De ce mineritul pe asteroizi este încă mult mai aproape de filmele SF decât de realitate

De câteva decenii se vorbește despre momentul în care oamenii vor face minerit pe asteroizi și vor aduce de acolo metale rare și scumpe. S-au înființat și companii care vor să facă asta, iar subiectul este și în atenția NASA care a trimis misiuni spre asteroizi și pentru a studia cum s-ar putea exploata resursele de pe aceste corpuri îndepărtate. Mai jos puteți citi de ce asteroizii sunt așa de speciali, cum au fost descoperiți de oameni și de ce interesul este atât de mare. Tot în articol puteți citi de ce este incredibil de greu să extragem materiale și apă din aceste corpuri cerești.

Informația pe scurt

• Cei mai mulți asteroizi se găsesc între orbitele lui Marte și Jupiter, zonă care a fost denumită centura de asteroizi și cuprinde sute de mii de obiecte, de la câțiva metri diametru, până la 1.000 km diametru.

• Ceres a fost primul asteroid descoperit de oameni, în 1801, de către Giuseppe Piazzi, un preot italian pasionat de astronomie și fondator al Observatorului de la Palermo.

• Ceres este foarte mare, având un sfert din diametrul Lunii, iar temperatura medie la suprafață este de -105 C, deloc surprinzător dacă ne gândim că este de aproape trei ori mai departe de Soare decât Terra.

• Încă din 1977 un grup de cercetători sfătuia NASA să studieze problema mineritului pe Lună și pe asteroizi, cu obiectivul de a lansa primele operațiuni până în anul 2000.

• Asteroizii prezintă interes fiindcă unii dintre ei au în compoziție pământuri rare și metale prețioase precum platină, paladiu, rodiu, ruteniu, iridiu și osmiu, elemente care se găsesc în stare naturală și pe Pământ, dar sunt foarte rare și scumpe. Unii sunt evaluați la mii de miliarde de dolari, însă asta nu înseamnă nimic, fiindcă nu putem să-i aducem pe Terra.

• Și cei mai apropiați asteroizi se găsesc la milioane de km depărtare și misiunile către ei costă mult și durează ani de zile în momentul de față. Câteva sonde trimise de om au atins asteroizi pentru doar câteva secunde, dar este departe momentul în care omenirea va putea pune pe un asteroid unelte de minerit și îndepărtat este și momentul când vom putea aduce pe Terra materialele extrase.

• Mai multe companii și-au propus să extragă apă și metale de pe asteroizi, cea mai celebră fiind Planetary Resources care a fost susținută financiar de oamenii importanți. Promisiunile acestor companii și termenele date au fost însă complet nerealiste. Spațiul este un loc extrem de complicat și scump: doar companii cu bugete de ordinul miliardelor pot încerca să facă ceva practic.

• S-ar putea să fie nevoie ca asteroizii de pe care vrem să extragem metale scumpe să trebuiască mutați pe o orbită stabilă și trebuie să le oprim și rotația, iar pentru asta nu avem tehnologiile necesare. Pentru a extrage metale rare va fi nevoie de echipamente mult diferite de cele folosite la minerit pe Terra pe Terra. Totul s-ar petrece la multe milioane de km de Pământ, fără vreo intervenție umană.

Hoinarii pietroși care valorează multe miliarde de dolari

Asteroizii sunt rămășițe plantezimale sau mici planete de la începuturile sistemului solar, acum 4,5 miliarde de ani. Ar fi trebuit să formeze o planetă, dar gravitația puternică a lui Jupiter i-a împiedicat. Asteroizii sunt foarte utili în explorarea spațiului, fiindcă se presupune că au rămas neschimbați de la formarea sistemului solar și dacă îi studiem putem afla lucruri esențiale de la formarea cosmosului.

