Geleceğin serveti: Asteroit madenciliği

Fizik ve Uzay Öne Çıkanlar

Günümüzde Dünya üzerindeki maden rezervlerinin birçoğu gezegenimizde tükenmiş durumda ve geri kalanı da hızla tükenmeye devam ediyor. Peki bunlara çözüm olarak neler yapabiliriz?

Bu sorunun cevabını yıllar önce Türkiye Cumhuriyeti kurucusu ve ilk devlet cumhurbaşkanı Mustafa Kemal Atatürk, "İstikbal göklerdedir!" sözü ile vermiş olsa gerek.

Alternatif maden çözümlerimizi Dünya'da aramak yerine gözlerimizi biraz yukarı çevirmeliyiz. Evren, İnsanlık için sırlarla çerçevelendiği gibi, bir o kadarda sorunların çözümleri ile doludur. Bu sorunun çözümüde evrende.


Asteroit madenciliği ya da uzay madenciliği, asteroitlerden ve Dünya'ya yakın küçük gezegenlerden hammadde çıkarılması işleminin adıdır. Asteroit madenciliği, asteroitlerden mineral ve gaz, uzayda inşa edilecek yapılarda kullanmak üzere demir, nikel ve titanyum, astronotların bu yapılarda çalışmalarını devam ettirebilmeleri için gerekli su ve oksijen, roket yakıtında kullanmak için hidrojen ve oksijen temin etmek gibi görevler üstlenir. Uzay araştırmalarında bu aktivitelere "yerinde kaynak temini" de denir.

Ön tanımlamalarımızdan sonra konuya asteroitlerin tanımını yaparak başlayalım.


Asteroit nedir?

Bu soruyu cevaplamak için, Güneş Sistemi tarihini biraz inceleyelim. Yaklaşık 4,6 milyar yıl önce Güneşimiz, merkezde yerçekimi çöküşü yaşayan bir gaz ve toz bulutsusundan oluştu.

Yaygın bir modele göre, malzemenin çoğunu güneş bulutsusundan tüketen, geri kalan gaz ve toz, Güneş ekvatoru etrafında büyük, düz bir diske (çembersel bir birikim diski) dönüştü.  Önümüzdeki birkaç eons boyunca, bu disk gezegenleri oluşturmak için yavaş yavaş yerinde yoğunlaştı.

Mevcut astronomik modellerimize göre asteroitler, Güneş Sisteminin oluşumundan kalan malzemedir. Bu bağlamda, Dünya gibi asteroitler ve gezegenler aynı başlangıç ​​malzemelerinden oluşmuştur.

Dünya'da yerçekimi, ağır elementlerin çoğunu (demir ve nikel gibi) yaklaşık dört milyar yıl önce Achaean Eon (Proterozoik Devir) sırasında çekirdeğe çekti.  Bu süreç, kabuğunun ağır metallerinin ve ağır elementlerinin çoğunu tüketti.

Bir model, Ağır Bombardıman Dönemi'nde yaklaşık 4.1 ila 3.8 milyar yıl önce, karasal gezegenlerle (Merkür, Venüs, Dünya ve Mars) orantısız olarak yüksek miktarda asteroitlerin çarpıştığını varsaymaktadır.  Bu etkiler daha sonra  tükenmiş olan kabuğa demir, nikel, altın, kobalt, manganez, molibden, osmiyum, paladyum, platin, renyum, rodyum, rutenyum ve tungsten gibi metallerle yeniden aşılanırdı.

Diğer araştırmacılar bombardımanın zaman içinde sabit olduğunu varsayıyorlar.


Astroit Madenciliğine Neden İhtiyaç Duyalım?


Şunu çok iyi bilmeliyiz ki gezegenimizdeki tüm kaynaklar elbet bir gün tükenecek, biz bugün bu kaynakların yerine alternatif çözümler üretmezsek gelecekte kendi kendimizin esiri oluruz.

