De winning van hulpbronnen in asteroïden, voor gebruik als drijfgas, bouwmaterialen of in levensondersteunende systemen, heeft het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen in de verkenning van ons zonnestelsel. Om dit concept werkelijkheid te laten worden, we moeten onze kennis van de zeer diverse populatie van toegankelijke Near Earth Asteroids (NEA) vergroten. Vorig jaar, tientallen van 's werelds toonaangevende asteroïde wetenschappers en asteroïde mijnbouw ondernemers kwamen samen in Luxemburg om belangrijke vragen te bespreken en hiaten in de wetenschappelijke kennis te identificeren. een witboek waarin de resultaten van die discussie worden geschetst, "Answers to Questions from the Asteroid Miners" zal worden gepresenteerd op het European Planetary Science Congress (EPSC) 2017 in Riga op dinsdag 19 september door Dr. JL Galache en Dr. Amara Graps.

"Asteroïde mijnbouw is dit ongelooflijke kruispunt van wetenschap, Engineering, ondernemerschap en verbeeldingskracht, " zegt Galache van Aten Engineering. "Het probleem is, het is ook een klassiek voorbeeld van een relatief jong wetenschappelijk veld in die zin dat hoe meer we te weten komen over asteroïden door missies als Hayabusa en Rosetta, hoe meer we beseffen dat we het niet weten."

Het doel van de conferentie Asteroid Science Intersections with In-Space Mine Engineering (ASIME) 2016 op 21-22 september, 2016 in de stad Luxemburg moest een omgeving bieden voor de gedetailleerde bespreking van de specifieke eigenschappen van asteroïden, met de technische behoeften van ruimtemissies die gebruik maken van asteroïden. De resultaten van de ASIME 2016-conferentie produceerden een gelaagd verslag van discussies van de asteroïde wetenschappers en de asteroïde mijnwerkers om elkaars belangrijkste zorgen te begrijpen.

Het witboek behandelt vragen over de noodzaak van asteroïde-onderzoeken bij de voorbereiding van mijnmissies, het oppervlak en het interieur van de asteroïde, implicaties voor astrobiologie en planetaire bescherming en andere vragen met betrekking tot beleid en strategie voor het ontwikkelen van een routekaart voor het bevorderen van het gebruik van hulpbronnen in de ruimte door asteroïden.

Er werden een aantal kennishiaten geïdentificeerd:de asteroïde mijnwerkers hebben toegang nodig tot een kaart van bekende NEA's met een baan die vergelijkbaar is met de aarde, zodat ze hun selectie van potentiële doelen kunnen verfijnen. Veel objecten zijn – nog – onontdekt, of er is heel weinig over bekend, er is dus ook behoefte aan het ontwikkelen van een specifiek NEA-ontdekkings- en follow-upprogramma.

Galache legt uit:"NEA's worden meestal ontdekt wanneer ze op hun helderst zijn, dus onze beste kans om ze te bestuderen is door detecties onmiddellijk op te volgen met verdere waarnemingen om hun vorm en spectrale eigenschappen te karakteriseren. Dat heeft goede kwaliteit nodig, relatief groot, speciale telescopen die op korte termijn beschikbaar zijn. We hebben op dit moment geen betrouwbare toegang tot deze faciliteiten."

Verdere studies zijn nodig om het verband tussen meteorieten en asteroïden te begrijpen, en om gegevens over de samenstelling van meteorieten op grotere schaal te delen, zodat nauwkeuriger simulant-asteroïdebodems, of "regoliet", gecreëerd kan worden. Dit is belangrijk om te begrijpen welke asteroïden welke bronnen bevatten, en voor de voorbereiding op de praktische kant van een mijnmissie, zoals aanlanding en extractie van materiaal.

