La captura de asteroides es la inserción orbital de un asteroide alrededor de un cuerpo planetario más grande. Cuando los asteroides, pequeños cuerpos rocosos en el espacio, son capturados, se convierten en satélites naturales , [1] [ verificación fallida – ver discusión ] específicamente, una luna irregular si es capturada permanentemente, o un satélite temporal .
Hasta ahora, todos los asteroides que han entrado en la órbita o atmósfera de la Tierra han sido fenómenos naturales; sin embargo, los ingenieros estadounidenses han estado trabajando en métodos para que las naves espaciales telerrobóticas recuperen asteroides mediante propulsión química o eléctrica. Estos dos tipos de captura de asteroides pueden clasificarse como naturales y artificiales.
La recuperación artificial de asteroides puede proporcionar a los científicos e ingenieros información sobre la composición de los asteroides, ya que se sabe que a veces contienen metales raros como el paladio y el platino. Los intentos de recuperación de asteroides incluyen las Misiones de Redireccionamiento de Asteroides de la NASA de 2013. Estos esfuerzos se cancelaron en 2017. [2]
La captura de asteroides ocurre cuando un asteroide "no choca" con un planeta al caer hacia él, pero ya no tiene suficiente velocidad para escapar de la órbita del planeta. En ese caso, el asteroide es capturado y entra en una órbita estable alrededor del planeta que no pasa por la atmósfera del planeta. Sin embargo, ocasionalmente los asteroides chocan con un planeta. Se estima que los asteroides pequeños chocan con la Tierra cada 1000 a 10 000 años. [3]
El tamaño y las características físicas de una órbita dependen de la masa del planeta. Un asteroide que se aproxima casi siempre entrará en la esfera de influencia de un planeta en una trayectoria hiperbólica relativa al planeta. La energía cinética del asteroide cuando se encuentra con el planeta es demasiado grande para que la gravedad del planeta lo lleve a una órbita limitada; su energía cinética es mayor que su energía potencial absoluta con respecto al planeta, lo que significa que su velocidad es mayor que la velocidad de escape . Sin embargo, la trayectoria de un asteroide puede verse perturbada por otra masa que podría reducir su energía cinética. Si esto hace que la velocidad del asteroide sea inferior a la velocidad de escape local, su trayectoria cambia de una hipérbola a una elipse y el asteroide es capturado. Se cree que Tritón (luna) fue capturada de esta manera, al igual que algunas de las lunas exteriores de Júpiter . [4]
Cuando la trayectoria cambia con el tiempo, los asteroides pueden colisionar. Teniendo en cuenta que el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter contiene alrededor de 1,9 millones de asteroides, los astrónomos estimaron que los asteroides de tamaño modesto chocan entre sí aproximadamente una vez al año. [5] El impacto puede cambiar la trayectoria de un asteroide y enviarlo a la esfera de influencia de un planeta.
Los cohetes químicos tradicionales funcionan bien en un entorno de atmósfera espesa, pero la propulsión eléctrica tiene una mayor eficiencia propulsiva que la propulsión química. El propulsor iónico , por ejemplo, tiene una eficiencia del 90 por ciento [6], mientras que la eficiencia de la propulsión química es de alrededor del 35 por ciento. [7] En el espacio, no hay resistencia atmosférica . Dado que transportar propulsor a un asteroide es costoso, recuperar un asteroide pesado requiere un motor extremadamente eficiente, como uno eléctrico, o uno que use la propia masa del asteroide como masa de reacción. [8]
Basándose en la misión de redireccionamiento de asteroides de la NASA, un satélite agarraría una roca y volvería a una órbita predeterminada. Los brazos robóticos se utilizan para diversos fines, entre ellos, agarrar una roca. Canadarm 2 es un ejemplo de un brazo robótico avanzado utilizado en el espacio. Canadarm 2 no solo ayuda a acoplar naves espaciales de carga a la Estación Espacial Internacional, sino que también realiza el mantenimiento de la estación. [9] Los avances en brazos robóticos ayudan a la captura artificial de asteroides para realizar una recolección precisa de muestras en la superficie del asteroide.
