关于近地小行星采矿
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目标
近地小行星（Near-Earth Asteroids，简称NEAs）
可开采的资源
水、金属（Ni、Fe、PGMs）、硅酸盐矿物、其他气体（CO2、CH4等）
开采目的
载人登火任务的中途燃料补给、人造卫星的燃料补给、太空工厂的原材料来源
现有公司（2014年）
Planetary Resourses、Deep Space Industry
相关网站
Asterank、 JPL Small-Body Database
相关论文
The Technical and Economic Feasibility of
Mining the Near-Earth Asteroids （比较全面、系统的文章暂时就找到这一篇）
备选小行星
1999JU3
- Asterank.com中most cost effective排列第一、根据光谱测量表面含水(http://iopscience.iop.org/1538-3881/135/4/1101)
- 轨道与地火霍曼转移轨道相近（近日点:0.9632AU，远日点1.4159AU，轨道倾角5.88°），可能可以作为火星移民途中的加油站
- 2014年日本隼鸟2号任务的目标小行星，预计2018年着陆，2020年返回地球，届时对1999JU3表面的矿物组成有更新的认识
11.17日更新
刚刚发现行星资源公司的首页改版了，其中Asteroid页面给出了他们看中的几颗小行星，先搬运到这里，以后丰富设定细节的时候也许可以用到。
还有张新世界地图，很有意思。
原来那篇是篇硕士论文。翻了下写的好详细。
还有一篇综述也是 nss 的：
ToC
1 Introduction 4
1.1 Space Industrialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Future Market for Raw Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.1 Space-Based Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.2 Earth-Based Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.3 Estimated Market Value. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.4 Capital Required . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.5 Current Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2 Assessment of Near-Asteroid Resources 7
2.1 Non-Terrestrial Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.1 Near-Earth Asteroid Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.2 Compare With the Moon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3 Trajectory Planning: Rendezvous and Return 10
3.1 Accessibility and Astrodynamical Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.2 Mission Plans and Trajectories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.2.1 Apollo-Type: Apollo or High-Eccentricity Amor Asteroids . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.2.2 Aten-Type: High Eccnetricity Atens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.2.3 Arjuna-Type: Arjunas and low-eccentricity Amors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.2.4 Short Period Comets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.2.5 High Inclination, Low Eccentricity Targets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.3 Return to Earth Orbit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4 Mining, Extraction, and Production 13
4.1 Anchoring to the Asteroid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.2 Mining Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.2.1 Surface Mining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.3 Extraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.3.1 Underground Extraction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.3.2 In-Situ Extraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.3.3 Regolith Devolatilization Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.4 In-Space Propellant Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5 Project Feasibility and Economic Selection Criteria 17
5.1 Compare Financial Feasibility of Space Mining Proposals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.2 Net Present Value is the Proper Figure of Merit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
6 Conclusion 19
6.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
6.2 Further Work for Next Term . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
6.3 Funded Research Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
7 Bibliography
里面有个很有趣的表格：
除了这个分类，还有个很重要的参数，就是这些东西的丰度。这篇文章中还有一个表格
里面提到的几种类型的近地小行星的意思是
还看到比较有趣的：
- in-space propellant (4.4): 这个不错可以作为燃料中继站。
for fun:
@emptymalei 居然有丰度！小行星上水的丰度我已经找过很久了，一直没有找到？这篇文章是怎么统计出来的？
这就不知道了。看参考文献是这篇：
O’Leary, B., M. J. Gaffey, D. J. Ross and R. Salkeld [1979] Retrieval of Asteroidal Materials, Space Resources and Settlements (NASA SP-428), 142–155.
可惜翻了下只是提到数据是指的那些小行星，并没有提到怎么获得的数据。
读in-space propellant (4.4)的时候感觉似曾相识。。。原来这段话完全是复制粘贴第一篇文章中1.1.5 In-Situ Propellant Production的内容。。
