در دهه گذشته طرح استخراج منابع از سیارکها رواج فراوانی یافت و حتی شرکتهایی با این هدف تاسیس شدند. دولتهایی مانند لوکزامبورگ و ایالات متحده قوانینی برای پشتیبانی و حفاظت از سرمایهگذاری خود در این زمینه تصویب کردند و از سوی دیگر برخی از آینده نگران نسبت به آن هشدار دادند.
حالا موسسه علوم فضایی اسپانیا (ICE-CSIC) در مطالعهای که نتایج آن در مجله Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده، به بررسی امکانسنجی استخراج منابع از سیارکهای نوع C (کربنی) پرداخته است. این پژوهش که توسط جوزپ ام. تریگو-رودریگز، اخترفیزیکدان برجسته این موسسه، رهبری شده، نشان میدهد که اگرچه این سیارکها حاوی فلزات ارزشمند و مواد اولیه منظومه شمسی هستند، استخراج تجاری گسترده از آنها در آینده نزدیک همچنان دور از دسترس است.
محققان با تحلیل دقیق نمونههای کندریتهای کربنی (شهابسنگهایی که از سیارکهای اولیه و تمایزنیافته جدا شدهاند) که عمدتاً از مجموعه جنوبگان ناسا تأمین شده بودند، فراوانی دقیق عناصر شیمیایی در شش طبقه اصلی این شهابسنگها را اندازهگیری کردند. این نمونهها در اتاق تمیز ICE-CSIC و با کمک طیفسنجی جرمی در دانشگاه کاستیا-لا مانچا بررسی شدند.
یافته کلیدی
بیشتر سیارکهای کوچک، بهویژه آنهایی که منشأ کندریتهای کربنی دارند، مقدار بسیار کمی از فلزات گرانبها (مانند پلاتین، ایریدیوم یا عناصر نادر خاکی) در حالت بومی دارند. لایه رگولیت (خاک سطحی تکهتکه) این سیارکها بازگشت نمونههای کوچک را آسان میکند، اما جمعآوری در مقیاس صنعتی به دلیل جاذبه بسیار پایین، شکنندگی مواد و پراکندگی عناصر ارزشمند، چالش عظیمی است.
تریگو-رودریگز تأکید میکند: «این سیارکها پس از ۴.۵۶ میلیارد سال تکامل، به شدت ناهمگن شدهاند. برخی سرشار از مواد آبدار هستند اما فلز کمی دارند؛ برخی دیگر ممکن است نوارهای اولیوین و اسپینل غنی داشته باشند که میتواند هدف جذابی برای آینده باشد.»
محققان معتقدند بهترین هدف کوتاهمدت، سیارکهای آبدار نوع C است که میتوانند آب (به عنوان سوخت یا منبع حیاتی) تأمین کنند. استخراج آب در مقایسه با فلزات سنگین، از نظر فنی سادهتر و برای مأموریتهای بلندمدت به ماه و مریخ حیاتیتر است.
پائو گربول توماس، پژوهشگر دکتری ICE-CSIC، میگوید: «سی سال پیش هم مأموریتهای بازگشت نمونه علمی-تخیلی به نظر میرسید؛ امروز در حال انجامند. استخراج منابع در فضا هم همین مسیر را خواهد پیماند.»
مروری بر دو دهه تلاش برای استخراج منابع از فضا
ایدهٔ «استخراج فضایی» یعنی برداشت آب، فلزات و مواد خام از ماه، سیارکها و دیگر اجرام، از اوایل دههٔ ۱۳۹۰ / ۲۰۱۰ جدی شد. در این مدت چند شرکت نوپا، مأموریتهای نمونهبرداری و قوانین ملی، بهتدریج چشمانداز استفادهٔ تجاری از منابع فرازمینی را شکل دادهاند؛ هرچند هنوز هیچ معدن فضایی واقعی وجود ندارد.
شرکتها و مأموریتهای کلیدی
در سال ۲۰۱۲ شرکت Planetary Resources با هدف شناسایی و در نهایت استخراج فلزات از سیارکها تأسیس شد، اما بهدلیل چالشهای فنی و مالی در ۲۰۱۸ عملاً از حوزهٔ معدنکاری فضایی خارج شد. شرکت رقیب، Deep Space Industries نیز که از ۲۰۱۳ روی فضاپیماهای کوچک و استخراج سیارکی کار میکرد، بعدها تمرکزش را به سامانههای پیشرانش تغییر داد و توسط یک شرکت دیگر خریداری شد.
در حوزهٔ ماه، شرکت ژاپنی ispace (برنامهٔ HAKUTO-R) و شعبهٔ اروپایی آن خود را «شرکت منابع ماه» مینامند و هدف بلندمدتشان استخراج آب یخزده و دیگر منابع برای پشتیبانی از پایگاههای رباتیک و سرنشیندار است. در آمریکا استارتآپهایی مانند TransAstra و AstroForge در حال آزمایش فناوریهای رهگیری سیارکها، سامانههای جمعآوری سنگ و مأموریتهای آزمایشی برای فلزات گروه پلاتین هستند.
