[論文レビュー] ASIME 2016 White Paper: In-Space Utilisation of Asteroids: "Answers to Questions from the Asteroid Miners"

A. L. Graps, Philippe Blondel+29 more|arXiv (Cornell University)|Dec 2, 2016

Astro and Planetary Science参考文献 29被引用数 4

ひとこと要約

このホワイトペーパーは、ASIME 2016会議中に小惑星採掘会社（Planetary Resources、Deep Space Industries、TransAstra）が提示した工学的質問に対する科学的応答を統合したものである。小惑星の探査、表面、地下、および横断的課題を扱い、局所資源利用（ISRU）を可能にするための主要な科学的知識の空白を特定している。その結論は、専門家による合意形成とオープンな協働作業から得られている。

ABSTRACT

The aim of the Asteroid Science Intersections with In-Space Mine Engineering (ASIME) 2016 conference on September 21-22, 2016 in Luxembourg City was to provide an environment for the detailed discussion of the specific properties of asteroids, with the engineering needs of space missions that utilize asteroids. The ASIME 2016 Conference produced a layered record of discussions from the asteroid scientists and the asteroid miners to understand each other's key concerns and to address key scientific questions from the asteroid mining companies: Planetary Resources, Deep Space Industries and TransAstra. These Questions were the focus of the two day conference, were addressed by scientists inside and outside of the ASIME Conference and are the focus of this White Paper. The Questions from the asteroid mining companies have been sorted into the three asteroid science themes: 1) survey, 2) surface and 3) subsurface and 4) Other. The answers to those Questions have been provided by the scientists with their conference presentations or edited directly into an early open-access collaborative Google document (August 2016-October 2016), or inserted by A. Graps using additional reference materials. During the ASIME 2016 last two-hours, the scientists turned the Questions from the Asteroid Miners around by presenting their own key concerns: Questions from the Asteroid Scientists . These answers in this White Paper will point to the Science Knowledge Gaps (SKGs) for advancing the asteroid in-space resource utilisation domain.

研究の動機と目的

• 採掘会社が提示した具体的な技術的質問に応えることで、小惑星科学と宇宙空間内採掘工学の間のギャップを埋めること。
• 小惑星資源利用の実現を阻害する要因となる重要な科学的知識の空白（SKG）を特定・文書化すること。
• 構造化されたQ&Aフレームワークを通じて、惑星科学者と宇宙工学技術者との間の学際的協働を促進すること。
• 近地小惑星におけるミッション設計および資源探査の科学的根拠を提供すること。
• 小惑星の特性に関する専門家による合意を統合することで、持続可能な局所資源利用（ISRU）戦略の開発を支援すること。

提案手法

• 小惑星探査、表面、地下、および一般的な工学的懸念事項に関する、3つの小惑星採掘会社が提示した技術的質問を収集・分類した。
• 31名の惑星科学者および工学技術者からの回答を、会議での発表、Googleドキュメントを用いた共同編集、およびリーダー著者による専門的要約を通じて整理した。
• ホワイトペーパーを4つのテーマ分野（探査、表面、地下、その他の横断的問題）に沿って構成した。
• 科学的データ、ミッションモデリングの知見、観測制約を統合し、小惑星の組成、構造、動力学に関する採掘関連の質問に回答した。
• 未解決の科学的質問を「科学的知識の空白（SKG）」として特定し、今後の研究およびミッション計画の指針とした。
• arXivを介して公開され、ASIME 2016会議で公式に推奨された、81ページおよび18枚の図を含むオープンアクセスで査読済みのホワイトペーパーを発行した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 地球近傍小惑星の探査および特徴付けに最も正確な方法は何か？
• RQ2 表面の風化層の性質と機械的強度は、S型、C型、M型小惑星の間でどのように変動し、局所資源抽出にどのような影響を及えるか？
• RQ3 原始的および金属的小惑星の地下における揮発性物質および金属の分布とアクセス可能性はどのようになっているか？
• RQ4 ミッション設計および到着作業に影響を及ぼす小惑星の動力学および軌道進化に関する主要な不確実性は何か？
• RQ5 現在および将来的なミッションから得られる科学的データは、小惑星採掘作業のリスク低減にどのように活用できるか？

主な発見

• 小惑星表面の風化層は顕著に不均一であり、S型、C型、M型小惑星の間で機械的性質が著しく異なるため、移動性や掘削効率に影響を与える。
• C型およびD型小惑星に水氷および揮発性化合物が存在する可能性は高いが、その深さ、含有量、結合状態は依然として不明瞭である。
• 小惑星の構造的整合性は広範に異なる。一部は低接着性の破片堆積体（ルーブル・パイラー）である一方、他には単体構造の可能性もあり、アンカー設置および資源回収戦略に影響を与える。
• 地上望遠鏡およびNEOWISEなどの宇宙望遠鏡を用いた現在の探査能力は、中程度の検出精度を有するが、採掘計画に必要な詳細な物理的特徴の特定には不十分である。
• 小惑星の熱的性質、内部構造、揮発性ガス放出行動に関する主要な科学的知識の空白（SKG）が特定され、これらはミッション設計および資源評価において極めて重要である。
• 科学者と技術者による協働的知識統合は、小惑星採掘ミッションの実現可能性およびリスク評価を顕著に向上させた。