Какие астероиды имеют наименьшее значение дельта-V?

примечание: это исторический ответ, и он объясняет, как найти рядом крошечные астероиды. ОП пояснил, что им нужен астероид прибыльного размера, поэтому есть место для дополнительных ответов.

Предыдущая формулировка:

...конкретные астероиды и/или тип их астероидных орбит...

Как обсуждалось в разделе Были ли задокументированы мини-спутники после RH120 2006 года? , прогнозируется, что «мини-луны» будут регулярно выходить на временные хаотические орбиты в системе Земля-Луна в течение месяцев или лет, а для метровых размеров и ниже обычно должна быть одна доступная, если вы можете ее найти ! (см. ниже). Из последней половины реферата препринта 2012 г. Население естественных спутников Земли :

В любой момент времени на орбите Земли должна находиться как минимум одна ОЭС диаметром 1 метр. Средний временно захваченный орбитальный аппарат (TCO; объект, который совершает хотя бы один оборот вокруг Земли в системе координат с совместным вращением) совершает (2,88 ± 0,82) оборота вокруг Земли во время захвата, который длится (286 ± 18) дней. . Мы находим небольшое предпочтение событиям захвата, начинающимся либо в январе, либо в июле. Наши результаты согласуются с единственным известным природным TCO, 2006 RH120, объектом диаметром несколько метров, который был захвачен в течение примерно года, начиная с июня 2006 г. По нашим оценкам, около 0,1% всех метеоров, столкнувшихся с Землей, были TCO.

Для планирования и запуска такой миссии вам даже не нужна значительно положительная геоцентрическая$C_3$; ваша миссия проходит на высокой околоземной орбите , хотя вам понадобится еще немного дельта-V для маневрирования на хаотической орбите астероида, движения вдоль него и удержания станции против перепада солнечного давления и приливных сил Земли и Луны.

Примечание: для этих маневров вам понадобятся очень маленькие, точные двигатели, так как ваши корректировки скорости могут измеряться в микронах в секунду , а не в миллиметрах в секунду!

Вы также можете отказаться от этих больших плоских солнечных панелей, которые в этом случае будут напоминать солнечные паруса, и либо просто покрыть ими свою поверхность (также предусмотрите способы излучения тепла!), либо использовать РИТЭГ.

Стоит отметить, что в хаотическом движении трех тел (Земля + Луна + ничтожный/по существу безмассовый объект) вы не можете точно сказать, является ли энергия положительной или отрицательной; если орбита связана или несвязана. Если вы точно знаете векторы состояния и предсказываете, есть ли у него шанс убежать или нет, и примерно когда. Подробнее об этом см. Ответ @MarkAdler на вопрос: Всегда ли космический корабль Аполлон был гравитационно связан с системой Земля-Луна? который начинается:

Хм. Этот вопрос сложнее, чем кажется. Чтобы узнать, всегда ли тело в системе из трех тел гравитационно «связано», нужно заглянуть в будущее.

Чтобы получить представление о том, на что может быть похожа миссия, посмотрите на миссии, которые выходят на гало с тремя телами или на орбиты Лиссажу, такие как SOHO, DSCOVR, JWST…» и остальные ».

• Имеют ли орбиты Лиссажу устойчивые/неустойчивые многообразия?
• Путешествовал ли DSCOVR «по стабильному многообразию своей будущей орбиты SE L1 Halo», чтобы добраться туда?

Вам, вероятно, потребуется немного больше дельта-v резерва, чтобы догнать и точно соответствовать траектории конкретной мини-луны , поскольку при выходе на орбиту массы всего в несколько тонн это будет нецелесообразно; солнечное давление, вероятно, главная проблема здесь.

• Может ли пыль находиться на орбите вокруг космического корабля, который вращается вокруг Земли или Луны?

