Мичио Каку
Бъдещето на човечеството (6) (Заселването на Марс, междузвездните полети, безсмъртието…)

3.
Космически богатства

Астероидите убийци са начин природата да ни попита как върви космическата ни програма.

Анонимен

Томас Джеферсън е сериозно обезпокоен.

Току-що е наредил плащане от над 15 милиона долара за Наполеон, което през 1803 г. си е доста щедра сума и е най-скандалното и скъпоструващо решение на Джеферсън като президент. Благодарение на него територията на Съединените щати се е удвоила. Сега страната се простира чак до Скалистите планини. Покупката на Луизиана ще бъде запомнена като един от най-големите успехи — или неуспехи — на президентството му.

Загледан в географската карта и нейните огромни бели петна, Джеферсън се пита дали няма да съжалява за решението си.

По-късно изпраща Мериуедър Луис и Уилям Кларк на експедиция с цел да проучат закупените от него земи. Дали това е див рай, който само чака да бъде колонизиран, или е просто гола пустош?

В частен разговор Джеферсън споделя, че сигурно ще минат хиляда години, докато цялата тази огромна територия бъде заселена.

Няколко десетилетия по-късно се случва нещо, което променя всичко. През 1848 г. в Сътърс Мил, Калифорния, е открито злато. Новината предизвиква сензация. Над 300 000 души се отправят към този див район с надеждата да забогатеят. Кораби от близо и далеч задръстват пристанището на Сан Франциско. Местната икономика се разраства мълниеносно. През следващата година Калифорния подава молба да бъде призната за щат.

По стъпките на златотърсачите започват да пристигат и фермери, каубои и бизнесмени, което създава условия за възникването на някои от първите големи градове на запад. През 1869 г. до Калифорния достига първата железница, която я свързва с останала част на САЩ, и на тази основа се изгражда транспортна и търговска инфраструктура, способстваща за бързия прираст на населението в региона. Призивът „Млади момко, Западът те зове!“ става най-популярният израз на XIX в. Въпреки някои крайни явления златната треска стимулира заселването и развитието на американския Запад.

Днес анализаторите допускат, че минералните богатства в астероидния пояс може да предизвикат нова „златна треска“, но този път в космоса. Частни предприемачи вече проявяват интерес към проучването на района и несметните му богатства, а НАСА е финансирала няколко мисии за докарване на астероид до Земята.

Възможно ли е следващата велика експанзия да бъде в посока към астероидния пояс? И ако това се случи, как може тази нова космическа икономика да бъде интегрирана и развивана? Можем да направим паралел между продоволствената верига, която е тръгвала от Дивия запад през XIX в., и една бъдеща верига за доставки, включваща астероидите. В онези времена групи каубои от Югозапада са карали добитъка си на дълги разстояния от порядъка на 1500 километра, чак до градове като Чикаго. Там добитъкът се е превръщал в говеждо, което се транспортирало с влакове още по на изток, за да се задоволи търсенето в градовете. Също както каубоите са свързвали Югозапада със Североизтока, така би могло в бъдеще да се организират икономически дейности, които да свържат астероидния пояс с Луната и Земята. Луната може да играе ролята на Чикаго, като осигурява преработката на ценни минерали от астероидния пояс, след което получените продукти ще се транспортират до Земята.

Произход на астероидния пояс

Преди да разгледаме по-подробно бъдещия добив на природни ресурси от астероидите, би било добре да изясним няколко понятия, чието значение често се бърка: „метеор“, „метеорит“, „астероид“ и „комета“. Метеорът е скално тяло, което изгаря при преминаването си през земната атмосфера. Опашката на метеора сочи обратно на посоката на движението му и се дължи на съпротивлението на въздуха. При ясно време нощем, ако просто погледнем към небето, можем да видим метеори през интервал от няколко минути.

Когато метеорът падне на земята, това вече е метеорит.

Астероидите са скални отломки в Слънчевата система. Повечето от тях се намират в астероидния пояс и представляват останки от бивша планета между Марс и Юпитер. Общата маса на всички известни астероиди е едва 4% от масата на Луната. Но повечето такива обекти все още не са открити от човека, а те може би са милиарди. Обикновено астероидите имат постоянна орбита в астероидния пояс, но понякога се случва някой от тях да се отклони и да попадне в атмосферата на Земята, при което изгаря като метеор.

