Gadu desmitiem Zemes iedzīvotāji vēroja, kā modernākās tehnoloģijas dodas uz citiem pasaules ķermeņiem – izpētīt Marsu, Mēnesi un pat tālos Titāna un Plutona nostūrus. Tagad zinātnes vēsturē atkārtojas paradoksāls, tomēr cerību raisošs scenārijs: rīki, kas radīti svešu planētu kartēšanai, atgriežas uz Zemes, lai palīdzētu atbildēt uz pašiem piezemētākajiem jautājumiem.
Kur atrodas stratēģiskie derīgie izrakteņi, no kuriem atkarīga enerģētiskā drošība, elektrotransporta attīstība un straujā pāreja uz tīru enerģiju? Atbildi uz šo jautājumu meklē NASA un United States Geological Survey kopprojekts GEMx, kura centrā ir jaunākās paaudzes spektrālais skeneris AVIRIS-5. Šī tehnoloģija, kas palīdzēja atklāt ūdens molekulas uz Mēness virsmas, tagad no 18 kilometru augstuma skenē sausos ASV rietumu reģionus, meklējot minerālus, kas varētu noteikt valsts ekonomikas nākotnes virzienu.
Spektrometrs, kas redz vairāk nekā cilvēka acs
AVIRIS-5 darbības pamatā ir uz Zemes virsmas atstarotās gaismas analīze. Katram minerālam un iežam ir sava raksturīgā “gaismas paraksta” spektrālā līkne – unikāla kā pirkstu nospiedums un tikpat uzticama. Lai gan ierīce darbojas milzīgā augstumā, tās precizitāte ir iespaidīga: telpiskā izšķirtspēja ļauj atšķirt objektus, kuru izmērs ir aptuveni no 30 centimetriem līdz 10 metriem. Tas nozīmē, ka redzamas kļūst pat ļoti nelielas ģeoloģiskās struktūras. Katrs lidojums rada apjomīgus trīsdimensiju datu kopumus, kuros katrs pikselis satur ne tikai krāsu, bet arī pilnu spektrālo informāciju.
Jums varētu patikt šie:
Šāda tehnoloģija ir īpaši piemērota ASV rietumu daļai – sausām, reti apaugušām teritorijām, kur atklātā grunts “labprāt” atklāj savus noslēpumus. Kopš 2023. gada komanda ir ievākusi datus no vairāk nekā 950 000 kvadrātkilometru lielas teritorijas, un līdz 2025. gada sākumam AVIRIS-5 būs pavadījis gaisā vairāk nekā 200 lidojumu stundu. Pirmie rezultāti liecina, ka projekts var kļūt par vienu no svarīgākajiem pavērsieniem ASV rūpniecības un enerģētikas nākotnē. Viena no agrīnajām veiksmes epizodēm bija litiju saturošu molibdēna nogulumu identificēšana kādreizējās Kalifornijas raktuvju atkritumu kaudzēs. Tas rāda, ka vērtīgus izejmateriālus iespējams atrast arī vietās, kur gadu desmitiem uzskatīts, ka “viss jau sen ir izrakts”.
Litijs ir viens no aptuveni 50 minerāliem, ko USGS uzskata par kritiski svarīgiem valsts drošībai un ekonomikai. Pieprasījums pēc tā pieaug straujāk nekā jebkad agrāk – galvenokārt elektroauto akumulatoru un enerģijas uzkrāšanas sistēmu dēļ, kas būtiski pārveido globālos izejvielu tirgus. GEMx ir daļa no plašākas Earth MRI iniciatīvas, un tai ir divi galvenie mērķi: atklāt jaunus derīgo izrakteņu resursus un no jauna izvērtēt vecās, pamestās raktuves, kur varētu slēpties resursi, par kuriem iepriekšējās paaudzes pat nedomāja. Trešais projekta balsts ir vides monitorings un piesārņojuma avotu, piemēram, skābo raktuvju ūdeņu, identificēšana.
