¿Qué asteroides tienen menos delta-v para alcanzar?

Creo que la pregunta necesita muy poca aclaración: los asteroides específicos y/o su tipo de órbita de asteroide la responderían. Mi propio interés está en lo que mejor se adapte a la selección de objetivos para la minería de asteroides sobre la base de los requisitos delta-v para alcanzar objetos conocidos con órbitas conocidas.

Los objetos cercanos a la Tierra y los que cruzan la órbita de la Tierra parecerían ser más fáciles de alcanzar, menos delta-v, pero no sé si es realmente el caso: los asteroides Atiras están dentro de la órbita de la Tierra alrededor del sol sin cruzarla, Atens están dentro pero cruzarlo, Apolos están afuera y cruzarlo y Amors están afuera y no cruzarlo.

En realidad, lo que planeas hacer con ellos tiene un impacto: si solo quieres aterrizar en ellos, entonces solo importa que el asteroide se acerque a la Tierra en un momento específico. Si desea extraerlos, probablemente desee que permanezcan cerca de la Tierra durante un período más o menos prolongado.
Por supuesto, ya ha habido casos de aterrizaje de naves espaciales en asteroides y cometas (NEAR Shoemaker, Hayabusa, OSIRIS-REx, Hayabusa2, Deep Impact, Rosetta/Philae) e incluso algunos que han regresado a la Tierra con muestras (Hayabusa2). 5,4 gramos "extraídos" :-)
Pero, ¿no se necesitaría mucho más delta-v para llegar a alguna otra parte de la órbita terrestre que para alcanzar una órbita más alta o más baja? No hay tiempo periódico cuando el otro lado de la órbita terrestre se alinea con nosotros.
Estaba pensando en asteroides con órbitas conocidas y las "ventanas" periódicas para llegar a ellos y devolver materiales, y eso se trata de delta-v, no de la distancia per se.
@KenFabian He agregado una recompensa; ¡Vamos a conseguirte algunos asteroides explotables!

Respuestas (3)

nota: Esta es una respuesta histórica y explica cómo encontrar pequeños asteroides cerca. El OP ha aclarado que quieren un asteroide de tamaño explotable rentable, por lo que hay espacio para más respuestas.

Redacción anterior:

...asteroides específicos y/o su tipo de órbita de asteroides...

Como se discutió en ¿Ha habido minilunas documentadas desde 2006 RH120? , se predice que las "mini-lunas" entrarán regularmente en órbitas caóticas temporales dentro del sistema Tierra-Luna durante meses o años, y para tamaños de metros e inferiores, por lo general debería haber una disponible, ¡si puede encontrarla ! (vea abajo). De la última mitad del resumen de la preimpresión de 2012 La población de satélites naturales de la Tierra :

En un momento dado debería haber al menos un NES de 1 metro de diámetro orbitando la Tierra. El orbitador capturado temporalmente promedio (TCO; un objeto que hace al menos una revolución alrededor de la Tierra en un sistema de coordenadas co-rotante) completa (2.88 ± 0.82) revoluciones alrededor de la Tierra durante un evento de captura que dura (286 ± 18) d . Encontramos una pequeña preferencia por los eventos de captura que comienzan en enero o julio. Nuestros resultados son consistentes con el único TCO natural conocido, 2006 RH120, un objeto de unos pocos metros de diámetro que fue capturado durante aproximadamente un año a partir de junio de 2006. Estimamos que alrededor del 0,1% de todos los meteoros que impactaron en la Tierra fueron TCO.

Para planificar y lanzar una misión de este tipo, ni siquiera necesita un geocéntrico significativamente positivo. C 3 ; tu misión tiene lugar en la órbita terrestre alta , aunque necesitarás más delta-v para maniobrar en la órbita caótica del asteroide, acercándote a él y manteniendo la posición contra la presión solar diferencial y las fuerzas de marea de la Tierra y la Luna.

Nota: necesitará propulsores de precisión muy pequeños para estas maniobras, ya que sus ajustes de velocidad pueden medirse en micrones por segundo en lugar de milímetros por segundo.

También es posible que desee desechar esos paneles solares grandes y planos que, en este caso, se sentirán como velas solares, y simplemente cubra su superficie con ellos (¡permita formas de irradiar calor también!) O use un RTG.

