Extraction d'astéroïdes - Asteroid mining

Concept d'artiste de l'extraction d'astéroïdes
433 Eros est un astéroïde pierreux en orbite proche de la Terre

L'extraction d'astéroïdes est l'exploitation hypothétique de matériaux provenant d' astéroïdes et d'autres planètes mineures , y compris des objets géocroiseurs .

Les difficultés incluent le coût élevé des vols spatiaux, l'identification peu fiable des astéroïdes qui conviennent à l'exploitation minière et davantage de défis d'extraction. Ainsi, l' exploitation minière terrestre reste le seul moyen d'acquisition de minerai brut utilisé aujourd'hui.

Les recherches effectuées par des astéroïdes retour d'échantillons missions de recherche, comme le terminé Hayabusa et Hayabusa 2 et en cours OSIRIS-REx , fournit des données qui pourraient éventuellement permettre une étude de l'exploitation future d'astéroïdes, bien que ce ne fut pas l'objectif principal de ces missions. Ces missions sont des efforts complexes et renvoient une petite quantité de matériel (<1 mg Hayabusa, 0,1 g Hayabusa2, 60 g prévu OSIRIS-REx) pour la taille et les dépenses du projet (300 millions $ Hayabusa2, 800 millions $ - 1,16 milliard $ OSIRIS-REx ), bien que ces petits échantillons soient suffisants pour que les chercheurs étudient et analysent. Il existe des obstacles techniques majeurs à l'extraction potentielle d'astéroïdes. L'extraction d'astéroïdes est passée à un objectif à long terme plus lointain et certaines sociétés d'extraction d'astéroïdes se sont tournées vers une technologie de propulsion plus générale.

Minéraux dans l'espace

À mesure que l'épuisement des ressources sur Terre devient plus réel, l'idée d'extraire des éléments précieux des astéroïdes et de les retourner sur Terre à des fins lucratives, ou d'utiliser des ressources spatiales pour construire des satellites à énergie solaire et des habitats spatiaux , devient plus attrayante. Hypothétiquement, l'eau traitée à partir de la glace pourrait ravitailler les dépôts de propergol en orbite .

Bien que les astéroïdes et la Terre se soient accumulés à partir des mêmes matériaux de départ, la gravité relativement plus forte de la Terre a attiré tous les éléments sidérophiles lourds (amoureux du fer) dans son noyau au cours de sa jeunesse en fusion il y a plus de quatre milliards d'années. Cela a laissé la croûte appauvrie de ces éléments précieux jusqu'à ce qu'une pluie d'impacts d'astéroïdes réinfuse la croûte appauvrie avec des métaux comme l' or , le cobalt , le fer , le manganèse , le molybdène , le nickel , l' osmium , le palladium , le platine , le rhénium , le rhodium , le ruthénium et le tungstène ( un certain écoulement du noyau à la surface se produit, par exemple au complexe igné de Bushveld , une source réputée riche en métaux du groupe du platine). Aujourd'hui, ces métaux sont extraits de la croûte terrestre et ils sont essentiels au progrès économique et technologique. Par conséquent, l'histoire géologique de la Terre pourrait très bien préparer le terrain pour un avenir d'exploitation minière d'astéroïdes.

En 2006, l' Observatoire de Keck a annoncé que le cheval de Troie binaire Jupiter 617 Patrocle , et peut-être un grand nombre d'autres chevaux de Troie Jupiter, sont probablement des comètes éteintes et se composent en grande partie de glace d'eau. De même, les comètes de la famille Jupiter, et peut -être les astéroïdes géocroiseurs qui sont des comètes éteintes, pourraient également fournir de l'eau. Le processus d' utilisation des ressources in situ - l'utilisation de matériaux natifs de l'espace pour le propulseur, la gestion thermique, le stockage, la protection contre les rayonnements et d'autres composants de masse élevée de l'infrastructure spatiale - pourrait conduire à des réductions radicales de son coût. Bien que ces réductions de coûts puissent être réalisées et, si elles étaient réalisées, compenseraient l'énorme investissement en infrastructure requis, on ne sait pas.

La glace satisferait l'une des deux conditions nécessaires pour permettre « l'expansion humaine dans le système solaire » (l'objectif ultime pour le vol spatial habité proposé par la « Commission Augustine » Review of United States Human Space Flight Plans Committee en 2009 ) : la durabilité physique et la durabilité économique .

Du point de vue astrobiologique , la prospection d'astéroïdes pourrait fournir des données scientifiques pour la recherche d'intelligence extraterrestre ( SETI ). Certains astrophysiciens ont suggéré que si des civilisations extraterrestres avancées utilisaient l'extraction d'astéroïdes il y a longtemps, les caractéristiques de ces activités pourraient être détectables.

Sélection d'astéroïdes

Comparaison des exigences delta-v pour les transferts Hohmann standard
Mission Δ v
Surface de la Terre en LEO 8,0 km/s
LEO à astéroïde géocroiseur 5,5 km/s
LEO à la surface lunaire 6,3 km/s
LEO aux lunes de Mars 8,0 km/s

Un facteur important à considérer dans le choix des cibles est l' économie orbitaux, en particulier le changement de vitesse ( Δ v ) et le temps de Voyage vers et depuis la cible. Une plus grande partie du matériau natif extrait doit être dépensée en tant que propulseur dans des trajectoires à v plus élevées , donc moins renvoyées en tant que charge utile. Les trajectoires Hohmann directes sont plus rapides que les trajectoires Hohmann assistées par des survols planétaires et/ou lunaires, qui à leur tour sont plus rapides que celles du réseau de transport interplanétaire , mais la réduction du temps de transfert se fait au prix d' exigences accrues en Δ v .

La sous - classe d'objets facilement récupérables (ERO) des astéroïdes géocroiseurs est considérée comme des candidats probables pour les premières activités minières. Leur faible v les rend adaptés à une utilisation dans l'extraction de matériaux de construction pour les installations spatiales proches de la Terre, réduisant considérablement le coût économique du transport des fournitures en orbite terrestre.

