Recuperación y utilización de asteroides
Recuperación y utilización de asteroides
Impresión artística de la nave espacial Orion y el ARM.
| Organización | NASA |
|---|---|
| Campo | Tecnología, exploración humana y robótica |
| Estado | Abandonado |
| Otros nombres | Misión de captura y retorno de asteroides |
| Lanzacohetes | Atlas V |
| Misa en el lanzamiento | ~ 18 toneladas |
|---|---|
| Propulsión | Propulsión de efecto Hall |
| Fuente de energía | Panel solar |
| Energia electrica | ~ 40 kW |
La Recuperación y Utilización de Asteroides (ARU), también conocida como Misión de Redirección de Asteroides (ARM) e Iniciativa de Asteroides , es un proyecto de misión espacial robótica abandonado propuesto por la NASA de 2012 a 2017 cuyo objetivo es capturar un pequeño asteroide (de aproximadamente 7 metros de diámetro). y 500 toneladas) y colocarlo en órbita alrededor de la Luna para permitir su estudio por parte de la tripulación de misiones tripuladas .
Histórico
Misión a un asteroide
Después del abandono del programa Constellation por parte de la Comisión Augustine en 2009, la NASA está buscando un nuevo programa de vuelos tripulados a mediano plazo. Decide preparar un vuelo tripulado a Marte con una misión a un asteroide como paso intermedio . Primero, el objetivo es visitar un asteroide cercano a la Tierra con una nave espacial compuesta por dos naves Orion con posiblemente un módulo de propulsión adjunto. Luego, el concepto evoluciona hacia lo que se denomina Misión de redireccionamiento de asteroides.
Misión de redireccionamiento de asteroides
El proyecto está inspirado en un estudio de viabilidad del Instituto Keck de Estudios Espaciales realizado por representantes de la NASA , representantes de varias universidades y asociaciones dedicadas a la investigación espacial. Según este informe, la minería de asteroides , una vieja idea puede volverse rentable gracias a dos innovaciones: instrumentos lo suficientemente potentes para identificar y caracterizar los asteroides a distancia y el desarrollo de la propulsión eléctrica espacial que permite multiplicar diez veces la energía. eficiencia de los asteroides, propulsores transportados. La NASA decide desarrollar misiones espaciales tripuladas más allá de la órbita terrestre baja con el desarrollo del lanzador pesado SLS y la nave espacial Orion que permiten y justifican el estudio y posible explotación de asteroides. La agencia espacial estadounidense enfatiza que tal misión permite desarrollar nuevas técnicas útiles para futuras misiones más ambiciosas, en particular a Marte .
La NASA propone en su proyecto de presupuesto de 2014 presentado en abril 2013para invertir 105 millones de dólares estadounidenses. El objetivo es tanto validar la viabilidad técnica de tal proyecto como permitir que un equipo de una misión SLS / Orion tome muestras y las lleve de regreso a la Tierra. En el escenario detallado en un informe del Instituto Keck de Estudios Espaciales (KISS), el proyecto, que se estima en US $ 2.600 millones, requiere el lanzamiento de una nave espacial de unas 20 toneladas utilizando una propulsión eléctrica de alta eficiencia que tarda unas 7 u 8 toneladas. años para cumplir su misión.
Abandono
En 2017, tras la elección de Donald Trump como presidente de Estados Unidos, se canceló el ARM. Los proyectos de vuelos tripulados de la agencia están orientados hacia una estación espacial lunar ( Lunar Orbital Platform-Gateway ) y un regreso de los astronautas estadounidenses alrededor y a la Luna alrededor de 2025-2030, luego en 2024 a través del programa Artemis .
Diseño de misión
Para capturar y luego mover un asteroide a una órbita lunar , la nave espacial debe:
- Colocarse en la órbita del asteroide que supone alcanzar al menos la velocidad de liberación de la Tierra es de 11,2 km / s .
- Hacer un encuentro espacial con él, es decir cancelar su velocidad relativa con respecto a él.
- Implementar un sistema para hacerlo integral con el asteroide.
- Cancele los movimientos de rotación del asteroide usando su propulsión.
- Luego modifique la órbita para colocar el conjunto en una órbita lunar.
La dimensión del asteroide está fijada por dos restricciones:
- Este debe ser lo suficientemente grande para que pueda ser identificado a distancia antes de la misión y determinar si sus características cumplen con los objetivos científicos y si sus dimensiones y su propio movimiento (velocidad de rotación) son compatibles con los objetivos y capacidades de la misión. .
- Su masa debe ser suficientemente reducida y su órbita debe ser lo suficientemente cercana a la de la Tierra para permitir su desplazamiento por la nave espacial en un período de tiempo razonable (fijado en unos pocos años).
Teniendo en cuenta estas limitaciones, el tamaño del asteroide objetivo de la misión, se fija en unos 7 metros de diámetro y su masa debe estar entre 250 y 1000 toneladas . Entonces se decide que la roca en cuestión no será un meteorito , sino un bloque de un asteroide más grande. De hecho, los cuerpos pequeños son difíciles de detectar debido a su tamaño.
