Az űrrepülések korszakában élünk. Rakétáink kilométerek millióit szelve át egyre távolabb jutnak el naprendszerünkben, távcsöveinkkel egyre messzebb látunk; mérőműszereink, számítástechnikánk lehetővé tette eddig nem is sejtett titkok feltárását. Ámulattal vettünk tudomást az anyag furcsa megjelenési formáiról, távoli égitestek jelzéseiről. Az űrkutatás és az asztrofizika szenzációs eredményei annyira lekötik figyelmünket, hogy sokszor megfeledkezünk szűkebb világunk, Földünk meg nem fejtett titkairól.
Míg a kozmoszban száguldunk, úgy tűnik, csigalassúsággal haladunk a Terra közepe felé. Nehezen hatolunk be az óceánok mélyébe és még nehezebben Plutó birodalmába. Pedig a jövő iparának ásványianyag-ellátásában ennek döntő szerepe lesz. A felszínhez közel eső tartalékok mennyisége egyre fogy, így a fejtések is mélyebb szintekre ereszkednek, nem ritka ma a 2000-4000 méteres mélységben működő bánya. A kutatófúrásoknak még mélyebbre kell lehatolniuk. Minél mélyebben van egy érctelep, annál költségesebb a kitermelése, tehát – jóval a nyitási munkák megkezdése előtt – annál részletesebben kell ismerni a terepviszonyokat, számításba kell venni a mélyítési lehetőségeket, a kőzetek, ércek állapotát e nagy mélységekben. Amit ma ezekről tudunk, az elég kevés.
„Vallatjuk” a Földet, de kérgének még csak a felsőbb rétegeiben kapirgálunk. 200 millió kilométerre tehető az egy év alatt végzett geológiai kutatófúrások, szeizmikus szondák, olajkutak összhossza, de a mélységet tekintve a legtöbb éppen csak behatol a kéregbe. Elég gyakori már a 4-5 kilométer mély szonda is, de az eddig elért legnagyobb mélység mindössze 7725 méter (Nyugat-Texas, USA). Azerbajdzsánban megkezdték egy óriásszonda-sorozat egyikének a fúrását, amely a tervek szerint 15 kilométerre fog behatolni a Föld mélyébe.
Ezek és a Föld más részein elért eredmények még mindig szürkének tűnnek a kozmosz szenzációi mellett. Mi a magyarázata ennek? Milyen nehézségek állnak a Föld mélye felé haladtában a kozmoszt hódító ember útjában?
Az egyik műszaki nehézség a fúrórudak kivitelezése. A legkeményebb acélból gyártott csövek is csak 10 kilométerig bírják a megterhelést. A 14-15 kilométeres fúrórúd a saját súlyától is elszakadhat. A titánötvözetekből szilárdabb és egyben könnyebb fúrórudakat lehet gyártani, és ezek (elméletileg) 18 kilométerig bírják a megterhelést; szilárdságukat azonban lényegesen befolyásolja a fúrás elferdülésének a veszélye, tehát vitatható a vertikális fúrás mélységi határa is. Nem könnyű feladat olyan fúrótorony tervezése és építése sem, amely a 15 kilométer hosszú fémrúd összeszerelését, leeresztését, forgatását képes biztosítani.
Maga a fúrás is nagyon bonyolult művelet. Nem elégséges az útbaeső kőzeteket szétzúzni. A lyukból ki kell szedni a törmeléket, ami annak átmérőjétől függően 50-80 tonnát jelent kilométerenként. Hogyan szállítható a felszínre e nagy mennyiségű törmelék egy 10-20 centiméter átmérőjű lyukból, amikor a szonda jelentős részét maga a fúrórúd foglalja el? Hogyan lehet fenntartani a szonda falait gyengébb szilárdságú kőzetekben, elhárítani az eldugulás veszélyét?
A szondát fúrás közben egy speciális folyadékkal mossák, ami nyomással a fúrórudakon keresztül lejut a lyuk aljába, és a gyűrű alakú térben a felszínre sodorja a törmeléket. Egy kilométer fúráshoz átlagban 100 köbméter ilyen folyadék kell. A tiszta vízzel való mosás nem eredményes. A nagyobb szilánkok sodrásához nagy sebesség szükséges, a sebesség csökkenése vagy a szivattyúzás félbeszakadása pedig a szonda eldugulásához vezethet.