Le tableau ci-dessus montre une comparaison des exigences de Δ v pour diverses missions. En termes de besoins en énergie de propulsion, une mission vers un astéroïde géocroiseur se compare avantageusement aux missions minières alternatives.

Un exemple de cible potentielle pour une première expédition minière d'astéroïdes est 4660 Nereus , qui devrait être principalement de l' enstatite . Ce corps a un v très faible par rapport aux matériaux de levage de la surface de la Lune. Cependant, il faudrait un aller-retour beaucoup plus long pour retourner le matériel.

Plusieurs types d'astéroïdes ont été identifiés, mais les trois principaux types incluraient les astéroïdes de type C, S et M :

  1. Les astéroïdes de type C ont une grande abondance d'eau qui n'est actuellement pas utilisée pour l'exploitation minière mais pourrait être utilisée dans un effort d'exploration au-delà de l'astéroïde. Les coûts de mission pourraient être réduits en utilisant l'eau disponible de l'astéroïde. Les astéroïdes de type C contiennent également beaucoup de carbone organique , de phosphore et d'autres ingrédients clés pour les engrais qui pourraient être utilisés pour faire pousser des aliments.
  2. Les astéroïdes de type S transportent peu d'eau mais sont plus attrayants car ils contiennent de nombreux métaux, dont le nickel, le cobalt et des métaux plus précieux, tels que l'or, le platine et le rhodium. Un petit astéroïde de type S de 10 mètres contient environ 650 000 kg (1 433 000 lb) de métal dont 50 kg (110 lb) sous forme de métaux rares comme le platine et l'or.
  3. Les astéroïdes de type M sont rares mais contiennent jusqu'à 10 fois plus de métal que les types S

Une classe d' objets facilement récupérables (ERO) a été identifiée par un groupe de chercheurs en 2013. Douze astéroïdes constituaient le groupe initialement identifié, qui pourraient tous être potentiellement exploités avec la technologie de fusée actuelle. Sur les 9 000 astéroïdes recherchés dans la base de données NEO , ces douze pourraient tous être placés sur une orbite accessible à la Terre en modifiant leur vitesse de moins de 500 mètres par seconde (1 800 km/h ; 1 100 mph). La douzaine d'astéroïdes mesurent de 2 à 20 mètres (10 à 70 pieds).

Catalogage des astéroïdes

Article détaillé : Fondation B612

La Fondation B612 est une fondation privée à but non lucratif dont le siège est aux États-Unis, dédiée à la protection de la Terre contre les frappes d'astéroïdes . En tant qu'organisation non gouvernementale, elle a mené deux axes de recherche connexes pour aider à détecter les astéroïdes qui pourraient un jour frapper la Terre et trouver les moyens technologiques de détourner leur chemin pour éviter de telles collisions.

L'objectif de la fondation en 2013 était de concevoir et de construire un télescope spatial de recherche d'astéroïdes à financement privé , Sentinel , dans l'espoir de le lancer en 2013 en 2017-2018. Le télescope infrarouge de la Sentinelle, autrefois stationné sur une orbite similaire à celle de Vénus , est conçu pour aider à identifier les astéroïdes menaçants en répertoriant 90 % de ceux dont le diamètre est supérieur à 140 mètres (460 pieds), ainsi qu'en étudiant les objets plus petits du système solaire.

Les données recueillies par Sentinel devaient être fournies via un réseau de partage de données scientifiques existant qui comprend la NASA et des institutions universitaires telles que le Minor Planet Center de Cambridge, dans le Massachusetts . Compte tenu de la précision télescopique du satellite, les données de Sentinel pourraient s'avérer précieuses pour d'autres missions futures possibles, telles que l'extraction d'astéroïdes.

Considérations minières

Il existe quatre options pour le minage :

  1. Fabrication dans l'espace (ISM) , qui peut être rendue possible par la biomine .
  2. Apportez du matériel astéroïde brut sur Terre pour utilisation.
  3. Traitez-le sur place pour ne ramener que les matériaux transformés, et peut-être produire du propulseur pour le voyage de retour.
  4. Transportez l'astéroïde sur une orbite sûre autour de la Lune ou de la Terre ou vers l'ISS. Cela peut hypothétiquement permettre d'utiliser la plupart des matériaux et de ne pas les gaspiller.

Le traitement in situ dans le but d'extraire des minéraux de grande valeur réduira les besoins énergétiques pour le transport des matériaux, même si les installations de traitement doivent d'abord être transportées vers le site minier. L' exploitation minière in situ impliquera le forage de trous de forage et l'injection de fluide/gaz chaud et permettra au matériau utile de réagir ou de fondre avec le solvant et d'extraire le soluté. En raison des faibles champs gravitationnels des astéroïdes, toute activité, comme le forage, provoquera de grandes perturbations et formera des nuages ​​de poussière. Ceux-ci peuvent être confinés par un dôme ou une barrière à bulles. Ou bien un moyen de dissiper rapidement toute poussière pourrait être prévu.

Les opérations minières nécessitent un équipement spécial pour gérer l'extraction et le traitement du minerai dans l'espace. La machinerie devra être ancrée au corps, mais une fois en place, le minerai peut être déplacé plus facilement en raison du manque de gravité. Cependant, aucune technique de raffinage du minerai en apesanteur n'existe actuellement. L'amarrage avec un astéroïde pourrait être effectué en utilisant un processus semblable à un harpon, où un projectile pénétrerait la surface pour servir d'ancre; alors un câble attaché serait utilisé pour treuiller le véhicule à la surface, si l'astéroïde est à la fois suffisamment pénétrable et rigide pour qu'un harpon soit efficace.

