Eitt stakt smástirni sem er aðeins nokkur hundruð metrar í þvermál, inniheldur svo mikið af verðmætum málmum að allir menn á jörðu gætu orðið milljarðamæringar væri slíkum feng deilt jafnt milli okkar allra.
Því hafa vísindamenn í um 50 ár látið sig dreyma um námuvinnslu á þessum litlu geimhnausum – án þess að komast svo mikið sem einni skóflustungu nær því markmiði.
En draumurinn lifir áfram og hefur nú fengið aukið vægi vegna kröfu manna eftir hráefnum fyrir grænu orkuskiptin.
Námuvinnsla á smástirnum er þannig orðin nauðsynleg ef við eigum að geta haldið áfram að framleiða sólarsellur, vindmyllur og rafbíla í sífellt vaxandi mæli. Það er einfaldlega að verða búið að tæma jörðina af öllum þeim málmum sem græn tækni byggir á.
Mikilvægi námuvinnslu í geimnum hefur því aldrei verið meira. Því keppast mörg fyrirtæki nú við að finna nýjar aðferðir sem geta gert þennan gamla draum að veruleika.
Ríkidæmi jarðar á of miklu dýpi
Gjörvallt sólkerfið myndaðist úr sama rykskýinu fyrir 4,6 milljörðum ára og því gæti það virst harla undarlegt að smástirni skuli innihalda meira af fágætum frumefnum en jörðin gerir.
Sannleikurinn er reyndar sá að jörðina skortir sannarlega ekki slík efni. Þessi frumefni liggja bara á allt of miklu dýpi í hnettinum okkar til að við getum náð í þau.
Í bernsku sólkerfisins mynduðust pláneturnar þegar aragrúi rykkorna rakst saman og myndaði sífellt stærri klumpa.

Í grundvallaratriðum er jörðin smástirni sem í frumbernsku sólkerfisins óx í plánetustærð þar sem sífellt stærri steinar voru dregnir saman með þyngdaraflinu.
Þarna voru óteljandi lítil himintungl að myndast. Þessir nýju hnettir urðu stöðugt fyrir árekstrum minni bergbrota sem hituðu þá upp og gerðu fljótandi.
Þyngdaraflið varð síðar til þess að þyngstu frumefnin leituðu inn að miðju þeirra, á meðan þau léttari enduðu við yfirborðið. Járn, nikkel, gull, silfur, platína og aðrir málmar eru því í miklu magni djúpt í iðrum jarðarinnar.
Að það skuli yfir höfuð vera hægt að vinna þessa málma stafar af ótrúlega miklu regni smástirna sem skall síðar á jörðinni.
Fyrir 3,9 milljörðum ára hafði jörðin kólnað nægilega mikið til að vera heilsteypt bergpláneta. Þeir bergklumpar sem að urðu eftir frá plánetumynduninni lengra úti í sólkerfinu skullu nú á jörðina og skildu eftir mikið ríkidæmi af þungum frumefnum á yfirborði hennar.
Þessi frumefni eru nú að verða uppurinn og því þurfum við á nýjum aðföngum að halda.
Fjölmörg frumefni eru undir
Í dag er flest smástirni að finna í smástirnabeltinu milli Mars og Júpíters. Þrátt fyrir að við vitum um meira en hálfa milljón slíkra smástirna samsvarar þyngd þeirra einungis um fjórum hundraðshlutum af massa tunglsins okkar.
Stjarnfræðingar skipta smástirnum í mismunandi gerðir eftir efnasametningu og hvernig sólarljós endurvarpast af þeim. Stærstur hluti þeirra er af C-gerð og eru þau dökk með miklu magni af kolefni í yfirborðinu, á meðan t.d. málmríkari M-gerðir smástirna eru mun fágætari. Smástirnin eiga þó öll sameiginlegt að vera sneisafull af verðmætum efnum.
44 frumefni geta orðið hörgulvara á jörðu fáum við ekki aðföng utan úr geimnum.
Smástirnin geta mögulega fært okkur þau frumefni sem eru að verða hörgulvara hér á jörðu. Alþjóðlega orkustofnunin, IEA, hefur þannig bent á 44 frumefni sem segja má að séu – ef ekki á válista – heldur jafnvel í útrýmingarhættu.

