Por:
Enkel Bregu,
Jaime Salamanca Camacho,
Jorge Muñoz Bautista,
Miguel Gavira Aladro.
ASTEROIDES
¿QUÉ ES UN ASTEROIDE?
Un asteroide es un cuerpo rocoso que gira alrededor del Sol en una órbita interior a la de Neptuno. La mayoría se encuentran en lo que se denomina el cinturón de asteroides, una región del sistema solar comprendida entre las órbitas de Marte y Júpiter y el cinturón de Kuiper, pese a que se encuentra más allá de la órbita de Neptuno, y es considerado el límite del sistema solar. Otros también se encuentran en los puntos de Lagrange de Júpiter, siendo estos 5 puntos en los cuales las fuerzas de atracción gravitatoria entre el planeta y el Sol se compensan y permiten una órbita estacionaria.
ORIGEN
La teoría más aceptada sobre el origen del cinturón de asteroides explica que esta estructura se formó al mismo tiempo que el resto de planetas, debido al colapso de una nebulosa primitiva de polvo y gas.
Al formarse los primeros cuerpos, estos fueron aumentando de tamaño; uno de estos objetos, el planeta Júpiter, causó perturbaciones gravitacionales en la zona que ahora es el cinturón de asteroides, provocando que los pequeños planetesimales de la zona aceleraran y colisionaran entre sí. Esto resultó en multitud de restos y residuos rocosos, los asteroides.
Durante millones de años, la superficie de estos asteroides ha cambiado drásticamente, debido a los impactos de otros cuerpos y la erosión de la radiación solar. De hecho, según simulaciones, el actual cinturón de asteroides solamente posee el 0,1% de la masa del cinturón primitivo.
CLASIFICACIÓN DE ASTEROIDES
Los asteroides pueden clasificarse según:
Composición: se determina a través de espectros de emisión
- Tipo C (carbonáceos): principalmente carbono, 75% de los asteroides conocidos.
- Tipo S (silicatos): principalmente silicio, 17% de los asteroides conocidos.
- Tipo M (metálicos): principalmente níquel y hierro
También se clasifican según su posición, agrupamiento, reflectividad espectral de la superficie etc.
PARÁMETROS FÍSICOS
Para llegar a un asteroide, hay que tener en cuenta los siguientes conceptos:
- Campo gravitatorio: un asteroide, por el simple hecho de tener masa, atrae a todos los cuerpos cercanos a él, esta fuerza de atracción dependiendo de la proximidad entre el asteroide y un objeto (como una nave espacial) y la masa de estos.
- Velocidad orbital: es la velocidad con la que el asteroide gira alrededor de una estrella o un planeta.
- Velocidad de giro: un asteroide puede estar girando sobre su propio eje.
La minería de asteroides puede convertirse en uno de los negocios más rentables en la próximas décadas. Su futuro éxito radica en la abundancia de metales preciosos y agua que pueden ser encontrados en asteroides relativamente cercanos a la Tierra que podrían ser usado para obtener combustible y crear vehículos espaciales de dimensiones nunca antes vistas para expandirnos por nuestro sistema solar.
Los inconvenientes que presenta la minería de asteroides en contraposición a la terrestre son dos: La extracción de minerales en un entorno de microgravedad y el procesamiento de esos.
Numerosas empresas están trabajando para solucionar estos inconvenientes y así propulsar a la humanidad a una nueva era, la Era Espacial.
La tecnología que nos permitiría enviar sondas lo suficientemente grandes como para obtener los recursos para solamente amortizar los gastos de un viaje de tal calibre está aún en desarrollo y quizás pasen años hasta que se mejore lo suficiente su eficiencia como para hacer las misiones económicamente rentables. Sin embargo, existen ciertos métodos que ya se usan actualmente y podrían resultar de mucha utilidad en un proyecto de tales dimensiones.
Uno de los mayores problemas a la hora de enviar una sonda o nave a un astro lejano, como podría ser Júpiter o Saturno es el combustible utilizado. Debido a la eficiencia de los motores actuales se necesitaría ocupar un porcentaje demasiado alto del volumen de la sonda en llevar el combustible, aun mayor incluso en el caso de que necesitase volver a la Tierra o a una estación espacial cercana a ella (lo cual sería lo más barato, permitiendo reutilizar el vehículo espacial). No obstante, desde hace ya cierto tiempo, las misiones destinadas a planetas en la parte exterior del sistema solar utilizan las llamadas maniobras de asistencia gravitatoria, las cuales permiten alcanzar velocidades orbitales muy altas sin gastar un solo gramo de combustible.
Consisten en realizar pequeñas quemas de combustible de mucha precisión para pasar cerca de un cuerpo con una masa relativamente grande a la vez que este se mueve a lo largo de su trayectoria orbital. De esta manera, se obtiene un efecto similar al de una honda pues se utiliza la energía del campo gravitatorio del cuerpo en cuestión para obtener una aceleración o un frenado que nos convenga. De esta forma podemos alcanzar un apoastro (punto más lejano con respecto al cuerpo orbitado) muy grande, lo suficiente como para poder colocar la sonda en la posición ideal para ser capturada por la gravedad de otro cuerpo (el que queremos alcanzar).