En raison de la distance entre la Terre et un astéroïde sélectionné pour l'exploitation minière, le temps aller-retour pour les communications sera de plusieurs minutes ou plus, sauf lors d'approches rapprochées occasionnelles de la Terre par des astéroïdes proches de la Terre. Ainsi, tout équipement minier devra soit être hautement automatisé, soit une présence humaine sera nécessaire à proximité. Les humains seraient également utiles pour résoudre les problèmes et pour entretenir l'équipement. D'un autre côté, les retards de communication de plusieurs minutes n'ont pas empêché le succès de l' exploration robotique de Mars , et les systèmes automatisés seraient beaucoup moins coûteux à construire et à déployer.

Techniques d'extraction

Extraction de surface

Sur certains types d'astéroïdes, le matériau peut être gratté de la surface à l'aide d'une pelle ou d'une tarière , ou pour les morceaux plus gros, une "prise active". Il existe des preuves solides que de nombreux astéroïdes sont constitués de tas de décombres, ce qui rend potentiellement cette approche peu pratique.

Exploitation de puits

Une mine peut être creusée dans l'astéroïde et le matériau extrait à travers le puits. Cela nécessite des connaissances précises pour concevoir la précision de l' astro-localisation sous le régolithe de surface et un système de transport pour transporter le minerai souhaité jusqu'à l'installation de traitement.

Râteaux magnétiques

Les astéroïdes à haute teneur en métal peuvent être recouverts de grains lâches qui peuvent être rassemblés au moyen d'un aimant.

Chauffage

Pour les astéroïdes tels que les chondrites carbonées qui contiennent des minéraux hydratés, l'eau et d'autres substances volatiles peuvent être extraites simplement par chauffage. Un test d'extraction d'eau en 2016 par Honeybee Robotics a utilisé un simulateur de régolithe d'astéroïdes développé par Deep Space Industries et l' Université de Floride centrale pour correspondre à la minéralogie en vrac d'une météorite carbonée particulière. Bien que le simulant soit physiquement sec (c'est-à-dire qu'il ne contenait aucune molécule d'eau adsorbée dans la matrice du matériau rocheux), le chauffage à environ 510 °C a libéré de l' hydroxyle , qui est sorti sous forme de quantités substantielles de vapeur d'eau de la structure moléculaire des argiles phyllosilicatées et composés soufrés . La vapeur a été condensée en eau liquide remplissant les conteneurs de collecte, démontrant la faisabilité de l'extraction de l'eau de certaines classes d'astéroïdes physiquement secs.

Pour les matériaux volatils dans les comètes éteintes, la chaleur peut être utilisée pour faire fondre et vaporiser la matrice.

Processus Mond

Le nickel et le fer d'un astéroïde riche en fer pourraient être extraits par le procédé Mond . Il s'agit de faire passer du monoxyde de carbone sur l'astéroïde à une température comprise entre 50 et 60 °C pour le nickel, plus élevée pour le fer, et avec des pressions élevées et enfermé dans des matériaux résistants aux carbonyles corrosifs. Cela forme les gaz nickel tétracarbonyle et fer pentacarbonyle - puis le nickel et le fer peuvent être à nouveau éliminés du gaz à des températures plus élevées, et le platine, l'or, etc. restent comme résidu.

Machines auto-reproductrices

Une étude de la NASA de 1980 intitulée Advanced Automation for Space Missions proposait une usine automatisée complexe sur la Lune qui fonctionnerait sur plusieurs années pour construire 80 % d'une copie d'elle-même, les 20 % restants étant importés de la Terre puisque ces pièces plus complexes (comme l'ordinateur chips) nécessiterait une chaîne d'approvisionnement beaucoup plus importante pour produire. La croissance exponentielle des usines sur de nombreuses années pourrait affiner de grandes quantités de régolithe lunaire (ou astéroïde) . Depuis 1980, il y a eu des progrès majeurs dans la miniaturisation , la nanotechnologie , la science des matériaux et la fabrication additive , il est donc possible d'atteindre une "fermeture" à 100% avec une masse de matériel raisonnablement faible, bien que ces avancées technologiques soient elles-mêmes rendues possibles sur Terre par l'expansion. de la chaîne d'approvisionnement, il faut donc une étude plus approfondie. Une étude de la NASA en 2012 a proposé une approche « d'amorçage » pour établir une chaîne d'approvisionnement dans l'espace avec une fermeture à 100 %, suggérant qu'elle pourrait être réalisée en seulement deux à quatre décennies avec un faible coût annuel.

Une étude de 2016 a de nouveau affirmé qu'il était possible de terminer en quelques décennies seulement en raison des progrès continus de la robotique, et elle a affirmé qu'elle apporterait des avantages à la Terre, notamment la croissance économique, la protection de l'environnement et la fourniture d'énergie propre tout en fournissant l'humanité. protection contre les menaces existentielles.

Projets miniers échoués

Le 24 avril 2012, un plan a été annoncé par des entrepreneurs milliardaires pour extraire des astéroïdes pour leurs ressources. La société s'appelait Planetary Resources et ses fondateurs sont les entrepreneurs en aérospatiale Eric Anderson et Peter Diamandis . Les conseillers comprenaient le réalisateur et explorateur James Cameron et les investisseurs comprenaient le directeur général de Google, Larry Page . Son président exécutif était Eric Schmidt . Ils prévoyaient de créer un dépôt de carburant dans l'espace d'ici 2020 en utilisant l'eau des astéroïdes, en la divisant en oxygène liquide et en hydrogène liquide pour le carburant de fusée . De là, il pourrait être envoyé en orbite terrestre pour ravitailler des satellites commerciaux ou des engins spatiaux. En 2020, le programme a été arrêté et tous les actifs matériels ont été mis aux enchères.