Când va veni vremea ca oamenii chiar să colonizeze spațiul vor avea nevoie de case, de la laboratoare și stații spațiale și până la hoteluri. Materia primă pentru aceste ”edificii” ar putea proveni de pe asteroizi, mai ales că mii de astfel de bulgări de rocă, gheață și metal orbitează în apropierea Terrei. Mulți sunt bogați în fier și nichel, alții sunt bogați în platină și aur. Gheața din asteroizi ar putea fi folosită pentru a genera apă, oxigen și combustibil pentru rachete.

Dar unde se găsesc cei mai mulți asteroizi? Foarte mulți se găsesc între orbitele lui Marte și Jupiter, zonă care a fost denumită ”centura de asteroizi” și cuprinde sute de mii de obiecte de la câțiva metri diametru, până la 1.000 km diametru, Ceres fiind cel mai mare asteroid descoperit.

iIlustrație Rainer Zapka, Dreamstime.com

”O mare parte dintre acești asteroizi se rotesc pe orbite diferite în jurul Soarelui, la distanțe de 380 – 480 milioane km, netulburați de atracția gravitațională a planetelor care alcătuiesc Sistemul Solar (…) Deși întinderea centurii de asteroizi este vastă, masa ei totală nu depășește 5% din masa Lunii. Doar câțiva asteroizi ating sute de km în diametru (Ceres, Pallas, Hygiea și unul singur este vizibil cu ochiul liber (Vesta)”, scrie Cristian Presură în cartea Astrofizica povestită.

El explică și că asteroizii mari sunt sferici fiindcă gravitația lor a fost suficient de mare încât să-i rotunjească. Cei mici, alcătuiți din rocă și metal, sunt ținuți împreună de forța slabă a gravitației și au forme neregulate, semănând mai mult cu un cartof. Ciocnirile dintre asteroizi sunt rare, dat fiind că spațiul este atât de întins.

Cum au descoperit astronomii primii asteroizi

Ceres a fost primul asteroid descoperit de oameni, mai exact în 1801, de către Giuseppe Piazzi, un preot italian pasionat de astronomie și fondator al Observatorului de la Palermo. ”Piazzi a numit mai întâi obiectul ”cometă”, dar apoi a văzut că este un obiect punctiform, deci o planetă, dar una mică pentru că nu era foarte strălucitoare. A ales titulatura de planetaroid, dar a rămas asteroid, un obiect mai mic decât o planetă” explică Adrian Șonka în cartea O plimbare prin Univers.

Ceres (sursa – NASA)

Ceres se găsește în medie la 414 milioane km de Soare, perioada orbitală este de 4,6 ani, iar diametrul este de 950 km, cam un sfert din cel al Lunii. Temperatura medie a suprafeței este de -105 C. A fost denumit după zeița romană a agriculturii.

Ceres este din 2006 desemnat ca fiind „planetă pitică”, dar este de 14 ori mai puțin masiv decât Pluto.

Termenul ”asteroid” înseamnă ”asemănător cu o stea” și a prins pentru că, spre deosebire de planete, care apăreau precum niște discuri prin telescoapele de atunci, obiectele proaspăt descoperite nu se deosebeau de stele decât prin mișcare.

Majoritatea asteroizilor sunt alcătuiți în întregime din piatră, alții sunt metalici, iar alții sunt formați dintr-o combinație între cele două. Analizele spectrale au dus la clasificarea asteroizilor în trei ramuri: cei de tip C (bogați în carbon), de tip S (bogați în silicat) și de tip M (bogați în metal).

Circa trei sferturi dintre asteroizi sunt de tip C, iar cei de tip S reprezintă 15% din total. Asteroizii de tip S conțin nichel, fier și magneziu.

În 1862 se descoperiseră 62 de asteroizi, iar trei decenii mai târziu numărul ajunsese la 322, pentru ca în prezent să fie de aproximativ 800.000 (ne referim la cei pe care-i cunoaștem) și majoritatea sunt în centura principală dintre Marte și Jupiter. În cea mai mare parte, asteroizii rămân pe orbite stabile în centura dintre Marte și Jupiter, dar ocazional câte unul se abate de la traiectoria normală și ajunge în atmosfera terestră, unde arde ca meteor.

