Взбивая редкоземельную пыль

Леонид Еленин. Астероиды: рожденные пламенем. М.: Бомбора, 2025. Содержание. Фрагмент

Бодался DART с Диморфом

В конце сентября 2022 года зонд DART (Double Asteroid Redirection Test) намеренно врезался в астероид Диморф, в результате чего удалось изменить его орбиту. Подобного рода манипуляции с такими космическими объектами были проделаны впервые. При этом ни Диморф, ни его более крупный сосед Дидим не представляли для нашей планеты никакой опасности. Но стали подопытными кроликами в пилотном эксперименте NASA по защите Земли. А защищать нас есть от чего.

Долгое время астрономы считали, что космические объекты размером менее 100-150 метров в принципе для нас безопасны, так как полностью сгорают в земной атмосфере и никакого воздействия на нашу планету оказывать не должны.

Так перестали думать после 15 февраля 2013 года, когда над Челябинском в атмосферу вошел небольшой (17-18 метров) космический объект, наделавший много шума в прямом и переносном смысле.

Никто не погиб, но пострадавших было более 1600 человек, около сотни госпитализированы, причем двое попали в реанимацию. Люди пострадали не от самого метеорита, а из-за косвенного воздействия — например, из-за разбитых стекол окон, выбитых ударной волной. Челябинский кейс заставил ученых призадуматься: оказывается, даже такие малые объекты могут быть опасны, и дело не столько в размере, сколько в параметрах их входа в атмосферу.

Предыдущее отрезвляющее событие произошло за несколько десятилетий до челябинского метеорита. Весной 1983 комета IRАS-Араки-Олклока диаметром ~ 9,2 километра прошла на расстоянии ~ 4,67 миллиона километров от Земли. Это было максимально близкое приближение любой кометы за последние 200 лет — и, если бы мы не разминулись примерно на сутки, было бы точечное попадание. И была бы катастрофа.

Случилось это (то есть как раз таки не случилось) в мае, но впервые странный вытянутый и движущийся близко от Земли объект обнаружили еще 26 апреля со спутника IRAS (InfraRed Astronomical Satellite). Оказалось, что человечество было совершенно не готово к такому событию. Ученых можно было сравнить с замершим при виде удава кроликом, так как примерно неделю они только пытались выяснить, что это вообще за объект.

По состоянию на декабрь 2024 года известно о 37 255 астероидах, сближающихся с Землей, из которых 2480 достаточно велики и могут подойти весьма близко, чтобы быть квалифицированы как потенциально опасные. Таковым, например, до недавнего времени считался астероид 2024 YR4, вероятность столкновения с Землей которого в декабре 2032 года оценивалась в 3%. Теперь ученые считают, что это вряд ли произойдет, а вот с Луной все с той же вероятностью астероид столкнуться может.

Астроном Леонид Еленин, сам открывший 252 астероида (среди которых два десятка околоземных) и шесть комет, утверждает, что за последние 40 лет количество каталогизированных астероидов, сближающихся с Землей, увеличилось более чем на 58 000%.

Всего на сегодня известны более 1,3 миллиона астероидов.

Церера, Эрос и Альберт

Если первое зафиксированное появление кометы относится к 2296 году до н. э. (ее наблюдали китайские астрономы), то первый астероид обнаружили всего немногим более двухсот лет назад.

Его открыл итальянский астроном Джузеппе Пьяцци в Палермской астрономической обсерватории в ночь на 1 января 1801 года. Произошло это случайно. Пьяции искал планету, которая должна была находиться между орбитами Марса и Юпитера — на основании гипотезы, выдвинутой в 1766 году немецким физиком Иоганном Тициусом. Он обнаружил закономерность в расположении планет Солнечной системы: расстояния от Солнца подчинялись геометрической прогрессии, каждая следующая планета должна располагаться примерно вдвое дальше предыдущей, если измерять от Меркурия. Например, для пятой планеты (между Марсом и Юпитером) расчетное расстояние составляет 2,8 астрономической единицы. Позже Иоганн Боде популяризировал эту идею — так появилось правило Тициуса — Боде, получившее подтверждение после открытия Урана в 1781 году, орбита которого соответствовала этим предсказаниям. Это подстегнуло поиски «пропущенной» планеты между Марсом и Юпитером.

Искали планету, а нашли астероид, получивший имя Церера. Изначально Пьяцци принял его за звезду, так как космический объект выглядел ярким и мерцающим, — однако обратило на себя внимание его медленное и равномерное движение. Немногим позже, в 1802 году, английский астроном Уильям Гершель введет термин «астероид» для обозначения таких тел, что в переводе с древнегреческого (ἀστεροειδής) означает «звездоподобный».

