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宇宙遍布“高富帥”!“太空采礦”掀起新一輪“淘金”潮

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本文作者:『科技日報』 | 發表於:2018-1-14 13:32:31
在過去的一百年間,全世界的人口總數已經從15億上升到70億,隨之而來的就是對自然資源需求的迅猛增長。為了獲取資源,人們想盡各種辦法。如今,野心勃勃的各路探險家什至將目光對準了頭頂的那片天空,他們寄希望於月球、火星、小行星中所蘊含的無數礦藏。 各路玩家各出奇招,但太空采礦在技術上還面臨不少困難,目前只是紙上談兵。即便如此,很多企業、政府以及投資公司都很看好其未來的發展。

超級“高帥富”成下一個風口 開采小行星的想法由來已久。1903年,俄羅斯著名火箭科學家康斯坦丁•齊奧爾科夫斯基將“探索小行星”列為征服太空的十四個方面之一。小行星富含不同的自然資源,一些富含有機物質,可以涵養水分;另一些則富含各種金屬。







目前太空采礦的主要目標是近地小行星。據觀測統計,目前發現直徑46米以上的近地小行星已超過9000多顆,許多富含鉑、鈷、銠、銥、鋨等稀缺金屬或貴金屬,美國國家航空航天局(NASA)的報告指出,僅一顆直徑1000米的小行星,就可開采7500噸鉑。

據美國一家專門做小行星礦產及其價值評估的網站Asterank提供的數據,小行星241 Germania上存在的礦產價值的估值約為95.8萬億(1萬億等於10的20次方)美元;而距離地球大約40光年的鉆石行星“巨蟹座55E”(55 Cancrie)的估值什至高達26.9Nonillion(Nonillion=10的30次方),可謂宇宙中的“高帥富”。

小行星擁有如此豐富的礦產儲量,開采能大賺一筆,有私營企業估計,開采一顆直徑50米的小行星或可獲利5000億美元。

正是如此,很多人將小行星采礦看成是下一個造富風口。比如,去年年初,美國《連線》發表文章《太空采礦可能引發星球大戰》,並評價:太空采礦有可能是下半個世紀最賺錢的行業之一,經濟規模高達數萬億美元!

高盛也在去年4月份發布重磅報告稱,太空經濟“有著長遠而持久的機遇”,未來20年間,其行業規模將會成長至數萬億美元。

除了經濟利益,太空采礦還有更長遠的戰略意義。美國科羅拉多礦業學院太空資源中心主任安吉爾•阿博德-馬德裡表示:“太空采礦的主要意義有兩點,一是從太空上開采稀缺、貴重資源,拿回來供地球上的人使用;二是為未來的太空旅行、太空探索和太空移民提供更便宜、更靈活的運輸、設施以及生命支持等。比如有些小行星上可能富含豐富的水資源,可以就地利用水分解出的氧氣和氫氣制造燃料,供宇宙飛船使用。”

太空淘金 各路人馬躍躍欲試 如此“高帥富”現身,當然引得各方趨之若鶩,爭相前往太空淘金。

作為太空探索領域的“急先鋒”,NASA對於小行星采礦可謂不遺餘力,據澳洲新聞網報道,NASA早已開啟了多個小行星探測任務,去年10月還宣布將加速進行追蹤靈神星(幾乎完全由鎳鐵構成)的任務。







NASA的“源光譜釋義資源安全風化層辨認探測器”(Osiris-Rex)預計今年年底到達小行星“貝努”(Bennu),主要目的之一是探索在“貝努”和其他小行星上采礦所需要的技術。無獨有偶,日本的“隼鳥-2”號探測器將到達原始小行星“龍宮”(Ryugu)。雙方都將於21世紀20年代把樣品帶回地球。

此外,2016年3月份,盧森堡宣布了“太空資源”長期項目,目標是開采以近地小行星為主的太空天體上的礦石資源。此外,去年年底,澳大利亞的小行星采礦項目也於去年8月啟動,該國隨後也組建了小行星采礦研究小分隊,希望從龐大的太空產業分一杯羹。

