Plads

Asteroide Minedrift Kan Bare Arbejde—Hvis bare Vi Kan komme i Land på den Dang Ting

Illustration: Sam Woolley (Gizmodo) Ryan F. MandelbaumYesterday 9:31amFiled til: asteroide miningFiled til: asteroide minedrift

asteroide minedrift
videnskab
fysik
asteroider
plads
planetary science
planetary resources
nasa
rejsemål
kometer

369

Rosetta mission er Philae lander ned mod de to-og-en-halv-kilometer bredt komet på en menneskelig ‘ s gå-tempo. For syv anspændt timer, forskere i Darmstadt, Tyskland overvåges sin radio signal. De vil ikke have nogen idé om, hvorvidt de havde gjort alt rigtigt indtil efter tidspunktet for touchdown. Hvis alt gik godt, de lander ville trykke to fund af harpuner i den støvede overflade af 67P/Churyumov–Gerasimenko, klistrer sig fast på plads. Hvis ikke, tja, Philae kunne hoppe lige ud, og tabt til rummet, eller det kan blive suget ind i et hul i blød støv.

Intet afbrudt radio signal, på touchdown tid, der sikrer forskerne på, at sonden var ikke på hovedet, eller nedsunket i støv—Philae stadig var i live. Forskerne lempes en smule. Alt så ud, som om det havde virket efter planen.

Men den Europæiske Rum-Operation Center kunne ikke afkode alle data, og ildevarslende nyheder blev dirigeret i stedet for at den lander control center i Köln, Tyskland. Forskere, der har bemærket, at elproduktion fra solceller var svingende. Philae ikke havde fast landing, og det var spinning. Det havde kastet—og ville hoppe en anden tid—som reaktion på 67P/Churyumov–Gerasimenko s lille tyngdepåvirkning.

To timer efter forsøgte touchdown, Philae kom til at hvile i en revne under en stor sten. Var det håndværk ødelagt? Var missionen en fiasko?

“De to timer, jeg ikke ønsker dem på min værste fjende,” Paolo Ferri, Rosetta ‘ s mission er direktør i den Europæiske rumorganisation, fortalte Gizmodo.

I sidste ende, November 2014 Philae landing var mere eller mindre en succes—det var i stand til at udføre sine opgaver i et langt mere videnskabeligt interessante del af kometen end planlagt, selv om det ikke kunne indsamle prøver af kometen, da dens bor ikke berøre overfladen. Men den nervepirrende opgave viser, hvor svært forskere ansigt i at finde ud af, hvordan du lander på disse små, støvede verdener.

Der er forjættende grunde til at lande på mindre plads klipper, som kometer og asteroider, snarere end de store planeter eller måner. Asteroide minedrift firma Planetary Resources vurderer, at de 16.000 klipper nær Jorden kunne holde to milliarder tons vand. En bredt citeret Goldman Sachs-rapporten siger, at en fodboldbane-store asteroide kunne indeholde “$25 millioner til $50 mia værdi af platin.”

De ressourcer, der i disse klipper kunne være afgørende for at udvikle plads-baseret infrastruktur for fremtidige deep-space travel, der ikke kræver, at bringe alt, hvad du har brug for fra Jorden. “En masse mennesker mener om at bringe ressourcer tilbage til Jorden, men det er mere om camping og frontiersmanship,” Chris Levitiske, Planetary Resources CEO og president, fortalte Gizmodo. “Jo mere vi kan bygge, at log cabin og får vores vand fra vores lokale område, jo nemmere er det at støtte vores nye fællesskaber.”

Så er der den simple kendsgerning, at hvis en asteroide, der var tønder mod Jorden, planetariske forsvarere vil være nødvendigt at vide, hvordan det var bygget, før du forsøger at aflede eller ødelægge det.

67P/Churyumov–Gerasimenko var en komet, ikke en asteroide, men de to rum klipper, der findes for de samme udfordringer: at De begge er udstyret med sten og støv, har utrolig svag gravitationsfelter, og er normalt på rækkefølgen af et par miles bred. Tilbage i 2005, Japanske rumfartøj Hayabusa skadet sig selv i et styrt mod asteroiden Itokawa, mens du forsøger at samle en prøve, før en vellykket tilbagevenden i 2010.

