用于小行星开采的优化斗轮设计

当前的航天器需要携带旅行所需的所有燃料发射。这限制了系统性能、有效载荷能力和任务灵活性。一个引人注目的替代方案是通过从局部空间中的小行星或小型卫星等小天体中提取燃料来进行原位资源利用（ISRU）。与月球或火星相比，小行星上的微重力仅需挖掘并获取地表下方含水风化层所需能量的一小部分。先前的小行星开采工作集中于离散捕获事件（采样技术的扩展）或整颗小行星的捕获与处理。本文提出了一种用于小行星或小型天体表面开采的优化斗轮设计。开采小行星风化层并提取水以用作火箭推进剂。我们的初步研究集中于系统设计、斗轮机构以及应用于已知存在于小行星（如糸川和爱神星）和小型卫星（如火卫一和火卫二）上的池积材料的捕获动力学。对于材料-航天器动力学和力学的初步评估，我们假设月球类似风化层具有体积密度、粒度和内聚力。我们将展示开采和处理与所获燃料的能量平衡估算。采用常规水电解产生氢和氧。将其与蒸汽推进进行比较，两者均显示出显著的delta-v。我们表明，使用ISRU处理的燃料，一个12公斤的航天器从火卫二返回地球是可能的。