至於企業界,小行星探索領域的明星公司包括美國行星資源公司、深空工業公司等。

2012年,含著金湯匙出生的美國行星資源公司宣布進軍太空資源開采,以小行星為開采對象,開采其上的水資源和稀有礦產。該公司的近期計劃是,在2020年前在太空中建立一個氫能源補給基地,為在太空中飛行的各種航天器提供燃料補給,而產生氫的水資源則來自太空中的小行星,但也有業內專家質疑這種做法是否真能降低成本。

一年後,另一家美國公司深空工業也宣布,對一顆小行星進行勘測,並計劃發射航天器從小行星上運回數十千克材料,登陸小行星的勘探者-1著陸器暫定於2019年至2022年間發射。該公司計劃的核心內容不僅包括直接開采資源,還包括為未來的月球和火星移民提供水、燃料等後勤支持。

2013年,美國KESE公司也宣布準備在2020年前完成的采礦計劃:直接利用現有成熟的定位、導航和錨定技術,建立一個4模塊的自動采礦系統,配備簡單的挖掘工具,采集約40噸左右的小行星表層物質,然後返回地球。

與政府和企業界的如火如荼相比,學術界的表現可謂波瀾不驚,不過,這種情況也將發生改變。

據科羅拉多礦業學院官網消息,該校計劃2018年開設全球太空資源領域首個跨學科研究生專業——太空采礦,培養下一代科學家和工程師,更好地開采和使用月球、火星、小行星等的資源。

這個獨一無二的專業由科羅拉多礦業學院太空資源中心開設,涉及遙感、地質力學、采礦、材料/冶金、機器人/自動化、先進制造、電化學、資源經濟學以及太陽能和核能等學科。學校希望借助擬議的專業,培養學生為太空和行星資源的勘探、開采、處理和利用設計系統的技能,來自學術界、航天機構和私營部門的專家,將為學生提供指導。該專業預計於2018年被批準並全面啟動。

從想象到實現 相關技術需突破 技術的進步讓太空采礦從想象走近實現。機器人技術讓小型航天器具備了更多能力;spaceX等公司的可重復使用火箭的不斷升級,不僅降低了發射成本,也為發射大量小型航天器提供了載體。

而且,各公司還在不斷創新太空采礦相關技術。比如,行星資源公司的Arkyd探測器體積小巧,完全可以“順風車”而非用火箭發射的形式進入太空,節約發射費用。在進入軌道以後,借用重力,Arkyd探測器可以快速登陸目標小行星。

高盛也在2016年發布的報告中指出,雖然很多人認為小行星采礦的障礙很大,但實際上,金融和技術障礙已經非常低。加州理工學院的研究表明,未來勘探探測器的成本可能只需數千萬美元。







另外,最新研究表明,到月球或者小行星采礦,成本可能比在地球建設天然氣工廠要低。澳大利亞新南威爾士大學的研究指出,在距離太陽2.57億英裡的矮行星谷神星上采礦的成本約為270億美元,這包括發射10次火箭以運輸設備,開采金屬礦石及水,以及建設處理原材料的太空設施。相較之下,雪佛龍公司在澳大利亞的大型液化天然氣項目的建設成本,預計將高達540億美元。

盡管如此,太空礦產的精煉及運輸目前仍是一大難題。即使含鉑量最高的小行星,每噸原礦也只能提取出約56克鉑,因此,是直接在太空中進行精煉還是帶回地球還有待研究。

此外,為了降低成本,科學家們設想的另一種可能的辦法是,將目標小行星慢慢向地球牽引,什至把它牽引至環月軌道。澳大利亞國立大學天體物理學家布拉德•塔克所在的研究團隊,正為此思路開發模型。

此外,即便如今的商業航天發展得如火如荼,火箭發射費用大幅下降,但仍沒有到達大家的心理預期。目前,地球同步軌道的發射費用仍然高達27,063美元/公斤,小行星采礦公司所面臨的壓力仍然十分巨大。

盡管如此,我們仍然可以確信,隨著技術的不斷發展,太空采礦必將變成現實。當然,探索小行星的意義不僅是挖礦,更大的意義是擴展人類探索太空的眼界和腳步,讓小行星成為人類進入深空的助推器。

文中圖片除註明外均來自網絡

編輯:左常睿

審核:王小龍



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