Lindustria mineraria spaziale è un settore dell'industria mineraria a cui si fa riferimento in tempi recenti intorno alla possibilità di estrarre materie prime da asteroidi near-Earth o da altri corpi celesti. I materiali possono essere estratti da asteroidi o comete spente e riportati a Terra o essere usati nello spazio stesso come materiale da costruzione.

Tra le risorse che si potrebbero estrarre sono inclusi ferro, nichel, titanio per la costruzione, acqua e ossigeno per sostenere la vita nel sito d'estrazione ed idrogeno come propellente per razzi.

Le missioni di ricerca sul ritorno di campioni di asteroidi illustrano le sfide della raccolta di minerali dallo spazio utilizzando la tecnologia attuale. A partire dal 2021, meno di 1 grammo di materiale di asteroidi è ritornato con successo sulla Terra dallo spazio. Le missioni in corso promettono di aumentare questa quantità a circa 60 grammi (due once). Le missioni di ricerca sugli asteroidi sono sforzi complessi e fanno ritornare una piccola quantità di materiale (meno di 1 milligrammo di Hayabusa, 100 milligrammi di Hayabusa 2, 60 grammi di OSIRIS-REx pianificati) rispetto alle dimensioni e alla spesa di questi progetti (300 milioni di dollari Hayabusa, 800 milioni Hayabusa2, 1,16 miliardi OSIRIS-REx).

Dopo un'esplosione di interesse negli anni 2010, le ambizioni di estrazione di asteroidi si sono spostate verso obiettivi a lungo termine e alcune società di "estrazione di asteroidi" si sono orientate verso una tecnologia di propulsione più generica.

Tecniche di estrazione Estrazione mediante raschiatura della superficie Estrazione con perforazione Rastrelli magnetici Riscaldamento Estrazione usando il processo di Mond Estrazione mediante macchine autoreplicanti

Storia

Prima del 1970 Prima del 1970, l'estrazione di asteroidi esisteva in gran parte nel regno della fantascienza. Storie come Worlds of If, Scavengers in Space, e Miners in the Sky raccontavano storie sui pericoli, i motivi e le esperienze concepiti dell'estrazione di asteroidi. Allo stesso tempo, molti ricercatori nel mondo accademico hanno speculato sui profitti che avrebbero potuto essere ottenuti dall'estrazione di asteroidi, ma non avevano la tecnologia per perseguire seriamente l'idea.

Gli anni '70 Lo sbarco sulla Luna del 1969 suscitò un'ondata di interesse scientifico per l'attività spaziale umana ben oltre l'orbita terrestre. Con il passare del decennio, sempre più interesse accademico ha circondato l'argomento dell'estrazione di asteroidi. Una buona dose di seria considerazione accademica era mirata all'estrazione di asteroidi situati più vicino alla Terra. In particolare sono stati considerati i gruppi di asteroidi Apollo e Amor. Questi gruppi furono scelti non solo per la loro vicinanza alla Terra ma anche perché molti all'epoca pensavano che fossero ricchi di materie prime che potevano essere raffinate.

Nonostante l'ondata di interesse, molti nella comunità delle scienze spaziali erano consapevoli di quanto poco si sapesse sugli asteroidi e incoraggiarono un approccio più graduale e sistematico all'estrazione di asteroidi.

L'Accordo sulla Luna è stato firmato il 18 dicembre 1979, come parte della Carta delle Nazioni Unite ed è entrato in vigore nel 1984 dopo una procedura di consenso per la ratifica di cinque stati, concordata dai membri della Commissione delle Nazioni Unite sull'uso pacifico dello spazio extra-atmosferico (COPUOS). A settembre 2019, solo 18 nazioni hanno firmato o ratificato il trattato.

Gli anni '80 L'interesse accademico per l'estrazione di asteroidi è continuato negli anni '80. L'idea di prendere di mira i gruppi di asteroidi Apollo e Amor aveva ancora una certa popolarità. Tuttavia, alla fine degli anni '80 l'interesse per i gruppi di asteroidi Apollo e Amor è stato sostituito dall'interesse per le lune di Marte, Phobos e Deimos.