La gran ventaja que tienen estas maniobras aparte del mínimo gasto de combustible que conllevan es que pueden ser encadenadas unas con otras para obtener el resultado deseado, simplemente hace falta mucha precisión a la hora de prepararlas y unos motores que permitan llevar a cabo quemas de combustible así de exactas. La sonda Rosetta de la Agencia Espacial Europea, cuyo propósito era orbitar y aterrizar en un cometa utilizó cuatro maniobras seguidas, una primera con el campo gravitatorio terrestre, otra con Marte y finalmente otras dos con la Tierra. La gran desventaja que poseen estas maniobras es que implican una pérdida de tiempo importante puesto que se tarda mucho en completar una órbita alrededor de cuerpos como el Sol y esto es muchas veces necesario para encontrarse con otro astro. La sonda Rosetta tardó nada más y nada menos que 10 años en alcanzar su objetivo. Por otro lado, requieren por supuesto mucha planificación y por tanto solo pueden ser efectuadas en momentos muy precisos en los que las posiciones de los astros son las correctas, eventos que pueden tardar años en repetirse.
Como se ha mencionado más arriba, estas quemas de combustible requieren de la mayor precisión posible para lograr acercamientos a los cuerpos deseados y también para ponerse en órbita de los asteroides de los que deseásemos extraer recursos. Para esto se utilizan unos sistemas llamados RCS (Reaction Control System) y OMS (Orbital Maneuvering System). Ambos están basados en la utilización de combustibles muy especiales y de poca eficiencia que combinados con unos motores de muy poca potencia permiten alcanzar un grado de exactitud muy alto a la hora de posicionarse correctamente para llevar a cabo una maniobra. Estos sistemas también ayudan en los acercamientos finales a cuerpos con poca gravedad que no pueden se efectuados con los motores principales ya que estos daría un empuje demasiado alto y poco controlable a la nave.
Una vez llegado al asteroide, existen múltiples métodos para minarlo:
Minería superficial: Consiste en recoger las rocas que se encuentran en la superficie del asteroide. Este es el proceso más fácil y menos costoso.
Minería subterránea: Es posible crear minas en el interior del asteroide para extraer los minerales preciosos. Sin embargo, la tecnología necesaria todavía no está desarrollada.
Minería usando imanes: Consistiría en pulverizar el asteroide y separar los metales con un imán
Minería usando calor: Su objetivo es obtener agua de ciertos asteroides virtualmente secos calentando el asteroide y haciendo que ciertas molécula en su interior reaccionen formando vapor de agua que luego puede ser recogido.
Minería usando el proceso Mond: Consiste en hacer pasar monóxido de carbono a través del asteroide a 50 ºC para que reaccione con el níquel dentro del asteroide y así formar un compuesto del que luego se podrá extraer dicho elemento.
Habría que procesar después los minerales minados, pero este campo de la minería de asteroides está mucho menos desarrollado que el de la extracción. Aún no se han llevado a cabo experimentos de refinado en micro gravedad.
La casi completa ausencia de gravedad hace imposible el refinado usando la precipitación con lo que es muy probable que las estaciones se vean obligadas a usar electrodos o centrifugadoras.
Hay propuestas que recomiendan tarere los minerales a la Tierra y refinarlos aquí, sin embargo, el coste de esta operación es muy elevado.
Anexo:
Deep Space Industries
Esta empresa americana, en colaboración con el gobierno de Luxemburgo está desarrollando una de las tecnologías más prometedoras en el mundo de la minería de asteroides. El objetivo de esta empresa es dividir la minería de asteroides en cuatro fases: Prospección, Extracción, Procesado y Manufacturado.
Prospección
Las prospecciones serán llevadas a cabo por pequeños satélites de clase Prospector que escudriñarán la superficie de los asteroides en busca de recursos valiosos.
El primero será lanzado este año. Se trata de una nave de unos 50kg con un motor Comet que impulsará la nave usando vapor de agua. De esta manera se espera poder reabastecer de combustible a las naves en un futuro usando el agua de los asteroides explotados. También estará equipada con numerosos sensores como muestra la imagen.
Extracción
Una vez se localicen los depósitos más abundantes de minerales y agua se procederá a la extracción. Para ello DSI ha creado la Dragonfly y la Harvestor, ambas se encargarán de extraer y transportar la materia prima a la planta de procesado. Aún no se ha concretado su diseño aunque estos son algunas imágenes de como podrían ser:
Procesado
El procesado tampoco está todavía solucionado. La empresa afirma que está desarrollando una fundición que podrá procesar minerales en microgravedad además de crear pequeñas estructuras impresas usando láseres.
Manufacturado
Este es otro punto sobre el que la empresa no acaba de pronunciarse. Hay algunos diseños de estaciones capaces de crear grandes estructuras a partir de los minerales obtenidos en los asteroides.