Vale la pena señalar que en el movimiento caótico de tres cuerpos (Tierra + Luna + objeto insignificante/esencialmente sin masa) realmente no se puede decir con certeza si la energía es positiva o negativa; si la órbita está limitada o no. Si conoce los vectores de estado exactamente, prediga si tiene posibilidades de escapar o no y aproximadamente cuándo. Para obtener más información al respecto, consulte la respuesta de @ MarkAdler a ¿ La nave espacial Apolo siempre estuvo unida gravitacionalmente al sistema Tierra-Luna? que comienza:

Mmm. Esta pregunta es más complicada de lo que parece. Para saber si un cuerpo en un sistema de tres cuerpos está siempre "atado" gravitacionalmente, hay que mirar hacia el futuro.

Para obtener un modelo de cómo podría ser la misión, observe las misiones que se insertan en órbitas de halo de 3 cuerpos o de Lissajous, como SOHO, DSCOVR, JWST... " y el resto ".

Es probable que necesite un poco más de reserva delta-v para alcanzar y hacer coincidir exactamente la trayectoria de la miniluna en particular, ya que con una masa de solo unas pocas toneladas entrando en órbita no será práctico; La presión solar es probablemente el principal problema aquí.

También necesitará una gran cantidad de imágenes infrarrojas térmicas sofisticadas y trabajo de radar de la Tierra, de otras naves espaciales y de su nave espacial para determinar la posición y la velocidad exactas del asteroide porque:

  1. El movimiento caótico significa que los pequeños errores tienden a amplificarse exponencialmente con el tiempo; si te equivocas unas pocas decenas de metros en la posición o incluso unos pocos milímetros por segundo en la velocidad , un mes después podría estar sorprendentemente lejos de lo que predices. ¡El tiempo de duplicación de SOHO fue de dos semanas y estaba en una órbita de halo agradable y de buen comportamiento! Véase también Roberts 2002 The SOHO Mission L1 Halo Orbit Recovery From the Attitude Control Anomalies of 1998 .
  2. La luz visible reflejada por un astroide de 1 metro es bastante pequeña, y la cantidad de potencia de radar que puede iluminar 1 metro cuadrado a 500 000 km también es pequeña (recuerde que su señal de retorno escala como 1 / r 4 ), pero este cuerpo de bajo albedo y alta emisividad está irradiando constantemente cientos de vatios de infrarrojo térmico que el Sol calienta a 1 UA, contra un fondo bastante negro.

¡Feliz caza, probablemente haya uno por ahí ahora mismo!

Aquí hay un ejemplo de una órbita teórica desde aquí o aquí :

ejemplo de trayectoria de una miniluna

Informativo, interesante, pero no exactamente la respuesta que esperaba o buscaba. Problema con la pregunta (er), no su respuesta. No había considerado objetos tan pequeños, pero estos parecen ser los más cercanos en distancia y en términos delta-v. Estaba pensando en delta-v yendo y viniendo de asteroides conocidos con órbitas conocidas, la mayoría de los cuales serán mucho más grandes y podrían contener tanto níquel-hierro como material carbonoso para extraer agua y producir combustible.
@KenFabian sí, probablemente no habría mucha emoción ni riqueza futura extrayendo un asteroide de 1 metro de diámetro, a pesar del valor científico. La distribución de tamaño de los asteroides es inversa, cuanto más pequeño es el tamaño, más numeroso, ¿así que tal vez pueda agregar un límite de tamaño a su pregunta? Hay listas de asteroides, así que si dice > 1 km o > 10 km, la gente puede empezar a buscar aquellos con baja delta-v. Por lo general, no deberíamos cambiar demasiado la pregunta, pero obviamente me perdí "minería" en su pregunta, por lo que está bien si edita para enfatizar el tamaño mínimo que consideraría que vale la pena.
@KenFabian Me parece bien, y si tiene un tamaño mínimo establecido, tal vez pueda agregar una recompensa para atraer algunas respuestas nuevas.
Volví a redactar la pregunta ligeramente, sin especificar un tamaño, pero preguntando sobre objetos conocidos. Incluso un diámetro de 1 km tendrá MUCHO peso. No es que no sea posible que algo tan grande como eso pueda convertirse en una mini luna, pero sería cuestión de suerte y la capacidad de ser oportunista si está al alcance.
@KenFabian está bien, gracias por la actualización. He agregado una nota en la parte superior de esta respuesta y agregaré una recompensa tan pronto como pueda.

