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El futuro de la minería está en los asteroides


Osiris-Rex visitará el asteroide Bennu y volverá con datos sobre su composición. Este video muestra cómo lo hará. NASA


 

Los asteroides podrían un día ser una nueva y vasta fuente de minerales, cada vez más escasos, si los obstáculos financieros y tecnológicos que supone su extracción en enclaves tan lejanos se pudieran superar. Ahora la NASA está preparando una misión espacial, la Osirix-Rex, que supondrá el primer paso en este camino tan prometedor como inexplorado.

Durante los últimos cien años, la población humana se ha disparado desde poco más de mil millones de personas a más de siete mil millones, impulsando una demanda cada vez mayor de los recursos minerales. Para satisfacer el apetito de la civilización, las industrias mineras deben explorar las fronteras de su actividad buscando nuevos yacimientos y abriendo minas a kilómetros bajo tierra o en el fondo de los océanos.

Ante la evidencia de que los minerales son un bien escaso pero muy necesario, algunos se han planteado la posibilidad de buscarlo más allá de la Tierra, y han pensado en los asteroides, que no son otra cosa que trozos de metal, roca y polvo, a veces mezclado con hielo y alquitrán, y que la mayoría son las “sobras” cósmicas de la formación del sistema solar hace unos 4,5 millones de años. Hay cientos de miles de ellos, y varían en tamaño desde unos pocos metros hasta cientos de kilómetros de diámetro. Los asteroides pequeños son mucho más numerosos que los grandes, pero incluso un pequeño asteroide, del tamaño de una casa, posiblemente debe contener metales por valor de millones de euros.

Hay diferentes tipos de asteroides, y se agrupan en tres clases según su tipo espectral, una clasificación basada en el análisis de la luz que refleja su superficie. El Oscuro, “tipo C”, es rico en carbono y tiene una gran abundancia de agua ligada a minerales de arcilla hidratados. Aunque estos asteroides actualmente tienen poco valor económico ya que el agua es muy abundante en la Tierra,  serán muy importantes si decidimos que queremos ampliar la presencia humana en todo el sistema solar.

“El agua es un elemento vital para una civilización asentada en el espacio, pero se necesita mucha energía para lanzarla al espacio”, dice Dante Lauretta, de la Universidad de Arizona, en Tucson, investigador principal de la misión Osirix-Rex de la NASA para el  retorno de muestras de asteroides, quien explica que “con los costes de lanzamiento actuales, de miles de euros por cada kilo que se pone en órbita, hay que usar el agua ya disponible en el espacio para reducir los costes de la misión. Otra cosa que puedes hacer con el agua es romperla y recuperar sus elementos constituyentes, el hidrógeno y el oxígeno, y que se conviertan en combustible para cohetes. Esto quiere decir que podríamos tener depósitos de combustible por ahí, donde haya minas en estos asteroides. Otro de los elementos presentes en los asteroides de tipo C es el material orgánico. Estos asteroides tienen una gran cantidad de carbono orgánico, fósforo y otros elementos claves para servir como fertilizante para cultivar alimentos”.

Hay algunos asteroides más brillantes que tienen una composición rocosa. Estos asteroides de tipo “S” tienen muy poca agua, pero en la actualidad son económicamente más relevantes, porque contienen una parte muy significativa de metal, sobre todo hierro, níquel y cobalto. “Además, hay una buena cantidad de elementos en menor proporción pero que son económicamente muy valiosos como el oro, el platino y el rodio”, afirma Lauretta. “Un asteroide pequeño, de 10 metros, de tipo S, contiene alrededor de 650,000 kg de metal, con cerca de 50 kg  de metales raros como el platino y el oro”. Hay asteroides más raros que contienen hasta unas diez veces más metal en ellos. Son los asteroides de clase “M”, o metálicos.

Sin embargo, en la actualidad cuesta de cientos a miles de millones de euros construir y poner en marcha una misión espacial, por lo que se necesitan innovaciones que hagan que estos costes caigan drásticamente para que las minas en los asteroides sean rentables solamente por el valor de sus metales. Otro obstáculo es simplemente nuestra falta de experiencia con la cartografía y el análisis de los recursos en los asteroides para extraer material de los mismos. Esta experiencia absolutamente necesaria se ganará con la misión de retorno de muestras de asteroides de la NASA, Osiris-Rex (Orígenes, interpretación espectral, identificación de recursos, seguridad, retorno y exploración).

La nave espacial, con el lanzamiento previsto para septiembre de 2016, llegará al asteroide Bennu  en octubre de 2018, y lo estudiará en detalle antes de regresar con muestras del material de su superficie. Su objetivo principal es científico: como los asteroides son restos de la formación de nuestro sistema solar, se espera que el análisis de las muestras pueda dar más ideas sobre cómo se formaron los planetas y se originó la vida.

Además, la nave espacial medirá con precisión cómo el pequeño empuje de la luz solar altera la órbita de Bennu, ayudando así a los astrónomos a predecir mejor su influencia en la trayectoria de cualquier asteroide que presente un riesgo de impacto con la Tierra.”Sin embargo, la misión servirá para desarrollar tecnologías básicas para la exploración de asteroides que beneficiarán a todos los interesados en su exploración o explotación minera, ya sea la NASA o una empresa privada”, comenta Lauretta.