El paso por la Luna también puede utilizarse para capturar un asteroide. [10] Las órbitas de un asteroide antes y después del paso por la Luna tienen constantes de Jacobi diferentes . Cuando la constante de Jacobi de su órbita alcanza un valor determinado, el asteroide será capturado. Las regiones de captura de las diferentes constantes de Jacobi previas al paso por la Luna se pueden representar numéricamente, y estas regiones de captura se pueden utilizar para determinar si el asteroide puede ser capturado por sobrevuelos lunares, lo que finalmente se validará a través del modelo de efemérides . [10]
Las misiones de captura de asteroides pueden permitir potencialmente un progreso significativo en muchas áreas relativas a la defensa planetaria contra objetos cercanos a la Tierra : [11]
La minería de asteroides es una de las principales razones para capturar un asteroide. Un asteroide de condrita LL relativamente pobre en recursos contiene un 20% de hierro, así como una cantidad significativa de sustancias volátiles en forma de agua, minerales y oxígeno. Aunque es posible traer estos recursos de vuelta a la Tierra, el alto coste del transporte y la abundancia de recursos en la Tierra significa que el objetivo principal de la recuperación de asteroides en el futuro cercano será su uso inmediato en el espacio. [12] Se espera que la minería de asteroides sea más barata que enviar esos recursos desde la Tierra. Utilizando propulsión química convencional, la NASA estima que enviar un kilogramo de masa a una órbita lunar alta cuesta 100.000 dólares. Eso significaría un coste de 20.000 millones de dólares para enviar 500 toneladas. Una misión de captura de asteroides que envíe la misma cantidad de material a una órbita lunar alta, idealmente costaría solo 2.600 millones de dólares. [11]
Las misiones de captura artificial de asteroides pueden ayudar a los científicos a desarrollar tecnologías que pueden ser potencialmente útiles para una mayor exploración de otros destinos en el espacio: [13]
Si los científicos pueden encontrar una forma eficiente de utilizar recursos como el agua, el oxígeno y el metal recogidos de asteroides capturados, estos asteroides también tienen el potencial de convertirse en bases para la habitación humana. La abundante masa de un asteroide puede ser valiosa para un hábitat debido a sus propiedades de protección contra la radiación. Los metales y otros materiales extraídos del asteroide pueden utilizarse para la construcción del hábitat. Si el asteroide es lo suficientemente grande, incluso podría proporcionar cierta cantidad de gravedad, lo que sería preferible para la habitación humana. [12]
Un panel internacional puede supervisar todas las recuperaciones de asteroides y los estudios sobre los materiales recolectados y garantizar una distribución equilibrada y justa de los materiales recuperados. Los países que no cuentan con un costoso programa espacial nacional pueden seguir realizando investigaciones. [11]
El objetivo de la propuesta NASA Asteroid Redirect Mission era enviar una nave espacial robótica a un gran asteroide cercano a la Tierra y luego recoger una roca de varias toneladas de su superficie. [14] Los astronautas tomarían muestras de la roca y las traerían de regreso a la Tierra para un estudio científico adicional, y finalmente la redirigirían a la órbita alrededor de la Luna para que no chocara con la Tierra. [15] Esta misión integra operaciones de naves espaciales robóticas y tripuladas y, si tiene éxito, demostraría capacidades clave necesarias para el viaje de la NASA a Marte. [15] Sin embargo, la Directiva de Política Espacial 1 de la Casa Blanca canceló la misión el 11 de diciembre de 2017 para adaptarse a los crecientes costos de desarrollo. [15] Las tecnologías desarrolladas para esta misión, como la propulsión eléctrica solar, la detección y caracterización de pequeños asteroides cercanos a la Tierra y la capacidad de capturar grandes objetos no cooperativos en el espacio profundo, se utilizarán en futuras misiones. [15]