A fúróiszap (öblítőiszap) – a víz, az agyag és bizonyos vegyi reagensek keveréke. Az agyagrészecskék a vízben térszerű „hálót” képeznek, így a folyadék képes lebegő állapotban tartani a törmeléket még akkor is, amikor a szivattyúzás megakad. Az öblítésen kívül a fúróiszapnak más szerepe is van: fenntartja a falak stabilitását, hűti a fúrófejet, a fúróturbina számára pedig biztosítja a mozgatóerőt. Az agyag lerakódását a falakra a reagensek megfelelő adagolásával szabályozzák. A túl vastag lerakódás zavarná a folyadék mozgását, a túlságosan vékony veszélyeztetné a fal stabilitását. Minthogy a fúróiszapnak ellennyomást kell gyakorolnia a környező kőzetekre, a fajlagos sűrűség növelése céljából „nehezítőket” kevernek hozzá, különösen a mélyfúrásoknál. Azonkívül szabályozni kell viszkozitását is, amelyet különösen a puha kőzetek törmelékei növelnek, megnehezítve a szivattyúzást. (A viszkozitást különböző szerves anyagokkal lehet csökkenteni.)
E kérdések megoldásának nehézsége a mélységgel arányosan nő. Az azerbajdzsáni szondaóriás esetében a várható nehézségek tisztázása céljából ötkilométeres felderítő fúrást végeztek. Az út első része tehát ismert, és még pár száz méter mélységig következtetni lehet a várható körülményekre. 7500 méteren alul azonban a kristályos gránit és bazalt alapzat meglepetéseket is tartogathat.
A mélyfúrások célja nem csupán a Föld belső szerkezetének pontosabb, részletesebb megismerése. Ezekben a nagy mélységekben is előfordulhatnak kőolaj- és földgáztartalékok, azonkívül különböző ércek, különösen a ritka fémek ércei, amelyeknek a jövő ásványi anyagellátásában fontos szerepe lesz. A szakkörök és a nagyközönség is érdeklődéssel várja, milyen fizikai állapotban vannak a kőzetek és a fémércek ilyen mélységekben, hatalmas nyomás alatt és magas hőmérsékleten.
De feltehető a kérdés; megelégedhetik-e az emberiség a 15 vagy akár 18 kilométeres mélységgel? S ha nem, mit lehet tenni? Forradalmasítani kell a szondafúrást. A jelek szerint a végleges megoldást erre is a rakétatechnika adja meg. Olyan rakéták gyártása, amelyek nem a kozmoszba repülnek, hanem a földbe fúródnak be. Az ilyen irányú kísérletek eredményei és különösen M. I. Ciferov szovjet mérnök találmányának a próbái biztatóak. A reaktív gázfúró lehetővé teszi, hogy 20-25 kilométerre behatoljunk a Föld mélyébe. Előnye a mai módszerekkel szemben az, hogy nem kellenek hozzá fúrótornyok, fúrórúd, öblítőiszap. A rakéta mozgása független a külső tényezőktől. Irányt változtathat, kikerülhet nehezebb akadályokat. A mélységgel növekvő hő csak segíti mozgásában, lévén, hogy a rakéta lánggal tör utat magának. A törmeléket a reaktív gázok sodrásával küldi a felszínre. Mivel fúrási sebessége 50-100-szor meghaladja azt, amit a klasszikus módszerekkel értek el, a jövőben nagy szerepe lesz a mentési munkálatoknál is, bányaomlások esetén. Ciferov rakétafúróját már használják kisebb szondák, kutak, kanálisok, alagutak fúrására.
Számos kérdés megoldása vár azonban a szakemberekre a jövőben is. A klasszikus módszereket ezért még sokáig fogják használni, de nincs messze az az idő, amikor atomreaktorral ellátott, a legkeményebb kőzetekben is lánggal utat vágó rakétalaboratóriumok fogják kutatni a Föld mélyét, száz- és talán ezerkilométeres mélységben is, s automatikusan fogják a felszínre küldeni az elvégzett analízisek eredményeit, amint a Lunohod is tanulmányozta a Hold kőzeteinek a vegyi összetételét, fizikai tulajdonságait.
Magának az embernek a behatolása Plútó birodalmába: ma még csak fantázia. Az utókornak is lesz min törnie a fejét.
Megjelent A Hét IV. évfolyama 39. számában, 1973. szeptember 28-án.