La misión está diseñada para tener una triple redundancia a la hora de adquirir las muestras. Si el primer intento falla, el equipo puede intentarlo dos veces más para conseguir por lo menos entre 60 gramos y 2000 gramos de muestra. Para aprovechar al máximo estas oportunidades, la nave está equipada con instrumentos que identifican la composición de la superficie del asteroide cuando aún está en su órbita, lo que permite al equipo seleccionar con suficiente antelación los mejores sitios para obtener muestras a la primera tentativa.

 


La Osiris-Rex partirá desde la Tierra hacia Bennu en 2016 y volverá durante 2018.


Una buena forma de determinar la composición de un asteroide a distancia es analizar su luz. Todos los materiales reflejan, emiten y absorben la luz en colores o frecuencias específicas en función de sus propiedades. Por lo tanto, la composición de un material pueden ser identificada utilizando instrumentos especiales llamados espectrómetros que miden la intensidad de la luz a diferentes frecuencias. Los materiales emiten y absorben la luz a través de una  gama de frecuencias muy amplia, mucho más amplia de lo que nuestros ojos pueden ver, así que Osiris-Rex tiene tres espectrómetros que juntos cubren los  rangos de los rayos X, el visible y el infrarrojo.

La luz infrarroja es invisible al ojo humano, pero podemos sentirla en forma de calor. Este espectrómetro infrarrojo será capaz de detectar compuestos orgánicos, además de una gran variedad de minerales y otras sustancias químicas. Los compuestos orgánicos contienen carbono y son de interés debido a su relación con la generación de vida. El equipo espera encontrar un sitio rico en moléculas orgánicas en busca de pistas de la química orgánica en el sistema solar primitivo que llevó a la aparición de la vida en la Tierra.

El Espectrómetro de Emisión Térmica del Osiris-Rex (OTES) profundizará más en el rango infrarrojo y detectará minerales en la superficie de Bennu, además de medir la temperatura del asteroide. En particular, los minerales de arcilla encontrados por OTES proporcionarán un mapa del material rico en agua en el asteroide. Al igual que la playa de arena se calienta rápidamente en el sol y se enfría rápidamente en la noche, mientras que el pavimento se mantiene caliente mucho tiempo después de la puesta del sol, la velocidad a la que la superficie se calienta durante el día y refresca por la noche se utilizarán para medir las propiedades de la superficie.El Espectrómetro de Rayos X ayudará a identificar la presencia y distribución de elementos como el hierro, silicio, azufre y magnesio.

La misión también trabajará en determinar la influencia de la luz solar en la órbita de Bennu. Esta influencia, llamado el efecto Yarkovsky, ocurre cuando la superficie de un asteroide absorbe la luz solar y luego la irradia en forma de calor mientras el asteroide gira, dando al asteroide un pequeño empuje que se acumula con el tiempo y cambia significativamente su trayectoria. OVIRS revelará cuánta luz solar se refleja desde Bennu. Como lo que no se refleja es que se ha absorbido, el equipo puede utilizar esta medida para calcular la cantidad de luz solar que se almacena en el asteroide para luego ser radiada en forma de calor. OTES medirá este calor y proporcionará un mapa que mostrará qué áreas de Bennu irradian la mayor parte, proporcionando la dirección del empuje Yarkovsky.

La luz detectada por los espectrómetros es la superficial, por lo que estos instrumentos pueden identificar sólo la composición de una capa delgada cerca de la superficie, de no más de aproximadamente la mitad de un milímetro de profundidad. Es probable que la composición de Bennu sea diferente en el exterior y el interior. Por esto se ha diseñado un mecanismo de toma de muestras que sopla gas nitrógeno que agita el material que está cerca de la superficie y que será aspirado hasta una cámara de recogida.

“Vamos a llegar hasta cinco o seis centímetros con esta técnica”, dice Lauretta. Aunque todavía es una distancia relativamente pequeña, es aproximadamente 200 veces superior a la que acceden los espectrómetros. “Además, los espectroscopistas nos dirán que conocen la composición del material por las medidas que han recibido, pero después, al final de la misión, podremos comprobar las muestras directamente en el laboratorio y sabremos si los datos espectrográficos están funcionando o no”.

Otro instrumento que ayudará a refinar los mapas es uno similar a un radar, un altímetro láser que rebotará la luz láser en la superficie de Bennu para construir un mapa tridimensional de la forma y características de su superficie. Medir el brillo en la superficie refleja con la luz láser también puede dar pistas sobre el tipo de material presente. Por ejemplo, una reflexión muy brillante puede indicar que se esté llegando a un punto metálico, según comenta Lauretta.

Aunque se han desarrollado para la ciencia, los instrumentos de Osiris-Rex son similares a los necesarios para una misión minera en los asteroides. “La misión será una prueba de concepto: se puede ir a un asteroide, conseguir el material, y traerlo de vuelta a la Tierra”, declara Lauretta. “A continuación, la gente tendrá que conseguir industrializar el proceso para que la economía va bien, así que por el valor recuperable de cualquier asteroide dado, se está gastando la mitad para que vuelva.” Osiris-Rex es la tercera misión del programa New Frontiers de la NASA.

 

 

 

 


 

 
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