L'estrazione delle risorse è un'antica pratica umana che, in termini di concetto, ha mantenuto una continuità nel corso dei secoli. Nonostante ciò, l'avvento di apparecchiature sempre più sofisticate e tecniche avanzate per la valutazione delle risorse ha condotto a una
maggiore efficienza nell'estrazione
e a
profitti economici più consistenti. Sebbene l'idea di miniere su asteroidi o sulla Luna appaia ancora come un concetto di fantascienza, è spesso accennata in numerosi articoli tecnici provenienti da istituti di ricerca e in divulgazioni scientifiche che sollevano aspettative difficili da realizzare nel breve termine, confinando questa prospettiva al territorio della pura speculazione fantascientifica.
Di cosa si tratta
Nonostante molti di questi corpi celesti siano rocciosi,
la semplice trasposizione delle tecniche e dei processi utilizzati nelle miniere terrestri non è così immediata. L’ambiente influenza in modo significativo macchinari e processi.
Si consideri un'esplosione sulla superficie lunare: a causa della mancanza di atmosfera e della accelerazione di gravità inferiore a quella terrestre, i frammenti non seguono la stessa traiettoria come accade sulla Terra (sulla Terra, essi cadono relativamente vicino al punto di origine dell’esplosione). Invece, sulla Luna, le traiettorie sono molto più accentuate. Questo richiede normative di sicurezza più stringenti, come per esempio la delimitazione di un'ampia zona per evitare danni agli strumenti e la sicurezza degli operatori, ma renderà anche inefficace il recupero dei frammenti, complicando ulteriormente il processo in termini di tempo e denaro. Allo stesso modo, se l’esplosione dovesse avvenire
su un asteroide, sarà cruciale progettare un posizionamento degli esplosivi in grado di
limitare la dispersione dei detriti.
Progettazione dell’equipaggiamento
La narrativa della fantascienza spesso dipinge immagini di enormi macchine che si muovono lentamente sulla superficie della Luna o di altri mondi, consumando tutto ciò che si trova sulla loro strada per sostenere un complesso sistema di estrazione e trasformazione industriale. Tuttavia, pensare di raggiungere questa capacità fin dall'inizio sarebbe irragionevole. Mentre l'estrazione delle risorse sulla Terra è una pratica consolidata,
non abbiamo esperienza nell'estrazione mineraria al di fuori del nostro pianeta. Dovendo considerare l'influenza dell'ambiente extraterrestre sulla progettazione e sull'uso delle attrezzature minerarie, è essenziale adottare un approccio graduale e pragmatico, partendo da livelli di complessità più bassi e progredendo gradualmente.
Le attrezzature per l'estrazione mineraria sulla Luna dovrebbero essere caratterizzate da
semplicità, resistenza, versatilità, basso consumo energetico, automazione e costi contenuti. La semplicità implica un design robusto che riduca i guasti e semplifichi le riparazioni, minimizzando i tempi di inattività per la manutenzione. Meno parti mobili ci sono, meglio è. La robustezza è cruciale considerando l'usura costante dovuta agli urti e all'abrasione nell'ambiente minerario lunare, che richiederà sostituzioni frequenti. Le macchine dovranno impiegare materiali resistenti e progettati per minimizzare l'usura, estendendo la durata dei componenti e riducendo la necessità di sostituzioni frequenti.
Date le molteplici sfaccettature dell'impresa mineraria extraterrestre, le attrezzature devono offrire una notevole versatilità per adattarsi rapidamente a cambiamenti, riorientare le operazioni e modificare i sistemi, garantendo la flessibilità necessaria durante la fase operativa. Devono anche essere progettate per accettare aggiornamenti e modifiche al proprio hardware, potendo operare in diverse modalità secondo necessità.
Esiste un metodo efficace?
Gli
asteroidi costituiranno certamente obiettivi affascinanti per l'estrazione mineraria al di fuori del nostro pianeta. La loro dimensione evidenzia la necessità di considerare attentamente la loro
gravità estremamente bassa nel progettare attrezzature per scavare in rocce che potrebbero rivelarsi estremamente dure.
Si prenda in considerazione il tentativo di
atterraggio del lander Philae sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko il 12 novembre 2014. L'Agenzia Spaziale Europea aveva preventivamente spiegato: "Philae raggiungerà la superficie muovendosi a circa 1 m/s. Potrebbe sembrare poco, ma considerato che
la gravità della cometa è circa centomila volte più debole di quella terrestre, si rende necessario un approccio sofisticato per evitare che rimbalzi nello spazio.
Tuttavia, nonostante questa pianificazione, Philae ha avuto problemi durante il primo contatto e, quando alla fine fu attratto dalla debolissima gravità, atterrò su un fianco, lontano dall'immagine dei touchdown morbidi e senza sforzo che la fantascienza potrebbe suggerire.
È importante notare che Philae pesava solo 100 kg e non doveva affrontare l'arduo compito di scavare tonnellate di roccia per l'estrazione di risorse.
Uno studio condotto dalla
NASA negli anni ’90 sullo sfruttamento delle risorse ha suggerito di
posizionare dei cavi attorno all'asteroide, ciascuno dei quali trasporta e funge da guida verso un dispositivo di frantumazione delle rocce. Un tale strumento fratturerebbe e scaverebbe il terreno lanciandolo dalla superficie per poi fare accumulare i detriti in una sacca flessibile. Una volta riempito il
sacco di raccolta, si staccherà e volerà verso un impianto di lavorazione adatto..
Conclusione
La complessità delle operazioni nello spazio fornisce un'ulteriore motivazione per il miglioramento delle macchine, specialmente quando si valutano le logiche di un tale progetto. È possibile immaginare
un paradigma in cui le materie prime vengono estratte e quindi
le fabbriche orbitali producono beni destinati al consumo terrestre. Date le spese, in termini di propellente, necessarie per trasportare un carico dalla superficie lunare in orbita, sarà auspicabile
minimizzare la quantità di materiale inutilizzabile.
