GOSPODARKA EKONOMIA NOWE TECHNOLOGIE
Zapamiętaj mnie Zapomniałeś hasło?
na żywo
Wpływ koronawirusa na rynki energii

Pandemia koronawirusa bez wątpienia wywrze duży wpływ gospodarkę. Wiele zmian widać już teraz. Eksperci z Bost...

pokaż więcej
Moderna bliska szczepionki na koronawirusa

Szef Moderny, Noubar Afeyan ogłosił, że firma jest w pierwszej fazie testów szczepionki na koronawirusa...

pokaż więcej
OPEC w końcu się opamięta?

Można to przypuszczać. Na razie rynek pełen jest optymizmu, cena ropy wzrosła bowiem o 25%. Arabia Saudyjska w...

pokaż więcej
Planszówki wygrywają na epidemii

W trakcie epidemii wirusa niemal wszystkie branże przeżywają ciężkie czasy. Nawet jeżeli nie są bezpośrednio d...

pokaż więcej
Lotniskowce jak wycieczkowce. Tkwią na morzu a wirus szaleje

Niedawno pisaliśmy o wyliczeniach Guardiana, według którego przynajmniej 10 wielkich wycieczkowcó...

pokaż więcej
Najpopularniejsze artykuły w marcu [RANKING POLISHBRIEF]

Marzec za nami. Redakcja PolishBrief.pl postanowiła przygotować zestawienie najpopularniejszych tekstów...

pokaż więcej

Nowy przemysł paliwowy [ANALIZA]

13 września 2019, 11:58 / Polish Energy Brief
Nowy przemysł paliwowy [ANALIZA]

Nasz wędrowny styl życia sprawia, że przekraczamy granice eksploracji i wyobraźni. Gdziekolwiek znajdujemy wyzwanie wielkich rozmiarów, jak wejście na Mount Everest, czy obietnice bogactwa, jak gorączka złota – tam jesteśmy my. Niezależnie od krwi, trudu, potu i łez. Na całym świecie nie ma lepszego miejsca, które oferuje zarówno wyzwania jak i bogactwa jak kosmos.

Zasoby kosmiczne, popularnie znane pod nazwą górnictwo kosmiczne, są ważnym tematem rozważań naukowo-technicznych przynajmniej od czasów projektu Apollo, kiedy to wielcy pionierzy z Grupy Roboczej na rzecz Zasobów Pozaziemskich w NASA dyskutowali o możliwościach wykorzystania zasobów Księżyca. Dopiero teraz jednak temat nabrał rozpędu, który urzeczywistni te idee w przeciągu najbliższej dekady. Wszystko za sprawą wody.

Woda jest jednym z najpowszechniejszych zasobów znajdujących się na niemal każdej planecie, jej księżycach i małych ciałach Układu Słonecznego. Tylko i wyłącznie Ziemia posiada zasoby ciekłej wody na swojej powierzchni. Jednakże inne ciała bogate są w zasoby lodu wodnego oraz wody związanej mineralogicznie, ponieważ tylko te stany gwarantują ich stabilność w warunkach kosmicznych i geologicznych skalach czasu.

Dlaczego jednak woda jest tak istotna, skoro za każdym razem, kiedy podnoszony jest temat górnictwa kosmicznego, słyszymy o górnictwie platyny i pierwiastków ziem rzadkich?

Chodzi o paliwo.

Zrównoważony, tani i powszechny dostęp do paliwa produkowanego bezpośrednio w kosmosie jest tym, co pozwoli na start przemysłu zasobów kosmicznych oraz poszerzenie naszych zdolności eksploracyjnych. Wyobrażają sobie Państwo w pełni sprawne operacje górnicze głęboko w Syberii bez niezbędnej infrastruktury, łańcucha dostaw oraz wielokrotnie wykorzystywalnego sprzętu? Otóż nie, z tego samego powodu potrzebujemy tych udogodnień w kosmosie.

Pozaziemska woda jest dokładnym analogiem ropy naftowej na Ziemi. Jest źródłem paliwa, które generowane jest poprzez zaawansowane metody przetwórcze. W przypadku ropy naftowej, tymi metodami jest ogólnie pojęta rafinacja. W przypadku wody w kosmosie są to elektroliza i skraplanie gazów.

