне, которые затем должны быть сопряжены с автономными транспортными средствами для проведения исследований.

Существует множество проблем, включая резкие перепады температур, жесткую и "липкую" лунную пыль, а также сложность работы в вакууме и в условиях высокой радиации.

Но польза, по словам ученых, будет огромной как на Земле, так и за ее пределами. Например, такие инновации, как переработка железной руды в среде без углерода или создание систем замкнутого цикла, в которых ничего не пропадает зря, могут быть применены на нашей родной планете для борьбы с изменением климата.

"Если мы сможем уменьшить количество железа или превратить окисленные минералы и металлы в неокисленные минералы и металлы на Луне, это будет метод, который мы потенциально можем использовать на Земле или наоборот", — говорит геолог Ходжкинсон.

Мы очень заинтересованы в таком переплетении идей и технологий". ... Мы уже занимались этим на Земле и информировали ученых-ракетчиков, потому что они знают о ракетах очень много, а мы в свою очередь многое знаем о камнях".