Кометата е образувание от лед и скални частици, което е възникнало много далеч от орбитата на Земята. Докато астероидите се намират във вътрешността на Слънчевата система, много от кометите обикалят в нейната периферия (в пояса на Кайпер) или дори извън самата Слънчева система (в облака на Оорт). Ако видим комета в нощното небе, значи нейната орбита или траектория я е довела близо до Слънцето. При приближаването на кометата към Слънцето слънчевият вятър отвява от нея ледени частици и прах и така се образува опашка, която сочи не обратно на посоката на движение, а в посока на отдалечаване от Слънцето.

С годините учените са си изградили представа как се е образувала Слънчевата система. Преди около 5 милиарда години Слънцето било бавно въртящ се гигантски облак, съставен главно от газообразен водород и хелий, както и прах. Този облак бил с диаметър няколко светлинни години („светлинна година“ е разстоянието, което светлината изминава за една година — около 9,5 трилиона километра). Поради голямата си маса облакът постепенно се сгъстявал под въздействието на гравитацията. Успоредно с намаляването на размерите се увеличавала скоростта му на въртене, също както състезателите по фигурно пързаляне се въртят по-бързо с прибрани към тялото ръце. С течение на времето сгъстяващият се облак се превръща в бързо въртящ се диск, в центъра на който се намира Слънцето. В този диск от газове и прах започват да се образуват протопланети, които постепенно абсорбират повече материя и стават все по-големи. Този процес обяснява защо всички планети се въртят около Слънцето в една и съща посока и в една и съща равнина.

Предполага се, че една от протопланетите се е приближила твърде много до най-голямата планета Юпитер и е била разрушена от огромната й гравитация, в резултат на което се е образувал астероидният пояс. Според друга теория астероидният пояс е възникнал от сблъсъка на две протопланети.

Слънчевата система може да се опише като система от четири орбитални пояса около Слънцето: най-вътрешният пояс се състои от скалистите планети Меркурий, Венера, Земя и Марс, после следва астероидният пояс, след него е поясът на газовите гиганти, съставен от Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, и накрая — поясът на кометите, известен още като пояса на Кайпер. Извън тези четири пояса има и един сферичен облак от комети, обгръщащ Слънчевата система — това е облакът на Оорт.

Водата — вещество с проста молекула — е била широко разпространена през ранния етап от съществуването на Слънчевата система, но се е намирала в различни агрегатни състояния в зависимост от отдалечеността си от Слънцето. Близо до Слънцето, където водата би завряла и би се превърнала в пара, се намират планетите Меркурий и Венера. Земята е по-отдалечена и на нея водата може да съществува в течно състояние. (Това се нарича „зоната на Златокоска“^[16] — зоната, в която температурите са подходящи за съществуването на течна вода.) По-нататък вече водата се превръща в лед. Затова на Марс и на по-външните планети и комети има предимно замръзнала вода.

Добив на природни ресурси от астероидите

Познаването на произхода и строежа на астероидите е от решаващо значение за бъдещия добив на природни ресурси от тях.

Извличането на природни ресурси от астероидите не е толкова абсурдно, колкото може би изглежда. Вече знаем доста за строежа им, защото някои от тях се сблъскват със Земята. Астероидите са съставени предимно от желязо, никел, въглерод и кобалт, а освен това съдържат значителни количества редки за Земята суровини и ценни метали като платина, паладий, родий, рутений, иридий и осмий. На Земята тези вещества се срещат в природата, но са редки и много скъпи. Когато земните запаси от такива суровини се изчерпят през следващите десетилетия, ще стане икономически необходимо да бъдат добивани от астероидния пояс. А ако специалистите успеят да докарат астероид в орбита около Луната, богатствата му лесно ще могат да се експлоатират.

През 2012 г. група предприемачи основават фирмата „Планетъри Рисорсис“ с цел добиване на ценни минерали от астероиди и последващо транспортиране до Земята. Това амбициозно — а може би и високодоходоносно — начинание е подкрепено от някои от най-големите играчи от Силициевата долина, включително Лари Пейдж, главен изпълнителен директор на фирмата майка на „Гугъл“ — „Алфабет“, Ерик Шмид, изпълнителен председател на Борда на директорите на „Алфабет“, както и отличения с „Оскар“ режисьор Джеймс Камерън.