Ayrıca Cumhuriyet Gazetesi köşe yazarı, Herkese Bilim ve Teknoloji Dergisi yayın danışmanı Orhan BURSALI ile bir röportaj gerçekleştirdim ve bu konu ile ilgili şunları ifade etti:

"Değerli metaller giderek yüksek teknolojilerde kullanılır olduğundan bu konuda yatırım yapan ülkelerin değerli metaller konusunda özel politikaları oluştu."

Bu politikaları oluşturan ülkeler arasında Türkiye'ninde dahil olduğunu dile getirdi. Sn. Hocam Orhan BURSALI; bu elementlerin giderek tükendiğini, eser elementlere ulaşmanın bir yolu da uzay olduğunu ve asteroit madenciliğini "Güvensiz Dünya'da bir yatırım aracı" olarak nitelendirdiğini belirtti.

Sayın hocamında söylediklerini destekler nitelikteki spekülasyonlara göre; modern endüstrinin ana elementleri olan antimoni, bakır, kalay, çinko, gümüş, kurşun ve altın gibi rezervler gelişmekte olan ülkelerin artan tüketimine paralel olarak 50-60 yıl içerisinde dünya üzerinde tükenmiş olacak.
Ayrıca 2013 yılında NASA'nın yaptığı bir araştırmaya göre; cep telefonu, uçak, savunma sanayii, otomobil gibi sektörlerde kullanılan çeşitli madenlerin rezervlerinin 2045 yılında ciddi manada azalması bekleniyor. Buna karşılık olarak platinyum ve kobalt gibi değerli elementlerin asteroitlerden çıkartılıp Dünya'ya gönderilebileceği önerildi.

Central Florida Üniversitesi'nde gezegen bilimleri fakültesinde fizkiçi ve uzay madenciliği bölümlerinde çalışan, geçmişte de 30 yıl boyunca NASA'da çalışmış Sayın Dr. Phil METZGER hocam ile gerçekleştirdiğim bir diğer röportajda bu konuyla ilgili şu ifadeleri belirtiyor;

"Birkaç uzay madenciliği şirketi asteroitler çıkarmayı planlıyor ve tüm asteroit veya sadece ondan mayınladıkları kısmı Dünya'ya geri getirmek istiyorlar. Her iki durumda da, uzayda kaynak elde etmek keşif ve insan medeniyetinin uzaya ilerlemesi için devrimci olacaktır, bu nedenle ilk kez bir asteroit geri getirmek, insanlık tarihinde asla unutamayacağımız özel anlardan biri olabilir. Asteroitler, Dünya gibi silikatlar ve metaller içerir, aynı zamanda büyük miktarda su taşıyan mineraller ve karbon bileşikleri ve diğer uçucular da içerirler.  İşte bu yüzden onları mayınlamak istiyoruz! İhtiyacımız olan çok şey var."

Sayın Hocam Metzger'in bahsettiği örnekleri detaylandıracak olursak; gezegenimizdeki altın, kobalt, demir, manganez, molibden, nikel, osmiyum, paladyum, platin, renyum, rodyum, ruthenyum ve tungsten gibi ekonomik ve teknolojik gelişimde önemli yer tutan ve yer kabuğundan çıkarılan elementler, Dünya'ya çarpan asteroit yağmurları ile gelmiş ve yer kabuğunun soğumasıyla oluşmuşlardır. Çünkü dört milyar yıl önce yer kabuğu erimeye başladığında çekim kuvveti ile ağır siderofilik elementleri arzın merkezine doğru çekti. Böylece yer kabuğundaki değerli elementler çok azaldı veya tükendi. Astreoitlerin çarpmasıyla yer kabuğu tekrar metaller ile doldu.

Birçok araştırma ve analizlere görede mevcut kaynak ve rezervlerimiz genel Dünya tarihi ile bakıldığında tükenmek üzere.
En değerli madenlerden Altın, bugün üretimi maksimum seviyeye ulaşmış durumda. CFRA Research'te analist olarak görev yapan Matthew Miller, Dünya'da mevcut olan tüm büyük altın rezervlerinin keşfetildiğini söylüyor.