De ce reușim să vedem asteroizii prin telescop?

”Pentru că reflectă lumina Soarelui și chiar dacă se văd ca niște puncte, asteroizii au anumite forme de care se reflectă lumina. Este ușor de înțeles de ce strălucirea unui asteroid sferic rămâne neschimbată în timp ce se rotește: mereu lumina se va reflecta de aceeași formă. Dacă însă asteroidul este alungit, în timp ce se rotește, lumina se reflectă fie de partea cea mai lungă. fie de cea mai mică, iar strălucirea variază”, scrie Adrian Șonka. Dacă se măsoară strălucirea unui asteroid se poate afla forma, dar și perioada de rotație a obiectului.

Oamenii au cercetat îndeaproape 15 asteroizi și cele mai recente isprăvi au fost asolizările pe Bennu și Ryugu. Japonezii au reușit cu succes să aducă mostre de pe Ryugu, iar sonda NASA Osiris Rex a atins cu succes asteroidul Bennu, a luat mostre de pe el și este în drum spre Terra (va ajunge în 2023). În mai 2021, sonda Osiris Rex a părăsit asteroidul Bennu și a început lungul drum de 2,3 miliarde km către Terra.

Cel mai apropiat asteroid ”vizitat” a fost Toutatis, pe 13 decembrie 2012 când sonda chineză Chang e 2 a fost la 3 km de el. Asteroidul era atunci la 30 milioane km de Terra. Cel mai îndepărtat asteroid vizitat este 2014 U69 care se afla la 6,5 miliarde km de Terra când a fost zărit de sonda New Horizons, la final de 2019.

Ceres și Vesta, cei mai mari asteroizi cunoscuți, au fost examinați în profunzime de sonda Dawn, începând cu anul 2011. O sondă japoneză, Hayabusa, a reușit în premieră să aducă în 2010 mostre de praf de pe un asteroid numit Itokawa. Sonda a fost lansată în 2003.

Bennu (sursa – NASA)

De multe ori apar știri exagerate în care se spune că un asteroid ar putea lovi în curând Terra și va face ravagii, dar adevărul este că nu sunt date că așa ceva s-ar putea întâmpla în viitorul previzibil. De exemplu, temutul Apophis, asteroidul botezat după zeul egiptean al răului şi distrugerii, nu va prezenta niciun pericol de coliziune cu Terra pentru cel puțin 100 de ani de acum înainte, au anunțat în martie cei de la NASA și de la Agenția Spațială Europeană care l-au și scos de pe lista de risc ce conține asteroizii care ar putea să intre în coliziune cu planeta noastră.

Se poartă de câteva decenii discuții și se fac și diverse teste despre cum ar putea fi schimbată traiectoria unui asteroid care ar veni către Terra și ar putea produce pagube. Nu avem încă tehnologia să înlăturăm un asteroid, dacă el ar veni spre Terra foarte curând.

De câte feluri sunt asteroizii și cum s-au format?

”Asteroizii din zilele noastre sunt un amestec. Unii sunt planetesimale primitive, fragmente de material din nebuloasa solară originală care n-au mai crescut, le-am putea numi . Unii, asemenea lui Ceres, sunt planete a căror dezvoltare s-a oprit la un moment dat. Alții au fost comete care au vizitat și revizitat Soarele atât de des, încât gheața pe care o conțineau s-a transformat în abur care s-a împrăștiat în spațiu, lăsând în urmă doar materialul stâncos: comete moarte. În fine, alții, probabil majoritatea, sunt fragmente ale unor asteroizi mai mari care s-au ciocnit și s-au spart – veterani răniți ai luptelor din trecut”, explică Paul Murdin în cartea ”Viețile secrete ale planetelor”.

