Plass

Asteroide Gruvedrift Kan Bare Fungere—Om Vi Bare Kan Lande på Dang Ting

Illustrasjon: Sam Woolley (Gizmodo) Ryan F. Mandelbaum45 minutter agoFiled til: asteroide miningFiled til: asteroide gruvedrift

asteroide gruvedrift
vitenskap
fysikk
asteroider
plass
planetary science
planetary resources
nasa
jaxa
kometer

Rosetta oppgave er Philae lander ned mot to-og-en-halv kilometer bred comet på et menneske er gangfart. Etter sju intense timer, forskere i Darmstadt, Tyskland overvåket sine radio-signal. De ville ikke ha noen idé om de hadde gjort alt riktig før etter øyeblikk av touchdown. Hvis alt gikk bra, lander ville trykk to harpuner i støvete overflaten av 67P/Churyumov–Gerasimenko, stikker seg godt på plass. Hvis ikke, vel, Philae kunne sprette rett av og være tapt for plass, eller det kan bli sugd inn i en grop av myk støv.

Ingenting avbrutt radio-signal på touchdown tid, sikrer forskerne at sonden var ikke opp-ned eller fast i støv—Philae fortsatt var i live. Forskerne slappe litt av. Alt så ut som om den hadde fungert etter planen.

Men den Europeiske Plass Operation Center ikke kunne dekode alle data, og illevarslende nyheter ble lagt i stedet til den lander control center i Köln, Tyskland. Forskere det lagt merke til at kraftproduksjon fra solceller var oscillerende. Philae hadde ikke fast landing, og det var å spinne. Det hadde returnert—og ville sprette en gang—i respons til 67P/Churyumov–Gerasimenko er liten gravitasjonskraft.

To timer etter at den forsøkte touchdown, Philae kom til ro i en sprekk under en stor stein. Var håndverket ødelagt? Var oppdraget en fiasko?

“De to timer, jeg ønsker ikke dem på min verste fiende,” Paolo Ferri, Rosetta oppgave direktør i European Space Agency, fortalte Gizmodo.

Til syvende og sist, November 2014 Philae landing var mer eller mindre en suksess—det var i stand til å utføre sine oppgaver på en mye mer vitenskapelig interessant del av comet enn planlagt, selv om det ikke kunne samle inn prøver av comet, siden den drill ikke berør overflaten. Men den nervepirrende oppdrag demonstrerer problemer med forskere ansikt i å finne ut hvordan å lande på disse små, støvete verdener.

Det er fristende grunner til å lande på mindre plass bergarter, som kometer og asteroider, heller enn store planeter eller måner. Asteroide gruvedrift selskapet Planetens Ressurser anslår at 16,000 bergarter nær Jorden kunne holde to billioner tonn vann. En mye sitert Goldman Sachs-rapporten sier at en fotballbane stor asteroide kunne inneholde “$25 milliarder til $50 milliarder i platina.”

Ressursene i disse bergartene kan være avgjørende for å utvikle plass-basert infrastruktur for fremtiden dyp romfart som ikke krever å bringe alt du trenger fra Jorden. “Mange mennesker tror om å bringe ressursene tilbake til Jorden, men det handler mer om camping og frontiersmanship,” Chris Lewicki, Planetarisk Ressurser, administrerende DIREKTØR og president, fortalte Gizmodo. “Jo mer vi kan bygge på at tømmerhytte og få vårt vann fra våre lokale området, jo lettere er det å støtte våre nye fellesskap.”

Så er det enkle faktum at hvis en asteroide var barreling mot Jorden, planetarisk forsvarere ville trenge å vite hvordan det ble bygget før du prøver å avlede eller ødelegge den.

67P/Churyumov–Gerasimenko var en komet, ikke en asteroide, men de to plass steiner til stede lignende utfordringer: De som begge har stein og støv, har utrolig svake gravitasjonsfelt felt, og er vanligvis på rekkefølgen på et par mil bred. Tilbake i 2005, Japansk romfartøy Hayabusa skadet seg selv i et krasj mot asteroiden Itokawa mens du prøver å samle inn en prøve, før en vellykket tilbake i 2010.