Diğer bir maden olan demire bakacak olursak Dünyadaki demir cevheri rezervleri 167 milyar ton olarak bilinmektedir ve bunun neredeyse yarısı tükenmiştir.

2006 yılında, Keck Gözlemevi Trojan asteroitlerden 617 Patroclus ve muhtemelen Jüpiter'in diğer Trojan asteroitlerinin sönük kuyruklu yıldızlar olduğunu ve çok fazla buz kütleleri içerdiklerini anons etti. Benzer şekilde Jüpiter ailesinden olan kuyruklu yıldızlar ile Dünya'ya yakın diğer asteroitlerin de su içerebildikleri öne sürüldü. Buz, insanlığın güneş sisteminde yayılması için gerekli fiziksel ve finansal sürdürülebilirlik gibi iki koşuldan birini sağlayabilecek.

Astrobiyolojik perspektiften bakıldığında, asteroit madenciliği dünya dışı akıllı yaşam araştırması için de bilimsel veri sağlayabilir. Bazı astrofizikçiler dünya dışı akıllı ve üstün medeniyetlerin güneş sistemimize gelmeleri halinde çoktan asteroitlerde maden aramaya başlamış olacaklarını söylüyorlar. Eğer öyleyse onların maden arama aktiviteleri Dünya'dan fark edilebilir.

Asteroit Madenciliğinin Maliyeti:

Genel olarak değerlendirecek olursak, çıkarılacak madenin kalitesi, masraflar ve maden çıkarmak için gerekli ekipman net olarak bilinmiyor ve sadece speküle edilebilir durumda. Ekonomik analizlere göre asteroitten çıkarılacak madenlerin Dünya'ya getirilmesi için harcanan masraf, pazar fiyatını karşılamıyor ve halihazırdaki uzay kargo masraflarının çok fazla olması yüzünden yatırımcıların pek ilgisini çekmiyor. Fakat madenler için potansiyel market belirlenebilir ve kar elde edilebilir. Örneğin uzay turizminde kullanılacak yörüngedeki roketler için birkaç ton suyun taşınması çok büyük kar sağlayabilir.

Ayrıca, açıkça ortadadır ki geleceğin trilyonerleri asteroit madenciliği diğer adı ile uzay madenciliği yapan kişilerden çıkacaktır. Sebebi ise Dünya üzerinde bulamayacağımız kadar maden rezervine sahip asteroitler olması.

Birkaç örnek ile ele alacak olursak; 33 kilometre uzunluğunda ve 13 kilometre genişliğinde olan, 79.2 trilyon ton kütlesindeki 433 Eros asteroidinde, tahminlere göre Dünya’da şimdiye kadar çıkarılandan daha fazla altın ve platin vardır.

Sadece 1 km çapında ki bir metalik asteroidin bile hammadde olarak günümüzdeki değeri, trilyon dolarlar ile ifade edilmektedir ve yine sadece 10 metre boyutların S-tipi bir asteroid, 650.000 kilogram kadar metal içerir, bunun 50 kilogramını altın ve platin benzeri nadir metaller oluşturur.

1997 yılında, çapı 1.6 km olan küçük metalik bir asteroitte 20 trilyon dolardan fazla değerde endüstriyel metal olduğu söylentileri çıktı. Daha küçük bir M-tipi asteroit iki milyar ton demir-nikel madeni içerebilir. 16 Psyche isimli asteroitin 1.7×1019 kg demir-nikel alaşımı içerdiğine inanılıyor ve bu miktar dünyanın üretim ihtiyacını birkaç milyon yıl giderebilir.

 

Planetary Resources firması 30 metre uzunluğundaki bir asteroitten elde edilecek platinin 25-50 milyar dolar değerinde olduğunu iddia etse de, ekonomistler dünya dışından getirilecek değerli metallerin fiyatları çok düşürebileceğini söylüyorlar.