Sum frumefni eru næstum uppurin
Samkvæmt Alþjóðlegu orkustofnuninni, IEA, eru allt að 44 frumefni að verða hörgulvara á jörðu. Þau gulu, t.d. litín, höfum við takmarkaðan aðgang að. Þau appelsínugulu, m.a. úran, eru við það að hverfa vegna mikillar notkunar meðan þau rauðu, t.d. zink, eru komin að hættumörkum.
Mörg þessara efna skipta sköpum við framleiðslu á vindmyllum og sólarsellum sem eiga að veita okkur græna orku. Önnur eru mikilvæg í svokallaðri vetnistækni sem er ætlað að geyma rafstraum. Jafnframt krefst framleiðsla á rafbílum fágætra efna fyrir rafmótora og ekki síst fyrir rafhlöðurnar, á meðan farsímar okkar og annar tölvubúnaður þurfa einnig drjúgan hluta af fágætum frumefnum.
Greining nokkur sem hagfræðingurinn Ian Lange við Colorado School of Mines í BNA stóð fyrir árið 2023 kannaði möguleika námuvinnslu á smástirnum. Lange dróg þá ályktun að vinnsla sumra málma verði afkastameiri úti í geimi heldur en hér á jörðu eftir 30 – 40 ár.
Smástirni geta tryggt tæknilega framtíð okkar
Tæknileg framþróun hefur á síðustu 50 árum reynt mjög á takmarkaðar auðlindir jarðar. Ferskar birgðir frá smástirnum geta hjálpað okkur áfram veginn, bæði hvað varðar upplýsingatæknina og grænu orkuskiptin.

1. Sólarsellur þurfa mikið af silfri
Framleiðsla á sólarsellum hefur margfaldast á síðustu árum en í þær þarf bæði galíum, germanium, indium, zink og silfur. Hætt er við að skortur verði á silfri en það er öflugasti leiðarinn.

2. Vindmyllur þurfa mikið sink
Smíði vindmyllugarða hvarvetna í heiminum krefst margra málma eins og króms, mólýbdeni og ekki síst sink sem ver vindmyllurnar fyrir ryði. Auk þess þurfa myllurnar kóbalt og neódými sem er notað í segla rafalanna.

3. Rafbílar gleypa kóbalt og litín
Heimsmarkaðurinn fyrir rafbíla hefur margfaldast og vex enn. Afleiðingin er mikið álag á frumefnið neódým sem er notað í segla, rafmótora ásamt kóbalti, nikkeli, mangani og nitíni sem er nýtt í rafhlöður.

4. Vetnistæknin krefst mikillar platínu
Við þurfum að finna nýjar leiðir til að geyma græna orku. Ein góð lausn er að kljúfa vatn í súrefni og vetni sem síðan er hægt að fylla á kúta en tækni þessi krefst efna eins og platínu, iridíums, litíns og palladíni.

5. Farsíminn hamstrar eðalmálma
Margvíslegur tölvubúnaður okkar krefst mikils magns af gulli, silfri og platínu til að hægt sé að framleiða rafrásirnar. Auk þess er hið fágæta indín notað í skjána og hið álíka sjaldgæfa hafnín í örflögur tækjanna.
Veigamesta spurningin er eðlilega hvort tæknilega reynist hægt að ná í þessa ótrulegu auðlegð smástirnanna.
Mörg einkafyrirtæki hafa á síðustu áratugum sýnt mikinn metnað í þessum efnum en kostnaðurinn hefur reynst vera ofviða. Það þarf ekki einungis miklar, heldur einnig afar þolinmóðar fjárfestingar, til að þróa nauðsynlega tækni við námuvinnslu í geimnum áður en ávinningurinn kemur loks í ljós.
Hunangsbýfluga molar smástirni
Umfang þessarar áskorunar er hægt að sýna með því að benda á að til þessa hefur mönnum einungis tekist að flytja 127 grömm af efnum frá smástirnum til jarðar. Meginhlutinn kom frá smástirninu Bennu og var flutt heim af geimfarinu OSIRIS-REx þann 24. september 2023. Bergsýnið vó 122 grömm – og leiðangurinn kostaði tæpan milljarð dala.

