Ao longo dos últimos cem anos, a população humana explodiu a partir de cerca de 1,5 bilhões para mais de sete bilhões, dirigindo uma demanda cada vez maior de recursos. Para satisfazer o apetite da civilização, as comunidades têm ampliado os esforços de reciclagem, enquanto os meus operadores devem explorar fronteiras proibindo a procurar novos depósitos, abrindo minas milhas subterrâneo ou até mesmo no fundo do oceano.
Asteróides poderia um dia ser uma grande nova fonte de material escasso se os obstáculos financeiros e tecnológicos podem ser superados. Os asteróides são pedaços de metais, rochas e poeira, por vezes, atado com sorvetes e alcatrão, que são as "sobras" cósmicos de formação do sistema solar há 4,5 bilhões de anos atrás. Há centenas de milhares deles, que variam em tamanho de poucos metros a centenas de quilômetros de diâmetro. Pequenos asteróides são muito mais numerosas do que as grandes, mas mesmo um pouco, casa-sized asteróide deve conter metais milhões de dólares, possivelmente, a pena.
Asteróides poderia um dia ser uma grande nova fonte de material escasso se os obstáculos financeiros e tecnológicos podem ser superados. Os asteróides são pedaços de metais, rochas e poeira, por vezes, atado com sorvetes e alcatrão, que são as "sobras" cósmicos de formação do sistema solar há 4,5 bilhões de anos atrás. Há centenas de milhares deles, que variam em tamanho de poucos metros a centenas de quilômetros de diâmetro. Pequenos asteróides são muito mais numerosas do que as grandes, mas mesmo um pouco, casa-sized asteróide deve conter metais milhões de dólares, possivelmente, a pena.
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| Este é o conceito de um artista de OSIRIS-REx da NASA prepara-se para tirar uma amostra de asteróide Bennu. |
Existem
diferentes tipos de asteróides, e eles são agrupados em três classes
de seu tipo espectral - uma classificação com base em uma análise da luz
refletida de suas superfícies. Escuras, ricas em carbono, asteróides "tipo C" têm altas abundâncias de água ligada minerais de argila como hidratados. Embora
estes asteróides atualmente têm pouco valor econômico, pois a água é
tão abundante na Terra, que será extremamente importante se decidirmos
que queremos expandir a presença humana em todo o sistema solar.
"A água é um item de suporte de vida fundamental para uma civilização spacefaring, e é preciso muita energia para lançá-lo para o espaço", diz Dante Lauretta, da Universidade do Arizona, Tucson, investigador principal para OSIRIS - REx asteróide missão de retorno de amostras da NASA. "Com os custos de lançamento atualmente milhares de dólares por libra, você quer usar a água já está disponível no espaço para reduzir os custos da missão. A outra coisa que você pode fazer com a água é fragmentá-lo em seu hidrogênio constituinte e oxigênio, e que se torna combustível de foguete, para que pudesse ter depósitos de combustível lá fora, onde você está minando estes asteróides a outra coisa do tipo C asteróides têm é material orgânico - eles têm um monte de carbono orgânico, fósforo e outros elementos-chave para fertilizantes para crescer seu alimento", disse Lauretta.
"A água é um item de suporte de vida fundamental para uma civilização spacefaring, e é preciso muita energia para lançá-lo para o espaço", diz Dante Lauretta, da Universidade do Arizona, Tucson, investigador principal para OSIRIS - REx asteróide missão de retorno de amostras da NASA. "Com os custos de lançamento atualmente milhares de dólares por libra, você quer usar a água já está disponível no espaço para reduzir os custos da missão. A outra coisa que você pode fazer com a água é fragmentá-lo em seu hidrogênio constituinte e oxigênio, e que se torna combustível de foguete, para que pudesse ter depósitos de combustível lá fora, onde você está minando estes asteróides a outra coisa do tipo C asteróides têm é material orgânico - eles têm um monte de carbono orgânico, fósforo e outros elementos-chave para fertilizantes para crescer seu alimento", disse Lauretta.
