thumb|250px|(433) Eros es un asteroide de tipo S en una órbita cercana a la Tierra. La minería de asteroides se refiere a la posibilidad de explotar las materias primas de los asteroides y otros planetas menores, incluidos los objetos cercanos a la Tierra. Los minerales y los compuestos volátiles pueden ser extraídos de un asteroide o un cometa para proporcionar el espacio de construcción de materiales (por ejemplo, hierro, níquel, titanio), extraer el agua y el oxígeno para sostener la vida de los astronautas exploradores en el espacio, así como el hidrógeno y el oxígeno para su uso como combustible para cohetes. En la exploración del espacio, a estas actividades se les conoce como la utilización de recursos in-situ.
Propósito thumb|500px|Gráfica de objetos cercanos a la Tierra. Basándose en las reservas conocidas terrestres y el creciente consumo en los países en desarrollo, se especula que los elementos clave necesarios para la industria moderna, incluyendo antimonio, zinc, estaño, plata, plomo, indio, oro y cobre, podrían agotarse en la Tierra dentro de 50 a 60 años.D Cohen, "Earth's natural wealth: an audit" , NewScientist, 23 de mayo de 2007. En respuesta, se ha sugerido que el platino, cobalto y otros elementos valiosos de los asteroides puedan ser extraídos y enviados a la Tierra con fines de lucro, y el agua extraída de hielo podría ser usada para los propulsores de depósitos, de energía solar espacial, y los hábitats del espacio.
De hecho, el oro, cobalto, hierro, manganeso, molibdeno, níquel, osmio, paladio, platino, renio, rodio, rutenio, y el tungsteno extraídos de la corteza terrestre, y que son esenciales para el progreso económico y tecnológico, vinieron originalmente de la lluvia de asteroides que golpeó la Tierra después de que la corteza se enfrió.University of Toronto (19 de octubre de 2009).Geologists Point To Outer Space As Source Of The Earth's Mineral Riches. ScienceDailyJames M. Brenan and William F. McDonough, "Core formation and metal–silicate fractionation of osmium and iridium from gold." Nature Geoscience (18 de octubre de 2009)Matthias Willbold, Tim Elliott and Stephen Moorbath, "The tungsten isotopic composition of the Earth’s mantle before the terminal bombardment." Nature (8 de septiembre de 2011) Esto es así porque, mientras que los asteroides y la Tierra estaban congelados de los mismos materiales de partida, la enorme gravedad de la tierra sacó todos esos elementos pesados siderofílicos (amantes del hierro) en el núcleo del planeta durante su juventud fundida hace más de cuatro mil millones de años."ibid" Esto dejó a la corteza agotada de estos valiosos elementos"ibid" hasta que los impactos de asteroides reinfudieron a la corteza empobrecida con metales.
En 2006, el Observatorio Keck, anunció que los asteroides troyanos (617) Patroclo,F. Marchis et al., "A low density of 0.8 g/cm-3 for the Trojan binary asteroid 617 Patroclus", Nature, 439, pp. 565-567, 2 Febrero de 2006. y posiblemente grandes números de otros asteroides troyanos de Júpiter, son como cometas extintos y se componen en gran parte por hielo de agua. Del mismo modo, los cometas de la familia de Júpiter y, posiblemente, los asteroides cercanos a la Tierra que son los cometas extintos, también podrían proporcionar agua de manera económica. El proceso de la utilización in-situ de los recursos, utilizando materiales nativos del espacio para el propulsor, tanques de almacenamiento, protección radiológica, y otros de gran masa componentes de la infraestructura del espacio, podría conducir a reducciones radicales en su costo.
El hielo cumplirá una de dos condiciones necesarias para permitir "la expansión humana en el Sistema Solar" (el objetivo final para el vuelo espacial humano propuesto por la "Comisión Agustina" de 2009: Review of United States Human Space Flight Plans Committee, Comité de Revisión de los Planes de Vuelos Espaciales Humanos de los Estados Unidos): la sostenibilidad física y la sostenibilidad económica.
Desde el punto de vista astrobiológico, la exploración de los asteroides podría proporcionar datos científicos para la búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI). Algunos astrofísicos han sugerido que si civilizaciones inteligentes y más avanzadas llegaron a nuestro sistema solar, hay una cierta probabilidad de que estas civilizaciones se dirigieran hacia la minería de asteroides desde hace mucho tiempo. Si es así, las características de sus actividades mineras podrían ser detectables desde la Tierra.Evidence of asteroid mining in our galaxy may lead to the discovery of extraterrestrial civilizations smithsonianscience.org; Asteroid Mining: A Marker for SETI? centauri-dreams.org; Duncan Forgan, Martin Elvis:Extrasolar Asteroid Mining as Forensic Evidence for Extraterrestrial Intelligence@ arxiv.org, (Consultado el 07-04-2011)
Selección de asteroides thumb|260px|Concepción artística de la minería de asteroides. Un importante elemento para considerar en la selección de objetivos es la economía orbital, en particular el cambio de velocidad (Δv) y el tiempo de viaje hacia y desde el objetivo. Más del material nativo extraído debe ser utilizado como propergol en trayectorias de mayor Δv, retornando así como menor carga. Las trayectorias de Hohmann directas son más rápidas que las trayectorias de Hohmann asistidas por sobrevuelos planetarios y/o lunares, los cuales son más rápidos que los de la Red de Transporte Interplanetario, pero la última tiene menor Δv que la primera.
Los asteroides cercanos a la Tierra son considerados como candidatos para las primeras actividades mineras. Sus bajas localizaciones de Δv los vuelven disponibles para su uso en la extracción de materiales de construcción para las instalaciones con base en el espacio cercanas a la Tierra, reduciendo en gran forma el costo económico de transportar suministros en la órbita de la Tierra.