La technologie des télescopes proposée par Planetary Resources pour localiser et récolter ces astéroïdes a abouti aux plans de trois types de satellites différents :

  1. Arkyd Series 100 (le télescope spatial Leo) est un instrument moins coûteux qui sera utilisé pour trouver, analyser et voir quelles ressources sont disponibles sur les astéroïdes à proximité.
  2. Satellite Arkyd série 200 (l'intercepteur) qui atterrirait en fait sur l'astéroïde pour obtenir une analyse plus approfondie des ressources disponibles.
  3. Satellite Arkyd Series 300 (Rendezvous Prospector) développé pour la recherche et la découverte de ressources plus profondes dans l'espace.

En 2018, tous les plans publics pour la technologie du télescope spatial Arkyd ont été abandonnés et les actifs de Planetary Resources ont été acquis ConsenSys, une société de blockchain sans aucun espace public face à des objectifs.

Projets miniers proposés

Une autre entreprise similaire, appelée Deep Space Industries , a été lancée en 2013 par David Gump, qui avait fondé d'autres sociétés spatiales. À l'époque, la société espérait commencer à prospecter des astéroïdes adaptés à l'exploitation minière d'ici 2015 et d'ici 2016 renvoyer des échantillons d'astéroïdes sur Terre. Deep Space Industries prévoyait de commencer à extraire des astéroïdes d'ici 2023.

Lors de l'ISDC-San Diego 2013, Kepler Energy and Space Engineering (KESE, llc) a également annoncé son intention d'exploiter des astéroïdes, en utilisant une approche plus simple et directe : KESE prévoit d'utiliser presque exclusivement les technologies de guidage, de navigation et d'ancrage existantes de la plupart des des missions telles que Rosetta/Philae , Dawn et Hayabusa , et les outils actuels de transfert de technologie de la NASA pour construire et envoyer un système d'exploitation minière automatisé à 4 modules (AMS) à un petit astéroïde avec un simple outil de creusement pour collecter ≈ 40 tonnes de régolithe d'astéroïdes et ramener chacun des quatre modules de retour en orbite terrestre basse (LEO) d'ici la fin de la décennie. On s'attend à ce que les petits astéroïdes soient des tas de gravats lâches, permettant ainsi une extraction facile.

En septembre 2012, le NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) a annoncé le projet Robotic Asteroid Prospector , qui examinera et évaluera la faisabilité de l'extraction d'astéroïdes en termes de moyens, de méthodes et de systèmes.

À partir de 2020 (également avec le soutien du NIAC), la technologie est développée par Deep Space Industries . La NASA finance en partie les efforts de planification et de développement pour examiner, échantillonner et récolter des astéroïdes. Ces plans impliquent trois familles proposées d'engins spatiaux :

  1. Les FireFlies sont des triplets de vaisseaux spatiaux presque identiques sous forme de CubeSat lancés vers différents astéroïdes pour les rencontrer et les examiner.
  2. Les libellules sont également lancées par vagues de trois engins spatiaux presque identiques pour collecter de petits échantillons (5 à 10 kg) et les renvoyer sur Terre pour analyse.
  3. Les moissonneurs se rendent sur les astéroïdes pour rassembler des centaines de tonnes de matériel à retourner en orbite terrestre haute pour traitement.

La technologie est développée par TransAstra Corporation pour localiser et récolter des astéroïdes avec la famille de vaisseaux spatiaux Apis, qui comprend trois classes de systèmes de vol :

  1. Mini Bee est un véhicule de démonstration technologique expérimental conçu pour présenter l'approche brevetée de l'entreprise en matière d'extraction d'astéroïdes à l'aide d'énergie solaire concentrée connue sous le nom d'exploitation optique.
  2. Honey Bee est un vaisseau spatial de taille moyenne conçu pour utiliser la technologie d'extraction optique pour récolter des astéroïdes jusqu'à 10 mètres de diamètre moyen
  3. Queen Bee est le plus grand vaisseau spatial de la famille Apis, une évolution de l'abeille à miel qui est mise à l'échelle pour permettre la capture et l'extraction d'astéroïdes jusqu'à 40 mètres de diamètre moyen

Cibles potentielles

Selon la base de données Asterank, les astéroïdes suivants sont considérés comme les meilleures cibles pour l'exploitation minière si la rentabilité maximale doit être atteinte (dernière mise à jour en décembre 2018) :

Astéroïde Est. Valeur (en milliards de dollars américains) Est. Bénéfice (en milliards de dollars américains) Composition
Ryugu 83 30 4.663 Nickel, fer, cobalt, eau, azote, hydrogène, ammoniac
1989 ML 14 4 4.889 Nickel, fer, cobalt
Nérée 5 1 4.987 Nickel, fer, cobalt
Bennu 0,7 0,2 5.096 Fer, hydrogène, ammoniac, azote
Didymos 62 16 5.162 Nickel, fer, cobalt
2011 UW158 7 2 5.189 Platine, nickel, fer, cobalt
Antéros 5 570 1 250 5.440 Silicate de magnésium, aluminium, silicate de fer
2001 CC21 147 30 5.636 Silicate de magnésium, aluminium, silicate de fer
CT 1992 84 17 5.648 Nickel, fer, cobalt
2001 SG10 3 0,5 5.880 Nickel, fer, cobalt
Psyché 27,67 1,78 - Nickel, fer, cobalt, or

À plus grande échelle, Cérès est considéré comme une possibilité. En tant que plus grand corps de la ceinture d'astéroïdes, Cérès pourrait devenir la principale base et plaque tournante de transport pour la future infrastructure minière d'astéroïdes, permettant aux ressources minérales d'être transportées vers Mars , la Lune et la Terre. En raison de sa faible vitesse de fuite combinée à de grandes quantités de glace d'eau, il pourrait également servir de source d'eau, de carburant et d'oxygène pour les navires traversant et au-delà de la ceinture d'astéroïdes. Le transport de Mars ou de la Lune à Cérès serait encore plus économe en énergie que le transport de la Terre à la Lune.

