رسانه های پرطرفدار عاشق صحبت در مورد استخراج سیارک با استفاده از اعداد بزرگ هستند. بسیاری از مقالات در مورد مأموریتی به روان، بزرگترین سیارک فلزی در کمربند سیارک‌ها، به عنوان بازدید از جسمی به ارزش ۱۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰ دلار صحبت می‌کنند، فرضاً به این دلیل که نویسندگان آنها دوست دارند کلید ‘۰’ را روی صفحه کلید خود فشار دهند. اما این ارزش گذاری چقدر واقعی است؟ و در واقع به چه معناست؟ مقاله ای که توسط Astroforge، یک استارت آپ استخراج سیارک مستقر در هانتینگتون بیچ، و توسط استادی در برنامه منابع فضایی دانشکده معدن کلرادو نوشته شده است، نگاه دقیقی به فلزات موجود در سیارک ها دارد و اینکه آیا آنها واقعاً هستند یا خیر. به همان اندازه که محاسبات ساده می گویند ارزش دارد.
این کاغذ فلزات موجود در سیارک ها را به دو نوع متمایز تقسیم می کند: آنهایی که ارزش بازگشت به زمین را دارند و آنهایی که نمی توانند. در واقع، تنها فلزاتی که ارزش بازگشت به زمین را دارند، فلزات گروه پلاتین (PGMs) هستند که به دلیل هزینه فوق‌العاده بالا، عرضه نسبتاً کم و سودمندی بالا در انواع فناوری‌های امروزی شناخته شده‌اند. این شامل مبدل های کاتالیزوری می شود، به همین دلیل است که آنها معمولاً هدف سارقان هستند.
دسته دیگر فلزاتی هستند که برای ساخت و ساز در فضا استفاده می شوند، مانند آهن، آلومینیوم و منیزیم. در حالی که ممکن است به دلیل قیمت های نسبتاً پایین آنها در سیاره ما، ارسال آنها به زمین مقرون به صرفه نباشد، اما در فضا برای ساخت سازه های بزرگ مانند ایستگاه های فضایی یا آرایه های انرژی خورشیدی مفید هستند. با این حال، با توجه به مشکل مرغ و تخم مرغ در عدم تقاضا برای این فلزات منشأ فضا به دلیل گران بودن آنها، تعیین مقدار ارزش آنها دشوار است. رقابت آن (یعنی پرتاب مواد از زمین)، با این حال، قیمت بالایی دارد و ۱۰۰۰۰ دلار در کیلوگرم است، به علاوه ۱۰۰ دلار در کیلوگرم برای مواد معمولی مانند آهن.
این قیمت‌ها به ۵۰۰۰۰۰ دلار در کیلوگرم که یک PGM مانند رودیوم تا به حال روی زمین بازگشته است، نیست، اما اگر این ماده در فضا استفاده شود، می‌تواند استخراج سیارک‌های آهن را از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه کند. بنابراین، همه آن محاسبات برای ارزش واقعی سیارک هایی که ممکن است استخراج کنیم چه معنایی دارد؟
اولین و مهم‌تر از همه، تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که سیارک‌هایی که از «فلز خالص» ساخته شده‌اند، مانند Psyche، احتمالاً داستانی خالص هستند. اگرچه ممکن است این خبر خوبی برای هیچ سیارکی خوش‌خیم نباشد که ارزش زیادی دارد، بخش دیگر این تحقیق این است که حتی سیارک‌هایی که در ابتدا تصور می‌شد محتوای فلزی نسبتاً کمی دارند، در واقع مقادیر معقولی دارند که می‌توان از نظر اقتصادی استخراج کرد.
برای اثبات این موضوع، این مقاله به طور مفصل به مجموعه‌ای از مطالعات شهاب‌سنگ‌ها که معادل سیارک‌های باقی‌مانده است، نگاه کرده و «درجات» ۸۳ عنصر مختلف را با سنگ‌های معدنی موجود در سطح زمین یا نزدیک به آن مقایسه کرده است. از آنجا که سنجش از دور در شناسایی برخی از این عناصر با چالش‌هایی مواجه است، نمونه‌های شهاب‌سنگ که می‌توانند تحت تکنیک‌های آنالیز پیشرفته قرار گیرند، بهترین گزینه ما برای محاسبه دقیق ترکیب شیمیایی سیارک‌ها به جز نمونه‌های معدودی از سیارک‌های بی‌نظیر هستند که به این ترتیب بازگردانده شده‌اند.
این داده ها نشان داد که PGM ها، در حالی که غلظت آنها کمتر از آنچه در ابتدا در نظر گرفته شده بود (به دلیل فرضیه ای در یک مقاله اساسی در مورد ترکیب سیارک ها)، هنوز در غلظت های بسیار بالاتری نسبت به سنگ معدن های زمینی معادل هستند. به طور خاص، ماده‌ای که به عنوان قطعه فلز نسوز (RMN) شناخته می‌شود، می‌تواند دارای غلظت‌هایی از PGMs با قدری بالاتر از هر چیزی که روی زمین یا سایر انواع مواد سیارکی یافت می‌شود.
RMNها عمدتاً در ساختار کلسیم آلومینیوم (CAI) عمدتاً در سیارک‌های نوع L یافت می‌شوند. نوع L سیارک های نسبتاً غیر معمولی با رنگ مایل به قرمز هستند، اما ما هنوز از آنها بازدید نکرده ایم. آنها ممکن است از بیش از ۳۰٪ CAI تشکیل شده باشند، اگرچه، در این صورت، می توانند حاوی مقدار قابل توجهی از PGM های قابل استخراج بدون پردازش اضافی باشند.
با این حال، RMN ها خود بسیار کوچک هستند، در محدوده میکرون تا زیر میکرون، که پردازش آنها را در وهله اول بسیار سخت می کند. بنابراین، استخراج انبوه از سنگ سنگی سیارکی می تواند تا صدها پی پی ام باشد که در حال حاضر چند مرتبه بزرگتر از غلظت آنها در سنگ سنگی زمین است.
هنگامی که به فلزات برای استفاده در فضا نگاه می کنیم، آنها تقریباً به همان اندازه که در ابتدا پیش بینی شده بود فراوان هستند، اما در پردازش آنها از حالت اکسید شده خود با چالش هایی روبرو هستند. به طور معمول، برای شکستن فلز عنصری که برای پردازش بیشتر مورد نیاز است، به روشی با انرژی بالا مانند الکترولیز سنگ‌لیت مذاب نیاز دارد. مجدداً، مشکل مرغ و تخم مرغ وجود یک منبع برق است که به اندازه کافی بزرگ برای انجام این فرآیندها باشد، اما ساخت آن به موادی نیاز دارد که به منبع برق نیاز دارد.
در نهایت، اگر شرکت هایی مانند AstroForge راه خود را داشته باشند، این مشکل از بین خواهد رفت. به یاد داشته باشید که این شرکت بودجه این مطالعه را تامین کرد و دو بنیانگذار آن و کوین کانن، استاد CSM، از نویسندگان مشترک آن بودند. این شرکت قصد دارد ماموریت بعدی خود را راه اندازی کند، میعادگاهی با سیارک های نزدیک به زمین، تا بفهمد که آیا آنها ‘فلزی’ هستند یا خیر. شاید آن ماموریت به درک روزافزون ما از ترکیب و ارزش سیارک های اطراف ما کمک کند.