To nye opgaver er der nærmer sig deres mål i dette øjeblik—NASA ‘ s OSIRIS-REx er ved at være asteroide Bennu, mens Japans Hayabusa2, opfølgeren til Hayabusa, ankom i kredsløb om asteroiden Ryugu i sidste uge. I mellemtiden, er virksomheder, der i de tidligste faser af udviklingen måder at mine asteroider for ressourcer, der er anvendelige til rum kolonisering. Rumfartøjer beregnet til at studere og tage fordel af asteroide ressourcer tæt på, vil nødt til at overleve de omgivelser af deres helt overjordisk værter.

Hayabusa2 og OSIRIS-REx vil stå over for verdens helt fremmed for dem af os, der anvendes til den komfortable fysik af vores egen planet. De er nødt til at basere sig på viden og erfaringer fra tidligere missioner. “Hvad har vi lært fra Hayabusa er grundlæggende for at gå til Bennu og Ryugu. Men der er en masse ubekendte,” Neyda Abreu, lektor ved Penn State University, Dubois, der redigeret en bog om emnet, fortalte Gizmodo. Men de første opgaver var kompliceret.

“Det var episk, hvad Hayabusa gjorde for at få nogle prøver,” sagde hun.

Hayabusa mistet en lander, MINERVA, til rummets dybder, og står over for sin egen suspense-fyldt tur til at tage prøver fra Itokawa. Det gik på mystisk vis i fejlsikret tilstand under sit forsøg på at lande på asteroiden. Den touchdown i sidste ende var vellykket, men krævede to forsøg til at indsamle prøver ved at sparke op støv med en metal-pellet. Sonden tilbage til Jorden med prøver i 2010, første gang en sådan præstation nogensinde havde været gennemført.

Asteroider er sten, der kredser om Solen og er for små til at ringe til planeterne—de største kendte er Ceres, en sfærisk rock 592 km bred, hvis kredsløb falder mellem Mars og Jupiter. Der er flere typer af asteroider, der er grupperet baseret på, hvordan de reflekterer lys og deres anede sammensætning. Deres overfladestruktur kan variere fra støv dækket af klumper af metal, der er løst bundet bunker af sten, der flyder gennem rummet, baseret på, hvor og hvordan de er dannet i solsystemet.

Det er svært at sige meget om en asteroide, før du får der, som det fremgår af en humoristisk indlæg på Hayabusa2 projektets hjemmeside, hvor mission forskere prøv at gætte, hvad deres mål vil se ud (“En Karinto puffcream. Alle de sorte og runde ting er kommet til at ligne Ryugu til mig!”). De kan også svagt se ordentligt med jordbaserede teleskoper. Kerri Donaldson Hanna, University of Oxford og OSIRIS-REx videnskabsmand, forklarede, at Gizmodo, at asteroider ofte til at ligne et enkelt punkt af lys gennem et teleskop. Sikker, kan du bruge spektret af det lys til at bestemme asteroide samlede sammensætning i almindelighed, ved at forsøge at finde lignende materialer i laboratoriet, der kan genskabe den observationer. Men forskerne har bare ikke meget information om, hvordan materialer varierer på tværs af en asteroides overflade, indtil de besøger.

“Der er en enorm mængde af usikkerhed i alt, hvad vi vide om Bennu,” Michael Moreau, OSIRIS-REx Flight Dynamics System Bly, fortalte Gizmodo. “Der er en enorm vifte af mulige masserne baseret på observationer vi har været i stand til at gøre fra Jorden. Så er der formen. Vi har en model af den topografi, og alle har gjort en hel masse for en analyse af, hvordan missionen vil arbejde baseret på denne form. Men formen kan variere meget. Det kunne være meget forskellige fra, hvad vi forventer.”

Og når en sonde ankommer til sit mål, der er stadig temmelig grundlæggende udfordringer. Endnu en ideel asteroide for denne form for mission vil sandsynligvis være konstant tumbling og har næsten ingen tyngdekraft. Kombiner det med den kendsgerning, at overfladen kan være støvede eller dækket af løse sten, og disse asteroider kan især være svært at få fat på. Så der er Newton ‘ s love i fysik, der handler imod dig—hvis du prøver at grave i overfladen, kan du ende med at presse dig selv.

Det er heller ikke bare lave tyngdekraft, der er et problem. Hvad tyngdekraften er tilbage, er uregelmæssige, baseret på, hvor objektet er sat sammen. Kometen 67P/Churyumov–Gerasimenko var formet som en and, for eksempel. Rosetta orbiter er nødvendige for at hele tiden at lave små justeringer for at opretholde sin bane, og jo tættere den kom til comet, de mere kaotiske ting fik. De justeringer, der er foretaget observationer svært ved nogle gange at pege sondens kameraer på det forkerte sted, forklarede, Matt Taylor, en videnskabsmand på Rosetta mission.

