Неожиданные вопросы организации роботовладельческого общества. Том 2. Примеры техники в роботовладельческом обществе - Салмин Алексей Игоревич Страница 12

9. Селезнёв А. Н., Афанасов И. М., Свиридов А. А., Сорокина Н. Е., Авдеев В. В. Способ получения композиционных углеродных материалов. / Патент на изобретение РФ № 2377223 по заявке № 2008125463/03 от 25.06.2008, опубликовано 27.12.2009 бюллетень № 36, С 04 В 35/536

10. Ушаков П. А., Дресвянников Д. Г., Пигалёв С. А., Домбрачёв А. И., Коршунов А. И., Туринеева В. В. Лабораторная установка для получения фулеренсодержащей сажи. / Патент на полезную модель РФ № 167970 по заявке № 2016133231 от 11.08.2016, опубликовано 13.01.2017, С 01 В 31/02, B 82 Y 40/00

11. Чаусов Д. Н., Мащенко В. И., Константинов М. С., Беляев В. В. Способ получения волокон из углеродных нанотрубок. / Патент на изобретение РФ № 2612716 по заявке № 2015120898 от 2.06.2015, опубликовано 13.03.2017 бюллетень № 8, D 01 F 9/12, B 82 B 1/00

12. Чжу Ц., Лю Ц., Шень Ш. Керамический фильтр, содержащий углеродное покрытие, и способ его изготовления. / Патент на изобретение РФ № 2456056 по заявке № 2010118514/03 от 28.01.2008, опубликовано 20.07.2012 бюллетень № 20, B 01 D 39/20, C 04 B 38/00

13. Элкем А. Способ непрерывного получения длинномерных углеродных изделий. / Патент на изобретение РФ № 2193295 по заявке 2000129162/06 от 15.04.1999, опубликовано 20.11.2002 бюллетень № 32, Н 05 В 7/09

4. Расчёт времени добычи порции металла на астероиде путём плавления лучами прожектора

Впервые опубликовано: www.научный-сборник.рф / международный журнал «Инновационное развитие» Пермь: Центр социально-экономических исследований, 25.03.2017 г., 2017 г., вып. 3, с. 44–49

Успешные исследования астероидов за последние три десятилетия позволяют перейти к этапу добычи полезных ископаемых на астероидах. На металлических астероидах редкие металлы возможно добывать путём расплавления мелких порций металла на их поверхности, остужения, складирования и отправки на Землю. В работе оценивается количество теплоты и время, которые требуются для такой добычи с учётом теплопотерь. Целью статьи являются оценочные расчёты, а не точные, чтобы убедиться в работоспособности предложенного способа добычи. В своём изобретении я учёл потери на преобразование солнечного света в свет прожектора, но не учёл значительных потерь энергии при отражении света прожектора от расплавленного металла, что я исправляю в этой статье. Привлекается внимание наземных специалистов к возможности использования прожектора особой конструкции вместо лазера для плавки металла.

Ключевые слова: астероид, добыча, полезные ископаемые, железо, родий, иридий, индий, рутений, время плавления, теплота, прожектор, лазер

В США разрабатываются проекты добычи полезных ископаемых на астероидах [18]. Так по одному из проектов тяжёлый космический корабль разворачивает цилиндрический надувной контейнер внешним диаметром 15 м и длиной 10 м, как в сачок, захватывает астероид и перемещает его на орбиту Луны, где его распиливают, и его части спускаются на Землю. Если таким способом освоить астероид класса С, то можно добыть до 100 тонн воды, до 100 тонн соединений углерода и 90 тонн металла (83 тонны железа, 6 тонн никеля, 1 тонну кобальта) [18]. Но всё-таки такой проект требует строительства космического лифта или разработки других специальных способов доставки добытой руды на Землю, что откладывает его воплощение. Более быстро можно осуществить предложенный мною проект, в котором на металлический астероид садится космический корабль, оснащённый специальным прожектором, который небольшими порциями порядка 1 кв. см в объёме плавит вещество астероида, захватывает и остужает захваченные порции и складирует их [23, 24]. Таким способом можно добыть от нескольких килограммов до нескольких десятков килограммов металла, доставить их на космическую станцию на орбите Земли и спустить на Землю в её спускаемом аппарате. Но моим способом нерентабельно добывать железо, это должны быть какие-то редкие дорогие металлы. Для этого среди множества астероидов надо дистанционно найти и выбрать для посадки астероид с повышенным содержанием редких металлов на поверхности. В США поиск таких астероидов уже обсуждался [1]. В научной фантастике обсуждалось также военное применение аппаратов для доставки астероидов [3, 25].

Реалистичность обследования и посадки на астероид демонстрируется многочисленными успешными полётами исследовательских зондов к астероидам, кометам и малым планетам с дистанционным обследованием, или посадкой, или даже с доставкой кометного вещества на Землю [7, 9–17, 19, 21, 26].

При разработке моего изобретения [24] учитывался опыт вышеупомянутых миссий. Во-первых, в частности была учтена необходимость повышения надёжности аппарата в условиях бомбардировки высокоэнергетическими заряженными частицами. Мною предложена раскладывающаяся сферическая солнечная батарея, которую не надо ориентировать по Солнцу, одна сторона которой всегда будет освещена Солнцем при вращении астероида с космическим аппаратом, по мере поворота такой батареи она подставляет под лучи Солнца разные стороны. В тени астероида используется электроэнергия, запасённая в аккумуляторе. Астероид обычно быстро вращается вокруг своей оси, и для нацеливания на Солнце плоских солнечных батарей требуется точная электроника, которая может быть выведена из строя высокоэнергетической заряженной частицей. Сложность нацеливания плоской солнечной батареи состоит в том, что издалека с Земли трудно заранее определить параметры вращения астероида, а скорость вращения может меняться, понадобятся специальные компьютерные программы для нацеливания. Сферическая солнечная батарея позволяет избежать сложностей и рисков. Кроме того, вместо лазеров, которые также могут быть выведены из строя высокоэнергетическими частицами, предложено плавить металл астероида специальным прожектором. Такой прожектор образован рядами полых шаров с отверстиями внизу, внутри шаров находятся мощные лампы с вольфрамовыми нитями накаливания, снаружи шаров на выходе отверстий находятся трубки, нацеленные своими концами в фокус прожектора, расположенный на поверхности металлического астероида. Даже если высокоэнергетическая частица пережжёт одну из вольфрамовых нитей, остальные лампы будут гореть, и прожектор потеряет лишь незначительную мощность одной лампы.

Во-вторых, учитывая сложности посадки зонда «Фили» [13, 14], была предложена мною другая система соединения с кометой. Зонд «Фили» для соединения с кометой использовал гарпуны, которые втыкались в вещество кометы, и тросами к ним подтягивался зонд. Окончательная фиксация осуществлялась шурупами ледобурами на посадочных опорах. На железном астероиде такая схема крепления не подходит, так как гарпун и шуруп-ледобур тяжело втыкать в железо. На более мягком грунте кометы Чурюмова-Герасименко зонд «Фили» раскачивался и менял ориентацию, что затрудняло связь с ним, к тому же его передатчики были повреждены. Приходилось его перестыковывать заново [13]. Вместо гарпунов и шурупов-ледобуров я предложил снабдить аппарат длинными механическими щупальцами, которые охватывают астероид (обнимают его) и таким образом присоединяют аппарат к нему [24].

В-третьих, при добыче металла на металлическом астероиде автоматическими аппаратами нецелесообразно использовать сверление, поскольку сверло или циркульная пила требует замены. Замена сверла или циркульной пилы усложняет устройство аппарата. В сложную