L'estrazione di risorse contenute negli asteroidi, da usare come propellente, materiali da costruzione o in sistemi di supporto vitale, ha il potenziale per rivoluzionare l'esplorazione del nostro Sistema Solare. Per rendere questo concetto una realtà, abbiamo bisogno di aumentare la nostra conoscenza della popolazione molto diversificata di asteroidi vicini alla Terra (NEA) accessibili. L'anno scorso, dozzine dei più importanti scienziati di asteroidi e imprenditori minerari di asteroidi si sono riuniti in Lussemburgo per discutere questioni chiave e identificare le lacune nelle conoscenze scientifiche. Un Libro bianco che illustra i risultati di tale discussione, "Risposte alle domande dei minatori di asteroidi" sarà presentato al Congresso europeo di scienze planetarie (EPSC) 2017 a Riga martedì 19 settembre dal dott. JL Galache e dalla dott.ssa Amara Graps.

"L'estrazione di asteroidi è questa incredibile intersezione di scienza, ingegneria, imprenditorialità e fantasia, " dice Galache di Aten Engineering. "Il problema è, è anche un classico esempio di un campo scientifico relativamente giovane in quanto più scopriamo sugli asteroidi attraverso missioni come Hayabusa e Rosetta, più ci rendiamo conto che non lo sappiamo."

L'obiettivo della conferenza Asteroid Science Intersections with In-Space Mine Engineering (ASIME) 2016 del 21-22 settembre, Il 2016 nella città di Lussemburgo doveva fornire un ambiente per la discussione dettagliata delle proprietà specifiche degli asteroidi, con le esigenze ingegneristiche delle missioni spaziali che utilizzano gli asteroidi. I risultati della conferenza ASIME 2016 hanno prodotto una registrazione stratificata di discussioni da parte di scienziati e minatori di asteroidi per comprendere le reciproche preoccupazioni chiave.

Il Libro bianco affronta le questioni relative alla necessità di indagini sugli asteroidi nella preparazione delle missioni minerarie, la superficie e l'interno dell'asteroide, implicazioni per l'astrobiologia e la protezione del pianeta e altre questioni relative alla politica e alla strategia per lo sviluppo di una tabella di marcia per l'avanzamento dell'utilizzo delle risorse degli asteroidi nello spazio.

Sono state identificate una serie di lacune nella conoscenza:i minatori di asteroidi hanno bisogno di accedere a una mappa di NEA noti con un'orbita simile alla Terra in modo da poter mettere a punto la loro selezione di potenziali bersagli. Molti oggetti sono – ancora – da scoprire, o si sa molto poco di loro, quindi c'è anche la necessità di sviluppare una scoperta NEA dedicata e un programma di follow-up.

Galache spiega:"I NEA di solito vengono scoperti quando sono al loro massimo splendore, quindi la nostra migliore possibilità di studiarli è seguire immediatamente le rilevazioni con ulteriori osservazioni per caratterizzare la loro forma e le proprietà spettrali. Che ha bisogno di buona qualità, relativamente grande, telescopi dedicati disponibili con breve preavviso. Al momento non abbiamo un accesso affidabile a queste strutture".

Sono necessari ulteriori studi per comprendere il legame tra meteoriti e asteroidi, e per condividere più ampiamente i dati sulla composizione dei meteoriti in modo che suoli di asteroidi simulanti più accurati, o "regolite", può essere creato. Questo è importante per capire quali asteroidi detengono quali risorse, e per prepararsi al lato pratico di una missione mineraria, come lo sbarco e l'estrazione di materiale.

"A parte i campioni restituiti da una manciata di missioni, l'unico modo per studiare la composizione degli asteroidi è analizzare la luce riflessa dalle loro superfici, o esaminando frammenti che sono atterrati sulla Terra sotto forma di meteoriti, " afferma Graps dell'Università della Lettonia e del Planetary Science Institute, Tucson, Arizona. "Entrambe queste tecniche hanno dei limiti. Le osservazioni spettrali provengono dall'"impiallacciatura superiore" dell'asteroide, che è stato esposto alle intemperie e sottoposto ad altri tipi di lavorazione. I meteoriti sono fondamentali, ma mancano anche di una parte della storia:i costituenti fragili del materiale primitivo contenuto all'interno degli asteroidi possono essere persi durante l'ingresso nell'atmosfera. Al momento, la nostra mappatura dei tipi di meteoriti alle diverse classi di asteroidi genitori non è così solida".

Tre quarti degli asteroidi conosciuti sono classificati come carboniosi o "di tipo C", buio, oggetti ricchi di carbonio. Però, la maggior parte dei NEA appartengono alla classe di asteroidi "tipo S" silicea, che sono corpi pietrosi di colore rossastro che dominano la cintura di asteroidi interna. Per i minatori di asteroidi che cercano acqua da utilizzare nel carburante per missili o nei sistemi di supporto vitale, essere in grado di identificare la classe di asteroidi è vitale. È stato scoperto che i meteoriti di condrite carboniosa contengono minerali argillosi che sembrano essere stati alterati dall'acqua sul loro corpo genitore. Mentre si pensa che questi meteoriti derivino da sottoclassi di asteroidi di tipo C, non c'è una corrispondenza esatta con nessuna singola classe spettrale.

Una scorciatoia per comprendere la composizione di un NEA potrebbe essere identificare dove si sono formati nel Sistema Solare e guardare le caratteristiche della loro "famiglia orbitale". Così, un'altra lacuna di conoscenza è il legame tra le previsioni dinamiche di dove ha origine una NEA e le sue effettive caratterizzazioni fisiche.

Le informazioni sono scarse anche sulla dimensione dei grani sulla superficie dell'asteroide. Gli asteroidi Eros e Itokawa hanno firme spettrali e riflessività simili, ma le missioni di rendez-vous mostrano che hanno proprietà di regolite molto diverse. NEAR Shoemaker ha mostrato che Eros è coperto di polvere fine, mentre Hayabusa ha rivelato che la superficie di Itokawa ha grossi blocchi di decine di centimetri di diametro. Una conoscenza completa delle proprietà della regolite sulla superficie e nel sottosuolo degli asteroidi sarà vitale per lo sviluppo di strategie per l'atterraggio e l'estrazione di materiali. Però, ancora, nessuna missione ha esplorato come la regolite di un asteroide possa variare con la profondità.

"I risultati della missione Rosetta dell'ESA hanno mostrato che la superficie della cometa 67P/Churyumov Gerasimenko è molto più densa del suo interno. Può darsi che troveremo la stessa cosa se scaviamo nella regolite dei NEA. Ma al momento, semplicemente non lo sappiamo, " disse Grappo.

È inoltre necessario lavorare di più per comprendere le dinamiche del materiale granulare in condizioni di bassa gravità. Gli studi suggeriscono che il materiale granulare può comportarsi come un solido, un liquido o un gas in questo ambiente. Questo comportamento sarà particolarmente importante per gli asteroidi che sono cumuli di macerie, poiché i veicoli spaziali che cercano di atterrare o perforare questi potrebbero facilmente destabilizzare la regolite causando flusso granulare o valanghe.

"Le tecniche di estrazione degli asteroidi dovranno adattarsi all'ambiente a bassa gravità. Le possibili soluzioni includono l'annullamento delle forze di azione-reazione scavando in direzioni opposte allo stesso tempo, o producendo una forza di reazione, ad esempio legando una rete attorno all'asteroide affinché i robot possano aggrapparsi mentre scavano, " dice Galache. "È una sfida! Ma rispondere alle domande poste in questo Libro bianco sarà un primo passo importante".