+ Comparación de requerimientos de Delta-vMisiónΔvSuperficie de la Tierra a OBT*8,0 km/sOBT a asteroide cercano a la Tierra5,5 km/sEsta es la cantidad típica, sin embargo existen asteroides con mucho menor delta-v.OBT a superficie lunar6,3 km/sOBT a lunas de Marte.8,0 km/s*OBT es Órbita baja terrestre
La tabla a la derecha muestra una comparación de los requerimientos de Δv para varias misiones. En términos de requerimientos de energía de propulsión, una misión a un asteroide cercano a la Tierra se compara favorablemente a misiones de minería alternativas.
Un ejemplo de un potencial objetivo para una pronta misión de minería de asteroides es (4660) Nereus. Este cuerpo tiene una muy baja Δv comparada con levantar materiales desde la superficie de la Luna. Sin embargo, requeriría un viaje mucho mayor para retornar el material.
Consideraciones para la minería Hay tres opciones para la minería:
Traer materias primas de los asteroides a la Tierra para su uso. Procesarlos en el sitio para traer solo materiales procesados, y quizá producir propelentes para el viaje de regreso. Transportar el asteroide a una órbita segura alrededor de la Luna, la Tierra o la Estación Espacial Internacional. Esto puede hipotéticamente permitir que la mayoría de materiales sea usado y no desperdiciado.
El procesado in situ para el propósito de extraer minerales de alto valor reducirá los requerimientos de energía para transportar los materiales, aunque las instalaciones de procesado deben ser transportadas primero al sitio de minería.
Las operaciones de minería requieren un equipo especial para manejar la extracción y el procesado de los minerales en el espacio exterior. La maquinaria necesitará ser anclada al cuerpo, pero una vez en su lugar, el mineral puede ser movido más fácilmente debido a la ausencia de gravedad. El acoplamiento con un asteroide puede ser realizado usando un proceso tipo arpón, donde un proyectil penetra la superficie para servir como un ancla, y entonces un cable conectado es usado para izar el vehículo a la superficie, si el asteroide es suficientemente rígido para que un arpón sea efectivo.
Debido a la distancia desde la Tierra hasta un asteroide seleccionado para minería, el tiempo de viaje redondo para las comunicaciones deberá ser de varios minutos o más, excepto durante las ocasionales aproximaciones a la Tierra por los asteroides cercanos a ella. Así, cualquier equipo de minería necesitará ya sea ser altamente automatizado, o será necesaria una presencia humana cercana. Los humanos también serían útiles para resolver problemas y para el mantenimiento del equipo. Por otra parte, los retrasos de varios minutos en las comunicaciones no han impedido el éxito de la exploración robótica de Marte, y los sistemas automatizados serían mucho menos costosos para construir y desplegar.
Material de extracción
Minería a cielo El material es sucesivamente raspado de la superficie en un proceso comparable a la mina a cielo abierto. Hay una fuerte evidencia de que muchos asteroides consisten en pilas de escombros, haciendo esta aproximación posible.
Minería de pozo Una mina puede ser excavada en el asteroide, y el material extraído a través del pozo. Esto exige un conocimiento preciso para diseñar la precisión de astro-localización bajo el regolito superficial y un sistema de transporte para llevar el mineral deseado a la planta de procesamiento.
Rastrillos magnéticos Los asteroides con un alto contenido de metal pueden ser cubiertos en granos sueltos que pueden ser recogidos por medio de un imán.
Calefacción Para los materiales volátiles en cometas extinguidos, el calor puede ser utilizado para fundir y evaporar la matriz.David L. Kuck, "Exploitation of Space Oases", Proceedings of the Twelfth SSI-Princeton Conference, 1995.
Máquinas autorreplicantes Un estudio de la NASA en 1980 titulado Automatización Avanzada para las misiones espaciales propuso una fábrica compleja automatizada en la Luna que podría funcionar durante varios años para construir una copia de sí misma. El crecimiento exponencial de las fábricas durante muchos años podría refinar grandes cantidades de regolito lunar. Desde 1980 hemos visto varias décadas de avances tecnológicos en la miniaturización, la nanotecnología, ciencia de materiales y fabricación aditiva (o la Impresión 3D).
El poder de la autorreplicación es convincente. Por ejemplo, una máquina autorreplicante de 1 kg que funcione con energía solar, a la que le tome un mes para hacer una copia de sí misma podría, después de solo dos años y medio (30 duplicaciones), refinar más de mil millones de kilogramos de material del asteroide sin ninguna intervención humana. Diez meses más tarde tendría un billón de kg de cualquier metal utilizado para fabricar los dispositivos, que podrían ser "cosechados" en cualquier momento. Ninguna gran masa de equipos necesita ser entregada al asteroide; en efecto, solo la información que se aplicó al diseño del equipo más el dispositivo de 1 kg en sí mismo.
Economía En la actualidad , la calidad del mineral y el consiguiente gasto y la masa del equipo necesario para extraerlo son desconocidos y solo pueden ser especulados. Los análisis económicos indican que el costo de devolver los materiales de asteroides a la Tierra es mucho mayor que su valor de mercado, y que la minería de asteroides no atraerá a la inversión privada con precios actuales de los productos y los costos de transporte espacial.R Gertsch and L Gertsch, "Economic analysis tools for mineral projects in space ", Space Resources Roundtable, 1997. Sin embargo, los mercados potenciales para los materiales pueden ser identificados y los generar beneficios, si el costo de extracción es llevado hacia abajo. Por ejemplo, la entrega de múltiples toneladas de agua a una órbita baja terrestre para la preparación de combustible de cohetes para el turismo espacial podría generar un beneficio significativo.