To nye oppdrag nærmer seg mål i dette øyeblikk—nasas OSIRIS-REx nærmer seg asteroide Bennu, mens Japan er Hayabusa2, oppfølging til Hayabusa, kom i bane rundt asteroiden Ryugu forrige uke. I mellomtiden, selskapene er i de tidligste stadiene av å utvikle måter å mine asteroider for ressurser brukbar plass for kolonisering. Romfartøyet ment å studere og dra nytte av asteroide ressurser på nært hold vil ha for å overleve miljøer av sine ytterst unearthly verter.

Hayabusa2 og OSIRIS-REx vil møte verdens fullstendig fremmed for de av oss som brukes til de komfortable fysikk på vår egen planet. De vil ha til å stole på kunnskap hentet fra tidligere oppdrag. “Hva har vi lært fra Hayabusa er grunnleggende for å gå til Bennu og Ryugu. Men det finnes en rekke ukjente,” Neyda Abreu, førsteamanuensis ved Penn State University, Dubois, som har redigert en bok om temaet, fortalte Gizmodo. Men de første oppdragene var komplisert.

“Det var episk, hva Hayabusa gjorde for å få noen prøver,” sa hun.

Hayabusa mistet en lander, MINERVA, til dypet av verdensrommet, og overfor sin egen spenningsfylte reise for å ta prøver fra Itokawa. Det er mystisk gikk inn i sikker modus under sine forsøk på å lande på asteroiden. Den touchdown til slutt ble vellykket, men det kreves to forsøk på å samle inn prøver ved å sparke opp støv med en metall pellet. Proben tilbake til Jorden med prøvene i 2010, og første gang en slik prestasjon noensinne hadde blitt gjennomført.

Asteroider er bergarter som i bane rundt Solen, og er for små til å ringe planeter—det største kjente er Ceres, en sfærisk rock 592 miles bred bane som faller mellom Mars og Jupiter. Det finnes flere typer av asteroider, gruppert basert på hvordan de reflekterer lyset og deres antatt sammensetning. Deres overflate-struktur kan variere fra støv-dekket klumper av metall løst bundet hauger av stein flytende gjennom rommet, basert på hvor og hvordan de ble dannet i solsystemet.

Det er vanskelig å si mye om en asteroide før du får det, som dokumentert av en humoristisk innlegg på Hayabusa2 prosjektet nettsted som misjon forskere prøver å gjette hva deres mål kommer til å se ut som (“En Karinto puffcream. Alle sort og runde ting kommer til å se ut som Ryugu til meg!”). De kan være for svak se riktig med Jord-basert teleskoper. Kerri Donaldson Hanna, University of Oxford og OSIRIS-REx forsker, forklarte Gizmodo at asteroider ofte se ut som et enkelt punkt av lys gjennom et teleskop. Sikker, kan du bruke hele spekteret av dette lys til å bestemme asteroide totale sammensetningen generelt, ved å prøve å finne lignende materialer i laboratoriet som kan gjenskape den observasjoner. Men forskere har bare ikke mye informasjon om hvordan materialer varierer på tvers av en asteroide er flate før de besøker.

“Det er en enorm mengde av usikkerhet i alt vi vet om Bennu,” Michael Moreau, OSIRIS-REx Flight System Dynamics Føre, fortalte Gizmodo. “Det er et stort utvalg av mulige massene basert på observasjoner vi har vært i stand til å gjøre fra Jorden. Så er det formen. Vi har en modell av topografien, og alle har gjort en hel haug med analyse av hvordan oppdraget vil arbeide basert på denne formen. Men formen kan variere av mange. Det kan være svært forskjellig fra hva vi forventer.”

Og når en sonde, kommer frem til sitt mål, det er fortsatt ganske grunnleggende utfordringer. Selv en ideell asteroide for denne type oppdrag vil trolig bli stadig tumbling og har nesten ingen gravity. Kombiner dette med det faktum at overflaten kan bli støvete eller dekkes til på løse steiner, og disse asteroider kan være spesielt vanskelig å ta tak. Så det er Newtons lover i fysikken som handler mot deg—hvis du prøver å grave seg ned i overflaten, du kan ende opp med å presse deg selv rett utenfor.

Eller er det bare lave tyngdekraften som er et problem. Hva gravitasjon er igjen er uregelmessig, basert på hvordan objektet er satt sammen. Kometen 67P/Churyumov–Gerasimenko var formet som en and, for eksempel. Rosetta orbiter som trengs for å hele tiden gjøre små justeringer for å opprettholde sin bane, og jo nærmere den kom til comet, jo mer kaotisk fikk ting. De justeringer som er gjort observasjoner vanskelig av noen ganger peker probe kameraer på feil sted, forklarte Matt Taylor, forsker på Rosetta oppgave.