Geimfarið OSIRIS-REx tók til þessa stærsta sýnið frá smástirni og flutti aftur til jarðar. Sýnishornið lenti í eyðimörkinni í Utah í september 2023.
Þrátt fyrir þennan mikla kostnað hafa ný fyrirtæki einbeitt sér að mögulegri námuvinnslu með nýjum og snjöllum hugmyndum. Eitt þeirra er bandaríska fyrirtækið AstroForge sem hyggst vinna platínu og aðra eðalmálma úr litlum smástirnum sem koma nærri jörðu.
Á rannsóknarstofum AstroForge er unnið að þróun tækni sem er ætlað að hita yfirborð smástirnis svo mikið að málmarnir gufi upp. Síðan er unnið frekar úr hráefninu og málmarnir skildir að áður en þeir eru sendir til jarðar.

Í lofttæmdu rými kannar fyrirtækið AstroForge hvort mögulegt sé að gufa málmum upp úr yfirborði smástirna.
Annað bandarískt fyrirtæki, TransAstra, vinnur með sambærilegar hugmyndir, bara í miklu stærri skala. Markmið fyrirtækisins er að smíða geimför sem nýta sér sólarljósið til að brenna verðmæt efni úr smástirnum.
Með stórum sólarþiljum og heljarinnar poka sem umlykur smástirnið líkjast geimförin ofvöxnum býflugum og hafa því fengið nafnið „Honey Bee Asteroid Mining Vehicles“.
TransAstra hyggst byggja geimförin í mörgum mismunandi stærðum. Frá litlum „Honey Bees“ sem geta stundað námuvinnslu á smástirnum á stærð við lítil hús til hinnar mögnuðu „Queen Bee“ sem getur unnið málma úr mörg þúsund tonna smástirni.
Upphaflega stefndi fyrirtækið að því að senda „Honey Bee“ út í geim þegar um miðjan þennan áratug og „Queen Bee“ upp úr 2030. Þetta tókst þó ekki. Í fyrsta lagi mun prufugeimfar þeirra sem nefnist „Mini Bee“ reyna aðferðir fyrirtækisins seint á árinu 2030.
Sólarljós gufar efnum upp úr smástirnum
Gleymið hakanum og skóflunni. Námuvinnsla á smástirnum krefst allt annars konar lausna. Fyrirtækið TransAstra vinnur að hugmynd þar sem heljarinnar blaðra umlykur gjörvallt smástirnið, áður en það er brotið niður með sólarljósi.
Diskar fanga geisla sólar
Stórir diskar úr þunnri filmu safna sólarljósinu saman og beina því inn á röð spegla sem magna ljósstyrkinn sífellt meira, eftir því sem allur búnaðurinn nálgast smástirnið.
Vatn og ljós sprengja bergið
Sólarljósi er fókuserað að yfirborði smástirnis þar sem það hitar upp ysta lagið. Varminn fær vatn í málmunum til þess að gufa upp og þenjast út þannig að smástykki springa í sundur. Þannig má smám saman brjóta niður allt smástirnið.
Safnílát flokka vatn frá efnum
Dæla dregur mettaða gufuna út í lítil hólf þar sem hún er látin þéttast í vatn og síðan ís sem síðan er nýtt í eldsneyti fyrir eldflaugar. Eftir í blöðrunni situr niðurmolað bergið með verðmætum efnum sem hægt er að senda aftur til jarðar.
Sólarljós gufar efnum upp úr smástirnum
Gleymið hakanum og skóflunni. Námuvinnsla á smástirnum krefst allt annars konar lausna. Fyrirtækið TransAstra vinnur að hugmynd þar sem heljarinnar blaðra umlykur gjörvallt smástirnið, áður en það er brotið niður með sólarljósi.
Diskar fanga geisla sólar
Stórir diskar úr þunnri filmu safna sólarljósinu saman og beina því inn á röð spegla sem magna ljósstyrkinn sífellt meira, eftir því sem allur búnaðurinn nálgast smástirnið.
Vatn og ljós sprengja bergið
