Šokiruojantis tyrimas: paaiškėjo, kaip arti esame trilijonų vertės asteroidų kasybos

Buvo rimtai svarstoma, jog netolimos ateities platformos ir kosminiai aparatai galėtų pasiekti ir išgauti išteklius iš arti Žemės skriejančių asteroidų (NEA), o tada juos nugabenti į orbitoje veikiančias gamyklas. Ši vizija buvo statoma greta planų siųsti komercines įgulas į Marsą.

Tačiau po daugybės spėlionių ir kelių žlugusių verslų šie planai buvo atidėti „į šalį“, kol pažengs technologijos ir pirmiausia bus įgyvendinti kiti svarbūs etapai.

Vis dėlto asteroido kasybos svajonė ir su ja siejamas „po stokos“ (angl. post-scarcity) pasaulis niekur nedingo. Be papildomos infrastruktūros ir technologinės pažangos, būtini ir tolesni tyrimai, padėsiantys tiksliai nustatyti mažų asteroidų cheminę sudėtį.

Neseniai atliktame tyrime mokslininkų komanda, vadovaujama Kosmoso mokslų instituto (ICE-CSIC) tyrėjų, išanalizavo C tipo (angl. carbon-rich) asteroidų – anglingųjų kūnų, sudarančių apie 75 proc. visų žinomų asteroidų – mėginius. Rezultatai parodė, kad šie asteroidai gali būti itin svarbus žaliavų šaltinis ir atverti galimybes būsimiems kosmoso išteklių naudojimo projektams.

Komandai vadovavo teorinės fizikos specialistas dr. Josepas M. Trigo-Rodríguez iš Kosmoso mokslų instituto (ICE) ir Katalonijos kosmoso studijų instituto (IEEC) Barselonoje.

Prie jo prisijungė doktorantas Pau Grèbol-Tomàs (taip pat iš ICE ir IEEC), dr. Jordi Ibanez-Insa (Geosciences Barcelona), prof. Jacinto Alonso-Azcárate (Kastilijos-La Mančos universitetas) ir prof. Maria Gritsevich (Helsinkio universitetas ir Uralo federalinio universiteto Fizikos ir technologijų institutas).

Jų darbas pristatytas straipsnyje, kuris 2025 m. sausio 2 d. publikuotas žurnale Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).

Anglingieji chondritai (C chondritai) į Žemę krenta gana dažnai, tačiau mokslininkams retai pavyksta juos surinkti tyrimams. Jie sudaro tik apie 5 proc. visų meteoritų, be to, yra labai trapūs, todėl dažnai subyra ir yra prarandami. Dauguma iki šiol surinktų mėginių aptikti dykumų regionuose, pavyzdžiui, Sacharoje ir Antarktidoje.

ICE-CSIC veikianti Asteroidų, kometų ir meteoritų tyrimų grupė, kuriai vadovauja Trigo-Rodríguez, nagrinėja asteroidų ir kometų fizines bei chemines savybes ir yra tarptautinė NASA Antarkties meteoritų kolekcijos saugykla.

Naujausiame tyrime ši grupė atrinko ir apibūdino asteroidų mėginius, o Kastilijos-La Mančos universiteto profesorius Jacinto Alonso-Azcárate juos išanalizavo naudojant masių spektrometriją.

Tokiu būdu pavyko tiksliai nustatyti šešių dažniausiai pasitaikančių C chondritų klasių cheminę sudėtį. Ši informacija yra labai svarbi vertinant, ar išteklių gavyba ateityje apskritai būtų įmanoma. Kaip teigiama Ispanijos nacionalinės mokslinių tyrimų tarybos (CSIC) pranešime spaudai, pasak Trigo-Rodríguez:

„Kiekvieno iš šių meteoritų mokslinė vertė ta, kad jie atstovauja mažiems, nediferencijuotiems asteroidams ir suteikia labai vertingos informacijos apie cheminių elementų sudėtį ir evoliucinę kūnų, iš kurių jie atkeliauja, istoriją.

ICE-CSIC ir IEEC mes specializuojamės kuriant eksperimentus, padedančius geriau suprasti šių asteroidų savybes bei tai, kaip kosmose vykstantys fizikiniai procesai keičia jų prigimtį ir mineralogiją. Šis dabar publikuotas darbas yra ilgamečio komandinio darbo kulminacija.“

Asteroidų medžiagų gausos žinojimas yra gyvybiškai svarbus, nes šie kūnai yra labai nevienalytiai. Paprastai asteroidai skirstomi į tris pagrindines grupes – C tipo (anglinguosius), M tipo (metalinguosius) ir S tipo (silikatinius), tačiau taip pat klasifikuojami pagal jų spektrines savybes ir orbitas.