Économie

Actuellement, la qualité du minerai et le coût conséquent et la masse d'équipement requis pour l'extraire sont inconnus et ne peuvent être que spéculés. Certaines analyses économiques indiquent que le coût du retour des matériaux d'astéroïdes sur Terre dépasse de loin leur valeur marchande, et que l'extraction d'astéroïdes n'attirera pas les investissements privés aux prix actuels des matières premières et des coûts de transport spatial. D'autres études suggèrent de gros bénéfices en utilisant l'énergie solaire . Des marchés potentiels pour les matériaux peuvent être identifiés et des bénéfices générés si le coût d'extraction est réduit. Par exemple, la livraison de plusieurs tonnes d'eau en orbite terrestre basse pour la préparation de carburant de fusée pour le tourisme spatial pourrait générer un profit important si le tourisme spatial lui-même s'avère rentable.

En 1997, il a été supposé qu'un astéroïde métallique relativement petit d'un diamètre de 1,6 km (1 mi) contenait plus de 20 000 milliards de dollars américains de métaux industriels et précieux. Un astéroïde de type M relativement petit avec un diamètre moyen de 1 km (0,62 mi) pourrait contenir plus de deux milliards de tonnes métriques de minerai de fer et de nickel , soit deux à trois fois la production mondiale de 2004. L'astéroïde 16 Psyché est censé être contenir1,7 × 10 19  kg de nickel-fer, ce qui pourrait répondre aux besoins de production mondiale pendant plusieurs millions d'années. Une petite partie du matériau extrait serait également des métaux précieux.

Tous les matériaux extraits des astéroïdes ne seraient pas rentables, en particulier pour le retour potentiel de quantités économiques de matériaux sur Terre. Pour un retour potentiel sur Terre, le platine est considéré comme très rare dans les formations géologiques terrestres et vaut donc potentiellement la peine d'apporter une certaine quantité pour une utilisation terrestre. Le nickel, en revanche, est assez abondant et est extrait dans de nombreux endroits terrestres, de sorte que le coût élevé de l'extraction d'astéroïdes peut ne pas le rendre économiquement viable.

Bien que Planetary Resources ait indiqué en 2012 que le platine d'un astéroïde de 30 mètres de long (98 pieds) pourrait valoir 25 à 50 milliards de dollars, un économiste a remarqué que toute source extérieure de métaux précieux pourrait faire baisser suffisamment les prix pour éventuellement condamner l'entreprise rapidement. l'augmentation de l'offre disponible de ces métaux.

Le développement d'une infrastructure pour modifier les orbites des astéroïdes pourrait offrir un retour sur investissement important .

Rareté

Article détaillé : Ressource naturelle § Classification
Voir aussi : Économie d'équilibre § Repousser certaines des limites terrestres dans l'espace extra-atmosphérique

La rareté est un problème économique fondamental des humains ayant des besoins apparemment illimités dans un monde aux ressources limitées . Étant donné que les ressources de la Terre sont limitées, l'abondance relative du minerai d'astéroïdes donne à l'extraction d'astéroïdes le potentiel de fournir des ressources presque illimitées, ce qui éliminerait essentiellement la rareté de ces matériaux.

L'idée d'épuiser les ressources n'est pas nouvelle. En 1798, écrivait Thomas Malthus , parce que les ressources sont finalement limitées, la croissance exponentielle d'une population entraînerait une baisse du revenu par habitant jusqu'à ce que la pauvreté et la famine deviennent un facteur de restriction de la population. Malthus a posé ceciIl y a 223 ans, et aucun signe n'a encore émergé de l'effet Malthus sur les matières premières.

  • Les réserves prouvées sont des gisements de ressources minérales déjà découvertes et connues pour être économiquement exploitables dans des conditions actuelles ou similaires de demande, de prix et d'autres conditions économiques et technologiques.
  • Les réserves conditionnelles sont des gisements découverts qui ne sont pas encore économiquement viables.
  • Les réserves indiquées sont des gisements mesurés de manière moins intensive dont les données sont dérivées d'études et de projections géologiques. Les réserves hypothétiques et les ressources spéculatives constituent ce groupe de réserves.
  • Les réserves présumées sont des gisements qui ont été localisés mais pas encore exploités.

Le développement continu des techniques et de la technologie d'extraction d'astéroïdes contribuera à augmenter les découvertes minérales. Alors que le coût d'extraction des ressources minérales, en particulier des métaux du groupe du platine, sur Terre augmente, le coût d'extraction des mêmes ressources des corps célestes diminue en raison des innovations technologiques autour de l'exploration spatiale. L'« effet de substitution », c'est-à-dire l'utilisation d'autres matériaux pour les fonctions maintenant remplies par le platine, augmenterait en résistance à mesure que le coût du platine augmentait. De nouvelles fournitures arriveraient également sur le marché sous la forme de bijoux et d'équipements électroniques recyclés provenant d'entreprises itinérantes « nous achetons du platine » comme les entreprises « nous achetons de l'or » qui existent actuellement.

En septembre 2016, il y avait 711 astéroïdes connus d'une valeur dépassant les 100 000 milliards de dollars américains.

Faisabilité financière

Les entreprises spatiales sont à haut risque, avec de longs délais et de lourds investissements en capital, et ce n'est pas différent pour les projets d'extraction d'astéroïdes. Ces types d'entreprises pourraient être financés par des investissements privés ou par des investissements publics. Pour une entreprise commerciale, cela peut être rentable tant que les revenus générés sont supérieurs aux coûts totaux (coûts d'extraction et coûts de commercialisation). Les coûts d'une entreprise d'extraction d'astéroïdes ont été estimés à environ 100 milliards de dollars en 1996.

