Utvinning av resurser som finns i asteroider, för användning som drivmedel, byggmaterial eller i livsuppehållande system, har potential att revolutionera utforskningen av vårt solsystem. För att göra detta koncept till verklighet, vi behöver öka vår kunskap om den mycket olika populationen av tillgängliga Near Earth Asteroids (NEA). Förra året, dussintals av världens ledande asteroidforskare och gruventreprenörer för asteroider samlades i Luxemburg för att diskutera nyckelfrågor och identifiera vetenskapliga kunskapsluckor. En vitbok som beskriver resultaten av den diskussionen, "Answers to Questions from the Asteroid Miners" kommer att presenteras vid European Planetary Science Congress (EPSC) 2017 i Riga tisdagen den 19 september av Dr JL Galache och Dr Amara Graps.

"Asteroidbrytning är denna otroliga skärningspunkt av vetenskap, teknik, entreprenörskap och fantasi, " säger Galache från Aten Engineering. "Problemet är att det är också ett klassiskt exempel på ett relativt ungt vetenskapligt område i det att ju mer vi får reda på asteroider genom uppdrag som Hayabusa och Rosetta, ju mer vi inser att vi inte vet."

Syftet med konferensen Asteroid Science Intersections with In-Space Mine Engineering (ASIME) 2016 den 21-22 september, 2016 i Luxemburg skulle ge en miljö för den detaljerade diskussionen om asteroidernas specifika egenskaper, med tekniska behov av rymduppdrag som använder asteroider. Resultaten av ASIME 2016-konferensen gav en skiktad förteckning över diskussioner från asteroidforskarna och asteroidgruvarbetarna för att förstå varandras huvudproblem.

Vitboken täcker frågor kring behovet av asteroidundersökningar för att förbereda sig för gruvuppdrag, asteroidens yta och inre, konsekvenser för astrobiologi och planetskydd och andra frågor som rör policy och strategi för att utveckla en färdplan för att främja resursanvändning i rymden av asteroider.

Ett antal kunskapsluckor identifierades:asteroidgruvarbetarna behöver tillgång till en karta över kända NEA med en omloppsbana som liknar jorden så att de kan finjustera sitt urval av potentiella mål. Många föremål är – ännu – oupptäckta, eller väldigt lite är känt om dem, så det finns också ett behov av att utveckla ett dedikerat NEA upptäckts- och uppföljningsprogram.

Galache förklarar:"NEA upptäcks vanligtvis när de är som ljusast, så vår bästa chans att studera dem är att omedelbart följa upp detektioner med ytterligare observationer för att karakterisera deras form och spektrala egenskaper. Det kräver bra kvalitet, relativt stor, dedikerade teleskop som är tillgängliga med kort varsel. Vi har inte tillförlitlig tillgång till dessa faciliteter just nu."

Ytterligare studier behövs för att förstå sambandet mellan meteoriter och asteroider, och att dela data mer allmänt om sammansättningen av meteoriter så att mer exakt simulerande asteroidjord, eller "regolith", kan skapas. Detta är viktigt för att förstå vilka asteroider som har vilka resurser, och för att förbereda sig för den praktiska sidan av ett gruvuppdrag, såsom landning och utvinning av material.

"Bortsett från prover som returnerades från en handfull uppdrag, det enda sättet vi kan studera asteroidernas sammansättning är genom att analysera ljus som reflekteras från deras ytor, eller genom att undersöka fragment som har landat på jorden i form av meteoriter, " säger Graps från Lettlands universitet och Planetary Science Institute, Tucson, Arizona. "Båda dessa tekniker har begränsningar. Spektrala observationer kommer från 'topfanér' av asteroiden, som har rymdvittrats och utsatts för andra typer av bearbetning. Meteoriter är avgörande, men de saknar också en del av historien:ömtåliga beståndsdelar av primitivt material som finns i asteroider kan gå förlorade under atmosfäriskt inträde. Just nu, vår kartläggning av typer av meteoriter tillbaka till de olika klasserna av moderasteroider är inte så robust."

Tre fjärdedelar av kända asteroider är klassade som kolhaltiga eller "C-typ", mörk, kolrika föremål. Dock, de flesta NEA är från kiselhaltiga "S-typ"-klassen av asteroider, som är rödaktiga steniga kroppar som dominerar det inre asteroidbältet. För asteroidgruvarbetare som letar efter vatten att använda i raketbränsle eller livsuppehållande system, att kunna identifiera klassen av asteroider är avgörande. Kolhaltiga kondritmeteoriter har visat sig innehålla lermineraler som verkar ha förändrats av vatten på sin moderkropp. Även om dessa meteoriter tros härröra från underklasser av asteroider av C-typ, det finns ingen exakt matchning med någon enskild spektralklass.

En genväg till att förstå en NEA:s sammansättning kan vara att identifiera var i solsystemet de bildades och titta på egenskaperna hos deras "orbitalfamilj". Således, en annan kunskapslucka är kopplingen mellan de dynamiska förutsägelserna om var en NEA kommer från och dess faktiska fysiska karakteriseringar.

Informationen är också sparsam om storleken på korn på asteroidens yta. Asteroiderna Eros och Itokawa har liknande spektrala signaturer och reflektionsförmåga, men mötesuppdrag visar att de har väldigt olika regolitegenskaper. NEAR Shoemaker visade att Eros är täckt av fint damm, medan Hayabusa avslöjade att ytan på Itokawa har tjocka block som är tiotals centimeter i diameter. Omfattande kunskap om regolitegenskaper på asteroidernas yta och under ytan kommer att vara avgörande för att utveckla strategier för att landa och utvinna material. Dock, hittills, inget uppdrag har utforskat hur asteroidregolit kan variera med djupet.

"Resultat från ESA:s Rosetta-uppdrag visade att ytan på kometen 67P/Churyumov Gerasimenko är mycket tätare än dess inre. Det kan vara så att vi hittar samma sak om vi gräver ner i regoliten av NEAs. Men för tillfället, vi vet bara inte, sa Graps.

Mer arbete behöver också göras för att förstå dynamiken hos granulärt material i låg gravitation. Studier tyder på att granulärt material kan bete sig som ett fast material, en vätska eller en gas i denna miljö. Detta beteende kommer att vara särskilt viktigt för asteroider som är stenhögar, eftersom rymdfarkoster som försöker landa eller borra i dessa lätt kan destabilisera regolit och orsaka granulärt flöde eller laviner.

"Asteroidutvinningstekniker kommer att behöva anpassa sig till miljön med låg gravitation. Möjliga lösningar inkluderar att eliminera aktion-reaktionskrafter genom att gräva i motsatta riktningar samtidigt, eller genom att producera en reaktionskraft, till exempel genom att spänna ett nät runt asteroiden som robotar kan ta tag i medan de gräver, " säger Galache. "Det är en utmaning! Men att svara på frågorna i denna vitbok kommer att vara ett viktigt första steg."