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| Estas fotos mostram o tamanho relativo das três asteróides que foram fotografados de perto pela nave espacial. Mathilde (37 x 29 milhas) (à esquerda) foi obtida pela sonda NEAR em 27 de junho de 1997. Imagens da asteróides Gaspra (meio) e Ida (direita) foram tomadas pela sonda Galileo em 1991 e 1993, respectivamente. |
Asteróides um pouco mais brilhante tem uma composição de pedra. Estes
asteróides "tipo S " tem muito pouca água, mas estão atualmente
economicamente mais relevante uma vez que contêm uma fração
significativa de metal, principalmente de ferro, níquel e cobalto.
"No entanto, há uma boa quantidade de oligoelementos que são economicamente valiosos como ouro, platina e ródio", disse Lauretta. "Um pequeno, de 10 metros (quintal) do tipo S asteróide contém cerca de £ 1.433.000 (650.000 kg) de metais, com cerca de 110 libras (50 kg), na forma de metais raros, como platina e ouro", disse Lauretta.
Há asteróides raras com cerca de dez vezes mais metais nelas, o metálico ou asteróides "da classe M", de acordo com Lauretta.
No entanto, atualmente custa centenas de milhões para bilhões de dólares para construir e lançar uma missão espacial, para que as inovações que tornam esses custos caem dramaticamente são necessários antes que seja rentável para minas asteróides para o valor de seus metais sozinho.
Outro obstáculo é simplesmente nossa falta de experiência com o mapeamento e análise dos recursos em asteróides para extrair o material deles. Esta experiência crítica será adquirida com asteróide missão de retorno de amostras da NASA, OSIRIS-Rex (Origins, Interpretação Espectral, identificação de recursos, segurança e Regolith Explorer).
"No entanto, há uma boa quantidade de oligoelementos que são economicamente valiosos como ouro, platina e ródio", disse Lauretta. "Um pequeno, de 10 metros (quintal) do tipo S asteróide contém cerca de £ 1.433.000 (650.000 kg) de metais, com cerca de 110 libras (50 kg), na forma de metais raros, como platina e ouro", disse Lauretta.
Há asteróides raras com cerca de dez vezes mais metais nelas, o metálico ou asteróides "da classe M", de acordo com Lauretta.
No entanto, atualmente custa centenas de milhões para bilhões de dólares para construir e lançar uma missão espacial, para que as inovações que tornam esses custos caem dramaticamente são necessários antes que seja rentável para minas asteróides para o valor de seus metais sozinho.
Outro obstáculo é simplesmente nossa falta de experiência com o mapeamento e análise dos recursos em asteróides para extrair o material deles. Esta experiência crítica será adquirida com asteróide missão de retorno de amostras da NASA, OSIRIS-Rex (Origins, Interpretação Espectral, identificação de recursos, segurança e Regolith Explorer).
Este é o conceito de um artista que mostra como OSIRIS-REx da NASA vai explorar asteróide Bennu, tirar uma amostra, e devolvê-lo para a Terra para análise.
A
nave, previsto para lançamento em setembro de 2016, chegará ao
asteróide Bennu em outubro de 2018 e estudá-lo em detalhe antes de
retornar com uma amostra de material de sua superfície. Seu
objetivo principal é científica - desde asteróides são relíquias da
formação do nosso sistema solar, a análise da amostra é esperado para
dar insights sobre como os planetas se formaram e vida se originou. Além
disso, a sonda vai medir com precisão como o pequeno empurrão da luz
solar altera a órbita de Bennu, ajudando os astrônomos prever melhor
essa influência no caminho de qualquer asteróide que representa um risco
de impacto para a Terra.
"No entanto, a missão irá desenvolver tecnologias importantes para a exploração de asteróides que irão beneficiar qualquer pessoa interessada em explorar ou a mineração de asteróides, seja NASA ou uma empresa privada", disse Lauretta.
A missão é projetado para ter redundância tripla para a aquisição da amostra - se a primeira tentativa falhar, a equipe pode tentar mais duas vezes para conseguir pelo menos 60 gramas (cerca de duas onças) de amostra, e até 2.000 gramas (cerca de 4,4 libras). Para aproveitar ao máximo essas oportunidades, a sonda está equipada com instrumentos que mapeiam composição do asteróide de órbita, permitindo que a equipe para selecionar os melhores locais de amostragem bem antes da primeira tentativa.