"Afgezien van monsters die zijn teruggekeerd van een handvol missies, de enige manier waarop we de samenstelling van asteroïden kunnen bestuderen, is door licht te analyseren dat door hun oppervlakken wordt gereflecteerd, of door fragmenten te onderzoeken die op aarde zijn geland in de vorm van meteorieten, " zegt Graps van de Universiteit van Letland en het Planetary Science Institute, Tucson, Arizona. "Beide technieken hebben beperkingen. Spectrale waarnemingen komen van het 'topfineer' van de asteroïde, die in de ruimte is verweerd en aan andere soorten verwerking is onderworpen. Meteorieten zijn cruciaal, maar ze missen ook een deel van het verhaal:fragiele bestanddelen van primitief materiaal in asteroïden kunnen verloren gaan tijdens het binnendringen van de atmosfeer. Momenteel, onze mapping van soorten meteorieten terug naar de verschillende klassen van bovenliggende asteroïde is niet zo robuust."

Driekwart van de bekende asteroïden wordt geclassificeerd als koolstofhoudend of "C-type", donker, koolstofrijke objecten. Echter, de meeste NEA's zijn van de siliciumachtige "S-type" klasse van asteroïden, dat zijn roodachtig gekleurde steenachtige lichamen die de binnenste asteroïdengordel domineren. Voor asteroïde mijnwerkers die op zoek zijn naar water voor gebruik in raketbrandstof of levensondersteunende systemen, het kunnen identificeren van de klasse van asteroïden is van vitaal belang. Er is gevonden dat koolstofhoudende chondrietmeteorieten kleimineralen bevatten die lijken te zijn veranderd door water op hun ouderlichaam. Hoewel men denkt dat deze meteorieten afkomstig zijn van subklassen van asteroïden van het C-type, er is geen exacte overeenkomst met een enkele spectrale klasse.

Een kortere weg om de samenstelling van een NEA te begrijpen, zou kunnen zijn om te identificeren waar in het zonnestelsel ze zijn gevormd en te kijken naar de kenmerken van hun "orbitale familie". Dus, een andere kennislacune is de link tussen de dynamische voorspellingen van waar een NEA vandaan komt en de feitelijke fysieke karakteriseringen ervan.

Er is ook weinig informatie over de grootte van korrels aan het oppervlak van de asteroïde. De asteroïden Eros en Itokawa hebben vergelijkbare spectrale handtekeningen en reflectiviteit, maar rendez-vous-missies laten zien dat ze heel verschillende regolith-eigenschappen hebben. NEAR Shoemaker toonde aan dat Eros bedekt is met fijn stof, terwijl Hayabusa onthulde dat het oppervlak van Itokawa dikke blokken heeft met een diameter van tientallen centimeters. Uitgebreide kennis van regolith-eigenschappen aan het oppervlak en de ondergrond van asteroïden zal van vitaal belang zijn voor het ontwikkelen van strategieën voor het landen en extraheren van materialen. Echter, tot nu toe, geen enkele missie heeft onderzocht hoe asteroïde regoliet kan variëren met de diepte.

"Resultaten van ESA's Rosetta-missie toonden aan dat het oppervlak van komeet 67P/Churyumov Gerasimenko veel dichter is dan het binnenste. Het kan zijn dat we hetzelfde zullen vinden als we in de regoliet van NEA's graven. Maar op dit moment, we weten het gewoon niet, ’ zei Grap.

Er moet ook meer werk worden verzet om de dynamiek van korrelig materiaal bij lage zwaartekracht te begrijpen. Studies suggereren dat korrelig materiaal zich kan gedragen als een vaste stof, een vloeistof of een gas in deze omgeving. Dit gedrag zal vooral belangrijk zijn voor asteroïden die puinhopen zijn, omdat ruimtevaartuigen die proberen te landen of erin te boren, regoliet gemakkelijk kunnen destabiliseren, waardoor korrelige stroming of lawines ontstaan.

"Asteroïde mijnbouwtechnieken zullen zich moeten aanpassen aan de omgeving met lage zwaartekracht. Mogelijke oplossingen zijn onder meer het opheffen van actie-reactiekrachten door tegelijkertijd in tegengestelde richtingen te graven, of door een reactiekracht te produceren, zoals door een net om de asteroïde te binden waar robots zich aan kunnen vastgrijpen terwijl ze graven, " zegt Galache. "Het is een uitdaging! Maar het beantwoorden van de vragen in dit Witboek zal een belangrijke eerste stap zijn."