La captura de asteroides es una inserción orbital de un asteroide alrededor de un cuerpo planetario mayor. Cuando los asteroides (pequeños cuerpos rocosos en el espacio) son capturados, se convierten en satélites naturales, específicamente una luna irregular (si es capturado permanentemente) o un satélite temporal.
Todos los asteroides que han entrado en la órbita o la atmósfera de la Tierra hasta ahora han sido fenómenos naturales; sin embargo, ingenieros estadounidenses han estado trabajando en métodos para que naves espaciales teledirigidas recuperen asteroides mediante propulsión química o eléctrica. Estos dos tipos de captura de asteroides se pueden categorizar como naturales y artificiales.
La captura natural de asteroides es la captura balística de un asteroide libre en órbita alrededor de un cuerpo como un planeta, debido a las fuerzas gravitacionales. La captura artificial de asteroides implica ejercer intencionalmente una fuerza para insertar el asteroide en una órbita específica.
La recuperación de asteroides artificial puede proporcionar a 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 redirección de asteroides de la NASA a partir de 2013. Estos esfuerzos fueron cancelados en 2017.
Asteroides capturados naturalmente
La captura de asteroides ocurre cuando un asteroide «falla» al caer hacia un planeta, pero ya no tiene la velocidad suficiente para escapar de la órbita de este. En ese caso, el asteroide es capturado, entrando en una órbita estable alrededor del planeta que no atraviesa su atmósfera. Sin embargo, ocasionalmente los asteroides golpean un planeta. Se estima que pequeños asteroides golpean la Tierra cada 1 000 o 10 000 años.
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 con respecto a este. La energía cinética del asteroide en el momento de chocar contra el planeta es demasiado grande como para que la gravedad de este lo capture en una órbita; su energía cinética es mayor que su energía potencial absoluta con respecto al planeta, lo que significa que su velocidad es superior a la velocidad de escape. Sin embargo, la trayectoria de un asteroide puede ser perturbada por otra masa que podría reducir su energía cinética. Si esto hace que la velocidad del asteroide caiga por debajo de la velocidad de escape local, su trayectoria cambia de hipérbola a elipse y el asteroide es capturado. Se cree que Tritón fue capturado de esta manera, al igual que algunas de las lunas de Júpiter exteriores.
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 estiman que los asteroides de tamaño modesto chocan entre sí aproximadamente una vez al año. El impacto puede cambiar la trayectoria de un asteroide, enviándolo a la esfera de influencia de un planeta.
Tecnología para capturar asteroides
Propulsión eléctrica Los cohetes químicos tradicionales funcionan bien en un ambiente de atmósfera densa, pero la propulsión espacial eléctrica tiene una mayor eficiencia propulsiva que la propulsión química. Un propulsor iónico, por ejemplo, tiene una eficiencia del 90% mientras que la eficiencia de la propulsión química ronda el 35%. En el espacio, no hay resistencia atmosférica. Dado que transportar propelente a un asteroide es caro, recuperar un asteroide pesado requiere un motor extremadamente eficiente, como uno eléctrico, o uno que utilice el propio material del asteroide como masa de reacción.
Brazos robóticos Basándose en la Misión de redirección de asteroides de la NASA, un satélite agarraría una roca de un asteroide más grande antes de regresar a una órbita predeterminada. El Canadarm 2 es un ejemplo de un brazo robótico avanzado utilizado en el espacio, del tipo que podría ser útil en dicha misión. Actualmente, el Canadarm 2 no solo ayuda a acoplar naves de carga a la Estación Espacial Internacional, sino que también realiza el mantenimiento de la estación. El avance en los brazos robóticos ayuda a la captura artificial de asteroides a realizar una recolección precisa de muestras en la superficie del asteroide.
Sobrevuelo lunar Los sobrevuelos lunares también se pueden utilizar para capturar un asteroide. Las órbitas de un asteroide antes y después del sobrevuelo lunar tienen diferentes constantes de Jacobi. Cuando la constante de Jacobi de su órbita alcanza un cierto valor, el asteroide será capturado. Las regiones de captura de diferentes constantes de Jacobi previas al sobrevuelo se pueden representar numéricamente, y estas regiones de captura se pueden usar para determinar si el asteroide puede ser capturado mediante sobrevuelos lunares, lo que finalmente se validará a través del modelo de efemérides.