我去这个是学术抄袭太严重了~~
有了小行星表面水的丰度的话，我觉得可以开始估算一下在小行星表面生产液氢液氧燃料的年产量了。原来参加过一个课题做过这方面的估算，接下来写一写。
小行星表面燃料生产
基本方法
在小行星表面建立生产工厂，以电解水的方法生产液氢液氧燃料，电力来源为小行星表面架设的太阳能电池阵，水则从小行星表面的土壤中分离出来，为此可能还需要一个将小行星表面的土壤挖掘并运送进生产设施的采集车。
小行星表面生产设施的模块构成如下：
考虑到液氢液氧的储存温度远低于小行星表面的温度，那么，如果在生产设施中配置一个热交换装置，将氢气氧气液化时放出的热量提供给加热装置用于原料中水的提取与加热，那么就可以忽略这一部分的能量消耗。这样的话，整个小行星工厂的能量供需就为：
太阳能电池板收集的能量 = 将液态水电解成氢气氧气所需的能量 + 采集车挖掘土壤所需的能量
相关参数
- S —— 太阳能电池阵的总面积（m^2）
- q —— （地球轨道）太阳能电池阵的面积比功率（W/m^2）
- b —— 生产每立方米氢气的电耗（kWh/m^3）
- ρ —— 氢气的密度（kg/m^3）
- N —— 小行星表面水的丰度（%）
- a —— 小行星的轨道半长轴（AU）
- p —— 挖掘单位质量土壤的能耗（kWh/t）
公式推导
太阳能电池板平均一年收集的能量（kWh）
- 1/2 是考虑到小行星自转，平均一年只有半年的时间能够收集到能量
- 2/π 是考虑到如果太阳能电池板固定不动，在白天收集到的能量随太阳高度角的变化而变化，也就是
液态水电解成氢气氧气所需的能量（kWh）
假设一年能够制氢m吨：
采集车挖掘土壤所需的能量（kWh）
一年制氢m吨，也就需要9m吨的水：
液氢的年产量m（t）
液氢液氧总产量当然是9m，不过当液氢液氧做燃料时，还要考虑到火箭发动机的质量混合比，燃烧过程中液氢将会过量（质量混合比一般是5:1），因此生产过程中液氧将会过量
年产量估算
数据带入
- S —— 500 m^2 （考虑到ISS一张太阳能电池板的展开面积就有420m^2）
- q —— 250 W/m^2 （参考资料：Solar cell efficiency tables，一般光电池转换效率在20%左右，地球轨道（1AU）附近的太阳面积比功率约为1300W/m^2)
- b —— 5.5 kWh/m^3 （**氢能网，用的以前查到的数据，一般每立方米氢气电耗为4．5～5． 5kWh左右）
- ρ —— 0.09 kg/m^3（标准大气压下）
- N —— 5 %
- a —— 1.19 AU（就暂时以1999JU3算一下）
- p —— 5 kWh/t（这个数据可能很不准，没有找到好的估算方法，假设小行星上采集车的工作状态与地面上的挖掘机差不多，查寻到_普通挖掘机每小时挖掘约15 m^3、20 t的土壤，功率为100 kW_）
带入上述公式，算得：
m = 3.97t
生产出液氢液氧总质量：
9m = 35.7t
如果按混合比5.5:1计算，液氢液氧燃料的总质量：
6.5m = 25.8t
如此规模的一个小行星工厂，如果正常运转4年，大约可以生产100t的液氢液氧燃料！
@SpaceXploration 我觉得成分是通过光谱看的：
Update:
MIT 有个页面提到了小行星的光谱来判定小行星类型：
Asteroid spectrum classification using Bus-DeMeo taxonomy
里面有个 PDF
搬运了行星资源公司的相关内容
刚刚有篇论文：
Low-energy capture of asteroids onto KAM tori
先贴过来了，还没仔细看。
看不懂啊QAQ
@ProtossProbe 我翻了一下我发现我看不懂……
为了以后管理文件方便，我在考虑使用 Colwiz（文献管理工具） Mendeley
Colwiz 链接： https://www.colwiz.com/public/16585cc28c332bd2
我个人觉得 Colwiz 挺符合我们的需求的，测试了挺久了。不过这东西的产品设计确实有很多缺陷啊。
换成 Mendeley 吧，colwiz 好难用，
http://www.mendeley.com/groups/6645671/interimm/
Teambition 推出了语音视频会议功能，我们下次可以测试一下这个？不过优势不大，因为最多就是可以进行任务管理，文件分享什么的，而是这个我们本来就能用 skype 和 github 实现。
- Teambition 链接：http://tburl.in/85208d80
小行星数据：
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/neofact.html
http://www2.esm.vt.edu/~sdross/papers/ross-asteroid-mining-2001.pdf
http://www.asterank.com/
有个 ESA 赞助的数据库
http://earn.dlr.de/nea/table1_new.html
TRAJECTORIES TO NAB A NEA (NEAR-EARTH ASTEROID)
The Technical and Economic Feasibility of Mining the Near-Earth Asteroids
发现一篇小论文：HOW TO FIND METAL-RICH ASTEROIDS
http://arxiv.org/pdf/1403.6346v1.pdf
一篇介绍 SpaceDev 公司的文章
http://www.mendeley.com/catalog/near-earth-asteroid-prospector/
相关新闻：Earth's other 'moon' and its crazy orbit could reveal mysteries of the solar system 新闻本身不是重点，重点是我学习到了地球有不少 quasi-satellite 这样的卫星，例如有些小行星。
从地球静止参考系看小行星轨道是黄色的这样的：
地球的 quasi-satellite 也挺适合小行星采矿的，就像一直在地球附近转悠一样。
原来还有这样的小行星。轨道周期和地球相同的话定期转运物资、产品就不存在很大问题了吧。未来这种和地球轨道周期存在比例关系的小行星（1:1、1:2、2:3......）说不定会成为小行星开发的重点目标。
地球的 quasi-satellite 好像有好几颗。这颗2002 AA29简直就是在绕着地球转啊.....轨道倾角也不大，才10度。
asterank 上竟然没有数据
又找了一颗： 2004GU9
2014 OL339, 2003 YN107 也都是无数据
除了月亮以外，地球还有其他天然卫星吗？
我本来写了一个很简短的回答（见下），不过感觉咱用公号回一下更好？
地球确实有其他天然卫星。
报道可以看这里: Earth's other 'moon' and its crazy orbit could reveal mysteries of the solar system
What you might not know is that the moon is not the Earth's only natural satellite. As recently as 1997, we discovered that another body, 3753 Cruithne, is what's called a quasi-orbital satellite of Earth. This simply means that Cruithne doesn't loop around the Earth in a nice ellipse in the same way as the moon, or indeed the artificial satellites we loft into orbit. Instead, Cruithne scuttles around the inner solar system in what's called a "horseshoe" orbit.
简单翻译一下：
你可能不知道，月球并不是地球唯一的天然卫星。在1997年，我们发现有个叫3753 Cruithne的天体绕地球做类轨道（quasi-orbital）运动。之所以称为类轨道，是因为它绕转地球的轨道不像月球或人卫那样是椭圆，而是马蹄形。
@styra 公号被封了，不能答题。另外看 Probe 的一个回复
地球的 quasi-satellite 好像有好几颗。这颗2002 AA29简直就是在绕着地球转啊.....轨道倾角也不大，才10度。
@emptymalei 哦，忘了公号封了这事啦。
好的，我再参考扩充下。原来这种东东叫准卫星啊。
写了篇回答......http://www.zhihu.com/question/31474699/answer/56780338
滚去睡觉
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