В известен смисъл астероидите са летящи златни мини в космическото пространство. През юли 2015 г. един от тях минава на около 1,6 милиона км от Земята, което е близо четири пъти разстоянието от Земята до Луната. Този астероид е бил с диаметър около 900 м, а в сърцевината му по всяка вероятност е имало към 90 милиона тона платина, чиято стойност се изчислява на 5,4 трилиона долара. Според данни на „Планетъри Рисорсис“ астероид с диаметър^[17] едва 30 м би могъл да съдържа платина на стойност между 25 и 50 милиарда долара. Фирмата дори е съставила списък на малки близки астероиди, които само чакат да бъдат експлоатирани. Ако който и да е от тях бъде докаран успешно до Земята, сигурно ще съдържа огромни количества минерали и вложените инвестиции ще се възвърнат многократно.

От всичките близо 16 000 астероида, смятани за близки до Земята обекти (такива, чиито орбити пресичат земната), астрономите са набелязали 12, които според тях са идеални за прихващане. Изчисленията показват, че тези 12 астероида с диаметър между 3 и 20 м може да бъдат вкарани в орбита около Луната или около Земята само с леко изменение на траекторията.

Но освен тях има и много други. През януари 2017 г. астрономите неочаквано засичат нов астероид броени часове преди да прелети покрай Земята. Той минава само на 51 000 км от нашата планета (което се равнява на 13% от разстоянието от нас до Луната). За щастие диаметърът му е само 6 м и при сблъсък не би могъл да нанесе сериозни поражения. Това обаче е още едно потвърждение, че покрай Земята се носят множество астероиди, но повечето остават незабелязани.

Изследване на астероидите

Астероидите са толкова важни, че НАСА е набелязала изследването им като първа стъпка от мисията до Марс. През 2012 г., няколко месеца след като фирмата „Планетъри Рисорсис“ обявява намеренията си на пресконференция, НАСА оповестява проекта „Роботизирано проучване на астероиди“ (Robotic Asteroid Prospector), чрез който ще се анализира доколко е осъществим добивът на природни ресурси от такива небесни тела. А през есента на 2016 г. агенцията изстрелва струващата милиард долара сонда „Озирис-Рекс“ към астероида Бену, който е с диаметър 500 м и ще премине покрай Земята през 2135 г. До 2018 г. сондата ще обиколи Бену, ще кацне на него и после ще донесе на Земята между 60 грама и 2 килограма скален материал за анализ. Този план крие рискове — от НАСА се притесняват, че дори лека промяна в орбитата на Бену може да доведе до сблъсък със Земята при очакваното му приближаване към нас. (Ако това се случи, ударът ще бъде 1000 пъти по-мощен от атомната бомба над Хирошима.) Но мисията може да ни даде безценен опит относно прихващането и анализирането на космически обекти.

Освен това НАСА подготвя мисията „Астероид Ридайрект“ (Asteroid Redirect Mission), която има за цел добиването на камъни от астероиди в космоса. Финансирането й не е гарантирано, но надеждите са, че мисията ще осигури нов източник на приходи за космическата програма. „Астероид Ридайрект“ включва два етапа. Първо в открития космос ще бъде изпратена автоматична сонда, за да прихване астероид, който преди това е бил внимателно проучен с наземни телескопи. След обстойно изследване на повърхността на астероида сондата ще кацне на него и с помощта на щипци ще вземе голям камък. После ще излети към Луната, теглейки камъка.

Тогава от Земята ще бъде изпратена пилотирана мисия с ракета СЛС в съчетание с модул „Орион“. Когато влезе в орбита около Луната, модулът ще се скачи със завърналата се от астероида автоматична сонда. Част от астронавтите от „Орион“ ще се прехвърлят на сондата и ще вземат проби от астероидния камък за анализ. Накрая „Орион“ ще се отдели от сондата и ще се върне на Земята, където ще се приводни в океана.

