В рамках программы «Космические ресурсы», поддержанной стартапом AstroForge из Хантингтон-Бич, который занимается добычей полезных ископаемых на астероидах, профессор Колорадской горной школы провел исследование, посвященное металлам в составе астероидов. В работе рассматривается, какие из них могут быть экономически оправданными для доставки на Землю и насколько реальные данные соотносятся с теоретическими расчетами.
Ученые выделили две основные категории металлов: те, которые целесообразно возвращать на Землю, и те, которые пригодны только для использования в космосе. В первую категорию попали металлы платиновой группы (МПГ), отличающиеся высокой стоимостью, редкостью и важностью для современных технологий. Среди них особенно выделяются элементы, используемые в каталитических нейтрализаторах. Вторая категория включает металлы, такие как железо, алюминий и магний. Их доставка на Землю малорентабельна из-за низкой стоимости, однако они перспективны для строительства космических объектов, например, станций или солнечных батарей.
Экономическая выгода использования металлов из космоса упирается в проблему спроса: добыча таких ресурсов обходится дорого, а их транспортировка с Земли уже имеет фиксированную стоимость в 10 000 долларов за килограмм. Однако использование космического железа может стать выгодным в случае его применения для построек в космосе. При этом редкоземельные элементы, такие как родий, остаются наиболее ценными, достигая на Земле цены до 500 000 долларов за килограмм.
Последние исследования показали, что астероиды, полностью состоящие из металлов, вероятно, не существуют. Однако даже те, которые считаются бедными на металлы, могут содержать достаточно значительные объемы ценных элементов для рентабельной добычи. Для оценки состава ученые изучали метеориты, химический состав которых часто соответствует астероидному материалу. Было обнаружено, что концентрация редкоземельных элементов на астероидах ниже, чем предполагалось, но все еще превосходит аналогичные показатели в земных рудах.
Особое внимание привлекли тугоплавкие металлические самородки (RMN), встречающиеся в структурах включений кальция и алюминия (CAI), особенно на астероидах L-типа. Эти редкие астероиды могут содержать значительное количество металлов платиновой группы, хотя их извлечение усложняется из-за микроскопических размеров самородков. Даже при массовой добыче содержание таких металлов может достигать сотен частей на миллион, что многократно превышает их концентрацию в земных породах.
Переработка космических металлов требует значительных энергетических затрат. Например, для выделения металлических элементов из окисленных соединений необходим электролиз расплавленного реголита. Для процесса необходим мощный источник энергии, создание которого, в свою очередь, требует материалов, добываемых с помощью уже существующих энергоресурсов.