Il existe six catégories de coûts pris en compte pour une entreprise d'extraction d'astéroïdes :

  1. Frais de recherche et développement
  2. Frais d'exploration et de prospection
  3. Coûts de construction et de développement des infrastructures
  4. Coûts d'exploitation et d'ingénierie
  5. Coûts environnementaux
  6. Coût du temps

La détermination de la faisabilité financière est mieux représentée par la valeur actuelle nette . Une condition requise pour la faisabilité financière est un retour sur investissement élevé estimé à environ 30%. L'exemple de calcul suppose pour simplifier que le seul matériau précieux sur les astéroïdes est le platine. Le 16 août 2016, le platine était évalué à 1157 $ l' once ou 37 000 $ le kilogramme. Au prix de 1 340 $, pour un retour sur investissement de 10 %, il faudrait extraire 173 400 kg (5 575 000 ozt) de platine pour 1 155 000 tonnes de minerai d'astéroïde. Pour un retour sur investissement de 50 %, il faudrait extraire 1 703 000 kg (54 750 000 ozt) de platine pour 11 350 000 tonnes de minerai d'astéroïde. Cette analyse suppose que doubler l'offre de platine sur le marché (5,13 millions d'onces en 2014) n'aurait aucun effet sur le prix du platine. Une hypothèse plus réaliste est que l'augmentation de l'offre de ce montant réduirait le prix de 30 à 50 %.

La faisabilité financière de l'extraction d'astéroïdes au regard de différents paramètres techniques a été présentée par Sonter et plus récemment par Hein et al.

Hein et al. ont spécifiquement exploré le cas où le platine est amené de l'espace vers la Terre et estiment que l'extraction d'astéroïdes économiquement viable pour ce cas spécifique serait plutôt difficile.

La baisse du prix de l'accès à l'espace est importante. Le début de l'utilisation opérationnelle du lanceur Falcon Heavy à faible coût par kilogramme en orbite en 2018 est prévu par l'astronome Martin Elvis pour avoir augmenté l'étendue des astéroïdes géocroiseurs économiquement exploitables de centaines à des milliers. Avec la disponibilité accrue de plusieurs kilomètres par seconde de delta-v fournie par Falcon Heavy, cela augmente le nombre de NEA accessibles de 3 % à environ 45 %.

Un précédent pour l'investissement conjoint de plusieurs parties dans une entreprise à long terme d'extraction de matières premières peut être trouvé dans le concept juridique d'un partenariat minier, qui existe dans les lois d'État de plusieurs États américains, dont la Californie. Dans une société minière, « [Chaque] membre d'une société minière partage les profits et les pertes de celle-ci dans la proportion que l'intérêt ou la part qu'il détient dans la mine rapporte à l'ensemble du capital de la société ou au nombre entier d'actions ».

Réglementation et sécurité

Le droit spatial implique un ensemble spécifique de traités internationaux , ainsi que des lois nationales statutaires . Le système et le cadre des lois internationales et nationales ont émergé en partie grâce au Bureau des affaires spatiales des Nations Unies . Les règles, conditions et accords que les autorités du droit spatial considèrent comme faisant partie du corps actif du droit spatial international sont les cinq traités internationaux sur l'espace et les cinq déclarations de l'ONU. Environ 100 nations et institutions ont participé aux négociations. Les traités spatiaux couvrent de nombreuses questions majeures telles que le contrôle des armements, la non-appropriation de l'espace, la liberté d'exploration, la responsabilité pour les dommages, la sécurité et le sauvetage des astronautes et des engins spatiaux, la prévention des interférences nuisibles avec les activités spatiales et l'environnement, la notification et l'enregistrement de l'espace activités et le règlement des différends. En échange d'assurances de la puissance spatiale, les nations non spatiales ont acquiescé aux propositions américaines et soviétiques de traiter l'espace extra-atmosphérique comme un territoire commun (res communis) qui n'appartenait à aucun État.

L'extraction d'astéroïdes en particulier est couverte à la fois par des traités internationaux - par exemple, le Traité sur l'espace extra-atmosphérique - et par des lois nationales - par exemple, des actes législatifs spécifiques aux États-Unis et au Luxembourg .

Divers degrés de critique existent concernant le droit international de l'espace. Certains critiques acceptent le Traité sur l'espace extra-atmosphérique, mais rejettent l'Accord sur la Lune. Le Traité sur l'espace extra-atmosphérique autorise des droits de propriété privée sur les ressources naturelles de l'espace extra-atmosphérique une fois retirées de la surface, du sous-sol ou du sous-sol de la Lune et d'autres corps célestes dans l'espace. Ainsi, le droit spatial international est capable de gérer les nouvelles activités minières spatiales émergentes, le transport spatial privé, les ports spatiaux commerciaux et les stations/habitats/établissements spatiaux commerciaux. L'exploitation minière spatiale impliquant l'extraction et le retrait de ressources naturelles de leur emplacement naturel est autorisée en vertu du Traité sur l'espace extra-atmosphérique. Une fois enlevées, ces ressources naturelles peuvent être réduites à la possession, vendues, échangées et explorées ou utilisées à des fins scientifiques. Le droit spatial international autorise l'exploitation minière spatiale, en particulier l'extraction de ressources naturelles. Il est généralement admis au sein des autorités de droit spatial que l'extraction de ressources spatiales est autorisée, même par des entreprises privées à but lucratif. Cependant, le droit spatial international interdit les droits de propriété sur les territoires et les terres de l'espace extra-atmosphérique.

Les astrophysiciens Carl Sagan et Steven J. Ostro ont exprimé l'inquiétude que la modification des trajectoires des astéroïdes près de la Terre pourrait constituer une menace de risque de collision. Ils ont conclu que l'ingénierie des orbites présente à la fois des opportunités et des dangers : si les contrôles institués sur la technologie de manipulation des orbites étaient trop stricts, les futurs voyages dans l'espace pourraient être entravés, mais s'ils étaient trop lâches, la civilisation humaine serait en danger.