Ciekły wodór i ciekły tlen (LH2/LOX) to jedno z głównych paliw rakietowych. Wiele rakiet wszelkich stopni wykorzystuje je, aby uciec z ziemskiej pułapki grawitacyjnej. Z pośród ciężkich rakiet obecnie wykorzystywanych, wodór i tlen napędzają Delta IV Heavy, Long March 5 (pierwszy i drugi stopień) oraz Ariane 5 (rdzeniowy i drugi stopień). Także New Glenn oraz Vulcan, które obecnie są w trakcie rozwoju, będą wykorzystywały te paliwo w przyszłości. Jednym z powodów wykorzystywania tego paliwa obecnie a przede wszystkim w przyszłości jest jego potencjał produkcji i możliwości dotankowania bezpośrednio w kosmosie. Najbardziej poważnym graczem w tej dziedzinie jest United Launch Alliance.

W ubiegłym roku, ULA oraz Colorado School of Mines opublikowały wspólne badanie na temat produkcji paliwa rakietowego na powierzchni Księżyca. Jest to pierwszy na świecie kompleksowy plan zagospodarowania zasobów lodu wodnego na powierzchni Księżyca. Tłumaczy techniczne i ekonomiczne możliwości zintegrowanych operacji górniczo-przetwórczych zlokalizowanych w Permanentnie Zacienionych Regionach na biegunach Księżyca. Regiony te dotyczą tych biegunowych kraterów uderzeniowych, do których światło słoneczne nigdy nie dociera, co sprawia, że lód wodny jest tam stabilny na powierzchni dna krateru a także prawdopodobnie wewnątrz górotworu. Nie możemy obecnie zajrzeć wewnątrz tych pułapek zimna, jednak jesteśmy pewni, że część z tych kraterów posiada zasoby wody. W 2010 roku dokonano celowego uderzenia górnego członu rakiety Atlas V wewnątrz krateru Cabeus, a następnie dzięki instrumentom satelity LCROSS zbadano chmurę gazowo-pyłową, która w ten sposób powstała. Zasobność wody w tym regionie oszacowano na przynajmniej 5% wagowych i ta wartość posłużyła jako baza opracowania ULA oraz Mines.

Opracowano nową technologię ekstrakcji wody w tym środowisku (thermalmining), która wykorzystuje odbicie promieni słonecznych ze szczytu kraterów oraz skupianie ich na dnie, a następne przechwytywanie sublimującej wody na ścianach specjalnych namiotów. Zebrana woda transportowana jest wówczas to instalacji przetwórczej, która rozbija cząsteczki na wodór i tlen, skrapla te gazy oraz magazynuje je lub przekazuje je bezpośrednio do klienta. ULA oszacowało, że jest w stanie zapłacić 500 USD za każdy kilogram paliwa na powierzchni Księżyca lub 1000 USD na kilogram paliwa na orbicie Księżyca. Firma oszacowała także swoje roczne potrzeby dostaw paliwa na 1000 ton metrycznych.

Po przeanalizowaniu wszystkich danych, badanie wykazało, że inwestycja na poziomie 2.5 miliarda USD, która pozwoli na rozwój urządzeń oraz operacje na powierzchni Księżyca, zapewni wymierny rezultat 65% zwrotu z inwestycji już po 4 latach rozwoju i 10 latach operacji. To wysoka wartość, szczególnie biorąd pod uwagę fakt, iż inwestycje w zasoby kosmiczne uważa się w najlepszym wypadku równorzędne do inwestycji strategicznych takich jak elektrownia jądrowa czy długi tunel.

Inna niezależna analiza z Colorado School of Mines, której miałem okazję przewodzić, wykazała rezultaty podobnego rzędu, mimo skupienia się na prostszej technologii górnictwa odkrywkowego. Przy podobnych nakładach finansowych średni zwrot z inwestycji wynosił 60%.

Jest więc jasne, że kompleksowe badania zintegrowanego procesu górniczo-przetwórczego na Księżycu wykazują nie tylko techniczne, ale również ekonomiczne wykonywalności przedsięwzięć związanych z wydobyciem wody i produkcją paliwa rakietowego poza Ziemią.

Zwiększający się popyt na paliwo rakietowe z wody oraz tankowanie statków kosmicznych w kosmosie jest powodowany przez potencjał dotankowania istniejących satelitów oraz wielokrotnego wykorzystywania przyszłych statków. Pozwala to na wysyłanie większych ładunków z Ziemi, wykonywanie bardziej skomplikowanych i kosztownych manewrów orbitalnych oraz przede wszystkim tworzy orbitalny łańcuch dostaw i infrastrukturę logistyczną.

Tylko wówczas jesteśmy w stanie poważnie myśleć nad bardziej wyrafinowanymi przedsięwzięciami w przemyśle zasobów kosmicznych – takich jak górnictwo rzadkich metali, produkcja orbitalna czy permanentna obecność ludzi.

