Elvisa vienādojums
Publicēts: 11.01.2014
Asteroīdu izmantošana derīgo izrakteņu iegūšanai ir piesaistījusi gan zinātniskās fantastikas autoru, gan uzņēmēju, gan zinātnieku interesi. 2012. gadā Ričards Brensons, Lerijs Peidžs un Ēriks Šmits paziņoja, ka viņi gatavojas nodarboties ar asteroīdu resursu apgūšanu. Te nu jāuzdod viens interesants jautājums - cik daudz ir tādu asteroīdu, kurus ir vērts "norakt"? Šeit jums noderēs Elvisa vienādojums.
Ja domājāt, ka šis vienādojums ir TĀ Elvisa garadarbs, tad nāksies vilties. Dreika vienādojumam līdzīgu formulu komerciāli lietderīgo asteroīdu skaita aprēķināšanai ir izstrādājis Martins Elviss no Hārvardas-Smitsona Astrofizikas centra. Viņa uzmanības centrā bija Saules sistēmas asteroīdi, kuru sastāvā ir platīna savienojumi un ūdens.
Vienādojuma atrisinājums liks vilties Brensonam, Peidžam, Šmitam un viņa sekotājiem. Elvisa vienādojums paredz, ka ir aptuveni desmit komerciāli lietderīgo asteroīdu, kuros atrodami platīna savienojumi.
Kā aprēķināt derīgo asteroīdu skaitu? Vienkārši jāsāk ar kopējo asteroīdu skaitu un jānoskaidro, cik daudz ir tādu, kuri atbilst komerciāli izdevīgiem resursu ieguves kritērijiem.
Pirmkārt, asteroīdam jābūt viegli sasniedzamam. No kopējā skaita tātad mums atliek tikai tie, kas atrodas pietiekami tuvu Zemei. Noteicošais parametrs ir ātruma izmaiņas jeb delta-v, kas nepieciešamas, lai līdz šādam asteroīdam nosūtītu resursu ieguves aprīkojumu un atgrieztos atpakaļ jau ar daudz lielāku masu noraktās rūdas.
Elviss uzskata, ka 4,5 km/s ir ar mūsdienās pieejamo tehnoloģiju sasniedzams rezultāts. Tas samazina Zemei tuvo asteroīdu klāstu līdz 2,5% no kopējā skaita. Ja delta-v var palielināt līdz 5,7 km/s, tad pieejamo objektu skaits sastāda jau 25% no Zemei tuvajiem asteroīdiem.
Otrkārt, asteroīda sastāvā jābūt konkrētajiem savienojumiem. Platīna grupas metāli (platīns, rodijs, osmijs, irīdijs, pallādijs un rēnijs) ir reti sastopami Zemes garozā, jo tie viegli izšķīst izkusušā dzelzī un tādēļ pārsvarā ir koncentrēti planētas dzīlēs. Tātad visdaudzsološākie ir asteroīdi, kuru sastāvā ir daudz dzelzs un niķeļa (M tipa asteroīdi). To īpatsvars ir aptuveni 4% no zināmajiem asteroīdiem.
Nepietiek vien ar to, ka esat izvēlējies M tipa asteroīdu. Tā sastāvā ir jābūt pietiekami lieliem platīna grupas savienojumu krājumiem, lai asteroīdu būtu komerciāli izdevīgi apgūt. Meteorītu pētījumi liecina, ka aptuveni 50% no M tipa asteroīdiem atbilst šim kritērijam.
Visbeidzot, nav izdevīgi norakt mazus asteroīdus, jo tad misijas izmaksas, kas varētu svārstīties ap miljards USD, visticamāk pārsniegs ienākumus. Lai noteiktu, cik lielus asteroīdus būtu vērts apmeklēt, jāaprēķina, cik lielus ienākumus varētu iegūt, pārdodot no asteroīda atvesto rūdu.
Platīna cena tirgū ir 50 000 USD par kilogramu. Ik gadus uz Zemes tiek iegūtas aptuveni 200 metriskās tonnas, kas ir aptuveni 10 reizes vairāk nekā būtu iespējams atvest no kosmosa. Tas nozīmē, ka kosmiskais platīns nepārpludinās tirgu un cenas būtiski nemainīsies. Ja Elvisam ir taisnība par cenu, tad, norokot 100 metrus lielu asteroīdu, kas atbilst visiem kritērijiem, kompānija iegūtu 1,2 miljardus USD, kas nosedz misijas izmaksas. Tātad, neko mazāku par 100 metriem nemaz nav vērts rakt.
Jāpiebilst, ka Zemei tuvu asteroīdu kopējais skaits nebūt nav zināms, tādēļ iespējamas nobīdes un kļūdas aprēķinos, bet, ņemot vērā šobrīd zināmos faktus, komerciālai apguvei derīgo asteroīdu skaits ir aptuveni desmit.
Skaitļi ir nedaudz labāki, ja par derīgo izrakteni uzskatām ūdeni, kuru iespējams sadalīt skābeklī un ūdeņradī, kuru iespējams izmantot kā degvielu, kā arī apgādāt potenciālās bioloģiskās bāzes kosmosā. Tuvējā kosmosā šādu asteroīdu, kuru diametrs ir lielāks par 100 metriem, ir nedaudz mazāk kā 20.
Lai arī asteroīdu populācijas turpmākā izpēte varētu ieviest nelielas korekcijas, nevajag cerēt, ka asteroīdu apgūšana būs ārkārtīgi ienesīgs rūpals. Elviss uzskata, ka šie skaitļi ir daudz mazāki nekā, visticamāk, cerējuši potenciālie asteroīdu raktuvju īpašnieki. Iespējams, ka Elvisa vienādojuma iznākums liks kompānijām, kuras varētu atklāt kādu potenciāli lietderīgu bluķi tuvējā kosmosā, veikt darbus pēc iespējas lielākā slepenībā, lai "zelta dzīslu" nenoraktu kāds konkurents.
The Physics arXiv Blog
Komentāri
Vilnis tieši 11.01.2014 domāja šādi:
1200 gaismas gadu attālumā bija dimanta planēta, vienīgi vērpes dzinējs jāizgudro.
Aivis tieši 12.01.2014 domāja šādi:
Ne sūda no tās dimanta planētas nenokalsi - cieta. :D