En este momento no tengo tiempo para publicar una respuesta completa, así que haré una provisional con algunos recursos que podrían ayudarlo. En algún momento, podría editar esto en una respuesta completa.

Aquí hay un par de documentos que le interesará leer:

https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/73467

https://planet4589.org/jcm/pubs/sci/papers/2018/Taylor18.pdf

https://www.researchgate.net/publication/263280808_Low_Delta-V_Near-Earth_Asteroids_a_survey_of_suitable_targets_for_space_missions

Para que esta no sea una respuesta de solo enlace, aquí hay algunas conclusiones de hojear los textos:

  • La mayoría de los asteroides cercanos a la Tierra requieren un delta-v de alrededor de 6-8 km/s
  • Muy pocos asteroides tienen un delta-v menor de 4 km/s

elemento de la lista

  • 2006_RH120 tiene el delta-v más pequeño conocido a 3,8 km/s. Sin embargo, tiene solo unos 3 m de radio, por lo que no es lo que buscas.
  • Encontrar objetos de baja delta-v es difícil. No solo son pequeños, sino que compartirán una órbita muy similar a la Tierra, lo que significa que tendrán una precesión muy lenta, lo que significa que permanecerán en posiciones aparentes muy similares en relación con el sol. Suponiendo una distribución uniforme alrededor de la órbita terrestre, la mayoría estará en el lado del sol, en áreas rara vez observadas por telescopios. -Mirar a través de listas de órbitas cercanas a la Tierra no es particularmente útil, ya que para ser uno de ellos, solo tienes que cruzar la órbita terrestre.
  • No tengo un "buen" objetivo cercano para usted, pero mirar la misión OSIRIS-REx a (101955) Bennu le dará una buena idea de lo que podría ser, en virtud de que la misión comparte muchas de las limitaciones como tu pregunta.
  • Hay muchos otros factores que influyen en si un asteroide es un buen objetivo para la minería. Uno que ya se ha mencionado es el tamaño. Otro es la rotación, algunos de estos objetos giran cerca de su máxima velocidad teórica. Otro es la presencia de lunas, y otro más es la presencia de bolsillos ocultos de hielos volátiles. Finalmente, desea asegurarse de que su asteroide tenga los minerales / menas que realmente desea, y que no esté compuesto solo de roca.
solo para mayor claridad, ¿los números son para (mínimo) delta-v entre LEO y el objeto? Con 3,9 km/s entre LEO y geoestacionario, parece que mucha aceleración para llegar a NEO todavía está saliendo del pozo de gravedad de la Tierra. Para su información, apuntaría al material carbonoso; debe tener agua para hacer combustible, parece que se necesita MUCHA, además debe contener níquel-hierro (el mineral objetivo) como nódulos y granos en ese material más blando.
@KenFabian Sí, estos son mínimos. Se necesitan unos 3 km/s de delta-V para llegar desde LEO a la velocidad de escape, que es una gran parte del total, sí.

Estaba mirando algo como esto (minería de asteroides) pero estaba más preocupado por el tamaño del asteroide. Utilizo la base de datos de hurones de cuerpo pequeño para obtener una lista más pequeña de nombres de asteroides. Luego miré las órbitas y más datos en el navegador de base de datos de cuerpo pequeño JPL .

Después de mirar el diagrama orbital de varios asteroides, comencé a preguntarme acerca de su velocidad y rápidamente me di cuenta de que no hay un delta-v fijo. El asteroide aumenta su velocidad a medida que se acerca al sol y disminuye su velocidad a medida que se aleja del sol ( apsis ).

Luego... está lo cerca que se va a poner y cuándo. Me sorprendió ver que algunos asteroides se acercaron mucho a la órbita de la Tierra, pero en el momento equivocado, lo que significa que la Tierra está del otro lado... y dependiendo de la órbita del asteroide, puede tardar años o décadas en regresar.

Independientemente... se necesita tiempo para encontrar buenos candidatos. Buena suerte.

¿Qué asteroides tienen menos delta-v para alcanzar?
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