Le traité sur l'espace extra-atmosphérique

Après dix ans de négociations entre près de 100 nations, le Traité sur l'espace extra-atmosphérique a été ouvert à la signature le 27 janvier 1966. Il est entré en vigueur en tant que constitution pour l'espace extra-atmosphérique le 10 octobre 1967. Le Traité sur l'espace extra-atmosphérique a été bien reçu ; il a été ratifié par quatre-vingt-seize nations et signé par vingt-sept autres États. Le résultat a été que le fondement de base du droit spatial international se compose de cinq (sans doute quatre) traités internationaux sur l'espace, ainsi que de diverses résolutions et déclarations écrites. Le principal traité international est le Traité sur l'espace extra-atmosphérique de 1967; il est généralement considéré comme la "Constitution" de l'espace extra-atmosphérique. En ratifiant le Traité sur l'espace extra-atmosphérique de 1967, quatre-vingt-dix-huit nations ont convenu que l'espace extra-atmosphérique appartiendrait à la « province de l'humanité », que toutes les nations auraient la liberté « d'utiliser » et « d'explorer » l'espace extra-atmosphérique, et que ces deux dispositions doit être fait de manière à « profiter à toute l'humanité ». Le principe de la province de l'humanité et les autres termes clés n'ont pas encore été spécifiquement définis (Jasentuliyana, 1992). Les critiques se sont plaints que le Traité sur l'espace extra-atmosphérique est vague. Pourtant, le droit spatial international a bien fonctionné et a servi les industries et les intérêts commerciaux spatiaux pendant de nombreuses décennies. Le prélèvement et l'extraction de roches lunaires, par exemple, ont été traités comme étant légalement autorisés.

Les rédacteurs du Traité sur l'espace extra-atmosphérique se sont d'abord concentrés sur la consolidation des termes généraux, avec l'intention de créer des dispositions juridiques plus spécifiques plus tard (Griffin, 1981 : 733-734). C'est pourquoi les membres du COPUOS ont par la suite élargi les normes du Traité sur l'espace extra-atmosphérique en articulant des interprétations plus spécifiques qui se trouvent dans les « trois accords supplémentaires » - l'Accord de sauvetage et de retour de 1968, la Convention sur la responsabilité de 1973 et la Convention d'enregistrement de 1976 (734).

Hobe (2007) explique que le Traité sur l'espace extra-atmosphérique « interdit explicitement et implicitement uniquement l'acquisition de droits de propriété territoriaux », mais l'extraction de ressources spatiales est autorisée. Il est généralement admis au sein des autorités de droit spatial que l'extraction de ressources spatiales est autorisée, même par des entreprises privées à but lucratif. Cependant, le droit spatial international interdit les droits de propriété sur les territoires et les terres de l'espace extra-atmosphérique. Hobe explique en outre qu'il n'y a aucune mention de « la question de l'extraction des ressources naturelles, ce qui signifie qu'une telle utilisation est autorisée en vertu du Traité sur l'espace extra-atmosphérique » (2007 : 211). Il souligne également qu'il existe une question non résolue concernant la répartition des avantages des ressources spatiales conformément à l'article, paragraphe 1, du Traité sur l'espace extra-atmosphérique.

L'Accord sur la Lune

Article détaillé : Accord de la Lune

L'Accord sur la Lune a été signé le 18 décembre 1979 dans le cadre de la Charte des Nations Unies et il est entré en vigueur en 1984 après une procédure de ratification par consensus de cinq États, convenue par les membres du Comité des Nations Unies sur les utilisations pacifiques de l'espace extra-atmosphérique ( COPUOS). En septembre 2019, seuls 18 pays avaient signé ou ratifié le traité. Les trois autres traités sur l'espace extra-atmosphérique ont connu un niveau élevé de coopération internationale en termes de signalisation et de ratification, mais le Traité de la Lune est allé plus loin qu'eux, en définissant plus en détail le concept de patrimoine commun et en imposant des obligations spécifiques aux parties engagées dans l'exploration et/ou l'exploitation de l'espace extra-atmosphérique. Le Traité de la Lune désigne explicitement la Lune et ses ressources naturelles comme faisant partie du patrimoine commun de l'humanité.

L'article 11 établit que les ressources lunaires "ne sont pas sujettes à l'appropriation nationale par revendication de souveraineté, au moyen d'un usage ou d'une occupation, ou par tout autre moyen". Cependant, il est suggéré que l'exploitation des ressources soit autorisée si elle est « régie par un régime international » (article 11.5), mais les règles d'un tel régime n'ont pas encore été établies. S. Neil Hosenball, conseiller juridique de la NASA et négociateur en chef des États-Unis pour le traité sur la Lune, a averti en 2018 que la négociation des règles du régime international devrait être retardée jusqu'à ce que la faisabilité de l'exploitation des ressources lunaires ait été établie.

L'objection au traité par les nations spatiales est considérée comme l'exigence selon laquelle les ressources extraites (et la technologie utilisée à cette fin) doivent être partagées avec d'autres nations. On pense que le régime similaire de la Convention des Nations Unies sur le droit de la mer entrave le développement de telles industries sur les fonds marins.

Les États-Unis, la Fédération de Russie et la République populaire de Chine (RPC) n'ont ni signé, ni adhéré, ni ratifié l'Accord sur la Lune.

Régimes juridiques de certains pays

Les Etats Unis

Certains pays commencent à promulguer des régimes juridiques pour l'extraction de ressources extraterrestres. Par exemple, le « SPACE Act of 2015 » des États-Unis, qui facilite le développement privé des ressources spatiales conformément aux obligations des traités internationaux américains, a été adopté par la Chambre des représentants des États-Unis en juillet 2015. En novembre 2015, il a été adopté par le Sénat des États-Unis . Le 25 novembre, le président américain Barack Obama a promulgué le HR2262 – US Commercial Space Launch Competitiveness Act . La loi reconnaît le droit des citoyens américains à posséder les ressources spatiales qu'ils obtiennent et encourage l'exploration et l'utilisation commerciales des ressources des astéroïdes. Selon l'article § 51303 de la loi :