Uma boa maneira de determinar a composição de um asteróide de uma distância é analisar sua luz. Todos os materiais de reflectir, emitem, absorvem a luz e em cores ou frequências específicas, dependendo das propriedades do material. O make-up de um material pode ser identificado por meio de instrumentos especiais chamados espectrômetros que medem a intensidade da luz em diferentes frequências.
Materiais emitem e absorvem luz sobre uma variedade extremamente ampla de freqüências, bem além do que nossos olhos podem ver, então OSIRIS-Rex tem três espectrômetros que juntos cobrem este intervalo no raio-X, visível e infravermelho.
O OSIRIS-REx Visível e Infravermelho Spectrometer (OVIRS) detecta a luz visível e infravermelho próximo. A luz infravermelha é invisível ao olho humano, mas podemos senti-lo na forma de calor. Este espectrómetro será capaz de detectar compostos orgânicos, além de uma variedade de minerais e outras substâncias químicas. Os compostos orgânicos contêm carbono e são de interesse, porque alguns são usados pela vida. A equipe espera provar um site rico em moléculas orgânicas em busca de pistas para a química orgânica no sistema solar inicial que levou ao surgimento da vida na Terra. "OVIRS vai ajudar a mapear a distribuição de moléculas orgânicas no asteróide e escolha do local da amostra guia com base nessa informação", disse Lauretta.
O OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer (OTES) vai mais fundo na faixa do infravermelho e irá detectar minerais na superfície do Bennu e medir a temperatura do asteróide. Em particular, minerais de argila encontrados por OTES vai fornecer um mapa do material rico em água no asteróide. Assim como praia de areia aquece rapidamente no sol e esfria rapidamente à noite, enquanto o pavimento permanece quente por muito tempo depois do sol, a velocidade com que a superfície se aquece durante o dia e esfria à noite vai ser usado para medir as propriedades da superfície.
O Regolith raios X Espectrômetro de Imagem vai olhar para o brilho de raios-X fraco da superfície iluminada pelo sol para mapear a distribuição e abundância de elementos, como ferro, silício, enxofre e magnésio.
OVIRS e OTES também trabalharão em conjunto para determinar a influência da luz solar em órbita de Bennu. Essa influência, o chamado efeito Yarkovsky, acontece quando a superfície de um asteróide absorve a luz solar e, posteriormente, irradia-lo na forma de calor, enquanto o asteróide gira, dando o asteróide um pequeno empurrão, que acrescenta-se ao longo do tempo para alterar significativamente a sua trajetória.
OVIRS vai revelar o quanto a luz solar é refletida de Bennu. Desde que não está refletido deve ser absorvido, a equipe pode usar essa medida para calcular a quantidade de luz solar está sendo armazenada pelo asteróide a ser mais tarde irradiada na forma de calor. OTES vai medir esse calor e fornecer um mapa para mostrar quais as áreas em Bennu irradiar a mais, dando a direção do impulso Yarkovsky.
A luz detectada pelos espectrómetros não penetrar muito, de modo que estes instrumentos podem identificar composição apenas numa camada fina perto da superfície, não mais do que cerca de metade de um milímetro de profundidade (cerca de um centésimo de uma polegada). É provável que a composição do Bennu mudanças mais profundas em seu interior. Mecanismo de amostragem da missão será ir mais fundo, soprando gás nitrogênio para agitar o material próximo à superfície, forçando-o a fluir para uma câmara de recolha.
"Vamos descer cinco ou seis centímetros (cerca de duas polegadas) com essa técnica", diz Lauretta. Embora ainda relativamente raso, é cerca de 200 vezes mais profundo do que a espectrometria sozinho.
"Além disso, os espectroscopistas vai nos dizer que eles sabem a composição deste material, mas no final do dia, nós começamos a testar essa", acrescenta Lauretta. "Nós vamos trazer uma amostra para o laboratório e dizer, tudo bem que vocês disseram que foi feito fora disso, encontramos que foi feita de que, se você acertar ou não?"