Ceļš no kosmosa Zemes labā
NASA spektrometru vēsture sniedzas līdz 20. gadsimta 70. gadiem, un to dzimtene ir leģendārā NASA Jet Propulsion Laboratory, kur izstrādātas ierīces gandrīz visu Saules sistēmas cieto debess ķermeņu izpētei. Viena no nozīmīgākajām uzvarām bija ūdens molekulu atklāšana uz Mēness virsmas 2009. gadā – rezultāts, kas joprojām ietekmē Artemis programmu. Līdzīgi instrumenti ir pētījuši Merkuru, Marsu, Titānu, Plutonu, un drīzumā tie dosies arī uz Jupitera ledus pavadoni Eiropu.
AVIRIS-5 ir šīs attīstības kulminācija. JPL inženieri nepārtraukti pilnveido ierīci, izmantojot progresīvas optiskās sastāvdaļas un īpaši tumšus materiālus, piemēram, “melno silīcija dioksīdu”, kas samazina izkliedēto gaismu gandrīz līdz nullei. Tas ļauj sasniegt mērījumu precizitāti, ko agrāk uzskatīja par iespējamu tikai laboratorijas apstākļos. Iepriekšējo paaudžu līdzīgi instrumenti ir kartējuši vulkāniskos mākoņus, novērtējuši 11. septembra teroraktu radītos postījumus, sastādījuši ledāju kartes un atšifrējuši tuksnešu minerālo sastāvu.
Tagad tehnoloģijai ir jauna loma – palīdzēt izprast mūsu pašu planētu tikpat rūpīgi, kā esam iepazinuši tālos pasaules ķermeņus. Pateicoties detalizētai spektranalīzei, derīgo izrakteņu meklēšana kļūst daudz mērķtiecīgāka: pirmā atlase notiek no gaisa, nevis izmantojot simtiem ģeologu lauka darbus milzīgās teritorijās. Tikai pēc tam urbšanas iekārtas nonāk uz zemes – un tikai tur, kur ir reāla iespēja atrast vērtīgus resursus. Tas samazina izmaksas, paātrina izpēti un ierobežo cilvēka radīto slodzi ekosistēmām.
Jums varētu patikt šie:
GEMx solījumi un realitātes izaicinājumi
Uz četriem gadiem plānotais GEMx ir spilgts piemērs tam, kā kosmosa misiju tehnoloģijas var kalpot ļoti praktiskiem, zemes mērķiem. Šāda Zemes dzīļu kartēšana ir kvalitatīvs lēciens, kas palīdz nošķirt patiesi perspektīvas teritorijas no tām, kur ieguves radītā ietekme uz vidi un ekonomiku būtu pārlieku liela. Tomēr tehnoloģija ir tikai viena liela puzles daļa. Pat visprecīzākā analīze negarantē, ka atklātie atradņi tiks izmantoti – nākamajā solī uzmanības centrā nonāk sarežģīti jautājumi par vietējām kopienām, ūdens resursiem, dabas aizsardzību un normatīvajiem nosacījumiem.
Tuvākajos gados diskusijas arvien biežāk pārcelsies no jautājuma “vai tur ir minerāli?” uz jautājumu “vai tos ir vērts iegūt?”. AVIRIS-5 un GEMx šeit nodrošina pierādījumos balstītus datus, kas stratēģisku lēmumu pieņemšanā nereti pietrūkst.
Ja projekts izdosies, ASV iegūs daudz vairāk nekā tikai jaunu datubāzi – tiks izveidota pastāvīgi atjaunojama valsts derīgo izrakteņu kartēšanas sistēma, kas varēs atbalstīt enerģētikas politiku, rūpniecību, klimata un ūdens resursu pārvaldību, kā arī palīdzēt novērst mežu ugunsgrēkus. Ir savā ziņā paradoksāli, ka tehnoloģijas, kas palīdzējušas mums izprast tālos pasaules ķermeņus, tagad var noteikt, cik gudri spējam izmantot pašu planētas resursus.
