L’humanité est prête à commencer à explorer les ressources spatiales. De telles ressources semblent singulièrement attractives aujourd’hui, mais quelles sont les réelles possibilités de voyages spatiaux pour leur extraction ?
La ressource minérale la plus recherchée dans l’espace est l’eau, qui sera la source d’oxygène et d’hydrogène nécessaire à la respiration des astronautes et aux propulseurs des fusées. Une ressource tout aussi précieuse est la Lune en tant que territoire en dehors de notre planète, où des stations habitées avec des conditions de vie entièrement contrôlées peuvent être localisées. L’astronautique peut commencer à développer ces ressources dans un avenir proche.
Comme on l’a vu plus haut, les petits corps du système solaire – principalement les nombreux astéroïdes – deviennent de plus en plus attrayants en tant que sources de matières premières à mesure que la technologie spatiale se développe. Des météorites volent parfois vers la Terre depuis les profondeurs de l’espace, dont certaines sont constituées d’un alliage de fer pur avec du nickel et du cobalt.
Les observations spectrophotométriques des astéroïdes montrent cependant que la nature de la réflexion de la lumière solaire sur leur surface est presque la même que celle de la surface des météorites, qui sont d’autres corps célestes intéressants. On peut donc en déduire que la composition des astéroïdes doit être identique à celle des météorites. Si cela est vrai, alors les météorites, ainsi que les astéroïdes, peuvent aussi théoriquement contribuer au développement de l’industrie minière épuisée de la Terre.
La production mondiale annuelle de fer est actuellement estimée à un milliard de tonnes. La même quantité de fer – certains disent moitié moins (bien qu’une quantité considérable) – peut être contenue dans un astéroïde d’environ 300 mètres de diamètre. Dans le système solaire, le nombre d’astéroïdes de cette taille est estimé à 7 500 – par conséquent, les étendues de l’espace ressemblent à beaucoup à un Klondike immaculé des temps modernes. A cela s’ajoute la présence de métaux précieux pour l’industrie, qui ont une forte valeur commerciale.
La plupart des astéroïdes du système solaire sont situés dans la ceinture d’astéroïdes principale, située entre les orbites de Mars et de Jupiter. Mais certains des astéroïdes ont des orbites qui se rapprochent de l’orbite terrestre et la traversent à une distance de plusieurs millions de kilomètres. Ces astéroïdes peuvent présenter un intérêt particulier car ils sont nettement plus accessibles que les astéroïdes de la ceinture principale.
Le Administration Nationale de l’Espace et de l’Aéronautique accorde une grande attention à l’étude des astéroïdes. Elle a réalisé plusieurs missions réussies qui ont jeté les bases de méthodes de contact pour leur étude. La NASA a également lancé le développement de projets visant à intercepter des astéroïdes dans l’espace lointain et à les remorquer dans l’espace proche de la Terre pour une exploitation industrielle. Cependant, il n’y a toujours aucune certitude quant à la faisabilité économique de l’utilisation d’astéroïdes comme matières premières dans l’espace.
Les informations sur les propriétés physiques et chimiques des astéroïdes sont rares et doivent être mises à jour. Les méthodes d’étude à distance des corps célestes – des systèmes développés en astronomie – permettent d’étudier les propriétés optiques de la surface des astéroïdes. En particulier, toutes les hypothèses sur la composition chimique des astéroïdes sont basées sur une comparaison des spectres obtenus à partir d’astéroïdes et de météorites, dont la composition est connue de manière fiable.
Il est important de rappeler qu’à partir des spectres d’environ 70% seulement des astéroïdes analysés, il est possible de trouver des traces de la substance météoritique, mais ce ne sont que des signes indirects de leur similitude. Si nous adhérons à l’idée répandue parmi les astronomes que les astéroïdes sont constamment frappés par des météorites et des micrométéorites, il est plus facile de supposer que les propriétés de surface des astéroïdes sont caractéristiques des météorites accumulées dessus, et non du corps principal de l’astéroïde lui-même. Par conséquent, l’opinion basée sur des preuves indirectes selon lesquelles un astéroïde est constitué de fer pur ou de platine nécessite une vérification minutieuse et même l’envoi d’une mission de reconnaissance, sans parler de la solution de la tâche techniquement plus coûteuse et plus complexe d’intercepter un astéroïde et de le livrer. vers l’espace proche de la Terre.
