علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

تحلیل اقتصادی بهره‌برداری از منابع ماه

نوع مقاله : مقالة‌ پژوهشی‌

نویسندگان
1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
2 کارشناسی ارشد، دانشکده فیزیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
3 استادیار، آزمایشگاه تحقیقات فضایی، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
4 کارشناسی ارشد، پژوهشکده سامانه‌های ماهواره، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران
5 استادیار، پژوهشکده سامانه‌های ماهواره، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران
چکیده
مدل اقتصادی به‌طورکلی بیانگر مکانیزم‌های مورد استفاده در کسب درآمد از یک تجارت است و در صورت عدم درآمدزایی، شکست آن قطعی خواهد بود؛ بنابراین تصمیم بر انجام یک مأموریت تنها بر اساس مشخصات فنی نبوده و در کنار آن سوددهی اقتصادی جز دیگری از تصمیم‌گیری است و یکی از عوامل اصلی برای سرمایه‌گذاری‌های تجاری خواهد بود. این مسئله به ویژه در پروژه‌های با هزینه‌های بسیار بالا و بازه زمانی طولانی‌مدت همچون پروژه‌های فضایی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند، زیرا بازگشت سرمایه و توجیه اقتصادی در این پروژه‌ها بسیار پیچیده‌تر است. پروژه‌های معدن‌کاوی ماه نیز از این قاعده مستثنی نیستند و نیازمند رویکردی همه‌جانبه برای مقایسه امکان مالی و فنی می‌باشند. انجام تجزیه و تحلیل امکان‌پذیری اقتصادی هر پروژه می‌تواند به ارزیابی مدل اقتصادی آن خلاصه شود. در این راستا مدلی جهت مقایسه و رتبه‌بندی و تعیین گزینه‌های موجود در پروژه مورد نیاز است تا آن پروژه به لحاظ اقتصادی توجیه داشته باشد. در این مقاله، به ارزیابی اقتصادی معدن‌کاوی ماه بر اساس مواد موجود در آن پرداخته شده و با استفاده از تحلیل فازی و تحلیل حساسیت، مواد مناسب جهت بهره‌برداری شناسایی شده‌اند. بر همین اساس، مواد به سه دسته اکسیدها، فلزها و سوخت‌ها تقسیم شدند. با استفاده از مدل اقتصادی مناسب برای معدن‌کاوی فضایی، ارزیابی اقتصادی جهت فروش مواد بر روی سطح زمین انجام شده و با توجه به صرفه اقتصادی، از هر گروه به ترتیب مواد اکسید سیلیسیم، منیزیم و هلیوم-3 با اولویت بالا انتخاب شدند. در حالت‌های محافظه‌کارانه، مواد اکسید سیلیسیم و منیزیم با افزایش زمان مأموریت و تعداد مأموریت‌ها سودده خواهند بود، و در حالت‌های خوش‌بینانه هر سه ماده سودده خواهند بود. در نهایت، ماده اکسید سیلیسیم به عنوان ماده هدف معدن‌کاوی ماه انتخاب شد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] L. P. Keszthelyi, et al., "Assessment of Lunar Resource Exploration in 2022," no. 1507, U.S. Geological Survey , 2023, doi: https://doi.org/10.3133/cir1507.
[2] D. Hachez, A. de Lajarte, V. Vierge, and M. Udriot, "Space Mining - Value Proposition Design: Scouting capabilities for volatiles prospecting on the Moon," ResearchGate, 2020, doi: http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.27443.04642.
[3] G. Jamanca-Lino, "Space Resources on the Moon and Space Mining,"  in 21st LACCEI International Multiconference for Engineering, Education and Technology, the 4th Latin American Congress of Engineering, vol. 1, no. 8, 2023, doi: https://doi.org/10.18687/LACCEI2023.1.1.560.
[4] A. M. Hein, R. Matheson, and D. Fries,"A techno-economic analysis of asteroid mining," Acta Astronautica, vol. 168, pp. 104-115, 2020,doi: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2019.05.009.
[5] P. Calla, D. Fries, and C. Welch, "Asteroid mining with small spacecraft and its economic feasibility," arXiv preprint arXiv:1808.05099, 2018, doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.1808.05099.
[6] T. E. Graedel, E.M. Harper, N.T. Nassar, P. Nuss, and B.K. Reck, "Criticality of metals and metalloids," Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 112, no. 14, pp. 4257–4262, 2015, doi: https://doi.org/10.1073/pnas.1500415112.
[7] Dana G. Andrews, et al., "Defining a successful commercial asteroid mining program," Acta Astronaut, vol. 108, pp. 106–118, 2015, doi: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2014.10.034.
[8] A. Sommariva, L. Gori, B. Chizzolini, and M. Pianorsi,  "The economics of moon mining," Acta Astronautica, vol. 170, pp. 712-718, 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.01.042.
[9] NASA, "Earth’s Moon – NASA Solar System Exploration," NASA, 2021, [Online], Available: https://solarsystem.nasa.gov/moons/earths-moon/by-the-numbers.