Sólarljósi er fókuserað að yfirborði smástirnis þar sem það hitar upp ysta lagið. Varminn fær vatn í málmunum til þess að gufa upp og þenjast út þannig að smástykki springa í sundur. Þannig má smám saman brjóta niður allt smástirnið.
Safnílát flokka vatn frá efnum
Dæla dregur mettaða gufuna út í lítil hólf þar sem hún er látin þéttast í vatn og síðan ís sem síðan er nýtt í eldsneyti fyrir eldflaugar. Eftir í blöðrunni situr niðurmolað bergið með verðmætum efnum sem hægt er að senda aftur til jarðar.
Þrátt fyrir þetta bakslag er stofnandi TransAstra, Joel Sercel, enn fullur bjartsýni. Samkvæmt Sercel munu fyrstu leiðangrarnir vera meira en milljarðs dala virði og með tímanum munu hunangsbýflugurnar uppskera svo mikið af verðmætum málmum að þær geta flutt verðmæti fyrir meira en eina billjón dala heim til jarðar.
Geimferðir verða ódýrari
Bjartsýnin hjá TransAstra og öðrum nýjum geimnámu-fyrirtækjum byggja einkum á tveimur þáttum. Í fyrsta lagi hafa fyrirtæki eins og SpaceX sýnt fram á að nú er mun ódýrara að senda búnað út í geim. Frá árinu 2005 hefur kostnaður við að flytja eitt kíló af búnaði út í geim minnkað niður í einn tuttugasta af því sem var árið 2005.
Í öðru lagi á námuvinnslan úti í geimi að geta átt sér stað án eldsneytis frá jörðu og þá skiptir innihald vatns í smástirnum öllu máli.
Með rafstraumi frá t.d. sólarþiljum má kljúfa vatn í súrefni og vetni sem hægt er að nota í eldsneyti á þau farartæki sem er ætlað að forvinna hráefnin og flytja aftur til jarðar, ellegar fyrir þær geimstöðvar þar sem slík vinnsla færi mögulega fram.
Geimferðir eru jafnan ekki tengdar við hlýnun jarðar en vissir þú að leiðangrar út í geim leggja sitt af mörkum til grænna lausna á jörðu og að útblástur eldflauga verka gegn hnattrænni hlýnun?
Árið 2024 bárust haldgóðar sannanir fyrir því að smástirni af C-gerð innihalda vatn á yfirborðinu. Uppgötvunin skiptir sköpum því þarna opnast ný auðlind af fágætu hráefni í geimnum.
Vatn er gulls ígildi í geimnum
Aðgangur að vatni skiptir einnig höfuðmáli fyrir mannaðar geimferðir í framtíðinni. Geimfarar á varanlegum geimstöðvum þurfa að nota mikið af vatni, ekki bara til drykkjar og framleiðslu á eldsneyti, heldur einnig til framleiðslu á matvörum. Vatnið má sækja í smástirnin og það sama á við um næringarefni eins og ammoníak til að auka vöxt plantnanna.
Námuvinnsla á smástirnum verður þannig mikilvægur liður í landnámi okkar úti í geimnum og þegar þar að kemur mun vinnslan vera langtum skilvirkari en þessar hugmyndir sýna. Framþróun verður búin að sjá til þess.
127 grömm er samanlögð þyngd þeirra efna sem við höfum til þessa sótt til smástirna.
Óháð því hvort verðmæt efni úr smástirnum verða notuð úti í geimi eða á jörðu mun vinnslan ævinlega ganga í takt við aukna eftirspurn, því einungis með þeim hætti getur það borgað sig að stunda hana. Ef t.d. bærist mikið magn af silfri, gulli og platínu á markaðinn myndi verð þeirra hrapa skjótt og grunnurinn fyrir námuvinnslu þannig hverfa.
Þetta vel þekkta samhengi milli framboðs og eftirspurnar er algilt – og af sömu ástæðu mun námuvinnsla á smástirnum því miður ekki gera okkur alla að milljónamæringum. Hins vegar gæti slík námuvinnsla bjargað loftslagsvanda okkar og þar með okkur.