Asteroid madenciliğinin başarılı olduğunu, büyük bir asteroid dolusu kaynağı Dünya’ya getirdiğimizi varsayalım. Bunun sonuçları ne olacak? Bir ekonomist değilim ama kesinlikle şu anda alışık olduğumuz ekonomi değişime uğrayacaktır. Örneğin bir anda demir kadar bollaşan altın ve platin değer kaybederek ihtiyaç duyulan her alan için neredeyse sınırsız miktarda bulunacak. Ve bu işe yatırım yapan hangi ülke veya şirket olursa, Dünya’daki herhangi bir ekonomik güçten çok çok daha yüksek gelirler elde edip dengeleri alt üst edecektir.


Asteroid Madenciliğini Nasıl Gerçekleştirebiliriz?

Cumhuriyet Gazetesi köşe yazarı, Cumhuriyet Bilim ve Teknoloji yönetmeni Sayın Orhan BURSALI Asteroit Madenciliği için ilk olarak şu anda altyapı hazırlandığını, asteroitlere inişlerin ve maden çıkarımının testlerinin/provalarının gerçekleştirildiğini ifade etti. NASA'nın ilk olarak asteroitlere bir rover ( uzay aracı ) gönderme hedefi var. Hatta geçtiğimiz aylarda bunu başarmıştı. NASA asteroitlere insanlı uçuş düzenlemeden önce bir robot uzay gemisi göndermek için gereken çalışmalara yakın zamanda başlayacak. Bunun için öncelikle numune almak üzere doğru asteroiti seçmek gerekiyor. Ardından uzay gemisi ve uzay motoru tasarlanacak, Dünya’ya 80 milyon km’den daha uzaktaki asteroitlere gitmek için en uygun rota çizilecek.

Körüklü uzay aracının mavi renkli motorunun kimyasal yakıtla çalışan geleneksel bir roket olmadığını biliyoruz. Bu da mantıklı bir seçim: Mars’tan uzağa roketle gitmek o kadar çok yakıt gerektirir ki inşa ettiğimiz uzay gemisi dev yakıt tankı nedeniyle yerinden kalkmaz. Elimizdeki kimyasal roketler bu kadar büyük bir gemiye yeterli itiş gücü sağlayamaz.

NASA da bunun farkında. NASA eski başkanı Bolden, asteroit uçuşları için Keck Enstitüsü Uzay Araştırmaları Departmanı’nın hazırladığı raporu baz alacaklarını söylüyor ve bu raporu hazırlayan araştırmacılar da asteroit gemisi için iyon motoru kullanılmasını tavsiye ediyorlar. İyon motoru uzak mesafelerde fazla yakıt harcamadığı için, bu sistemle çalışan gemiler küçük ve hafif oluyor.

Her durumda maksimum 500 ton ağırlığında 8 metrelik bir asteroiti Ay’a taşımaktan söz ediyoruz. Ancak 500 ton için 2,6 milyar dolar harcamak gerekecek. Keck Enstitüsü raporundaki 10 tonluk küçük asteroitleri seçmek en mantıklısı olabilir gibi gözüküyor.

NASA’nın robot gemisi, gözüne kestirdiği asteroiti katlandıktan sonra kolayca açılabilen özel bir motorize körükle yakalayacak. Bu körük, küçük bir otomobil büyüklüğündeki asteroiti içine alacak. Daha sonra körüğün ağzı kapanacak ve robot gemi, asteroiti aylar sürecek bir yolculuğun ardından Ay yörüngesine bırakacak.

Evet, Ay yörüngesine bırakılacak. Gezegenimizi kendi elimizle tehdit altına sokmak istemeyiz. Asteroitleri Dünya yörüngesine park etmek istemiyoruz, çünkü göktaşı çarpışması riski Dünyamız için tehdit oluşturur. Gerçi NASA’nın yakalamak istediği asteroitler, Dünya'yı yok edecek kadar devasa bir büyüklüğe sahip değiller. Bu küçük kayalar kontrolden çıksa bile, gezegenimizin atmosferine girince sürtünme nedeniyle buharlaşarak yok olacaktır; ama NASA’nın temkinli davranması gayet normal. Bu tarz programlarda Dünya'nın geleceği adına risk alınmamalı zaten.