[10]S. Mighani, H. Wang, D. L. Shuster, C. S. Borlina, C. I. Nichols, and B. P. Weiss, "The end of the lunar dynamo," Science advances, vol. 6, no. 1, pp. eaax0883, 2020, doi: https://doi.org/10.1126/sciadv.aax0883.
[11] A. C. Schuerger, J. E. Moores, D. J. Smith, and G. Reitz, "A Lunar Microbial Survival Model for Predicting the Forward Contamination of the Moon," Astrobiology, vol. 19, no. 6, pp. 730-756, 2019, doi: https://doi.org/10.1089/ast.2018.1952.
[12] K. Pahlevan and D. J. Stevenson, "Equilibration in the aftermath of the lunar-forming giant impact," Earth and Planetary Science Letters, vol. 262, no. 3–4, p. 438–449, 2007, doi: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2007.07.055.
[13] R. Tartèse, et al., "Constraining the Evolutionary History of the Moon and the Inner Solar System: A Case for New Returned Lunar Samples," Space Science Reviews, vol. 215, no. 8, 2019, doi: https://doi.org/10.1007/s11214-019-0622-x.
[14] S.I. Demidova, M. Nazarov, C. Lorenz, G. Kurat, F Brandstätter and Th. Ntaflos, "Chemical composition of lunar meteorites and the lunar crust," Petrology, vol. 15, no. 4, pp. 386-407, 2007, doi: https://doi.org/10.1134/S0869591107040042.
[15] T. H. Prettyman, et al., "Elemental composition of the lunar surface: Analysis of gamma ray spectroscopy data from Lunar Prospector," Journal of Geophysical Research, vol. 111, no. E12, pp. 1–41, 2006, doi: https://doi.org/10.1029/2005JE002656.
[16] D. J. Loftus, E. M. Tranfield, J. C. Rask, and C. McCrosssin, "The Chemical Reactivity of Lunar Dust Relevant to Human Exploration of the Moon," NASA Ames Research Center, 2008.
[17]W. K. Hartmann, C. Quantin, and N. Mangold "Possible long-term decline in impact rates. 2. Lunar impact-melt data regarding impact history," Icarus, vol. 186, no. 1, pp. 11-23, 2007, doi: https://doi.org/10.1016/j.icarus.2006.09.009.
[18] P. Lucey, et al., "Understanding the lunar surface and space-Moon interactions," Reviews in Mineralogy and Geochemistry, vol. 60, no. 1, pp. 83-19, 2006, doi: https://doi.org/10.2138/rmg.2006.60.2.
[19] M. A. Wieczorek et al., "The constitution and structure of the Lunar interior," Reviews in Mineralogy and Geochemistry, vol. 6, no. 1, pp. 221-364, 2006, doi: https://doi.org/10.2138/rmg.2006.60.3.
[20] G. Heiken, D. Vaniman, and B. M. French, Lunar Sourcebook, Cambridge University Press, 1991.
[21] D. B. J. Bussey, P. G. Lucey, D. Steutel, M. S. Robinson, P. D. Spudis, and K. D. Edwards, "Permanent shadow in simple craters near the lunar poles," Geophysical Research Letters, vol. 30, no. 6, pp. 1-5, 2003, doi:        https://doi.org/10.1029/2002GL016180.
[22] D. Sivolella, Space Mining and Manufacturing Off-World Resources and Revolutionary Engineering Techniques, Springer Cham, 2019, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-30881-0.
[23] T. Webber. "Moon Resources: Challenge or Opportunity?" Space Mining Technology. https://space-mining.tech/moon-resources-challenge-opportunity/
[24] J. D. Burke, "Lunar Materials and Processes," National Aeronautics and Space Administration, Washington, USA, Doc. ID 19870025838,1986.
[25] G. J. Taylor, "Mining the Moon, Mars, and Asteroids," Planetary Science Research Discoveries, id. 43, 2000.
[26] W. C. Feldman, S. Maurice, A. B. Binder, B. L. Barraclough, R. C. Elphic and D. J. Lawrence, "Fluxes of fast and epithermal neutrons from lunar prospector: Evidence for water ice at the lunar poles," Science, vol. 281, no. 5382, pp. 1496-1500, 1998, doi: https://doi.org/10.1126/science.281.5382.1496.
[27] D. Beike, "Mining of Helium-3 on the Moon: Resource, Technology, and Commerciality—A Business Perspective," AAPG, Special Volumes, 2013,  doi: https://doi.org/10.1306/13361575M1013542.
[28]S. Matar, "Energy analysis of extracting helium-3 from the Moon," Ph.D dissertation, Politecnico di Torino, Department of Environment, Land and Infrastructure Engineering,.2021.
 
دوره 17، شماره 3
1403
صفحه 1-14

  • تاریخ دریافت 12 آبان 1402
  • تاریخ بازنگری 19 آذر 1402
  • تاریخ پذیرش 25 آذر 1402
  • تاریخ اولین انتشار 25 آذر 1402