Asteriodai iš esmės yra likučiai iš Saulės sistemos formavimosi laikų ir per daugiau nei 4,5 mlrd. metų buvo stipriai paveikti įvairių procesų. Todėl tiksli jų sudėties analizė yra būtina, norint nustatyti, kur tikėtina rasti vandens, rūdų ir kitų išteklių.

Pasak tyrėjų, nediferencijuotų asteroidų (manoma, kad būtent jie yra chondritinių meteoritų pirmtakai) kasyba kol kas yra labai toli nuo realiai įgyvendinamos. Vis dėlto tyrimas leido išskirti tam tikrą asteroidų tipą, turtingą olivino ir spinelio mineralais, kaip potencialų taikinį ateities kasybos misijoms.

Komanda taip pat akcentuoja, kad prioritetiniai taikiniai turėtų būti vandeniu turtingi asteroidai, kuriuose gausu vandeningų mineralų. Be to, būtinos papildomos mėginių grąžinimo misijos, kad būtų galima patikimai identifikuoti meteoritų pirmtakus prieš pradedant realią kasybą. Trigo-Rodríguez pabrėžia:

„Kartu su pažanga, kurią atneša mėginių grąžinimo misijos, labai reikalingos ir įmonės, galinčios žengti lemiamus žingsnius technologijų, reikalingų išgauti ir surinkti šias medžiagas mažos gravitacijos sąlygomis, kūrimo srityje. Taip pat būtina įvertinti ir tinkamai suvaldyti šių medžiagų perdirbimo ir atliekų poveikį.“

Pasak mokslininkų, tam reikės sukurti plataus masto surinkimo sistemas ir metodus ištekliams išgauti mikrogravitacijos sąlygomis.

„Kai kuriems vandeniu turtingiems anglingiesiems asteroidams vandens išgavimo ir pakartotinio panaudojimo galimybė atrodo kur kas realesnė – tiek kaip kuro, tiek kaip pagrindinio resurso kitų pasaulių tyrinėjimui šaltinis“, – teigia Trigo-Rodríguez.

„Tai taip pat suteiktų mokslui daugiau žinių apie tuos kūnus, kurie vieną dieną gali kelti grėsmę mūsų egzistencijai. Ilgalaikėje perspektyvoje mes galėtume netgi iškasti ir sumažinti potencialiai pavojingų asteroidų masę taip, kad jie nustotų būti pavojingi.“

Pasak Grèbol-Tomàs, „šios rūšies meteoritų tyrimas ir atranka mūsų švariajame kambaryje naudojant įvairias analitines technikas yra itin įdomus, ypač dėl milžiniškos juose slypinčių mineralų ir cheminių elementų įvairovės. Vis dėlto daugumoje asteroidų tauriųjų elementų yra gana nedaug, todėl pagrindinis mūsų tyrimo tikslas buvo suprasti, kiek apskritai būtų įmanoma juos ekonomiškai išgauti.

Skamba tarsi mokslinė fantastika, tačiau ir pirmosios mėginių grąžinimo misijos prieš trisdešimt metų atrodė kaip fantastika.“

Bet kuriuo atveju, potenciali asteroido kasybos nauda yra milžiniška, todėl ši tema per pastarąjį dešimtmetį sulaukė tiek daug dėmesio. Be tauriųjų metalų, daugybė asteroidų gali būti svarbus vandens ledo šaltinis, iš kurio būtų galima gaminti kurą tolimoms kosminėms misijoms bei aprūpinti vandeniu žmones ir augalus.

Tai leistų mažinti priklausomybę nuo brangių tiekimo misijų iš Žemės ir suteiktų galimybę robotinėms bei pilotuojamoms misijoms tapti gerokai labiau savarankiškoms. Perkėlus kasybą ir gamybą į cislunarinę erdvę ir Pagrindinį asteroidų žiedą, būtų galima ir smarkiai sumažinti šių industrijų daromą poveikį Žemės aplinkai.

Nors visuomenės entuziazmas asteroido kasybos atžvilgiu per pastarąjį dešimtmetį kiek atslūgo, daugelis įmonių šiuo metu aktyviai kuria ir bando reikalingas technologijas. Tuo pat metu kosmoso agentūros, tokios kaip NASA ar JAXA, vykdo mėginių grąžinimo misijas, kurios vis plačiau atskleidžia, kokį mokslinį ir materialų turtą gali slėpti asteroidai.

Artimiausiu metu Kinijos misija Tianwen-2 turėtų pasiekti arti Žemės skriejantį asteroidą ir kometą iš Pagrindinio asteroidų žiedo. Nors pramoninė kosminių išteklių gavyba greičiausiai atsiras tik po kelių dešimtmečių ar dar vėliau, jau dabar netrūksta norinčiųjų būti šios naujos industrijos pradininkais.