Kelias dešimtmečius žmonija stebėjo, kaip pažangiausios technologijos skrieja į kitas planetas, tyrinėja Marsą, Mėnulį ar net tolimuosius Titano bei Plutono kampus. Tačiau šiandien kartojasi paradoksali, bet viltinga mokslo istorija: įrankiai, sukurti svetimų pasaulių paslaptims atskleisti, grįžta namo – tam, kad padėtų išspręsti pačius žemiškiausius klausimus. Kur slypi strateginės žaliavos, nuo kurių priklausys energijos saugumas, elektromobilumo plėtra ir spartėjanti energetinė transformacija?
Atsakymo į šį klausimą imasi pažangiausias NASA ir United States Geological Survey (USGS) projektas GEMx, kuriame pagrindinį vaidmenį atlieka naujos kartos spektrinis skeneris AVIRIS‑5. Ši technologija, padėjusi aptikti vandens molekules Mėnulyje, dabar iš 18 km aukščio analizuoja sausas JAV vakarinės dalies žemes, ieškodama mineralų, galinčių nulemti šalies ekonomikos ateitį.
Spektrometras, matantis daugiau nei žmogaus akis
AVIRIS‑5 veikia analizuodamas nuo Žemės paviršiaus atsispindinčią šviesą. Kiekvienas mineralas ir kiekviena uoliena turi savitą „šviesos parašą“ – unikalią spektro kreivę, kuri tampa ne mažiau patikima nei žmogaus piršto atspaudas. Nors prietaisas skrenda didžiuliame aukštyje, jo tikslumas stulbinantis: erdvinė raiška leidžia atskirti objektus, kurių dydis nuo 30 centimetrų iki 10 metrų, todėl galima matyti net smulkias geologines struktūras.
Kiekvieno skrydžio metu sukuriami milžiniški trimatiai duomenų rinkiniai, kuriuose kiekvienas pikselis turi ne tik spalvą, bet ir visą spektrinę informaciją. Tai leidžia ne tik „pamatyti“, bet ir „perskaityti“ Žemės paviršiuje slypinčią mineraloginę sudėtį.
Ši technologija ypač tinka JAV vakarinėms teritorijoms – sausoms, menkai apželdintoms, todėl atviroms žvilgsniui į žemės gelmių paslaptis. Nuo 2023 metų komanda surinko duomenis apie daugiau kaip 950 tūkst. kvadratinių kilometrų plotą, o iki 2025 m. pradžios AVIRIS‑5 ore jau praleido per 200 valandų. Pirmieji rezultatai rodo, kad projektas gali tapti strateginiu JAV pramonės ir energetikos lūžio tašku.
Vienas ankstyvųjų atradimų – buvusios Kalifornijos kasyklos atliekų krūvose aptikti moliai, kuriuose yra ličio. Tai signalas, kad vertingos žaliavos gali slėptis ten, kur šimtmečius manyta, jog „viskas jau iškasta“.
Litis yra vienas iš maždaug 50 mineralų, kuriuos USGS priskiria kritiniams nacionaliniam saugumui ir ekonomikai. Jo paklausa auga sparčiau nei bet kada anksčiau – elektromobilių baterijos ir energijos saugyklos iš esmės keičia globalią žaliavų rinką.
GEMx, būdamas svarbi plačiosios Earth MRI iniciatyvos dalis, siekia dviejų pagrindinių tikslų:
- atrasti naujus strateginių žaliavų išteklius;
- pervertinti senas, apleistas kasyklas, kuriose gali slypėti mineralai, apie kuriuos ankstesnės kartos nė nepagalvojo.
Trečiasis projekto ramstis – aplinkos stebėsena ir taršos židinių, pavyzdžiui, rūgštinių kasyklų nuotekų, identifikavimas.
Kelias iš kosmoso į Žemę
NASA spektrometrų istorija prasidėjo dar aštuntajame dešimtmetyje, o jų gimtinė – legendinė NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). Čia sukurti instrumentai aplankė beveik visus didžiuosius uolinius Saulės sistemos kūnus. Vienas ryškiausių pasiekimų – 2009 m. Mėnulyje aptiktos vandens molekulės. Šis atradimas iki šiol daro įtaką Artemis programos planams.
Panašūs prietaisai tyrinėjo Merkurijų, Marsą, Titaną, Plutoną, o artimiausiu metu skris į Europą – Jupiterio ledo mėnulį. AVIRIS‑5 yra šios technologinės evoliucijos viršūnė.
JPL inžinieriai nuolat tobulina šį spektrometrą, naudodami pažangius optinius komponentus ir ypač tamsias medžiagas, tokias kaip „juodasis silicis“, beveik visiškai pašalinantis išsklaidytą šviesą. Tai leidžia pasiekti matavimo tikslumą, kurio anksčiau buvo įmanoma tikėtis tik laboratorijoje.
Ankstesnės šios technologijos versijos jau buvo pritaikytos labai įvairiose srityse: jos analizavo vulkaninių debesų struktūrą, vertino rugsėjo 11‑osios teroristinių išpuolių žalą, kartografavo ledynus ir netgi „skaitė“ dykumų mineralogiją.
Dabar ši technologija turi naują misiją – padėti žmonėms suprasti savo planetą taip pat giliai, kaip kadaise ėmėme suprasti svetimus pasaulius. Išsamios spektro analizės dėka žaliavų paieškos gali būti suplanuotos daug tiksliau: vietoje šimtų geologų komandų, klaidžiojančių milžiniškose teritorijose, pirmasis filtravimas atliekamas ore. Tik tada į darbą pajungiamos gręžimo mašinos – ten, kur yra reali tikimybė atrasti vertingų išteklių.
Toks metodas mažina išlaidas, spartina tyrimus ir riboja žmogaus poveikį ekosistemoms.
GEMx pažadai ir tikrovės iššūkiai
Ketveriems metams numatytas GEMx – išskirtinis pavyzdys, kaip kosminių misijų technologijos gali tarnauti labai žemiškiems sprendimams. Tokia žemės gelmių kartografija yra kokybinis šuolis, leidžiantis atskirti perspektyvias vietas nuo tų, kuriose gavybos poveikis gamtai ir ekonomikai būtų pernelyg didelis.
Vis dėlto technologija – tik vienas dėlionės elementas. Net ir tobula žemėlapio analizė negarantuoja, kad atrastas telkinys bus pradėtas eksploatuoti. Toliau prasideda sudėtingi klausimai apie vietos bendruomenes, vandens išteklius, aplinkosaugos reikalavimus ir reguliavimo labirintus.
Jau artimiausiais metais diskusijos vis dažniau persikels iš klausimo „ar ten yra mineralų?“ į klausimą „ar verta juos išgauti?“. AVIRIS‑5 ir GEMx čia suteikia nepaneigiamus, aukštos raiškos duomenis, kurių dažnai stinga priimant strateginius sprendimus.
Jeigu projektas bus sėkmingai įgyvendintas, JAV gaus daug daugiau nei naują duomenų bazę – bus sukurta nuolat atnaujinama šalies žaliavų žemėlapių sistema. Ji galės remti energetikos, pramonės, klimato kaitos švelninimo, vandens išteklių valdymo ir net gaisrų prevencijos strategijas.
Paradoksalu, bet technologijos, padėjusios mums geriau suprasti tolimus pasaulius, šiandien gali tapti kertiniu veiksniu sprendžiant, kaip išmintingai panaudosime savo planetos išteklius.
