التقاط الكويكب

تعمل الصواريخ الكيميائية التقليدية بكفاءة في بيئات الغلاف الجوي الكثيف، لكن الدفع الكهربائي يتميز بكفاءة دفع أعلى من الدفع الكيميائي. فعلى سبيل المثال، تبلغ كفاءة دافع الأيونات 90% ^{[ 6 ]،} بينما تبلغ كفاءة الدفع الكيميائي حوالي 35% ^{[ 7 ]} . في الفضاء، لا يوجد مقاومة للغلاف الجوي . ونظرًا لتكلفة نقل الوقود إلى الكويكبات، فإن جلب كويكب ثقيل يتطلب محركًا عالي الكفاءة، كالمحرك الكهربائي، أو محركًا يستخدم مادة الكويكب نفسه كمادة تفاعل ^{[ 8 ] .}

استنادًا إلى مهمة ناسا لإعادة توجيه الكويكبات، يقوم قمر صناعي بالتقاط صخرة من كويكب أكبر قبل العودة إلى مدار محدد مسبقًا. يُعدّ Canadarm 2 مثالًا على ذراع روبوتية متطورة تُستخدم في الفضاء، من النوع الذي قد يكون مفيدًا في مثل هذه المهمة. حاليًا، لا يقتصر دور Canadarm 2 على المساعدة في ربط مركبات الشحن الفضائية بمحطة الفضاء الدولية فحسب، بل يشمل أيضًا صيانة المحطة. ^{[ 9 ]} يُسهم التطور في مجال الأذرع الروبوتية في تحسين عملية التقاط الكويكبات، مما يسمح بجمع عينات دقيقة من سطح الكويكب.

يمكن أيضًا استخدام التحليق بالقرب من القمر لالتقاط كويكب. ^{[ 10 ]} تختلف ثوابت جاكوبي لمدارات الكويكب قبل وبعد التحليق بالقرب من القمر . عندما يصل ثابت جاكوبي لمداره إلى قيمة معينة، يتم التقاط الكويكب. يمكن تمثيل مناطق الالتقاط لثوابت جاكوبي المختلفة قبل التحليق عدديًا، ويمكن استخدام هذه المناطق لتحديد ما إذا كان من الممكن التقاط الكويكب عن طريق التحليق بالقرب من القمر، وهو ما يتم التحقق منه في النهاية من خلال نموذج الإبيميريد . ^{[ 10 ]}

يمكن أن تسمح مهمات التقاط الكويكبات بتحقيق تقدم كبير في العديد من المجالات المتعلقة بالدفاع الكوكبي ضد الأجسام القريبة من الأرض : ^{[ 11 ]}

1. التثبيت: ستتيح مهمات الالتقاط تطوير قدرة تثبيت أكثر موثوقية، مما يساعد المركبات الفضائية على الالتصاق بالكويكبات بشكل أفضل، وبالتالي توفير المزيد من الخيارات لانحراف الأجسام القريبة من الأرض (NEO).
2. التوصيف البنيوي: ستساعد مهمات الالتقاط المهندسين على تحسين قدراتهم في التوصيف البنيوي. تُعدّ تقنية الاصطدام الحركي من أكثر تقنيات تغيير مسار الأجسام القريبة من الأرض تطورًا، إلا أن فعاليتها غير قابلة للتنبؤ بدرجة كبيرة نظرًا لنقص المعلومات حول حالة وبنية هذه الأجسام. فإذا تمكّنا من فهم مادة سطح الجسم القريب من الأرض وبنيته بشكل أفضل، فسيكون بإمكاننا استخدام الاصطدام الحركي لإعادة توجيهه بدقة أكبر.
3. بيئة الغبار: سيكتسب العلماء معرفةً ببيئة الغبار المحيطة بالأجسام القريبة من الأرض، وسيفهمون بشكل أفضل القوى التي يمكن أن تُحفز ظاهرة تعليق الغبار واستقراره. ستساعد هذه المعرفة في تصميم بعض أساليب إعادة توجيه الأجسام القريبة من الأرض، مثل الجرارات الجاذبية ومحركات الصواريخ التقليدية.

يُعدّ استخراج المعادن من الكويكبات سببًا رئيسيًا لالتقاطها. يحتوي الكويكب الكوندريتي من نوع LL ، وهو فقير نسبيًا بالموارد ، على 20% من الحديد، بالإضافة إلى كمية كبيرة من المواد المتطايرة كالماء والمعادن والأكسجين. ورغم إمكانية إعادة هذه الموارد إلى الأرض، إلا أن ارتفاع تكلفة النقل ووفرة الموارد على الأرض يعنيان أن الهدف الأساسي لاستعادة الكويكبات في المستقبل القريب سيكون استخدامها الفوري في الفضاء. ^{[ 12 ]} من المتوقع أن يكون استخراج المعادن من الكويكبات أرخص من إرسال هذه الموارد من الأرض. باستخدام الدفع الكيميائي التقليدي، تُقدّر وكالة ناسا أن تكلفة نقل كيلوغرام واحد من الكتلة إلى مدار قمري مرتفع تبلغ 100 ألف دولار. وهذا يعني أن تكلفة نقل 500 طن تبلغ 20 مليار دولار، بينما من الناحية المثالية، ستُكلّف مهمة التقاط كويكب تنقل نفس الكمية من المواد إلى مدار قمري مرتفع 2.6 مليار دولار فقط. ^{[ 11 ]}