Organizzazioni come la NASA iniziano a formulare idee su come elaborare i materiali nello spazio.

Gli anni '90 Emergono nuove ragioni per perseguire l'estrazione di asteroidi. Queste ragioni tendono a ruotare attorno a preoccupazioni ambientali, come i timori per gli esseri umani che consumano eccessivamente le risorse naturali della Terra.

Nello stesso decennio, la NASA cerca di stabilire quali materiali negli asteroidi potrebbero essere preziosi per l'estrazione. Questi materiali includono i metalli nativi.

Gli anni 2000 Nel settembre 2012, il NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) annunciò il progetto Robotic Asteroid Prospector, che esaminò e valutò la fattibilità dell'estrazione di asteroidi in termini di mezzi, metodi e sistemi nasa.gov, accessed 2012-09-11.

La tecnologia è stata sviluppata da TransAstra Corporation per localizzare e raccogliere asteroidi con la famiglia di veicoli spaziali Apis, che comprende tre classi di sistemi di volo:

Mini Bee è un veicolo dimostrativo di tecnologia sperimentale progettato per mostrare l'approccio brevettato dell'azienda all'estrazione di asteroidi utilizzando l'energia solare concentrata nota come estrazione ottica Honey Bee è una navicella spaziale di medie dimensioni progettata per utilizzare la tecnologia di estrazione ottica per raccogliere asteroidi fino a 10 metri di diametro medio Queen Bee è la più grande navicella spaziale della famiglia Apis, un'evoluzione della Honey Bee che è scalata per consentire la cattura e l'estrazione di asteroidi fino a 40 metri di diametro medio

AllISDC-San Diego 2013, Kepler Energy and Space Engineering (KESE) ha anche annunciato che avrebbe estratto asteroidi, utilizzando un approccio più semplice e diretto.

Regimi legali di alcuni paesi Nel febbraio 2016, il governo del Lussemburgo ha affermato che avrebbe tentato di "far ripartire un settore industriale per estrarre risorse di asteroidi nello spazio", tra le altre cose, creando un "quadro legale" e incentivi normativi per le aziende coinvolte nel settore. Entro giugno 2016, ha annunciato che avrebbe "investito più di 200 milioni di dollari in ricerca, dimostrazione tecnologica e acquisto diretto di azioni in società che si trasferiscono in Lussemburgo". Nel 2017 è diventato il "primo paese europeo ad approvare una legge che conferisce alle aziende la proprietà di tutte le risorse che estraggono dallo spazio" ed è rimasto attivo nel promuovere la politica pubblica delle risorse spaziali nel 2018, 13 July 2017..

Nel 2017 Giappone, Portogallo ed Emirati Arabi Uniti hanno stipulato accordi di cooperazione con il Lussemburgo per operazioni minerarie nei corpi celesti.

Nel 2018 è stata creata l'''Agenzia spaziale del Lussemburgo. Fornisce supporto finanziario a società e organizzazioni private che lavorano sull'estrazione di asteroidi.

Stati Uniti Alcune nazioni stanno iniziando a promulgare regimi legali per l'estrazione di risorse extraterrestri. Ad esempio, lo "SPACE Act of 2015" degli Stati Uniti, che facilita lo sviluppo privato delle risorse spaziali coerentemente con gli obblighi dei trattati internazionali degli Stati Uniti, è stato approvato dalla Camera dei rappresentanti degli Stati Uniti nel luglio 2015, accessed 14 September 2015.. Nel novembre 2015 è passato anche al Senato theguardian.com. Il 25 novembre il presidente degli Stati Uniti Barack Obama ha firmato la legge HR2262 – US Commercial Space Launch Competitiveness Act telegraph.co.uk. La legge riconosce il diritto dei cittadini statunitensi di possedere le risorse spaziali che ottengono e incoraggia l'esplorazione commerciale e l'utilizzo delle risorse degli asteroidi. Secondo l'articolo § 51303 della legge:

Il 6 aprile 2020 il presidente degli Stati Uniti Donald Trump ha firmato l'ordine esecutivo sull'incoraggiamento del sostegno internazionale al recupero e all'uso delle risorse spaziali. Secondo l'Ordine:

