Bányászni indulhatunk az űrbe

A földi gravitáció legyőzéséhez hatalmas energiára van szükség, amely arányosan nő a nagyobb tömegű jármű feljuttatásával, ám, ha egy bolygóközi szonda, űrhajó nem visz magával minden szükséges üzemanyagot, egy aszteroida vagy a Hold felszínén bányászott vízből készült hajtóanyag „töltőállomás” elláthatná annyival, amennyi még a célállomásáig szükséges.
Egy nemrég közzé tett amerikai kutatásban azt számították ki, hogy vajon hány olyan földközeli aszteroida (angol rövidítésben NEO) lehet, amely a felszínén lévő hidratált ásványok formájában jelen lévő víz bányászatára alkalmas. Ez a forrás főként akkor válik majd igazán fontossá, ha a Naprendszer távoli égitestjeiről szeretnénk olyan nyersanyagokat bányászni, amelyek a Földön nehezen, vagy csak elenyésző mennyiségben elérhetőek.
A jelenleg is folyó Hajabusza-2 és OSIRIS-Rex aszteroidavizsgáló küldetések nyomán néhány év múlva a Földre visszaérkező kőzetmintákon fizikai vizsgálatokat is végezhetnek majd a kutatók, ezek ám csak a két kis aszteroidáról (Ryugu, Bennu) adnak információt, ami persze számtalan szempontból elképesztő fontosságú.
A Föld környéke azonban tele van olyan aszteroidákkal, amelyek potenciális célpontjai lehetnek a vízbányászatnak, de ahhoz, hogy kiderítsük, hova érdemes menni, előbb fel kell ismernünk a gyakorlatban is hasznosíthatókat.
A víz, mint fogalom a hasonló kutatásokban a hidratált ásványokat jelenti, amelyekben egyaránt lehet H2O vagy OH formájában is a kötött víz, ennek kinyerésére és használhatóvá tételére számos gyakorlati kísérlet folyik pillanatnyilag is a Földön.
A jelenlegi eszközeinkkel csak a távérzékelés marad, amellyel a kívánt információhoz juthatunk az aszteroidákról. Bár voltak már különböző elvek és szempontok alapján készített becslések a bányászatra alkalmasakról, a mostani kutatás azonos elv alapján vizsgálta a lehetőségeket. A kutatók a 100 méter és 1 kilométer mérettartományú NEO-kat mérték fel, s azt is kiszámolták, ezek közt mennyi lehet még a Holdnál is könnyebben, olcsóbban elérhető célpont.
A spektroszkópos vizsgálatokban a 3 , illetve a 0,7 mikron elnyelési tartomány ad információt a hidratált ásványokról, míg az első a direkt jele ezeknek, a második az ezekkel együtt előforduló oxidált vasról tájékoztat, közvetett bizonyíték gyanánt. A 3 mikronos tartományt a Földről igen körülményes mérni, mivel a saját bolygónk légkörének víztartalma erősen eltorzítja a méréseket, továbbá korlátozó tényező még az adott égitest kis fényessége és elhelyezkedése is. A gyakorlatban csak igen kevés földi teleszkóp alkalmas e mérésekre, de a talán a belátható jövőben végre útnak induló James Webb Űrteleszkóp nagyon jó műszer lesz e vizsgálatokra is.
A spektrális mérések alapján Ch aszteroidáknak nevezik azokat, amelyek a 0,7 mikronos elnyelési tartományban jeleskednek, s ezeket a szenes kondrit meteoritokéhoz hasonló összetételűnek feltételezik. Ez az az aszteroidatípus, amelyet a víz kinyerése szempontjából fontosnak tartunk, mert kellő mennyiségű hidratált ásványt tartalmaznak.