Едно от нещата, които могат да предизвикат усложнения при тази мисия, е, че все още не познаваме добре физичния строеж на астероидите. Възможно е да са плътни твърди тела, но може и всеки от тях да представлява сбор от отделни по-малки камъни, скупчени заедно под въздействието на гравитацията — и тогава, ако космически апарат кацне на даден астероид, астероидът сигурно ще се разпадне. Ето защо са нужни още проучвания, преди тази мисия да стартира.

Съществена физична особеност на астероидите е тяхната много неправилна форма. Често приличат на безформени картофи и по принцип колкото са по-малки, толкова са по-безформени.

Това повдига един въпрос, който децата често задават: защо звездите, слънцето и всички планети са кръгли? Не може ли да бъдат с формата на куб или пирамида? Малките астероиди имат малка маса и слаба гравитационна сила, която не може да промени формата им, но големите обекти, като планетите и звездите, притежават много мощно гравитационно поле. Гравитацията действа равномерно и притегателно, поради което обектът се вплътнява и придобива кълбовидна форма. Преди милиарди години планетите може да не са били кръгли, но с течение на времето притегателната сила на гравитацията ги е вплътнила и им е придала кълбовидна форма.

Друг често задаван от децата въпрос е защо космическите сонди не се разрушават при преминаването си през астероидния пояс. Във филма „Междузвездни войни“ героите като по чудо остават невредими сред прехвърчащите наоколо огромни камъни. Тази холивудска трактовка е вълнуваща, но за щастие не показва реалната плътност на астероидния пояс, който всъщност представлява предимно вакуум с прелитащи само от време на време скални тела. Ловците на минерали и космическите заселници, които в бъдеще ще дръзнат да се отправят към нови светове, няма да срещат особени трудности по пътя си през астероидния пояс.

Ако описаните дотук етапи в изследването на астероидите преминат както е планирано, крайната цел ще бъде създаването на постоянна станция, която да поддържа, снабдява и подпомага бъдещи мисии. Церера — най-големият обект в астероидния пояс — би била идеална оперативна база. (Тя носи името на римската богиня на земеделието, откъдето произлиза и английската дума „cereal“ — „зърнен“, „зърно“.) Отскоро Церера е прекатегоризирана като планета джудже (каквато е и Плутон) и за нея се смята, че не е успяла да натрупа достатъчно маса, за да може да съперничи на съседните планети. Тя е малка за мащабите на небесните тела — около четири пъти по-малка от Луната, няма атмосфера и гравитацията й е слаба. Но за астероид е огромна; диаметърът й е близо 930 км, горе-долу колкото е широк щатът Тексас, а масата й е една трета от общата маса на целия астероиден пояс. Слабата гравитация на Церера би била идеална за космическа станция, защото ракетите лесно ще кацат и ще излитат, а това е важно за построяването на космодрум.

Данните от космическия апарат „Доун“ („Зора“) на НАСА, изстрелян през 2007 г. и кръжащ в орбита около Церера от 2015 г., показват, че Церера е кълбовидно тяло, осеяно с кратери и изградено предимно от лед и скална маса. Предполага се, че подобно на Церера, много астероиди съдържат лед, който би могъл да се обработи до получаването на водород и кислород за гориво. С помощта на инфрачервения телескоп IRTF на НАСА учените наскоро установяват, че астероидът (24) Темида е покрит изцяло с лед, а на повърхността му има следи от органични вещества. Тези данни подкрепят хипотезата, че част от първоначалните количества вода и аминокиселини на Земята може би са донесени от астероиди и комети преди милиарди години.

Поради малките размери на астероидите в сравнение с планетите и спътниците бъдещите колонизатори вероятно няма да изградят на тях постоянни селища. Би било трудно в астероидния пояс да се създаде стабилна колониална общност. С изключение на най-големите астероиди, на останалите няма въздух за дишане и вода за пиене, няма използваеми енергийни ресурси и подходяща за култивиране почва, а гравитацията е пренебрежимо слаба. Затова е по-вероятно астероидите да послужат като временен терен за минералодобив и роботизирани дейности.

Нищо чудно обаче те да се превърнат и в много важен сборен пункт за главната мисия: пилотиран полет до Марс.