Вам также понадобится много причудливых тепловых инфракрасных изображений и радарных работ с Земли, других космических кораблей и вашего космического корабля, чтобы определить точное положение и скорость астероида, потому что:

1. Хаотическое движение означает, что небольшие ошибки имеют тенденцию к экспоненциальному увеличению со временем; если вы отклоняетесь на несколько десятков метров в положении или даже на несколько миллиметров в секунду по скорости , месяц спустя он может оказаться на удивление далеко от того, что вы предсказываете. Время удвоения SOHO составило две недели , и он находился на хорошей гало-орбите! См. также Roberts 2002. Восстановление гало-орбиты SOHO Mission L1 после аномалий управления ориентацией в 1998 году .
2. Видимый свет, отраженный 1-метровой астроидой, довольно мал, и количество мощности радара, которое вы можете осветить на 1 квадратный метр на расстоянии 500 000 км, также ничтожно (помните, что ваш обратный сигнал масштабируется как$1/r^4$), но это тело с низким альбедо и высокой излучательной способностью постоянно излучает сотни ватт теплового инфракрасного излучения, нагреваясь от Солнца на расстоянии 1 а.е. на довольно черном фоне.

Удачной охоты, возможно, он уже есть!

Вот пример одной теоретической орбиты отсюда или отсюда :

У меня сейчас нет времени публиковать исчерпывающий ответ, поэтому я сделаю предварительный ответ с некоторыми ресурсами, которые могут вам помочь. В какой-то момент я могу отредактировать это в полный ответ.

Вот пара статей, которые вам будет интересно прочитать:

https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/73467

https://planet4589.org/jcm/pubs/sci/papers/2018/Taylor18.pdf

https://www.researchgate.net/publication/263280808_Low_Delta-V_Near-Earth_Asteroids_a_survey_of_suitable_targets_for_space_missions

Чтобы это не был ответ только по ссылке, вот несколько выводов из беглого просмотра текстов:

• Большинству околоземных астероидов требуется дельта-v около 6-8 км/с.
• Очень немногие астероиды имеют дельта-v меньше 4 км/с.

• 2006_RH120 имеет самую маленькую из известных дельта-v — 3,8 км/с. Однако это всего около 3 м в радиусе, так что это не то, что вам нужно.
• Найти объекты с низким delta-v сложно. Они не только маленькие, но и имеют очень похожую орбиту с земной, что означает, что они будут прецессировать очень медленно, то есть они будут оставаться в очень похожих видимых положениях относительно Солнца. Предполагая равномерное распределение по земной орбите, большинство из них будет находиться на стороне, обращенной к Солнцу, в областях, редко наблюдаемых в телескопы. -Просматривать списки околоземных орбит не особо полезно, так как для того, чтобы попасть в их число, нужно всего лишь пересечь земную орбиту.
• У меня нет близкой «хорошей» цели для вас, но просмотр миссии OSIRIS-REx на (101955) Бенну даст вам хорошее представление о том, что это может быть, в силу того, что миссия разделяет многие ограничения, как и ваш вопрос.
• Есть множество других факторов, влияющих на то, является ли астероид хорошей целью для добычи полезных ископаемых. Один из них, о котором уже упоминалось, — это размер. Другой — вращение, некоторые из этих объектов вращаются со скоростью, близкой к их максимальной теоретической скорости. Еще одно — наличие лун, а еще одно — наличие скрытых очагов летучих льдов. Наконец, вы хотите убедиться, что на вашем астероиде есть полезные ископаемые/руды, которые вам действительно нужны, а не просто состоит из камня.

Я смотрел на что-то вроде этого (добыча астероидов), но меня больше беспокоил размер астероида. Я использую базу данных мелких хорьков , чтобы получить меньший список названий астероидов. Затем я просмотрел орбиты и дополнительные данные в JPL Small-Body Database Browser .

Посмотрев на орбитальную диаграмму нескольких астероидов, я начал задаваться вопросом об их скорости и быстро понял, что фиксированной дельта-v не существует. Астероид ускоряется по мере приближения к Солнцу и замедляется по мере удаления от Солнца ( апсида ).

Затем... насколько близко это будет и когда. Я был удивлен, увидев, что некоторые астероиды подходят очень близко к орбите Земли, но в неподходящее время, а это означает, что Земля находится с другой стороны... и в зависимости от орбиты астероида могут потребоваться годы/десятилетия, чтобы вернуться.

Несмотря ни на что... требуется время, чтобы найти хороших кандидатов. Удачи.