Cavar no solo é tão comum na Terra que dificilmente pensamos nisso como algo difícil. Mas fazer isso no espaço é uma proposta totalmente diferente. Em alguns mundos maiores, como a Lua ou Marte, seria amplamente semelhante a como a escavação é feita na Terra. Mas sua “miligravidade” tornaria a experiência de escavação bem diferente nos milhões de asteroides em nosso sistema solar. Dado o potencial impacto econômico da mineração de asteroides, houve muitos métodos sugeridos sobre como cavar em um asteroide, e uma equipe da Universidade do Arizona publicou recentemente o mais recente de uma série de artigos sobre o uso de uma roda de caçamba personalizada para fazer isso.
Os designs de rodas de caçamba parecem estar ganhando popularidade na mineração espacial de forma mais geral ultimamente. A ISRU Pilot Excavator (IPEx) da NASA usa um design semelhante e foi avançada para o Nível de Prontidão Tecnológica 5, de acordo com seu último relatório anual. No entanto, ela foi projetada para uso na Lua, onde a gravidade é significativamente maior do que a dos asteroides que contêm materiais muito mais valiosos.
De acordo com o artigo, os 10% mais baixos dos asteroides têm concentrações mais altas de metais do grupo da platina, como paládio e ósmio, do que a Lua. Eles também são muito mais “energicamente acessíveis”, o que significa que você só precisaria de um delta-V de cerca de 5% do da Lua para obter recursos de um asteroide em mineração ativa. Como o delta-V é equivalente ao peso do combustível e, portanto, é diretamente equivalente ao custo, um delta-V menor torna a mineração nesses corpos minúsculos muito mais atraente economicamente.
Mas eles têm seus próprios desafios de engenharia a enfrentar. A maioria dos asteroides é conhecida como “pilhas de entulho”, o que significa que são feitos de aglomerados de rochas simplesmente grudados por qualquer gravidade mínima que sua massa lhes dá. Até mesmo asteroides do tipo M ricos em metal, como Psyche, podem ser compostos principalmente desses pequenos pedaços de material. Tal ambiente não seria muito hospitaleiro para técnicas tradicionais de mineração.
Os pesquisadores da Universidade do Arizona, liderados pelo Dr. Jekan Thangavelautham, adotaram uma abordagem de iteração rápida para resolver esse problema. Eles desenvolveram um modelo representando as forças esperadas na superfície de um asteroide e aplicaram essas forças a modelos de diferentes designs de roda de caçamba, selecionando características que melhor se adaptam ao ambiente.
Eles também deram o próximo passo e começaram a imprimir protótipos 3D dos diferentes designs. Eles pretendiam usar esses protótipos impressos para coletar dados físicos sobre a mecânica da escavação; no entanto, para fazer isso, eles precisavam de material simulador realista de regolito de asteroide. Isso não existe atualmente, então eles decidiram fazer o seu próprio. Uma combinação de isopor e resina impressa em 3D pareceu resolver o problema, no entanto, eles ainda não conseguiram fazer simulador suficiente para testar completamente uma montagem de teste planejada para este artigo.
Crédito – Hansen, Muniyasamy e Thangavelautham
Uma das outras descobertas importantes do artigo foi o impacto que diferentes características do asteroide em si teriam em dois dos parâmetros mais importantes para o projeto — o volume do balde e a velocidade de corte (ou seja, quão rápido os baldes se movem). Algumas características, como a concentração de recursos, tiveram pouco impacto nesses dois parâmetros. No entanto, outras óbvias, como a densidade, tiveram um grande impacto.
A equipe de pesquisa descobriu que caçambas de alto volume e movimento lento eram ideais nesse ambiente. No entanto, parte dessa consideração era a rapidez com que uma nave de suporte orbital se encheria com o material sendo escavado. Para aumentar o tempo de transferência do material da roda da caçamba para o sistema de armazenamento, os pesquisadores sugerem o uso de um alimentador de parafuso, que também permitiria que a caçamba operasse continuamente – outra necessidade, dadas as restrições econômicas do sistema.
Além disso, eles descobriram que garras eram necessárias para segurar o regolito. Um sistema de tubulação extensível também é algo “bom de se ter”, embora se torne mais necessário se houver muitos baldes por roda.
Detalhes deste trabalho estão contidos no artigo, e uma apresentação associada foi feita pelos pesquisadores na conferência ASCEND no final de julho. Embora esses marcos sejam um passo na direção certa, essas tecnologias ainda estão em um nível de prontidão relativamente baixo. No entanto, elas eventualmente serão necessárias se os humanos utilizarem alguns dos recursos mais facilmente acessíveis no sistema solar. À medida que nossa expansão para outros mundos avança, é apenas uma questão de tempo até que uma escavadeira de caçamba pouse em um asteroide e comece a trabalhar.
Saber mais:
Hansen, Muniyasamy e Thangavelautham – Projeto de roda de caçamba modificada e técnicas de mineração para mineração de asteroides
UT – Construção Pesada na Lua
UT – Um acessório prático pode tornar a construção lunar uma brisa
UT – Nave espacial robótica de mineração de asteroides ganha bolsa da NASA
Imagem principal:
Representação artística do robô escavador de caçamba IPEx da NASA.
Crédito – NASA
