Minería espacial: sostenibilidad y rentabilidad

Este artículo ha sido escrito por Scott Abedul. Ha sido publicado originalmente por Mining.

Clay Killingsworth, es el autor de un nuevo informe que explica las grandes oportunidades y desafíos asociados con la minería espacial.

De Jeff Bezos al Capitán Kirk, misiles hipersónicos y preocupaciones sobre el cambio climático : el espacio está allí afuera de una manera que no se había visto desde el aterrizaje de la Luna.

Según un análisis reciente de The Planetary Science Journal, dos asteroides cercanos a la Tierra podrían contener metales preciosos por valor de 11,65 billones de dólares, además de hierro, níquel y cobalto de lo que existe en la Tierra. Si eso no te emociona, ¿qué tal 16 Psyche?, un asteroide que la NASA tiene la intención de visitar en 2022, con un valor estimado de 10,000 billones de dólares. Según

No es extraño que las organizaciones mineras de todo el mundo puedan estar interesadas en las oportunidades y realidades de la minería espacial, descritas en un nuevo informe de Guidehouse .

El informe titulado “La minería espacial hace posible el viaje sostenible, tanto en la tierra como fuera de ella”  fue escrito por el analista de investigación Clay Killingsworth, y habló en exclusiva con Mining Global acerca de cómo la minería espacial puede proporcionar este futuro sostenible al tiempo que se consideran las complejidades, los desafíos y las oportunidades.

El título del informe es “hacer que los viajes sean sostenibles dentro y fuera de la Tierra. ¿Qué significa eso?

El título se refiere a las aplicaciones de dos de los principales objetivos de las operaciones de minería espacial: agua y elementos de tierras raras (REEs). Las tierras raras son metales fundamentales para la fabricación de baterías de alta eficiencia y chips de computadora, entre otras cosas. La demanda de vehículos eléctricos,  y el internet de las cosas solo se pueden satisfacer con una mayor producción de REE.

Si bien los REE se encuentran en toda la corteza terrestre, estos elementos se caracterizan por una rápida dispersión en los materiales circundantes, como el suelo y el agua, a diferencia de otros metales como el cobre o el oro que se agregan en las vetas. Debido a que los REE están presentes solo en bajas concentraciones de la Tierra, extraerlos suele ser costoso.

Sin embargo, estos elementos pueden estar presentes en concentraciones mucho más altas en asteroides u otros cuerpos celestes donde las fuerzas químicas y mecánicas no pueden diluirlos. También existen cantidades sustanciales de REE en la órbita de la Tierra en cohetes desechados, estaciones espaciales desechadas y satélites al final de su vida útil. Estos elementos ya se encuentran en formas casi utilizables, a diferencia de los depósitos de minerales en los asteroides y otros cuerpos.

La minería extraterrestre ofrece la posibilidad de aumentar considerablemente el suministro de REE y otros metales preciosos y semipreciosos en la Tierra. El aumento del suministro de estos recursos facilitaría la adopción de medios de transporte sostenibles al reducir los costos, a menudo prohibitivos, asociados con el almacenamiento y la generación de electricidad distribuida.

El agua juega un papel clave para hacer que los viajes espaciales sean sostenibles y económicos. La electrólisis del agua produce hidrógeno y oxígeno elementales, que juntos pueden usarse como propulsores de cohetes. El valor de producir propulsores en el espacio radica en no necesitar lanzarlo desde la superficie de la Tierra, ya que aumentar la masa de un cohete requiere mucho más combustible para llegar al mismo destino; cada kilogramo de combustible puesto en órbita terrestre baja, por ejemplo, requiere al menos 5 kg de combustible adicional quemado para llevarlo allí. Por lo tanto, una operación minera en la Luna que podría producir combustible líquido para cohetes, incluso a un múltiplo considerable del costo de hacerlo en la Tierra, reduciría drásticamente el costo de las expediciones a Marte, el cinturón de asteroides y más allá.

La minería espacial suena a ciencia ficción, ¿qué tan realista es y qué tan lejos está?

Las misiones Apolo tomaron muestras del regolito lunar por primera vez en 1969, y la nave espacial Hayabusa recolectó muestras de asteroides que fueron devueltas a la Tierra en 2010. Las misiones científicas que recolectan muestras constituyen una prueba técnica del concepto, pero las operaciones comerciales aún siguen enfrentando importantes obstáculos técnicos y económicos.

La minería de otros grandes cuerpos, como la luna o Marte, están más cerca de la viabilidad técnica, como lo ilustran las misiones Rover en curso . Los desafíos aquí son más económicos; los vuelos espaciales siguen siendo costosos y peligrosos. Sin embargo, al disminuir los costos de lanzamiento espaciales debido a la creciente reutilización de los vehículos de lanzamiento y al aumentar el interés en misiones de larga duración (por ejemplo, Artemis) en el espacio, las operaciones mineras más allá de la Tierra podrían volverse viables en los próximos 20 años.

¿Para qué extraeríamos? y si sabemos que existe, ¿cuánto hay?