Outros instrumentos vão ajudar a refinar os mapas de composição dos espectrômetros. As menores recursos nos mapas OVIRS química será de cerca de 20 metros (metros) de diâmetro, enquanto os recursos mineralogia otas são ainda maiores, em cerca de 40 metros de diâmetro. Mapas coloridos das câmeras terão resolução muito maior, a menos de um metro, então qualquer variação de cor mais de uma característica nos mapas de química e mineralogia dos espectrômetros dá um indício de que, talvez, a composição muda um pouco nessas áreas, de acordo com Lauretta.
Semelhante ao radar, o instrumento altímetro laser vai rebater a luz do laser para fora da superfície de Bennu para construir um mapa tridimensional de seus recursos de forma e de superfície. Medindo como brilhantemente a superfície reflete a luz do laser pode dar uma pista para o tipo de material presente, por exemplo, um reflexo muito brilhante pode indicar que atingiu um ponto metálico, de acordo com Lauretta.
Embora tenha sido desenvolvido para a ciência, os instrumentos em OSIRIS-Rex são semelhantes aos necessários para uma missão de mineração de asteróides.
"A missão será uma prova-de-conceito - você pode ir a um asteróide, obter material, e trazê-lo de volta à Terra", disse Lauretta . "Em seguida, as pessoas terão de se industrializar-lo assim que a economia funciona, portanto, para o valor recuperável em qualquer asteróide, você está gastando metade do que para trazê-lo de volta."
"A única coisa que você pode querer adicionar é a capacidade de fazer uma análise química rápida de material a bordo da nave espacial, para que você possa dizer: "A concentração de platina é X ", por exemplo", diz Lauretta . "Nós não poderíamos pagá-lo - que é uma opção bastante desportivo Fora isso, para quem está pensando em uma missão de asteróides, este é o conjunto de instrumentos que você quer voar".
"No entanto, a missão irá desenvolver tecnologias importantes para a exploração de asteróides que irão beneficiar qualquer pessoa interessada em explorar ou a mineração de asteróides, seja NASA ou uma empresa privada", disse Lauretta.
A missão é projetado para ter redundância tripla para a aquisição da amostra - se a primeira tentativa falhar, a equipe pode tentar mais duas vezes para conseguir pelo menos 60 gramas (cerca de duas onças) de amostra, e até 2.000 gramas (cerca de 4,4 libras). Para aproveitar ao máximo essas oportunidades, a sonda está equipada com instrumentos que mapeiam composição do asteróide de órbita, permitindo que a equipe para selecionar os melhores locais de amostragem bem antes da primeira tentativa.
Uma boa maneira de determinar a composição de um asteróide de uma distância é analisar sua luz. Todos os materiais de reflectir, emitem, absorvem a luz e em cores ou frequências específicas, dependendo das propriedades do material. O make-up de um material pode ser identificado por meio de instrumentos especiais chamados espectrômetros que medem a intensidade da luz em diferentes frequências.
Materiais emitem e absorvem luz sobre uma variedade extremamente ampla de freqüências, bem além do que nossos olhos podem ver, então OSIRIS-Rex tem três espectrômetros que juntos cobrem este intervalo no raio-X, visível e infravermelho.
O OSIRIS-REx Visível e Infravermelho Spectrometer (OVIRS) detecta a luz visível e infravermelho próximo. A luz infravermelha é invisível ao olho humano, mas podemos senti-lo na forma de calor. Este espectrómetro será capaz de detectar compostos orgânicos, além de uma variedade de minerais e outras substâncias químicas. Os compostos orgânicos contêm carbono e são de interesse, porque alguns são usados pela vida. A equipe espera provar um site rico em moléculas orgânicas em busca de pistas para a química orgânica no sistema solar inicial que levou ao surgimento da vida na Terra. "OVIRS vai ajudar a mapear a distribuição de moléculas orgânicas no asteróide e escolha do local da amostra guia com base nessa informação", disse Lauretta.
O OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer (OTES) vai mais fundo na faixa do infravermelho e irá detectar minerais na superfície do Bennu e medir a temperatura do asteróide. Em particular, minerais de argila encontrados por OTES vai fornecer um mapa do material rico em água no asteróide. Assim como praia de areia aquece rapidamente no sol e esfria rapidamente à noite, enquanto o pavimento permanece quente por muito tempo depois do sol, a velocidade com que a superfície se aquece durante o dia e esfria à noite vai ser usado para medir as propriedades da superfície.