Pierwsza demonstracja pozyskania wody w kosmosie jest na horyzoncie, ponieważ Europejska Agencja kosmiczna jest obecnie na etapie A/B1 rozwoju misji demonstracyjnej, która zostanie wysłana na powierzchnię Księżyca w 2025 roku. Jej celem nie będą jednak zasoby lodu wodnego, ale produkcja wody bezpośrednio z suchego regolitu księżycowego.

LH2/LOX nie jest jedyną szansą na lokalnie dostarczane paliwo rakietowe. SpaceX oraz wielki marsjański plan firmy, ma nieznacznie inne paliwo na myśli. Jest nim CH4/LOX, czyli mieszanka metanu i tlenu. Rozwijane obecnie przez firmę Muska rakiety Big FalconRocket oraz jej górny człon Starship będą je wykorzystywały do startu, manewrów orbitalnych i lądowania na Marsie, gdzie dzięki olbrzymim zasobom marsjańskiego lodu wodnego oraz atmosferze dwutlenku węgla możliwa będzie produkcja metanu w procesie Sabatiera. Wykorzystanie lokalnych zasobów Czerwonej Planety jest kluczową częścią systemu transportowego SpaceX i planów kolonizacji planety.

Pomimo tego, iż jesteśmy u świtu nowego przemysłu paliwowego, ziemskie firmy energetyczne dotychczas wydają się dotychczas niezbyt chętne do przyłączenia się do wysiłku firm kosmicznych, nawet w obliczu dowodów na komercyjny potencjał wydobycia pozaziemskiej wody. Tak jak zwykle podchodzą do nowych prospektów (takich jak gaz łupkowy jeszcze kilkanaście lat temu), oczekują na dojrzewanie przemysłu. Ale czy powinny?

Większość projektów kosmicznych bardzo przychylnie podchodzi do partnerstw z firmami ziemskich sektorów, ponieważ za każdym razem jest to szansa na obopólne korzyści, transfer technologii oraz innowacje. Jednakże najpewniejszą i niemal natychmiastową korzyścią pochodzącą ze współpracy ziemskiej firmy w przemyśle kosmicznym jest marketing.

W 2020 roku, PTScientists, kosmiczna firma z Berlina, wyśle robotyczna misję eksploracyjną na Księżyc. Dla tego przedsięwzięcia firma zawiązała partnerstwa między innymi z Audi i Vodafone. Dwa łaziki kosmiczne stworzone przez Audi przemierzą okolice lądowania misji na Księżycu, zaś Vodafone zainstaluje pierwszą dotychczas stację bazową telefonii 4G LTE poza naszą planetą. To wszystko dlatego, że ich klienci będą pod wrażeniem samochodu wykorzystującego rozwiązania przetestowane na Księżycu, oraz możliwości komunikacji i szybkiego łącza w każdym miejscu na Ziemi i poza nią.

Firmy sektora energetycznego również powinny zauważyć potencjał przemysłu zasobów kosmicznych. Nie tylko dlatego, że owy przemysł rozwijał się będzie z rocznym skumulowanym tempem wzrostu na poziomie 23.6% (z 650 milionów USD obecnie do 2.84 miliarda dolarów w 2025 roku, zgodnie z niedawną analizą), ale także dzięki możliwości ukazania swoim klientom i akcjonariuszom troski o przyszłość. Firmy naftowe, idąc tym samym tropem, chętnie dywersyfikują swoje portfolia w sektorze źródeł odnawialnych. Dlaczego nie również w sektorze kosmicznym?

W końcu nasza planeta jest kolebką ludzkości, ale nikt nie zostaje w kołysce na wieki, jak kiedyś słusznie zauważył twórca teorii lotów kosmicznych, Konstantin Ciołkowski.

Materiał ukazał się w kwartalniku Instytutu Jagiellońskiego:

Gordon Wasilewski
Gordon Wasilewski

Centrum Badań Kosmicznych PAN, Colorado School of Mines. Badacz i inżynier zasobów kosmicznych.

POZOSTAŁE MATERIAŁY

Koronawirus a biznes [ANALIZA]
31 marca 2020, 23:50 0 komentarzy
pokaz więcej

Zapisz się na PolishBrief.pl

Analizy, opinie i wywiady. Gospodarczy skrót dnia.

0 komentarzy

przeczytaj także

© 2020. Wszystkie prawa zastrzeżone

Zaloguj się

Zapamiętaj mnie Zapomniałeś hasło?

Zarejestruj się

Używamy cookies w celach funkcjonalnych, aby ułatwić użytkownikom korzystanie z witryny oraz w celu tworzenia anonimowych statystyk serwisu. Jeżeli nie blokujesz plików cookies, to zgadzasz się na ich używanie oraz zapisanie w pamięci urządzenia.
Polityka Prywatności    AKCEPTUJĘ