Asteroizii sunt foarte îndepărtați și costă mult să ajungi la ei. De exemplu, misiunea Osiris Rex a NASA către Bennu durează în total 7 ani și a costat un miliard de dolari pentru a mostră mică. Cine ar vrea să facă extracție minieră pe un asteroid trebuie să se aștepte la costuri uriașe și la șanse mari de eșec dacă apar probleme tehnice.

Un articol din 1977 în New York Times vorbea despre mineritul asteroizilor

Click aici pentru a mări fotografia

Ar putea noua ”goană după aur” să aibă loc în spațiu și să se concretizeze prin mineritul asteroizilor? Ideea nu este chiar așa de absurdă și a apărut de multe ori în trecut, fiind enunțată și de cercetători respectați. În 1977 New York Times publica un articol cu titlul ”Scientists Call on NASA to Prospect for Mining on Moon and Asteroids”. Un grup de cercetători recomanda NASA să înceapă prospectări pentru a derula activități de minerit pe Lună și pe asteroizi, în ideea ca ele să înceapă până în anul 2000.

Mine de aur zburătoare

Asteroizii prezintă interes fiindcă unii dintre ei au în compoziție pământuri rare și metale prețioase precum platină, paladiu, rodiu, ruteniu, iridiu și osmiu, elemente care se găsesc în stare naturală și pe Pământ, dar sunt foarte rare și scumpe.

Cea mai cunoscută companie de minerit spațial este Planetary Resources care în 2012 și-a anunțat planurile de a extrage minerale prețioase din asteroizi și de a le aduce pe Pământ. Elementele prioritare erau platina, care la 1.500 de dolari uncia, cât costa atunci pe Terra, merita adusă aici, dar și apa.

Cei de la Planetary Resources au explicat că apa este extrem de valoroasă în spațiu fiindcă poate fi folosită pentru a produce combustibil cu care rachetele sau sondele să se ducă și mai departe în spațiu. Viziunea celor de la compania susținută și de Larry Page de la Google era ca pe câțiva asteroizi să fie instalate un fel de ”stații de alimentare” care să permită explorarea unor zone și mai îndepărtate de Terra, fără ca acele navete să trebuiască să revină mereu pe Terra.

Cei de la companie propuneau ca apa să fie extrasă din asteroid concentrând energia solară pentru a încălzi asteroidul pentru a vaporiza apa și apoi acea apă vaporizată va fi transformată în gheață și transportată spre următorul punct de utilizare sub forma unor blocuri de gheață, urmând ca acolo să fie convertită în hidrogen lichid și oxigen lichid, practic combustibil pentru a continua explorarea.

Compania a primit finanțare chiar și de la statul luxemburghez și a reușit să trimită și mici sateliți de test, însă mineritul propriu-zis este probabil la cel puțin 15-20 de ani distanță.

Într-un fel asteroizii sunt mine de aur zburătoare din spațiul cosmic. De exemplu, în 2015 unul dintre ei s-a apropiat la 1,5 milioane km de Terra, adică de patru ori distanța Lună – Terra. Avea un diametru de circa 900 de metri și s-a estimat că nucleul lui ar conține 90 milioane tone de platină ce ar valora peste 5,4 miliarde dolari. Planetary Resources estima că platina dintr-un asteroid de numai 30 de metri ar putea valora între 25 și 50 miliarde dolari.

Planetary Resources a rămas aproape total fără finanțare și a fost preluată în 2018 de o companie de blockchain. Prima misiune de test ar fi trebuit lansată în 2020, dar a fost amânată definitiv.

Dintre cei 16.000 de asteroizi considerați obiecte apropiate de Pământ (cei ale căror orbite o intersectează pe cea terestră), astronomii au alcătuit o listă de 12 care ar putea fi candidați ideali pentru recuperare fiindcă au între 3 și 21 de metri în diametru și deci ar putea fi aduși pe orbite lunare sau terestre cu o modificare ușoară a traiectoriei lor.

