Al igual que la Tierra, los cuerpos planetarios como la Luna, Marte, los asteroides y los cometas contienen depósitos sustanciales de recursos valiosos. Esto ha llamado la atención tanto de los investigadores como de la industria, con la esperanza de algún día explotarlos para apoyar una economía espacial.
Pero establecer cualquier tipo de industria minera extraterrestre no será poca cosa. Veamos a qué nos enfrentamos.
Utilización de recursos in situ
Cuando piensas en la minería fuera de la Tierra, puedes imaginarte extrayendo materiales de varios cuerpos en el espacio y llevándolos de regreso a la Tierra. Pero es poco probable que este sea el primer ejemplo comercialmente viable.
Si quisiéramos establecer una presencia humana permanente en la Luna, como ha propuesto la NASA, necesitaríamos reabastecer a los astronautas que viven allí. Los recursos como el agua solo se pueden reciclar hasta cierto punto.
Al mismo tiempo, los recursos son extremadamente caros para lanzar desde la Tierra. A partir de 2018, costaba alrededor de A $ 3645 lanzar un kilogramo de material a la órbita terrestre baja, y más para lanzarlo más alto o hacia la luna. Es probable que los materiales extraídos en el espacio se utilicen en el espacio para ayudar a ahorrar en estos costos.
La recolección de materiales requeridos en el sitio se denomina “utilización de recursos in situ”. Puede involucrar cualquier cosa, desde extraer hielo hasta recolectar tierra para construir estructuras. La NASA actualmente está explorando la posibilidad de construir edificios en la luna con impresión 3D.
La minería en el espacio también podría transformar la gestión de satélites. La práctica actual es sacar de órbita los satélites después de 10 a 20 años cuando se quedan sin combustible. Un objetivo elevado de las empresas espaciales como Orbit Fab es diseñar un tipo de satélite que pueda reabastecerse de combustible utilizando propulsor recolectado en el espacio.
Incluso para los satélites de órbita terrestre baja, la energía requerida para alcanzarlos desde la luna es menor que la necesaria para alcanzarlos desde la Tierra.
¿Qué recursos hay por ahí?
Cuando se trata de oportunidades de minería fuera de la Tierra, hay algunos recursos que son abundantes y valiosos. Algunos asteroides contienen grandes cantidades de metales del grupo del hierro, níquel, oro y platino, que se pueden utilizar para la construcción y la electrónica.
El regolito lunar (roca y suelo) contiene helio-3, que puede convertirse en un recurso valioso en el futuro si la fusión nuclear se vuelve viable y generalizada. La empresa británica Metalysis ha desarrollado un proceso que podría extraer oxígeno del regolito lunar.
Se espera que exista hielo en la superficie de la luna, en cráteres permanentemente sombreados cerca de sus polos. También creemos que hay hielo debajo de la superficie de Marte, asteroides y cometas. Esto podría usarse para sustentar la vida, o descomponerse en oxígeno e hidrógeno y usarse como propulsor.
¿Cómo haríamos minería en el espacio?
Mi (Michael) Ph.D. La tesis consistió en probar cómo operarían las técnicas de exploración en la Luna y Marte. Nuestro otro trabajo ha incluido el modelado económico para la extracción de hielo en Marte y el modelado por computadora sobre la estabilidad de los túneles en la luna.
Algunas propuestas de minería fuera de la Tierra son similares a la minería en la Tierra. Por ejemplo, podríamos extraer regolito lunar con una excavadora de rueda de cangilones o extraer un asteroide con una máquina perforadora de túneles.
Otras propuestas son menos familiares, como el uso de una máquina similar a una aspiradora para extraer regolito por un tubo (que ha tenido un uso limitado en la excavación en la Tierra).
Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur Sydney y la Universidad Nacional de Australia proponen usar biominería. En esto, las bacterias introducidas en un asteroide consumirían ciertos minerales y producirían un gas, que luego podría ser cosechado y recolectado por una sonda.
Persisten enormes desafíos
Nuestro trabajo en el Centro Australiano de Investigación de Ingeniería Espacial de UNSW implica encontrar formas de reducir los riesgos en una industria de recursos espaciales. No hace falta decir que hay muchos desafíos técnicos y económicos.
Los mismos costos de lanzamiento que tienen a tantos ansiosos por comenzar la minería fuera de la Tierra también significan que llevar equipos de minería al espacio es costoso. Las operaciones mineras tendrán que ser lo más livianas posible para que sean rentables (o incluso factibles).
Además, cuanto más lejos está algo de la Tierra, más tiempo tarda en llegar. Hay un retraso de hasta 40 minutos cuando se envía un comando a un rover de Marte y se descubre si tuvo éxito.
La luna solo tiene un retraso de 2,7 segundos para las comunicaciones y puede ser más fácil de minar de forma remota. Los objetos cercanos a la Tierra también tienen órbitas similares a la Tierra y ocasionalmente pasan por la Tierra a distancias comparables a la Luna. Son un candidato ideal para la mía, ya que requieren poca energía para alcanzarlos y regresar.
La minería fuera de la Tierra tendría que ser mayormente automatizada o controlada de forma remota, dados los desafíos adicionales de enviar humanos al espacio, como la necesidad de soporte vital, evitar la radiación y los costos adicionales de lanzamiento.
Sin embargo, incluso los sistemas de minería en la Tierra aún no están completamente automatizados. La robótica deberá mejorar antes de que los asteroides puedan ser extraídos.
Si bien las naves espaciales aterrizaron en asteroides varias veces e incluso recuperaron muestras, que se devolvieron a Woomera en el sur de Australia, durante las misiones Hayabusa 1 y 2, nuestra tasa general de éxito para aterrizar en asteroides y cometas es baja.
En 2014, el módulo de aterrizaje Philae enviado al cometa 67P/Churyumov/Gerasimenko cayó en una zanja durante un intento fallido de aterrizaje.
También hay consideraciones ambientales. La minería en el espacio puede ayudar a reducir la cantidad de minería necesaria en la Tierra. Pero eso es si la minería fuera de la Tierra da como resultado menos, y no más, lanzamientos de cohetes, o si los recursos se devuelven y se utilizan en la Tierra.
Aunque recolectar recursos en el espacio puede significar no tener que lanzarlos desde la Tierra, es posible que inevitablemente se realicen más lanzamientos a medida que crece la economía espacial.
Luego está la cuestión de si las técnicas de minería propuestas funcionarán incluso en entornos espaciales. Los diferentes cuerpos planetarios tienen diferentes atmósferas (o ninguna), gravedad, geología y entornos electrostáticos (por ejemplo, pueden tener suelo cargado eléctricamente debido a las partículas del Sol).
Todavía se desconoce en gran medida cómo afectarán estas condiciones a las operaciones fuera de la Tierra.
Pero el trabajo está en marcha.
Si bien aún es pronto, varias empresas están desarrollando tecnologías para la minería fuera de la Tierra, la exploración de recursos espaciales y para otros usos en el espacio.
La Canadian Space Mining Corporation está desarrollando la infraestructura necesaria para sustentar la vida en el espacio, incluidos los generadores de oxígeno y otra maquinaria.
La empresa estadounidense OffWorld está desarrollando robots industriales para operaciones en la Tierra, la Luna, los asteroides y Marte. Y la Corporación Minera de Asteroides también está trabajando para establecer un mercado para los recursos espaciales.
