Небесные металлы

Лев Каменцев – 31 марта 2014

Человек веками пользуется щедрым даром небес – метеоритным железом. Из него наши предки изготавливали оружие, украшения и инструменты, ему поклонялись некоторые народы. Для обитателей мест, где отсутствовали месторождения железной руды, упавшие с неба металлы становились настоящим благословением.

Железные метеориты практически полностью состоят из железа и никеля, которые чаще всего встречаются в виде двух минералов – тэнита и камасита. Содержание никеля в материале железных метеоритов колеблется от 11 до 27 %, но именно по этому признаку и производится их классификация, ведь чем больше в метеорите никеля, тем он «крепче», тем меньше подвергается расколу и тем труднее пилится. Надо сказать, что падения железных метеоритов составляют лишь около 5 % из всех наблюдавшихся, а почти все остальные небесные тела, достигающие поверхности Земли, – метеориты каменные, в самой распространенной группе которых – хондритах – доля никеле- и железосодержащих минералов составляет от 5 до 30 %.

Метеороиды (так правильнее называть еще не упавшие на Землю и находящиеся на околосолнечных орбитах метеориты) являются продуктами столкновений астероидов.

Большая часть известных сегодня астероидов сконцентрирована между орбитами Марса и Юпитера. В соответствии со степенью дифференциации и нагрева космического вещества при возникновении Солнечной системы во внешней, ближайшей к Юпитеру части пояса астероидов сохранялось наиболее примитивное, недифференцированное вещество, а вот по мере приближения к Солнцу оно становилось все более плотным, тугоплавким и металлизированным. Таким образом, в средней части пояса располагаются каменные астероиды, а ближе всего к Земле и Марсу вращаются железные – по крайней мере, подобная картина нашла свое подтверждение в спектральных наблюдениях.

Таким образом, можно утверждать, что железные метеориты являются обломками астероидов такого же состава. Интересно, что даже при исследовании крупнейших метеоритных кратеров удается, несмотря на полное распыление и испарение вещества астероидов, определить его примерный состав и принадлежность к тому или другому типу. Это получается благодаря тому, что расплавленное и рассеянное космическое вещество загрязняет земные породы в месте взрыва, а возникающее при этом изменение химического состава можно зафиксировать при анализе.

Еще в 60-е годы ХХ века на вещество астероидов обратили свое внимание футурологи и фантасты. Появились первые проекты добычи и доставки на Землю «небесного железа», ведь подсчеты показывали, что объема небольшого – в несколько десятков метров – астероида хватит, чтобы удовлетворить мировую годовую потребность в металлах. И вот, спустя несколько десятков лет, фантазия вполне может стать реальностью. Американские организации DSI (Deep Space Industries) и Planetary Resources уже начали составлять друг другу конкуренцию на рынке ранних подготовительных мероприятий к промышленному освоению астероидов. Первая компания предлагает уже в 2015 году осуществить запуск трех небольших (массой до 25 кг) аппаратов Firefly («Светлячок») для исследования небольших околоземных астероидов. При близком пролете будет сделано несколько десятков фотографий с высоким разрешением, а также оценен химический состав астероидов и скорость их вращения. Следом за Firefly в 2016 году планируется запустить более тяжелый зонд Dragonfly («Стрекоза»), с помощью которого разработчики надеются доставить на Землю достаточно крупный груз с астероида. «Стрекоза», словно муравей, при собственном весе около 30 кг должна доставить почти 60 кг вещества. Правда, специалисты по исследованиям Солнечной системы не считают наполеоновские планы DSI серьезными.

В апреле 2012 года состоялась презентация предварительного проекта другой компании – Planetary Resources, поддержку которой оказывают Google и режиссер Джеймс Кэмерон. Этот проект тоже не выглядит реальным – по крайней мере, в ближайшее время: к примеру, организаторы планируют добывать золото и химические компоненты топлива.

Но есть среди фантастических идей и достаточно серьезные – скажем, так называемая миссия ARM (Asteroid Retrieval Mission), которая предполагает «перенос» небесных тел в окрестности Земли и область изучения НАСА. Планируется захват некрупного метеороида специально сконструированной, облегающей капсулой. Правда, этот проект, отнесенный к числу инициативных миссий в апреле 2013 года, в настоящее время не прошел еще даже стадию предварительного рассмотрения.

Тем временем специалисты из Шотландии подвергли подробному анализу несколько астероидов с близко расположенными к Земле орбитами. Среди них было выявлено 12 наиболее удобных для «захвата» и манипуляций: основным показателем для выбора являлся, конечно, экономический признак, – внимание обращалось на те астероиды, при «притяжении» которых к Земле затрачивается наименьшее количество энергии. После выбора цели и точнейшего определения параметров ее орбиты (а также химического и минералогического состава, рельефа и других необходимых показателей) небольшие астероиды предполагается разместить в стабильных солнечно-земных точках Лагранжа. Один из самых подходящих объектов имеет обозначение 2006 RH120, а его размеры составляют всего 3–6 м. Астероид может быть переведен в стационарное положение вблизи Земли за счет изменения его скорости всего на 58 м/с, но изменения эти должны быть небольшими и последовательными, а потому могут занять около пяти лет.

Потенциальным источником полезных компонент из космического вещества могут являться и потухшие ядра комет. В отдаленном будущем кометная вода и углеводороды смогут использоваться для снабжения постоянных баз за пределами Земли. Однако, скорее всего, кометами ученые займутся только после аналогичных операций с астероидами, ведь добраться до «хвостатых звезд» гораздо сложнее из-за большей скорости их движения, вращения в обратную сторону, вытянутых орбит и больших углов наклона к эклиптике.

Сейчас мы, конечно, не сможем предугадать конкретные решения, которые будут использоваться при разработке первых инопланетных месторождений. Возможно, на помощь ученым придет космический парус или двигатель малой тяги, а может быть, появятся совсем оригинальные идеи для удешевления полета и последующей доставки с космического рудника на Землю итогового продукта переработки. Ясно одно: грядущие масштабные выгоды от подобного использования космического пространства очевидны, и рано или поздно Солнечная система наверняка станет нашей самой крупной металлогенической провинцией. Конечно, это будет дорога без конца, – ведь доля добываемых в космосе полезных ископаемых всех видов и предназначений станет увеличиваться, и не исключено, что их добыча на Земле вообще будет прекращена по экологическим соображениям.