Освоение космического пространства открывает для человечества доступ к неограниченным материальным и пространственным ресурсам Вселенной, среда которой обладает исключительными технологическими условиями
Неограниченные и уникальные ресурсы Вселенной станут доступны, как только человечество вступит на путь индустриализации космоса, что позволит создать новую космическую экономику невероятных возможностей.
У жителей Земли появится шанс восстановить экологию планеты, обеспечить индустриальный путь развития на более высоком технологическом уровне, а также решить все на планете социально-экономические проблемы
Невесомость в режиме 24/7
Глубокий вакуум в режиме 24/7
Неисчерпаемая сырьевая база
Солнечная энергия в режиме 24/7
Бесконечное пространство
Идеальная чистота
Криогенные температуры
Отсутствие выбросов СО₂ и других загрязнений в земную атмосферу, воду и почву
Роботизация космических производств → отсутствие фонда оплаты труда и налогов; экологическая безопасность для земной биосферы
Высокая автоматизация технологических процессов → минимум операционных затрат
Возможность использования эффективных (однако экологически грязных или опасных, с позиций земной биосферы) технологий, запрещённых на Земле
Минимум или отсутствие затрат на природоохранные мероприятия, утилизацию и захоронение отходов
Лёгкость и простота космического оборудования /технологий → минимизация капитальных и эксплуатационных затрат
Снижение затрат на производство и доставку продукции на Землю при использовании ОТС
Ужесточение экологических норм и природоохранных требований на планете
Экоориентированность космической индустрии, размещённой на удалении от жизни на планете, позволит получить налоговые и торговые преференции
Низкие тарифы на энергию и сырьё, а также на потребляющий энергию космический транспорт для всей космической индустрии
Производство природных экологически чистых продуктов питания
Получение «зелёной» электроэнергии, тепла (в холодном климате) и холода (в жарком климате) без ущерба для биосферной экологии
Строительство экокомфортного жилья, производственных зданий и сооружений
Транспортная, энерго- и информационная экоориентированная инфраструктура и др
Энергетика
Изготовление композитных материалов
Выпуск кремниевых пластин
Выращивание монокристаллов
Электроника
Машиностроение
Металлургия
Химические и биотехнологии
Космическая медицина
Робототехника
Космическое строительство
Сельское хозяйство для космических нужд
Изготовление высокопрочных, сверхчистых, сверхтвёрдых и др. уникальных материалов
Транспортная, энерго- и информационная космическая инфраструктура
железная руда
платина
кобальт
золото
марганец
молибден
никель
палладий
родий
другие минералы
Сравнительно небольшой металлический астероид диаметром 1,5 км может содержать в себе различных металлов, в том числе драгоценных, на сумму 20 трлн USD
Всего лишь в одном астероиде диаметром 1 км может находиться до 2 млрд тонн железно-никелевой руды, что соответствует общему объёму добычи руды во всём мире за целый год (в денежном эквиваленте более 100 млрд USD)
Речь идёт о космической солнечной и водородной энергетике, космическом транспорте, добыче и переработке минерального сырья астероидов и других космических тел, производстве из этого сырья конструкционных материалов и композитов, промышленных элементов, узлов и оборудования, строительстве на экваториальных орбитах Земли промышленных и жилых биосферных кластеров
Практическая индустриализация околоземного космического пространства должна начаться с первым запуском ОТС
В первую очередь создаётся космическое индустриальное ожерелье «Орбита» — орбитальный транспортно-инфраструктурный и индустриально-жилой комплекс, охватывающий планету в плоскости экватора, размещаемый на низких околоземных орбитах.
Протяжённость КИО «Орбита», например, для орбиты высотой 400 км, составит 42 600 км
Сформировать вдоль низких экваториальных орбит строительно-монтажные участки
Поднять и смонтировать несущие (силовые) и транспортно-коммуникационные компоненты КИО «Орбита», завершив строительство этой опорной конструкции со всей космической транспортной и энергоинформационной инфраструктурой в течение первых двух лет полётов ОТС
Возвести ЭкоКосмоДома для персонала, обслуживающего КИО «Орбита»
Построить на опорной и инфраструктурно-обеспеченной орбите первую группу космических индустриальных кластеров, используя конструкционные материалы, доставленные с Земли
На базе возведённых кластеров создать космический строительно-промышленный комплекс по производству конструкционных материалов из космического сырья, что позволит приступить к массовому строительству индустриальных кластеров — их в будущем должно быть не менее 100 000 (примерно через каждые 400 м вдоль орбиты) для последующей широкомасштабной индустриализации космоса
Параллельно приступить к развёртыванию на орбите группы солнечных электростанций
Приоритетное наращивание мощностей космической энергетики является стратегической задачей и материальной основой вектора космической индустриализации.
На орбите легко организовать мощную энергетику, необходимую для орбитальных индустриальных нужд: с 1 м² освещённой поверхности можно получить около 1 кВт мощности, взятой у природного термоядерного реактора — Солнца.