Csupán az aszteroidák kis részéről van használható információ, ezt az adatot lehet kivetíteni azokra is, amelyekről nem áll rendelkezésre megfelelő mérés. Bár a tanulmányhoz felhasznált becslésekben minden igyekezet ellenére is sok hiányosság és ellentmondás akad, a kutatók a NEO-állomány legalább 6 ± 3 százalékát tekintették a Ch típusba tartozónak, s egyúttal megjegyezték, hogy valószínűleg ez az arány inkább 17 százalék lehet. A további számításokban az alacsonyabb, 6 százalékos értékkel kalkuláltak. Az 1 kilométert meghaladó méretű NEO-k 95 százalékát már  felfedeztük, azonban a 100 méter és 1 kilométer közti méretűeknek csupán a 20 százalékát ismerjük.
Fontos kérdés, hogy ezek közt hány olyan lehet, amelyeket a Földről induló űrhajóval olcsón elérhetünk, a kutatók ehhez többféle számítási módszert is figyelembe vettek. Az eredmények alapján 16 ± 8 olyan Ch típusba tartozó, 1 kilométernél nagyobb méretű NEO lehet, amelyet lényegesen kisebb energiaráfordítással is elérhetünk, ilyen például a Hold. Összesen 270 könnyen elérhető nagy NEO van, és ezek 6 százaléka lehet Ch típusú.
Az 1 kilométernél kisebb, már ismert NEO állományból 269 ± 135 lehet a Ch típusú és a Holdnál könnyebben elérhető. A becslések alapján a 100 méter és 1 kilométer közti, de még nem felfedezett NEO-k száma 38 000 lehet, s amennyiben ezeket a már ismertekéhez hasonló eloszlásúnak feltételezzük, mintegy ötször több lehet a Ch típusba tartozó és könnyen elérhetők száma.
Tovább szűkítve a becslések körét azt is kiszámolták, hány olyan (100 méternél nagyobb) lehet, amely nemcsak a Holdnál, de még a Bennu-nál is könnyebben elérhető: 5-6 ilyen, Ch típusba tartozó aszteroidát feltételeznek a kutatók. Szigorúbb számítási módszerrel, amikor az indítási időszakot és a küldetés időtartamát is figyelembe vették, ez a szám tovább csökkent: 2-5 lehet alkalmas, amelyet 2010-2040 közt induló űrjárművel, 10 éves oda-vissza út esetén különösen könnyen elérhetünk.
Ez a szám nem tűnik nagynak, de azt majd a befektetők, vállalkozók döntik el, hogy érdemes-e erre a mennyiségre ráépíteni egy aszteroida-bányászati rendszert.
Ha a kevésbé olcsó, de a Holdnál még mindig sokkal olcsóbban elérhetőket vizsgáljuk, az 1 kilométernél nagyobbakból 19 ± 9 lehet az alkalmas típusba tartozó. A kisebb, de 100 métert meghaladó méretűek közül 360 ± 180 lehet, amit a Holdnál könnyebben érhetünk el.

A következő, nem kevésbé fontos tényező az, hogy mennyi lehet a kinyerhető víz ezeken az égitesteken. Az ismert meteoritok víztartalma alapján a Ch típusú NEO-k esetére 7 tömegszázaléknyi vizet lehet feltételezni (ez valószínűleg alábecsli a valós mennyiséget). Csupán a Holdnál könnyebben elérhető Ch-típusú NEO állományt számítva kb. 400 milliárd – 1200 milliárd liter víz lehet hozzáférhető a jövőbeni űrbányászok számára (ez 160-480 olimpiai méretű uszoda vízmennyisége).

A számítások számtalan bizonytalansági eleme közt a legfontosabb a Ch típusú aszteroidák valós aránya. Remélhetően ez tisztázódni fog a belátható jövőben pl. űrteleszkópos mérésekkel, de a most közzé tett adatok a lehető legóvatosabb becsléseket tartalmazzák, így valószínűleg pozitív meglepetésekkel szolgálhatnak a későbbi mérések.
A konkrét bányászathoz persze nem elég az átlagos lehetőséget ismerni, hanem azt is tudni kell, pontosan mely aszteroidákhoz indulhatnak majd a bányász-űrmissziók, így egyelőre még ne írjuk fel a hétvégi bevásárló listára a palackozott aszteroidavizet.

A kutatási eredmény a Journal of Geophysical Research: Planets 2018. december 6-i számában jelent meg.

Forrás: Égen – Földön – Föld alatt