К концу XIX века было открыто более 400 астероидов, а первый околоземный — Эрос — обнаружили в 1898 году. Он находился на странной вытянутой орбите и мог сближаться с Землей, но не подходил — и до сих пор не подходит — к нашей планете ближе, чем на 20 миллионов километров. Это далеко и для нас безопасно.

Второй околоземный объект — астероид Альберт — открыли через 13 лет, и после этого астрономы почти сразу его потеряли, так как неправильно рассчитали орбиту. Вновь Альберт был обнаружен лишь спустя 89 лет — уже в 2000 году.

Нужно больше золота

Впрочем, астероиды рассматриваются не только как потенциально опасные космические объекты, но и как источники ценных ресурсов.

Все известные астероиды делятся на три типа: углеродистые (или каменные), силикатные (или кремниевые) и металлические (самый редкий и самый ценный тип).

Порядка 75% известных астероидов — углеродистые. Это менее интересные для разработки космические тела, хотя некоторые из них могут содержать в себе большое количество водного льда — и эта вода может быть использована для космических миссий.

Так, с десятиметрового металлического астероида можно получить до 500 килограмм редкоземельных металлов (например, золота, платины или иридия), а с километрового металлического — 2 миллиардов тонн железо-никелевой руды. Как-то совсем не рентабельно, с учетом дороговизны космических миссий, не говоря уже о сложности процесса.

Правда, относительно редкоземельных металлов звучат предложения добывать их с помощью бактерий, которые будут вгрызаться в грунт, разрушать поверхность астероида и оставлять то, что они переварить не могут. Но это пока более чем туманная перспектива.

Реалии же таковы. Первую попытку доставить вещество с этих космических объектов предприняли японцы — в 2003 году космический аппарат «Хаябуса» (переводится как «Сокол») отправился к небольшому астероиду Итокава. Аппарат должен был сблизиться с поверхностью, не садиться, а подскочить, выстрелить танталовыми шариками, выбить грунт, собрать его в контейнер и доставить на Землю. Но «Хаябуса» аварийно состыковался с астероидом, повредив двигатель. До Земли космический аппарат все-таки дотянул, но собранного вещества в капсуле оказалось менее грамма. Вторую аналогичную миссию — «Хаябуса-2» к астероиду Рюгу — японцы запустили в 2014 года. Миссия прошла успешнее: два робота высадились на астероид, сделали снимки с его поверхности, а астероидного вещества тогда удалось привезти чуть менее 6 граммов.

В сентябре 2023 года завершилась американская миссия OSIRIS-REx к астероиду Бенну. Там тоже был подскок, и тоже было выбито вещество — причем планировалось собрать 60 граммов, но в итоге удалось доставить на Землю в два раза больше — 121 грамм.

Никто не знает точной стоимости этих космических тел, но нашлись энтузиасты, которые провели расчеты (разумеется, они очень примерные). Так, небольшой углеродистый астероид Рюгу, к которому летал «Хаябуса-2», оценили в 80 миллиардов долларов, астероиду Бенну, который еще меньше, назначили ценник в ~ 670 миллионов долларов.

Но интерес к гипотетической возможности разработки астероидов сохраняется даже не по этой причине: на их поверхности, как и на поверхности всякого космического тела без атмосферы, под воздействием солнечного ветра за миллиарды лет образуется ценнейший источник энергии, который может использоваться в перспективных термоядерных реакторах — изотоп гелий-3. Он есть и на Земле: растворен в ее мантии, а также в малом соотношении присутствует в атмосфере. Есть гелий-3 и на Луне, но в малой пропорции — 1/100 грамма на тонну. То есть, чтобы получить грамм гелия-3, нужно 100 тонн лунного реголита.

В астероидах будет побольше: из десятиметрового космического тела можно получить аж 50 килограммов, но для этого астероид придется в буквальном смысле полностью раскрошить и переработать — это десятки тысяч тонн массы.

Пока же мы от таких возможностей более чем далеки — по сути, получается выбивать лишь пыль с поверхности. И то с большим трудом.

Но ученые руки не опускают. В октябре 2023 года стартовала миссия к Психее, самому массивному металлическому астероиду в Солнечной системе, — в 2029 году ожидается прибытие к нему одноименной межпланетной станции.

200-километровый астероид Психея находится в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Астероид настолько богат металлами, что его масса составляет почти 1% от массы всех остальных объектов пояса. Если представить, что из Психеи можно было бы извлечь все полезные ископаемые, их стоимость составила бы 10 квадриллионов долларов (один квадриллион долларов — это миллиард триллионов).

Это в 90 раз больше всей экономики Земли.

* Изображение в начале материала: NASA/JPL-Caltech