Следовательно, основу энергетики индустриального космоса могут составить космические солнечные электростанции (КСЭС), например, в виде плёночных панелей площадью в десятки квадратных километров, отражающих сфокусированный солнечный свет на приёмное устройство
Возможность перенаправления космической солнечной энергии на Землю в виде радиоволнового излучения или водорода, полученного в космосе из воды с помощью электролиза
Исключение затрат на топливо (на Земле затраты на топливо составляют 50–70 % себестоимости в случае с тепловыми и атомными электростанциями)
Отсутствие расходов на очистку/утилизацию экологически вредных выбросов тепловых электростанций
Автономность космической технологической составляющей не требует обслуживания и присутствия человеческих ресурсов, что существенно сокращает затраты на оплату труда и социальные отчисления
Внутренний космический тариф
Уменьшение издержек на амортизацию и ремонт
Отсутствие издержек на захоронение радиоактивных отходов и отработавшего ресурс заражённого оборудования атомных электростанций
Высокая мощность солнечного потока — 1366 Вт/м² (на поверхности Земли в несколько раз ниже из-за потерь в атмосфере, облачности, ночных простоев и др.)
Исключение или минимизация расходов на магистральную транспортировку электроэнергии к различным территориальным потребителям, в том числе в труднодоступных и удалённых районах
Экспорт на Землю в виде радиоволнового излучения или водорода, полученного из воды с помощью электролиза
Электроэнергия для собственных нужд космической индустрии
Себестоимость электроэнергии КСЭС по сравнению с себестоимостью электроэнергии, генерируемой на Земле, прогнозируется:
В 5 раз ниже при использовании космических технологий на базе ракет-носителей
В минимум 50 раз ниже при создании энергетических технологий в космосе на базе ОТС
Низкие внутренние космические тарифы на электрическую энергию и водородное ракетное топливо позволят приступить к освоению дальнего космоса.
Речь идёт не только о запуске и обслуживании большого числа околоземных спутников и последующей их утилизации. Станут возможными отправка индустриальных экспедиций к астероидам, обеспечение энергоёмких процессов добычи и переработки горной породы, доставка индустриальных объёмов астероидного сырья на орбиту и экспорт части сырья и космической продукции на Землю
При функционировании космической индустрии на полную мощность обратный грузопоток с орбиты на планету значительно превысит прямой грузопоток, что позволит преобразовывать потенциальную и кинетическую энергию космического груза, доставляемого на Землю, в электричество. Благодаря этому себестоимость геокосмических перевозок приобретёт так называемое отрицательное значение.
Значит, геокосмический комплекс ОТС станет приносить прибыль не только как транспорт, но и как гигантская линейная кинетическая электростанция с чистой энергетической прибылью около 200 USD за тонну избыточного груза. Поэтому, например, 400 млн тонн избыточного груза в год обеспечат чистую энергетическую прибыль в сумме 80 млрд USD.
По мере того как будет сокращаться техносфера Земли и станут наращиваться аналогичные мощности на орбите, космическая электроэнергетика не только сохранит свою загруженность, но и переключится с экспорта электроэнергии на Землю на снабжение вновь создаваемых мощностей космической индустрии
Многие металлургические технологии, предусматривающие плавление сырья, могут быть более эффективными в космосе, так как будут происходить в невесомости, бесконтактно и в абсолютно чистой среде в лучшем из теплоизоляторов — вакууме
Современный уровень 3D-технологий позволяет автоматизировать и роботизировать производство в невесомости и вакууме практически любой продукции, а также обеспечить композицию материалов или финишное качество поверхностей
В процессе создания или обработки большинство твёрдых материалов проходит стадию размягчения или плавки. Пластический или жидкий материал должен удерживаться стенками технологического оборудования. Неровности стенок и их контакт с расплавом – причина изъянов в структуре материала.
Вместе с тем гравитация вызывает конвективные течения вдоль температурных градиентов в слоях жидкости, которые носят хаотический характер, что приводит к нежелательной структурной неоднородности материалов.
Если жидкость состоит из двух и более частей, то гравитация (в силу разности физических свойств материалов) способствует их сепарации, не позволяя получить однородную структуру.
В сравнительно небольших объёмах искусственного вакуума неизбежно влияние эффекта накопления распыляемых материалов и примесей на развитой поверхности стенок вакуумной оснастки и их последующего неконтролируемого реиспарения.
Часто используется в создании гидрофобных поверхностей.
Материалы или их композиты, произведённые в космосе, однородны, не имеют дефектов структуры и обладают на порядок лучшими качественными показателями.
Можно производить уникальные материалы. К примеру, выплавлять пеносталь, более прочную, чем обычная сталь, но которая при этом не будет тонуть в воде и подвергаться коррозии.
Любой расплавленный материал в условиях невесомости автоматически приобретает форму сферы, после чего ему можно придать нужную конфигурацию незначительным воздействием внешних сил, созданных в акустическом, электромагнитном или электростатическом поле.