Realización de la misión
La misión de captura de asteroides es la segunda fase de un proyecto que debe incluir tres:
- La identificación mediante instrumentos ubicados en la Tierra de asteroides que cumplan con los objetivos y limitaciones.
- La captura del asteroide objeto de esta misión y su órbita alrededor de la Luna, que debería tener lugar hacia el 2025.
- El lanzamiento de misiones espaciales tripuladas alrededor de 2025 a la órbita lunar utilizando el lanzador pesado SLS y la nave espacial Orion en desarrollo (2013). Después de haber concertado con éxito una cita con el asteroide, las tripulaciones deben tomar muestras durante los paseos espaciales que deben realizarse en la Tierra.
La misión incluye varias fases:
- La sonda espacial debe colocarse primero en una órbita baja (407 km ) por su lanzador y luego usar su propulsión para ascender hasta la órbita lunar. La masa de propulsores disponibles para toda la misión es limitada y para obtener el rendimiento necesario, la nave utiliza la propulsión de efecto Hall caracterizada por un impulso específico de 3.000 segundos, es decir, una eficiencia 10 veces mayor que la de la propulsión química convencional, pero con una potencia extremadamente alta. empuje bajo. Esta fase dura dos años y medio.
- Una vez en la órbita lunar, la nave continúa saliendo del pozo gravitacional de la Tierra para alcanzar la órbita del asteroide, principalmente utilizando la asistencia gravitacional de la Luna. Esta segunda fase tiene una duración de 1,7 años.
- La fase de captura de asteroides, que incluye el despliegue de la envoltura responsable de atracar el asteroide, la captura real y luego la eliminación del movimiento de rotación del asteroide se extiende por 90 días.
- La nave espacial, por su propulsión, se utiliza para devolver el asteroide a la órbita lunar. La asistencia gravitacional de la Luna hace gran parte del trabajo. Esta fase dura de 2 a 6 años.
| Fase | Masa inicial | Método de propulsión | Delta-V | Xenon consumido | Observaciones |
|---|---|---|---|---|---|
| Órbita baja → velocidad de liberación | 18,8 toneladas | Propulsión eléctrica | 6,6 km / s | 3,8 toneladas | duración: 2,5 años |
| → órbita del asteroide | 15 toneladas | Propulsión eléctrica Asistencia gravitacional de la Luna |
2,8 km / s 2 km / s |
1,4 toneladas - |
duración: 1,7 años |
| → órbita lunar | 1316,6 toneladas | Propulsión eléctrica Asistencia gravitacional de la Luna |
0,17 km / s 2 km / s |
7,7 toneladas - |
duración: 2 a 6 años |
Características técnicas
El informe Keck propone el desarrollo de una nave espacial que pueda ser lanzada por los lanzadores pesados estadounidenses disponibles, en este caso el lanzador Atlas V 551 capaz de colocar 18,8 toneladas en órbita baja . La masa seca será de 5,5 toneladas y la sonda espacial llevará 12 toneladas de xenón utilizado por la propulsión principal. Consistirá en cinco propulsores de efecto Hall con una unidad de empuje de 200 newtons alimentados por paneles solares con un área total de 90 m 2 que proporciona alrededor de 40 kW . Los propulsores que expulsan xenón se montarán en un cardán con dos grados de libertad . El control de actitud estará apoyado por cuatro grupos de cuatro propulsores propulsores líquidos que tendrán una unidad de empuje de 200 N y un impulso específico de 287 segundos. Estos utilizarán 900 kg de propulsores, incluidos 300 dedicados a la cancelación del movimiento de rotación del asteroide. El sistema de captura debe constar de brazos desplegables, una bolsa cilíndrica de 6 metros de diámetro y 12 metros de largo y un sistema de eslingas encargado de asegurar la sonda espacial y el asteroide.
Reseñas
La misión de redireccionamiento de asteroides ha recibido muchas críticas. Se le critica por no satisfacer ninguna necesidad de exploración espacial . De hecho, la prospección de un asteroide puede ser realizada por un robot y construir una base lunar o marciana sería científicamente más interesante.
Notas y referencias
- (en) Jim Wilson , " ¿Qué es la misión de redireccionamiento de asteroides de la NASA? " , NASA ,16 de abril de 2015( leer en línea , consultado el 9 de junio de 2018 )
- (in) Fred Culick & John Brophy, " Estudio de viabilidad de recuperación de asteroides " Instituto Keck de estudios espaciales, Instituto de tecnología de California, Laboratorio de propulsión a chorro2012
- (en-US) "La NASA cierra su misión de redireccionamiento de asteroides: cielo y telescopio " , Cielo y telescopio ,22 de junio de 2017( leer en línea , consultado el 9 de junio de 2018 )
- (en-US) " NASA cerrando la misión de redireccionamiento de asteroides - SpaceNews.com " , SpaceNews.com ,14 de junio de 2017( leer en línea , consultado el 9 de junio de 2018 )
- (in) " Asteroid Redirect Mission Critical - NASA Watch " en nasawatch.com (consultado el 9 de junio de 2018 )