Gli americani dovrebbero avere il diritto di impegnarsi nell'esplorazione commerciale, nel recupero e nell'uso delle risorse nello spazio gli Stati Uniti non vedono lo spazio come un "bene comune globale" gli Stati Uniti si oppongono all'Accordo sulla Luna

Minerali nello spazio Man mano che l'esaurimento delle risorse sulla Terra diventa più reale, l'idea di estrarre elementi preziosi dagli asteroidi e farli ritornare sulla Terra a scopo di lucro, o utilizzare risorse spaziali per costruire satelliti a energia solare e habitat spaziali, diventa più attraente. Ipoteticamente, l'acqua trattata dal ghiaccio potrebbe rifornire di carburante i depositi di propellenti orbitanti.

Sebbene gli asteroidi e la Terra si siano accumulati dagli stessi materiali di partenza, la gravità relativamente più forte della Terra ha attirato tutti gli elementi siderofili pesanti nel suo nucleo durante la sua creazione, ossia più di quattro miliardi di anni fa. In epoca moderna questi metalli vengono estratti dalla crosta terrestre e sono essenziali per il progresso economico e tecnologico. Quindi, la storia geologica della Terra potrebbe preparare il terreno per un futuro di estrazione di asteroidi.

Nel 2006, il Keck Observatory ha annunciato che l'asteroide troiano di Giove chiamato 617 Patroclus, e forse un gran numero di altri asteroidi troiani di Giove, sono probabilmente comete estinte e sono costituite in gran parte da ghiaccio d'acqua. Allo stesso modo, anche le comete della famiglia di Giove e forse gli asteroidi vicini alla Terra che sono comete estinte potrebbero fornire acqua. Il processo di utilizzo delle risorse in situ (ISRU), utilizzando materiali originari dello spazio per il propellente, la gestione termica, il serbatoio, la schermatura dalle radiazioni e altri componenti ad alta massa delle infrastrutture spaziali, potrebbe portare a riduzioni radicali dei costi. Anche se non è noto se queste riduzioni dei costi potrebbero essere ottenute e se raggiunte compenserebbero l'enorme investimento infrastrutturale richiesto.

Dal punto di vista astrobiologico, la prospezione mineraria degli asteroidi potrebbe fornire dati scientifici per la ricerca dell'intelligenza extraterrestre (SETI). Alcuni astrofisici hanno suggerito che se civiltà extraterrestri avanzate impiegassero l'estrazione di asteroidi molto tempo fa, i segni distintivi di queste attività potrebbero essere rilevabili.

Selezione di asteroidi

Un esempio di potenziale obiettivo per una prima spedizione mineraria di asteroidi è 4660 Nereus, che dovrebbe essere principalmente enstatite. Questo corpo ha un Δ v molto inferiore per le manovre di trasferimento rispetto a quello necessario per sollevare materiali dalla superficie della Luna. Tuttavia, il ritorno del materiale richiederebbe un viaggio di andata e ritorno molto più lungo.

Sono stati identificati più tipi di asteroidi, ma i tre tipi principali includerebbero gli asteroidi di tipo C, tipo S e tipo M:

Gli asteroidi di tipo C hanno un'elevata abbondanza di acqua che attualmente non è utilizzata per l'estrazione mineraria ma potrebbe essere utilizzata in uno sforzo di esplorazione oltre l'asteroide. I costi della missione potrebbero essere ridotti utilizzando l'acqua disponibile dall'asteroide. Gli asteroidi di tipo C hanno anche elevate quantità di composti organici a base di carbonio, fosforo e altri ingredienti chiave per fertilizzanti che potrebbero essere utilizzati per coltivare cibo. Gli asteroidi di tipo S trasportano poca acqua ma sono più attraenti perché contengono numerosi metalli, tra cui nichel, cobalto e metalli più preziosi, come oro, platino e rodio. Un piccolo asteroide di tipo S di 10 metri contiene circa 650.000 kg (1.433.000 libbre) di metallo con 50 kg (110 libbre) sotto forma di metalli rari come platino e oro. Gli asteroidi di tipo M sono rari ma contengono fino a 10 volte più metallo dei tipi S