Los objetivos principales son el agua, los REE y los metales como el níquel, el hierro y el platino. Se ha detectado hielo de agua en la Luna,  así como en cometas y asteroides. Sin embargo, las estimaciones de la cantidad de hielo de agua presente en los asteroides o en la luna son imprecisas, con estimaciones de la prevalencia de agua lunar que van desde tan solo 11 millones de toneladas hasta más de mil   de toneladas.

Los depósitos de REE y metales en los asteroides son ligeramente más seguros, y la NASA estima que hay al menos 80.000 objetos ricos en hierro y níquel en el cinturón de asteroides que tienen más de 1 km de diámetro. Suponiendo que todos estos objetos fueron extraídos, el valor del metal extraído podría ser de más de 100 billones  de dólares. Por otra parte, capturar y reciclar los desechos espaciales que se encuentran en órbita terrestre baja, como los motores de cohetes desechados y los satélites al final de su vida útil, podría proporcionar rendimientos más pequeños pero mucho más seguros.

¿Cómo puede una operación minera, por ejemplo, en la luna, ser comercialmente viable y cómo se operaría?

El enfoque que actualmente es más cercano a la viabilidad comercial es el que apunta al agua lunar, especialmente como un medio de crear propulsor es para viajes de regreso a la Tierra o para repostar naves espaciales con destino a puntos distantes. Una operación de este tipo probablente se basaría cerca del borde de uno de los cráteres polares de la Luna,  donde el hielo es relativamente abundante pero la luz solar para la energía solar todavía es accesible.

¿Cuáles son los principales desafíos que enfrenta cualquier operación minera en la Luna o en el espacio? ¿Y cómo se pueden abordar?

Los principales desafíos técnicos radican en lidiar con el entorno inhóspito durante períodos prolongados. El equipo y los trabajadores deben operar en un vacío de baja gravedad y alta radiación sujeto a cambios de temperatura de más de 260 ° C. En la luna, la baja gravedad y el suelo fino y polvoriento complican la locomoción, y el entorno de microgravedad de la mayoría de los asteroides presenta aún mayores dificultades. Para las operaciones más allá de la luna, la distancia se convierte en un desafío cada vez mayor, ya que las señales de control y comunicaciones pueden tardar varios minutos en viajar desde los centros de comando terrestres hasta las naves espaciales en el cinturón de asteroides. Abordar los desafíos técnicos es una cuestión de producir equipos robustos, una sólida planificación para imprevistos y múltiples redundancias operativas y de seguridad. Los desafíos económicos incluyen la necesidad de un gasto de capital inicial sustancial, incertidumbre en los pagos y tiempo. Las organizaciones que buscan minar en el espacio deben desarrollar y producir equipos, capacitar a la tripulación para la misión y financiar el lanzamiento, la entrega, el apoyo y el retorno de los activos antes de que se obtenga el retorno de la inversión. Si bien las misiones a la luna requieren relativamente poco tiempo de viaje, llegar incluso a los asteroides más cercanos a la Tierra lleva años. Abordar estos desafíos, como la mayoría de las barreras económicas al espacio, se logra mediante la asociación con organismos espaciales gubernamentales cuyos bolsillos profundos y a largo plazo pueden sostener operaciones que podrían no lograr un rendimiento positivo durante muchos años.

¿Estamos en peligro de experimentar una guerra por el espacio?

El valor de los recursos espaciales es potencialmente grande, pero por ahora la incertidumbre sobre su valor sigue siendo alta. Junto con la dificultad técnica y el precio exorbitante de los vuelos espaciales, la incertidumbre en cuanto a la rentabilidad significa que solo los programas espaciales más capaces y mejor financiados pueden intentar explotar los recursos espaciales en la actualidad. Sin embargo, una vez que los valores de los recursos se vuelvan más seguros, la competencia entre las agencias de espacios públicos y comerciales será feroz.

¿Quién posee el espacio y estos valiosos recursos?

La respuesta corta es que no está claro. El Tratado del Espacio Exterior de 1967 de la ONU, firmado por EE.UU., Reino Unido y la Unión Soviética, declaró el espacio exterior como “la provincia de toda la humanidad … no sujeta a apropiación nacional por reclamo de soberanía, por medio de uso u ocupación”. El Acuerdo de la Luna de 1979 complementa el Tratado del Espacio Ultraterrestre y pide el establecimiento de un «régimen internacional» para gobernar la explotación de los recursos en la Luna y en otros lugares más allá de la Tierra. El Acuerdo de la luna, sin embargo, no fue firmado por ningún país importante con viajes espaciales (en ese momento). Junto con la Ley de Competitividad del Lanzamiento Espacial Comercial de EE. UU. de 2015, que otorga unilateralmente a las empresas estadounidenses una mayor libertad para recolectar y conservar materiales no vivos del espacio, el consenso internacional sobre la propiedad de los recursos espaciales parece poco probable. La respuesta más probable, dado el valor en juego, es simplemente quien llegue primero.