يمكن أن تساعد مهمات التقاط الكويكبات الاصطناعية العلماء على تطوير تقنيات يمكن أن تكون مفيدة بشكل محتمل لمزيد من الاستكشاف إلى وجهات أخرى في الفضاء: ^{[ 13 ]}

1. المسار والملاحة. من خلال تجربة مناورة كتلة كبيرة كالكويكبات، يستطيع العلماء اكتساب معرفة حول كيفية الملاحة في مجالات جاذبية الأجرام السماوية المختلفة. كما يمكن لمهام التقاط الكويكبات الاصطناعية أن تُسهم في تحسين القدرة على إيصال كميات كبيرة من الموارد اللازمة لمزيد من استكشاف الفضاء.
2. تقنيات جمع العينات وحفظها. تتطلب مهمات التقاط الكويكبات الاصطناعية عينات من الكويكبات. وهذا من شأنه أن يساعد في تطوير تقنيات جمع العينات وحفظها، وهو ما سيكون مفيدًا لجميع أنواع مهمات استكشاف الفضاء.
3. قدرة الالتحام. ستتطلب المزيد من الاستكشافات الفضائية قدرات التحام أكثر تطوراً لاستيعاب المركبات والمساكن ووحدات الشحن. وستساعد مهمات التقاط الكويكبات المهندسين على تحسين هذه القدرات.

إذا تمكن العلماء من إيجاد طريقة فعّالة لاستغلال موارد مثل الماء والأكسجين والمعادن المُستخرجة من الكويكبات التي تم أسرها، فإن هذه الكويكبات لديها القدرة على أن تصبح قواعد للسكن البشري. ويمكن أن تكون الكتلة الكبيرة للكويكب ذات قيمة كبيرة للموئل نظرًا لخصائصها الواقية من الإشعاع. ويمكن استخدام المعادن والمواد الأخرى المستخرجة من الكويكب في بناء الموئل. وإذا كان الكويكب كبيرًا بما يكفي، فقد يوفر قدرًا من الجاذبية، وهو ما يُعدّ ميزةً مرغوبةً للسكن البشري. ^{[ 12 ]}

بإمكان لجنة دولية الإشراف على جميع عمليات استعادة الكويكبات ودراسات المواد التي تم جمعها، وتوفير توزيع متوازن وعادل للمواد المستعادة. ويمكن للدول التي لا تملك برنامجاً وطنياً مكلفاً لأبحاث الفضاء أن تجري أبحاثاً في هذا المجال. ^{[ 11 ]}

كان الهدف من مهمة ناسا المقترحة لإعادة توجيه الكويكبات هو إرسال مركبة فضائية آلية إلى كويكب كبير قريب من الأرض، ثم جمع صخرة ضخمة تزن عدة أطنان من سطحه. ^{[ 14 ]} وكان رواد الفضاء سيأخذون عينات من الصخرة ويعيدونها إلى الأرض لإجراء المزيد من الدراسات العلمية، ثم سيعيدون توجيهها إلى مدار حول القمر لتجنب اصطدامها بالأرض. ^{[ 15 ]} تدمج هذه المهمة عمليات المركبات الفضائية الآلية والمأهولة، وإذا نجحت، فستُظهر قدرات أساسية ضرورية لرحلة ناسا إلى المريخ. ^{[ 15 ]} إلا أن التوجيه الأول لسياسة الفضاء الصادر عن البيت الأبيض ألغى المهمة في 11 ديسمبر/كانون الأول 2017 لمواجهة ارتفاع تكاليف التطوير. ^{[ 15 ]} ستُستخدم التقنيات التي طُوّرت لهذه المهمة، مثل الدفع الكهربائي الشمسي، واكتشاف وتوصيف الكويكبات الصغيرة القريبة من الأرض، والقدرة على التقاط الأجسام الكبيرة غير المتعاونة في الفضاء السحيق، في مهمات مستقبلية. ^{[ 15 ]}

• التحقيقات المقترحة
• 
  تُستخدم مقابض الكويكبات الموجودة في نهاية الأذرع الروبوتية للإمساك بصخرة طولها 6 أمتار وتأمينها من كويكب كبير.
• 
  صورة لمركبة إعادة توجيه الكويكب وهي تغادر الكويكب بعد التقاط صخرة من سطحه.
• 
  كان الخيار "أ" هو نشر حاوية كبيرة بما يكفي لالتقاط كويكب طائر حر يصل قطره إلى 8 أمتار (26 قدمًا) .