Motivaciones para la captura
Defensa planetaria Las misiones de captura de asteroides pueden permitir un progreso significativo en muchas áreas relacionadas con la defensa planetaria contra los objetos próximos a la Tierra (más conocidos por su acrónimo en inglés NEOs):
Anclaje: Las misiones de captura permitirán el desarrollo de una capacidad de anclaje más fiable, lo que ayuda a que las naves espaciales se adhieran mejor a los asteroides, proporcionando así más opciones para la desviación de objetos próximos a la Tierra (NEO). Caracterización estructural: Las misiones de captura ayudarán a los ingenieros a mejorar la capacidad de caracterización estructural. Una de las tecnologías de desviación de NEO más maduras es mediante el impacto cinético, pero su efectividad es altamente impredecible debido a la falta de conocimiento sobre el estado y la estructura del NEO. Si podemos comprender mejor el material y la estructura de la superficie de un NEO, podemos usar un impacto cinético para redirigirlo con mayor certeza. Entorno de polvo: Los científicos obtendrán conocimiento sobre el entorno de polvo de los NEO y comprenderán mejor las fuerzas que pueden desencadenar la levitación y sedimentación del polvo. Este conocimiento ayudará con el diseño de algunos enfoques de redirección de NEO, como los tractores gravitatorios y los motores de cohete convencionales.
Recursos de asteroides
La minería de asteroides es una razón importante para capturar un asteroide. Un asteroide condrita LL relativamente pobre en recursos contiene un 20% de hierro, así como una cantidad significativa de volátiles en forma de agua, minerales y oxígeno. Aunque es posible traer estos recursos de regreso a la Tierra, el alto costo de transporte y la abundancia de recursos en la Tierra significan que el objetivo principal de la recuperación de asteroides en un futuro próximo será su uso inmediato en el espacio. Se espera que la minería de asteroides sea más barata que enviar esos recursos desde la Tierra. Usando propulsión química convencional, la NASA estima que entregar un kilogramo de masa a una órbita lunar alta cuesta $100.000. Eso significaría un costo de $20 mil millones para entregar 500 toneladas, mientras que una misión de captura de asteroides que entregue la misma cantidad de material a una órbita lunar alta idealmente solo costaría $2.6 mil millones.
Exploración adicional Las misiones artificiales de captura de asteroides pueden ayudar a los científicos a desarrollar tecnologías que podrían ser útiles para una mayor exploración de otros destinos en el espacio:
Trayectoria y navegación. A partir de la experiencia de maniobrar una masa grande como un asteroide, los científicos pueden adquirir conocimientos sobre cómo navegar en los campos gravitatorios de diferentes cuerpos celestes. Las misiones artificiales de captura de asteroides también pueden ayudar a perfeccionar la capacidad de entregar grandes cantidades de recursos necesarios para una mayor exploración espacial. Técnicas de recolección y contención de muestras. Las misiones artificiales de captura de asteroides requerirán muestras de asteroides. Esto puede ayudar con el desarrollo de técnicas para la recolección y contención de muestras, que serán útiles para todo tipo de misiones de exploración espacial. Capacidad de acoplamiento. Las exploraciones más profundas del espacio requerirán capacidades de acoplamiento mucho más robustas para acomodar vehículos, hábitats y módulos de carga. Las misiones de captura de asteroides ayudarán a los ingenieros a mejorar estas capacidades.
Base para la habitación Si los científicos pueden encontrar una forma eficiente de utilizar recursos como agua, oxígeno y metal recolectados de asteroides capturados, estos asteroides también tienen el potencial de convertirse en bases para la habitación humana. La masa abundante de un asteroide puede ser valiosa para un hábitat debido a sus propiedades de protección contra la radiación. Los metales y otros materiales excavados del asteroide se pueden utilizar para la construcción del hábitat. Si el asteroide es lo suficientemente grande, podría incluso proporcionar cierta cantidad de gravedad, lo que sería preferible para la habitación humana.
Cooperación internacional Un panel internacional puede supervisar todas las recuperaciones de asteroides y los estudios de los materiales recolectados, y proporcionar una distribución equilibrada y justa de los materiales recuperados. Las naciones sin un costoso programa espacial nacional aún pueden realizar investigaciones.
Propuestas
Misión de redirección de la NASA El objetivo de la propuesta Misión de Redirección de Asteroides de la NASA era enviar una nave espacial robótica a un gran asteroide cercano a la Tierra y luego recolectar una roca de varias toneladas de su superficie. Los astronautas tomarían muestras de la roca y las traerían de regreso a la Tierra para su posterior estudio científico, y finalmente la redirigirían a una órbita alrededor de la Luna para que no golpeara la Tierra. 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. Sin embargo, la Directiva de Política Espacial 1 de la Casa Blanca canceló la misión el 11 de diciembre de 2017 para acomodar los crecientes costos de desarrollo. Las tecnologías desarrolladas para esta misión, como la propulsión solar eléctrica, 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.
Referencias
Categoría:Asteroides Categoría:Satélites naturales Categoría:Cuerpos menores del sistema solar Categoría:Objetos astronómicos Categoría:Planetología