La deuxième circonstance, qui complique grandement la conception de dispositifs pour étudier le contact des petits corps du système solaire, est associée à l’incohérence des idées des scientifiques d’aujourd’hui sur la structure des astéroïdes. Il est largement admis que les astéroïdes qui avaient subi de nombreuses collisions les uns avec les autres (comme en témoignent les nombreux cratères d’impact sur leurs surfaces) auraient dû être détruits à la suite des impacts susmentionnés et sont maintenant à la place des “tas de pierres” à nouveau réunis en un seul corps par la force gravitationnelle mutuelle des fragments. Ce point de vue plus que controversé, basé sur seulement quelques données d’observation indirectes, est également appliqué avec persistance pour expliquer la structure de surface des astéroïdes examinés en détail.
Si nous sommes d’accord avec cette idée répandue parmi les astronomes selon laquelle les astéroïdes sont constamment frappés par des météorites et des micrométéorites, nous pouvons supposer que les propriétés de surface des astéroïdes sont caractéristiques des météorites accumulées dessus, et non du corps principal de l’astéroïde lui-même.
L’affirmation des chercheurs japonais selon laquelle l’astéroïde 25143 Itokawa (d’un diamètre moyen d’environ 0,33 km) est également un “tas de pierres” semble très tendue et tirée par les cheveux. Pour ce faire, ils ont été forcés de supposer que toute la petite fraction de “fragments” couvrait une partie de l’astéroïde dans une couche uniforme et n’était pas conservée dans d’autres parties de celui-ci. Ils sont arrivés à la conclusion que la surface de l’astéroïde est entièrement solide et ne contient pas de régolithe. Il s’agit d’une couverture de dépôts de surface non consolidés, lâches et hétérogènes recouvrant la roche solide. Il comprend de la poussière, des roches brisées et d’autres matériaux connexes et est présent sur la Terre, la Lune, Mars, certains astéroïdes et d’autres planètes et leurs lunes.
À cet égard, des études de la surface de la Lune ont clairement montré que la couche de régolithe lunaire est très mince, même dans des conditions de gravité lunaire beaucoup plus forte, et que des particules de poussière devraient également être éjectées de la surface de petits astéroïdes par des impacts de micrométéoroïdes.
Du point de vue de l’astronautique, la propriété des astéroïdes selon laquelle il y a une force gravitationnelle complètement négligeable sur leur surface est très importante. Avec une telle accélération en chute libre, même une petite force peut propulser tout l’appareil hors de la région d’attraction de l’astéroïde. Les développeurs de l’Agence spatiale européenne (ESA) Rosette mission a rencontré un problème similaire lors de l’atterrissage du Philae module à la surface de 67/P Churyumov-Gerasimenko, qui est une comète périodique de notre système solaire avec une période orbitale de 6,45 années terrestres. La vitesse d’atterrissage modérée du module s’est avérée suffisante pour que les forces élastiques le lancent de la surface du noyau cométaire, et ce n’est qu’après plusieurs sauts que Philae s’arrêter à un endroit complètement différent où son atterrissage en douceur était prévu. Cela signifiait que les concepteurs de l’ESA avaient estimé différemment la force de la couche de poussière à la surface du noyau cométaire.
Par conséquent, pour la même raison que la faible gravité des et sur les astéroïdes, il faut se méfier de l’idée même que des astéroïdes détruits en plusieurs fragments à la suite de collisions mutuelles puissent se réassembler en un seul corps sous l’influence d’une attraction mutuelle.
En effet, la force d’attraction entre les pierres individuelles est totalement négligeable et son action ne pourrait tout simplement pas être suffisante pour ralentir les fragments volants. Les astéroïdes de la ceinture principale, au contraire, sont très probablement des corps monolithiques dus à la fusion et à la solidification à des époques reculées.
Ces exemples montrent clairement qu’une connaissance précise des propriétés de la surface d’un astéroïde est une condition préalable à la réalisation de missions de recherche sur ceux-ci, sans parler de la résolution du problème du remorquage d’un astéroïde. Cela implique que certains projets d’utilisation des ressources spatiales disponibles dans les astéroïdes sont prématurés.
L’issue de l’accostage incertain – plutôt que de l’atterrissage – de Philae de la Rosette montre que pour mener de véritables missions de recherche sur des astéroïdes et des comètes, il est nécessaire de créer un système d’amarrage pour un corps céleste de petite masse, qui serait tout aussi efficace pour un astéroïde monolithique et un noyau de comète lâche, ou pour un hypothétique tas de rochers.
En préparation des missions vers la Lune et Mars, une méthode a été développée pour atterrir des conteneurs avec du matériel scientifique (et des foreurs) à une vitesse de centaines de mètres par seconde. Les scientifiques sont allés encore plus loin et auraient dû trouver un moyen de ramener en toute sécurité les équipements scientifiques les plus délicats à la surface des corps étudiés après que les conteneurs se soient posés brutalement à une vitesse cosmique pouvant atteindre plusieurs kilomètres par seconde.