Asteroitleri Ay yörüngesine park etmemizin bir sebebi daha var, o da yörünge kirliliği: Son 50 yılda uzaya fırlatılan roketlerin ve uyduların kalıntıları Dünya yörüngesini adeta bir çöplüğe dönüştürdü. Günümüzde Uluslararası Uzay İstasyonu bile saatte binlerce kilometre hızla hareket eden roket parçalarının tehdidi altında. Yörünge zaten fazlasıyla roket ve uydu kalıntıları ile doluyken bir de yörüngemize asteroit çöplüğüne dönüştürürsek işin içinden çıkamayız.

Asteroit madenciliğinde en iyi numuneleri almamız için bize Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü gibi çalışan robot gemiler gerektirecek. Astronotlar, robotların Ay yörüngesine getirdiği asteroitlerden taş parçaları toplayacak ve bu numuneler Dünya’da analiz edilecek.

Detaylı bir Ar-Ge'nin ardından asteroit kuşağının maden haritası çıkarılacak; hangi asteroitte ortalama ne kadar demir, nikel, paladyum, platin, iridyum vb. olduğuna bakılacak.

NASA eski başkanı Charles Bolden, “Bu uzay seferi yeni bilimsel keşiflerin yapılmasını, yeni teknolojilerin geliştirilmesini ve yaşadığımız gezegenin korunmasını sağlayan eşi benzeri görülmemiş bir teknolojik başarı olacak” diyor. “Asteroit inisiyatifi NASA’nın bilim, teknoloji ve insanlı uçuşlar alanında kaydettiği en büyük ilerlemeleri tek potada eriterek, 2025’te bir asteroite insanlı uçuş düzenleme amacını gerçekleştirmemizi sağlayacak.”

Günümüzde artık uzay programlarını sadece devletler düzenlemiyor. Bu alanda özel sektörde de bir çok şirket kuruldu. Eskiden roketleri sadece devletler yapabiliyorken günümüzde karşımıza ULA ve SpaceX, gibi bir çok özel sektör şirketi çıkıyor.

Asteroid Madenciliğinin önemini kavrayan, kendine güvenen ve asteroit kuşağından maden çıkarmayı hedefleyen Planetary Resources şirketi dünyanın en zengin yatırımcıları tarafından finanse ediliyor.

Google’ın kurucu ortağı Larry Page, Google Yönetim Kurulu Başkanı Eric Schmidt, Ünlü Yönetmen James Cameron, Microsoft Uygulama Yazılımları Grup Direktörü Charles Simonyi, Google Yönetim Kurulu üyesi K. Ram Shriram, Perot Systems Yönetim Kurulu Başkanı Ross Perot gibi fütürist girişimciler bu işe el attı. Zenginler madenciliği uzaya taşıyarak ağır sanayi sektörünü kökten değiştirecek olan Planetary Resources şirketine büyük para yatırdı. Ve bu programda biz de varız dediler.

Kısaca özetleyecek olursak;

Sayın Orhan BURSALI hocamında dediği gibi güvensiz Dünya'nın yatırım aracı olan asteroit madenciliği, gelecek insan neslinin sürdürülebilmesi için çok önemli bir programdır. Dünya'dakinden kat kat daha büyük maden rezervleri asteroitlerde mevcut. Dünya'da bir çok ülke hatta özel sektör de bunun farkında ve harekete geçmiş durumdalar ve çok fazla sürmedende uzay madenciliğini gerçekleştireceklerdir.

Makalemi, bu süreçte bana yardım eden, destek olan Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü'nden Meteor Bilimci Doç. Dr. Ozan ÜNSALAN hocamın şu sözleri ile bitirmek istiyorum;

"Dünya'da bir çok ülke hızlandı ama kimse ilerlemedi." 😉

Erhan Şencan / astrosencan.blogspot.com