در کنار این شرکتها، مأموریتهای علمی ناسا و ژاپن دادههای حیاتی برای ارزیابی اقتصادی معادن فضایی فراهم کردهاند. مأموریتهای هایابوسا و هایابوسا۲ آژانس فضایی ژاپن نمونههایی از سیارکهای ایتوکاوا و ریوگو را به زمین آوردند و نشان دادند این اجرام حاوی آب، کربن و فلزات گوناگوناند. ناسا نیز با مأموریت OSIRIS-REx از سیارک بنو نمونهبرداری کرد و کپسول حاوی نمونه در ۲۰۲۳ به زمین بازگشت؛ دادههایی که برای تخمین ترکیب و ارزش احتمالی سیارکها برای استفادهٔ صنعتی حیاتی است.
چارچوب حقوقی و قوانین ملی
ستون حقوق بینالملل فضا همچنان «معاهدهٔ فضای ماورای جو» سال ۱۹۶۷ است که تصرف حاکمیتی بر ماه و سیارکها را ممنوع میکند، اما دربارهٔ مالکیت منابع استخراجشده سکوت دارد. همین خلأ باعث شد برخی کشورها قوانین ملی برای حمایت از شرکتهای خود تصویب کنند.
در ۲۰۱۵ ایالات متحده «قانون رقابتپذیری پرتابهای تجاری فضا» را تصویب کرد که طبق آن، شهروندان و شرکتهای آمریکایی مالک منابع معدنی و آب استخراجشده از اجرام سماوی شناخته میشوند، مشروط بر آنکه ادعای حاکمیت بر خود جرم نداشته باشند و تعهدات بینالمللی رعایت شود.
لوکزامبورگ در ۲۰۱۷ دومین کشور پیشرو شد و قانونی تصویب کرد که به شرکتهای مستقر در این کشور اجازه میدهد منابع فضایی استخراجشده را تملک کنند و همزمان صندوقها و مشوقهای مالی برای جذب استارتآپهای معدنی فضایی ایجاد کرد. پس از آن، امارات متحده عربی با قانون بخش فضایی ۲۰۱۹ و ژاپن با «قانون منابع فضایی» ۲۰۲۱، چارچوبهایی مشابه برای بهرهبرداری و مالکیت منابع استخراجی ایجاد کردند.
از ۲۰۲۰ به بعد، «تفاهمنامههای آرتمیس» (Artemis Accords) که توسط آمریکا و چند شریک برنامهٔ بازگشت به ماه امضا شد، استفاده از منابع ماه و سیارکها را «مطابق حقوق بینالملل» مشروع دانسته و مفهوم «مناطق ایمنی» پیرامون محلهای استخراج را مطرح میکند؛ مفهومی که موافقان آن را ابزار جلوگیری از تداخل مأموریتها میدانند و منتقدان هشدار میدهند نباید به گامی پنهان بهسوی نوعی مالکیت قلمداد شود.
چشمانداز فعلی
در عمل هنوز هیچ پروژهٔ معدنی در مقیاس تجاری در فضا وجود ندارد؛ نمونهها در حد گرم و کیلوگرم به زمین بازگشتهاند و مدلهای کسبوکار استارتآپهای نخستین یا شکست خورده یا به حوزههای دیگر مانند پیشرانش و خدمات مداری تغییر جهت دادهاند. با این حال، پیشرفت در فناوری پیشرانش، رباتیک، چاپ سهبعدی در مدار و برنامههای اکتشاف ماه و سیارکها، همراه با قوانین جدید، زیرساخت حقوقی و فنی لازم برای مرحلهٔ بعدی را میسازد. اگر هزینهٔ پرتاب و فناوریهای استفاده از منابع در محل (ISRU) کاهش یابد، احتمالاً نخستین کاربرد اقتصادی، تأمین آب و سوخت برای مأموریتهای ماه و مدارهای نزدیک زمین خواهد بود و استخراج فلزات گرانبها در اولویت بعدی قرار میگیرد.
این مطالعه همچنین به جنبههای زیستمحیطی اشاره میکند: جوردی ایبانیز-اینسا، زمینشناس بارسلونا و همکار پژوهش، یادآوری میکند که استخراج در فضا میتواند فشار بر اکوسیستمهای زمینی را به شدت کاهش دهد، به شرطی که پسماندهای فرآوری در فضا به درستی مدیریت شوند.
نویسندگان هشدار میدهند که بدون مأموریتهای جدید بازگشت نمونه (مانند مأموریتهای در حال برنامهریزی ناسا و شرکتهای خصوصی) و بدون توسعه فناوریهای استخراج در جاذبه صفر، پیشرفت چشمگیری حاصل نخواهد شد. آنها همچنین ایده بلندپروازانهای مطرح میکنند: گرفتن سیارکهای کوچک نزدیک به زمین، قرار دادنشان در مدار ماه و استخراج تدریجی آنها؛ اقدامی که حتی میتواند برخی سیارکهای بالقوه خطرناک را بیخطر کند.
تریگو-رودریگز در پایان میگوید: «ما در آغاز راه هستیم، اما استفاده از منابع درجا (ISRU) برای حضور پایدار بشر در ماه و مریخ اجتنابناپذیر است. سیارکها میتوانند کلید این آینده باشند.»
این پژوهش که نتیجه بیش از یک دهه همکاری ICE-CSIC با ناسا و دیگر مؤسسات است، نقشه راه روشنی برای نسل بعدی مأموریتهای معدنی فضایی ترسیم میکند. مسیری که اولویتش در ابتدا آب، بعد فلزات کمیاب، و در نهایت تبدیل تهدیدهای کیهانی به منابع ارزشمند است.