Un citoyen des États-Unis engagé dans la récupération commerciale d'une ressource d'astéroïde ou d'une ressource spatiale en vertu du présent chapitre a droit à toute ressource d'astéroïde ou ressource spatiale obtenue, y compris à posséder, posséder, transporter, utiliser et vendre la ressource d'astéroïde ou la ressource spatiale obtenue. conformément à la loi applicable, y compris les obligations internationales des États-Unis

Le 6 avril 2020, le président américain Donald Trump a signé le décret exécutif visant à encourager le soutien international à la récupération et à l'utilisation des ressources spatiales. Selon l'Ordre :

  • Les Américains devraient avoir le droit de s'engager dans l'exploration commerciale, la récupération et l'utilisation des ressources dans l'espace extra-atmosphérique
  • les États-Unis ne considèrent pas l'espace comme un « bien commun mondial »
  • les États-Unis s'opposent à l'Accord sur la Lune

Luxembourg

En février 2016, le gouvernement luxembourgeois a annoncé qu'il tenterait de « relancer un secteur industriel pour exploiter les ressources d'astéroïdes dans l'espace » en créant, entre autres, un « cadre juridique » et des incitations réglementaires pour les entreprises impliquées dans l'industrie. En juin 2016, il a annoncé qu'il "investirait plus de 200 millions de dollars américains dans la recherche, la démonstration technologique et dans l'achat direct de capitaux dans des entreprises qui s'installent au Luxembourg". En 2017, elle est devenue le « premier pays européen à adopter une loi conférant aux entreprises la propriété de toutes les ressources qu'elles extraient de l'espace », et est restée active dans la promotion de la politique publique des ressources spatiales en 2018.

En 2017, le Japon , le Portugal et les Émirats arabes unis ont conclu des accords de coopération avec le Luxembourg pour des opérations minières dans les corps célestes.

Impact environnemental

Un impact positif de l'extraction d'astéroïdes a été conjecturé comme étant un catalyseur du transfert d'activités industrielles dans l'espace, telles que la production d'énergie. Une analyse quantitative des avantages environnementaux potentiels de l'extraction d'eau et de platine dans l'espace a été développée, où des avantages potentiellement importants pourraient se matérialiser, en fonction du rapport entre le matériau extrait dans l'espace et la masse lancée dans l'espace.

Missions de recherche sur les astéroïdes et les comètes

En cours et planifié

  • Hayabusa2 - mission de retour d'échantillons d'astéroïdes JAXA en cours (arrivé à la cible en 2018, échantillon retourné en 2020)
  • OSIRIS-REx - mission de retour d'échantillons d'astéroïdes de la NASA en cours (lancée en septembre 2016)
  • Fobos-Grunt 2 - proposition de mission de retour d'échantillons de Roskosmos à Phobos (lancement en 2024)
  • Rover VIPER - prévu de prospecter des ressources lunaires en 2022.

Complété

Voir aussi : Liste des planètes mineures et des comètes visitées par les engins spatiaux

Premières missions réussies par pays :

Nation Survol Orbite Atterrissage Retour d'échantillon
 Etats-Unis GLACE (1985) PRÈS (1997) PRÈS (2001) Poussière d'étoile (2006)
 Japon Suisei (1986) Hayabusa (2005) Hayabusa (2005) Hayabusa (2010)
 UE GLACE (1985) Rosette (2014) Rosette (2014)
 Union soviétique Véga 1 (1986)
 Chine Chang'e 2 (2012)

Dans la fiction

Voir aussi : Astéroïdes dans la fiction § Extraction de minéraux , et Catégorie : Fiction sur l'extraction d'astéroïdes

La première mention de l'exploitation minière d'astéroïdes dans la science-fiction est apparemment venue dans l'histoire de Garrett P. Serviss, Edison's Conquest of Mars , publiée dans le New York Evening Journal en 1898.

Le film Alien de 1979 , réalisé par Ridley Scott , présente l'équipage du Nostromo , un vaisseau spatial exploité commercialement lors d'un voyage de retour sur Terre transportant une raffinerie et 20 millions de tonnes de minerai extrait d'un astéroïde.

Le roman de 1991 de CJ Cherryh , Heavy Time , se concentre sur le sort des mineurs d'astéroïdes dans l' univers Alliance-Union , tandis que Moon est un film dramatique britannique de science-fiction de 2009 illustrant une installation lunaire qui extrait le carburant alternatif hélium-3 nécessaire pour fournir de l'énergie. sur Terre. Il était remarquable pour son réalisme et son drame, remportant plusieurs prix à l'échelle internationale.

Plusieurs jeux vidéo de science-fiction incluent l'extraction d'astéroïdes. Par exemple, dans le espace - MMO , EVE Online , l' exploitation minière d' astéroïdes est une carrière très populaire, en raison de sa simplicité.

Dans le jeu vidéo Star Citizen , l'occupation minière soutient une variété de spécialistes dévoués, dont chacun a un rôle essentiel à jouer dans l'effort.

Dans la série de romans The Expanse , l'exploitation minière d'astéroïdes est une force économique motrice derrière la colonisation du système solaire. Étant donné qu'un énorme apport d'énergie est nécessaire pour échapper à la gravité des planètes, les romans impliquent qu'une fois les plates-formes minières spatiales établies, il sera plus efficace de récolter les ressources naturelles (eau, oxygène, matériaux de construction, etc.) des astéroïdes plutôt que de soulever bien hors de la gravité terrestre.

Le roman Delta-v de Daniel Suarez en 2019 décrit comment l'extraction d'astéroïdes pourrait être réalisée avec la technologie d'aujourd'hui, compte tenu d'un investissement audacieux d'une énorme quantité de capital pour construire un vaisseau spatial suffisamment grand avec la technologie d'aujourd'hui. Suarez fournit également du matériel de support illustrant la conception proposée de son concept de vaisseau spatial, à l' adresse http://daniel-suarez.com/deltav_design.html

Galerie

Voir également

Remarques

Les références

Publications

Liens externes

Texte

Vidéo