O Regolith raios X Espectrômetro de Imagem vai olhar para o brilho de raios-X fraco da superfície iluminada pelo sol para mapear a distribuição e abundância de elementos, como ferro, silício, enxofre e magnésio.
OVIRS e OTES também trabalharão em conjunto para determinar a influência da luz solar em órbita de Bennu. Essa influência, o chamado efeito Yarkovsky, acontece quando a superfície de um asteróide absorve a luz solar e, posteriormente, irradia-lo na forma de calor, enquanto o asteróide gira, dando o asteróide um pequeno empurrão, que acrescenta-se ao longo do tempo para alterar significativamente a sua trajetória.
OVIRS vai revelar o quanto a luz solar é refletida de Bennu. Desde que não está refletido deve ser absorvido, a equipe pode usar essa medida para calcular a quantidade de luz solar está sendo armazenada pelo asteróide a ser mais tarde irradiada na forma de calor. OTES vai medir esse calor e fornecer um mapa para mostrar quais as áreas em Bennu irradiar a mais, dando a direção do impulso Yarkovsky.
A luz detectada pelos espectrómetros não penetrar muito, de modo que estes instrumentos podem identificar composição apenas numa camada fina perto da superfície, não mais do que cerca de metade de um milímetro de profundidade (cerca de um centésimo de uma polegada). É provável que a composição do Bennu mudanças mais profundas em seu interior. Mecanismo de amostragem da missão será ir mais fundo, soprando gás nitrogênio para agitar o material próximo à superfície, forçando-o a fluir para uma câmara de recolha.
"Vamos descer cinco ou seis centímetros (cerca de duas polegadas) com essa técnica", diz Lauretta. Embora ainda relativamente raso, é cerca de 200 vezes mais profundo do que a espectrometria sozinho.
"Além disso, os espectroscopistas vai nos dizer que eles sabem a composição deste material, mas no final do dia, nós começamos a testar essa", acrescenta Lauretta. "Nós vamos trazer uma amostra para o laboratório e dizer, tudo bem que vocês disseram que foi feito fora disso, encontramos que foi feita de que, se você acertar ou não?"
Outros instrumentos vão ajudar a refinar os mapas de composição dos espectrômetros. As menores recursos nos mapas OVIRS química será de cerca de 20 metros (metros) de diâmetro, enquanto os recursos mineralogia otas são ainda maiores, em cerca de 40 metros de diâmetro. Mapas coloridos das câmeras terão resolução muito maior, a menos de um metro, então qualquer variação de cor mais de uma característica nos mapas de química e mineralogia dos espectrômetros dá um indício de que, talvez, a composição muda um pouco nessas áreas, de acordo com Lauretta.
Semelhante ao radar, o instrumento altímetro laser vai rebater a luz do laser para fora da superfície de Bennu para construir um mapa tridimensional de seus recursos de forma e de superfície. Medindo como brilhantemente a superfície reflete a luz do laser pode dar uma pista para o tipo de material presente, por exemplo, um reflexo muito brilhante pode indicar que atingiu um ponto metálico, de acordo com Lauretta.
Embora tenha sido desenvolvido para a ciência, os instrumentos em OSIRIS-Rex são semelhantes aos necessários para uma missão de mineração de asteróides.
"A missão será uma prova-de-conceito - você pode ir a um asteróide, obter material, e trazê-lo de volta à Terra", disse Lauretta . "Em seguida, as pessoas terão de se industrializar-lo assim que a economia funciona, portanto, para o valor recuperável em qualquer asteróide, você está gastando metade do que para trazê-lo de volta."
"A única coisa que você pode querer adicionar é a capacidade de fazer uma análise química rápida de material a bordo da nave espacial, para que você possa dizer: "A concentração de platina é X ", por exemplo", diz Lauretta . "Nós não poderíamos pagá-lo - que é uma opção bastante desportivo Fora isso, para quem está pensando em uma missão de asteróides, este é o conjunto de instrumentos que você quer voar".
Fonte: NASA
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