Возможность быстрого охлаждения до сверхнизких температур, что (особенно в сочетании с наличием глубокого вакуума) открывает перед технологами новые способы управления фазовым составом производимых материалов, степенью их однородности, характером и плотностью дефектов кристаллической решётки.
Чистота материалов – одно из важнейших признаков однородности структуры, а также качества материалов и изделий с их применением.
В силу описанных принципов формообразования и цифрового управления указанные технологии позволяют производить дистанционную переналадку производственных программ, что исключает простои и затраты на изготовление и перенастройку оснастки, расширяя продуктовую линейку без дополнительных логистических издержек
Полезные ископаемые, содержащиеся в астероидах (при прочих равных условиях транспортной доступности и наличия электроэнергии) способны приносить несоизмеримо бóльшие прибыли, чем земные месторождения, потому что содержание полезных минералов в космической руде достигает значений, близких к самородному.
Благодаря эффективности и грузоподъёмности ОТС, а также возможности создать высокоэффективную космическую солнечную энергетику, добыча и переработка космических полезных ископаемых полностью вытеснит эти отрасли на Земле
золото
кобальт
железо
марганец
молибден
никель
осмий
палладий
платина
рений
рутений
другие минералы
Более 4 млрд лет назад на Земле из-за её большой массы начала происходить дифференциация недр, в результате чего большинство тяжёлых элементов под действием гравитации опустилось к ядру планеты, поэтому кора оказалась обеднённой тяжёлыми элементами
Содержание полезных элементов во вкраплённых (бедных) рудах составляет 0,2–1,5 % Ni, 0,3–2 % Cu и 2–10 г/т металлов платиновой группы
Являются остатками астероидов, упавших на Землю во время ранней метеоритной бомбардировки
Добываются из верхних слоёв земной коры
Много вкраплённых руд
На многих астероидах из-за незначительной массы никогда не происходила дифференциация недр, поэтому все химические элементы распределены более равномерно
Характерна нерудная самородная форма полезных ископаемых
Ближайшие к Земле астероиды (на сегодняшний день насчитано около 800) достаточно подробно изучены и классифицированы по размерам и элементному составу
В недрах среднего астероида диаметром 1 км находится порядка 30 млн тонн никеля, 1,5 млн тонн кобальта и 7500 тонн платины, оцениваемые в триллионы долларов
Содержание полезных элементов в богатых рудах — 2–5 % Ni, 0,3–2 % Cu и 5–100 г/т металлов платиновой группы
Затраты на добычу космических самородных металлов гарантированно меньше земных, причём пропорционально разнице концентраций, которая достигает нескольких десятков крат ввиду отсутствия обогащения руд
В ресурсодобывающих отраслях не будут направляться средства на очистку или утилизацию вредных выбросов, возврат пустой породы в карьер и его рекультивацию.
Горно-шахтное оборудование станет отличаться низкой удельной материалоёмкостью и, соответственно, меньшими капитальными и эксплуатационными расходами и амортизационными отчислениями
Невесомость, вакуум, чистота технологической среды, криогенные и высокие температуры и другие факторы открывают самые широкие технологические возможности не только для материаловедения и металлургии, но и для производства неметаллических видов материалов, веществ и компонентов, включая органические и биологически активные вещества, что расширяет перспективы для медицины, сельского хозяйства, исследований физиологических особенностей живых организмов в условиях космоса
Редуцируется конвекция
Исключается седиментация
Меняются процессы метаболизмов
Используются существующие асептические условия
Сохраняется гетерогенность фаз и содержимого жидкостей
Создаются благоприятные условия для процессов кристаллизации белков и т. д.
Создание искусственной окружающей среды
Круговорот газов и их смесей
Физиология и биохимия роста и развития растений и животных
Круговорот воды и системы её очистки
Экологические особенности взаимодействия микроорганизмов
Эффективность почвенных субстратов в замкнутых средах
Полная роботизация и отсутствие человеческого фактора при биотехнологическом производстве, кроме минимизации фонда оплаты труда и снижения прямых затрат, будут способствовать существенному расширению технологических возможностей за счёт использования более эффективных, но при этом опасных или ядовитых веществ.
Подобные условия позволят биотехнологам и биологам проводить новые исследования потенциала организмов на биохимическом и физиологическом уровне, производить более качественные препараты по минимальной цене за счёт снижения энерго- и трудозатрат
Сценарное развитие вектора индустриализации космоса предполагает, что по мере перехода на самообеспечение «даровыми» и неограниченными космическими ресурсами экономика индустриального космоса одержит убедительную победу над техносферой Земли.
В результате на Голубой планете останутся лишь те отрасли техносферы, которые или не оказывают вредного воздействия на биосферу, или достаточно эффективны и несильно истощающие природные ресурсы, или те, без которых человечеству сложно обойтись.
В дальнейшем обладание ресурсами космоса позволит осуществить восстановление первозданного облика земных ландшафтов и заново отстроить гармонизирующий с природой новый уклад жизни