OSIRIS-REx forskere håper å fullt ut forstå om Bennu en dag vil krasje inn i vår egen planet. “Å studere dens egenskaper tillater oss å modellere det mer nært og utelukke om det kan ha innvirkning på Jorden,” Moreau fortalte Gizmodo.

Ved ankomst på Bennu, OSIRIS-REx vil umiddelbart begynne kartlegging av potensielle steder å nærme overflaten. Deretter, det vil skyte gass til overflaten for å plukke opp noen rock og fange den. Håndverket vil ha tre forsøk på å samle et sted mellom 60 gram og 2 kilo asteroide støv.

Dette besøket kan gi fremtidige generasjoner varsel hvis Bennu faktisk er på kollisjonskurs med Jorden, samt hjelpe dem til å finne et kurs av handlingen. Med nok en advarsel, kanskje vi hadde behov for å nuke rock, eller selv male en del av overflaten for å endre sin bane nok til å avverge en kollisjon. Det AMERIKANSKE National Science and Technology Council har nylig utgitt en rapport om hvordan de OSS ikke er klar for en katastrofal asteroide streik. Andre planlagte prosjekter, inkludert nasas Asteroide Omdirigere Oppdrag og Dobbel Asteroide Omdirigering Test (DART) oppgave, vil forhåpentligvis hjelpe oss med å bedre forberede.

Påvirkning risiko til side, kanskje den største grunnen til at vi ønsker å lande på kometer og asteroider er ren nysgjerrighet. Asteroider inneholder materiale fra tidlig i solsystemet som ikke har blitt endret av planetariske dannelsen prosessen, noe som gjør dem øyeblikksbilder av solsystemet som den var da den først ble dannet. Forstå dem kunne kaste lys på hvordan vår egen planet kom til å bli.

Hele landing-på-en-asteroide ting er helt klart utfordrende. Men forskere har noen ideer for å gjøre det arbeidet.

For eksempel, noen prøver å gjenskape forholdene av asteroider her på Jorden for å teste landing systemer. Denne høsten, North Carolina State University professor Karen Daniels’ team av studenter vil fly på et vektløst flyet, også kjent som en kaster opp comet. De vil stikke nåler i samlinger av små perler som registrerer den måten styrker handle på dem, og at data kunne hjelpe design ingeniører en bedre asteroide-griper harpun.

Nå som Hayabusa2 har nådd bane rundt Ryugu, Japan Aerospace Exploration Agency forskere vil begynne å evaluere potensielle landing steder. Den Hayabusa2 håndverket vil bruke et on-board impactor verktøy til å sprenge et krater i Ryugu overflate slik at den kan samle inn prøver av materiale fra like under overflaten. Deretter, det vil slippe noen landers som vil forsøke å samle inn enda mer data.

Hvis de er vellykket, Hayabusa2 og OSIRIS-REx vil vende tilbake til Jorden i tidlig 2020s med prøver. I tillegg til å undervise oss om de asteroider og vårt solsystem, studere disse prøvene kan hjelpe forskere med å bedre forstå meteoritter har landet på Jorden, herunder hvor og hvordan de kan ha blitt dannet.

Som for spekulanter som håper å bli rik av gruvedrift asteroider, disse selskapene er fortsatt i sin barndom. “Dette er et ganske langt ut idé og definitivt en langsiktig venture,” administrerende DIREKTØR Lewicki fortalte Gizmodo. “Suksess er ikke garantert og for mye folk, det er ikke fornuftig. Det tar grus og tålmodighet.”

Men de er i bevegelse fremover. Planetary Resources dette året lansert og testet sine Arkyd 6-systemet, en prototype av en satellitt som ville gjenkjenne som nær-Jorden-objekter har vann.

Å komme til dette fremtiden definitivt ikke vil være lett, men det internasjonale plass byråer, fortsetter å forbedre teknologien som vil gi rom for bedre asteroide studie. Og vitenskapen er bedre raskt. “Vi vet at en stor mengde asteroider nå, kanskje mer enn vi visste om Månen før du går,” sa Abreu. “I perspektiv, og vi er i mye bedre form.”