OSIRIS-REx ‘ s forskere håber, at fuldt ud at forstå, om Bennu en dag vil gå ned i vores egen planet. “Ved at studere dens egenskaber giver os mulighed for at modellere det mere tæt og regel ud af, om det kan få konsekvenser Jorden,” Moreau fortalte Gizmodo.

Ved ankomsten til Bennu, OSIRIS-REx vil straks begynde at kortlægge potentielle steder at nærme sig overfladen. Derefter, det vil skyde gas til overfladen for at hente nogle sten og fange det. Craft har tre forsøg til at samle et sted mellem 60 g og 2 kg asteroide-støv.

Dette besøg kan give de kommende generationer varsel, hvis Bennu er faktisk på kollisionskurs med Jorden, samt hjælpe dem med at bestemme et kursus af handling. Med nok advarsel, måske er vi nødt til at nuke the rock, eller endda male en del af dens overflade for at ændre dens bane nok til at forpurre en kollision. Den AMERIKANSKE National Science og Teknologi-Rådet for nylig udgivet en rapport om, hvordan USA ikke er klar til en katastrofal asteroide strejke. Andre planlagte projekter, herunder NASAS Asteroide Omdirigere Mission og Dobbelt Asteroide Omdirigering Test (DART), mission, vil forhåbentlig hjælpe os til bedre at forberede sig.

Virkningen risici til side, måske den største årsag til, at vi ønsker at lande på kometer og asteroider er ren og skær nysgerrighed. Asteroider indeholder materiale fra tidligt i solsystemet, der ikke er blevet ændret af planeternes dannelse proces, hvilket gør dem snapshots af solsystemet, som det var, da den først blev dannet. At forstå dem, der kunne kaste lys over, hvordan vores egen planet, kom til at være.

Hele landing-på-et-asteroide ting er helt klart en udfordring. Men forskerne har nogle ideer til at gøre det arbejde.

For eksempel, nogle forsøger at genskabe betingelserne for asteroider her på Jorden for at teste landings systemer. Dette fald, North Carolina State University, professor Karen Daniels’ team af bachelorer planen at flyve på en nul-tyngdekraft-flyet, også kendt som en vomit comet. De vil stikke nåle i samlinger af små perler, der optage den måde styrker handle på dem, og at data kunne hjælpe ingeniører med at designe en bedre asteroide-sensationsprægede harpun.

Nu, at Hayabusa2 har nået kredsløb omkring Ryugu, Japan Aerospace Exploration Agency vil forskerne begynde at vurdere potentielle landingssteder. Den Hayabusa2 håndværk vil bruge en on-board attrappen værktøj til at sprænge et krater i Ryugu overflade, så det kan samle prøver af materiale fra lige under overfladen. Derefter, det vil droppe et par lande, der vil forsøge at indsamle endnu flere data.

Hvis de er vellykkede, Hayabusa2 og OSIRIS-REx vil vende tilbage til Jorden i begyndelsen af 2020erne med prøver. Ud over at undervise os om dem, asteroider og vores solsystem, der studerer disse prøver kunne hjælpe forskerne til bedre at forstå de meteoritter er landet på Jorden, herunder hvor og hvordan de kan have dannet.

Som for spekulanter, der håber at blive rig ved minedrift, asteroider, at disse virksomheder er stadig i deres vorden. “Dette er et temmelig langt ude idé, og absolut en langsigtet venture,” CEO Levitiske fortalte Gizmodo. “Succes er ikke sikker, og for en masse mennesker, det giver ikke mening. Det kræver mod og tålmodighed.”

Men de bevæger sig fremad. Planetary Resources i år lanceret og testet dets Arkyd 6 system, en prototype af en satellit, der skulle registrere, hvilke near-Earth objekter have vand.

Kom til denne fremtiden helt sikkert vil ikke være let, men de internationale organisationer fortsat på at forbedre den teknologi, der vil give mulighed for bedre asteroide undersøgelse. Og videnskaben er at forbedre hurtigt. “Vi ved, at en enorm mængde asteroider nu, måske mere end vi vidste om Månen, før du går,” sagde Ronaldo. “I perspektiv, at vi er i meget bedre form.”