Misiunea Osirix Rex trimisă către Bennu a fost gândită de NASA ca să ofere informații despre cum ar putea fi exploatați asteroizii în viitor, iar asta se menționa chiar în titlul comunicatului care anunța în august 2013 calendarul misiunii. Titlul era ”New NASA Mission to Help Us Learn How to Mine Asteroids” și se spunea faptul că până și un asteroid de dimensiunea unei case ar putea conține metale în valoare de milioane de dolari.

De ce mineritul asteroizilor este fantastic de dificil

Asolizarea pe un asteroid pune probleme fiindcă, din cauza câmpului gravitațional slab, vehiculul trimis ar trebui să se andocheze pe suprafața acestuia, nu să coboare în sensul tradițional. Cum mulți asteroizi se rotesc în mod neregulat, trebuie realizate măsurători precise înaintea asolizării și este esențial să se facă teste pentru a se vedea exact cât de solid este asteroidul. Trebuie stabilit clar dacă ținta este doar o alăturare de roci ținute laolaltă de un câmp gravitațional slab sau este solid.

Cei de la Planetary Resources sperau în 2015 că până în 2025 vor face primele extracții de apă din unii asteroizi, pentru a testa tehnologia. Nu a fost să fie.

Principalele motive țin de costuri și de tehnologia complicat de dezvoltat. Trebuie trimise utilaje robotice care să se plaseze cu succes pe un asteroid care se află în mișcare rapidă la milioane de km de Terra. Vor trebui gândite utilaje speciale, mult diferite de cele de minerit de pe Terra și apoi va fi extrem de complicată etapa finală de readucere pe Terra a materialului extras.

Problema este că pentru a începe un business de minerit spațial este nevoie de extrem de mulți bani și de răbdarea de a suporta amânări și eșecuri până la prima reușită. Asta duce și la retragerea unor investitori care la început erau optimiști, dar nu pot rămâne așa.

Orice investitor se va întreba apoi, înainte de prima lansare menită să aducă înapoi roci scumpe: merită efortul, este vreo șansă să ne recuperăm banii vânzând materialele aduse. Acel moment pare destul de departe și în prezent este greu de crezut că mai înainte de 2030 o sondă robotică de minerit va fi trimisă către un asteroid. Cum au constatat și oameni precum Jeff Bezos și Richard Branson, dezvoltarea de tehnologii în spațiu este greu de dezvoltat fiindcă multe lucruri trebuie depășite.

În prezent pare de filme SF scena în care un utilaj robotic minier ajunge cu bine pe un asteroid situat la câteva milioane pe Terra și începe apoi să extragă metale rare care pe Terra costă o avere. Din filme și mai SF este scena care arată că acele metale rare și extraordinar de scumpe ajung pe Terra și îi fac bogați pe cei care au creat compania.

S-ar putea să fie nevoie ca asterozii de pe care vrem să extragem metale scumpe să trebuiască mutați pe o orbită stabilă și trebuie să le oprim și rotația, iar pentru asta nu avem tehnologiile necesare. Pentru a extrage metale rare va fi nevoie de echipamente mult diferite de cele folosite la minerit pe Terra pe Terra: oglinzi uriașe, centrifuge și unelte care să separe metalele rare de celelalte reziduuri. O etapă extrem de grea va fi și aducerea pe Terra a materialului. Totul s-ar petrece la multe milioane de km de Terra, fără vreo intervenție umană.

Se vorbește și despre planuri legate de mineritul pe Lună, dar, la fel, este o perspectivă foarte îndepărtată și foarte mulți critică dur ideea de ”space mining”, adică ”minerit spațial” sau ”mineritul cerurilor”. Ei spun că aici pe Terra companiile de minerit au făcut în multe locuri dezastre de mediu și ultimul lucru pe care l-am vrea ar fi ca uneltele de minerit să facă ravagii și pe alte corpuri cerești.