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      太空采礦,能否賺大錢?

      2018-04-09 06:37:46金雅芊
      科學(xué)之謎 2018年3期
      關(guān)鍵詞:礦藏人造衛(wèi)星小行星

      金雅芊

      小行星采礦比月球更可行

      月球的礦產(chǎn)資源極為豐富,地球上最常見的17種元素,在月球上比比皆是。以鐵為例,月球表層的鐵不僅異常豐富,而且便于開采和冶煉。據(jù)悉,月球上的鐵主要是氧化鐵,只要把氧和鐵分開就行;此外,在月球表層,鋁的含量也十分豐富。月球土壤中還含有豐富的氦-3,利用氘和氦-3進(jìn)行的氦聚變可作為核電站的能源,這種聚變不產(chǎn)生中子,安全無(wú)污染,是容易控制的核聚變,不僅可用于地面核電站,而且特別適合宇宙航行。據(jù)悉,許多航天大國(guó)已將獲取氦-3作為開發(fā)月球的重要目標(biāo)之一。

      那么月球采礦是否現(xiàn)實(shí)呢?目前,月球采礦的成本是最大的障礙。月球捷運(yùn)公司聲稱,它們的首次無(wú)人登月任務(wù),載重224千克,將花費(fèi)1000萬(wàn)美元,即每千克約44000美元。而Space X開出了低到任性的價(jià)格——每千克2200美元,但即使是這種價(jià)格,也因采礦這種工業(yè)操作規(guī)模巨大而受到限制。

      在月球采礦還會(huì)面臨許多環(huán)境問題,例如,因?yàn)樵虑驂m埃,大型工程機(jī)械在月球上運(yùn)作有很大的阻礙,月球塵埃會(huì)損壞機(jī)器和宇航服,甚至生命支持系統(tǒng);存在極端溫差,陽(yáng)面可以達(dá)到240℃高溫,而陰面會(huì)低至-230℃,極熱和極冷對(duì)機(jī)械材料和生命支持系統(tǒng)的要求都太高。

      月球采礦商業(yè)上不可行,于是,一些專家打起了小行星采礦的主意。小行星上擁有很多有價(jià)值的礦藏,從普通的鐵到稀有的地球化學(xué)元素,再到精致的碳鏈物質(zhì),而且小行星數(shù)量眾多,因此有價(jià)值的礦藏也非常豐富,這就免得人們?cè)谠虑蛏蠟榱速Y源爭(zhēng)來(lái)?yè)屓ァ?/p>

      雖然在太空中沒有事情是容易的,但在小行星上采礦比在月球采礦更為可行。例如,在行星際太空中,溫度更加穩(wěn)定,磨蝕性沙塵更容易控制,而重力小意味著礦物加工后的星際運(yùn)輸也更方便和省錢。要邁出小行星開礦的第一步,關(guān)鍵要看其上是否有豐富的水,因?yàn)樗粌H是生命的保障,也是重要的能源,可以分離出氫和氧,對(duì)抗太空的低溫環(huán)境,作為火箭燃料。水還可與二氧化碳反應(yīng),生成過(guò)氧化氫、甲烷、甲醇或其他耐儲(chǔ)存的燃料,能夠在低溫狀態(tài)下執(zhí)行長(zhǎng)期的太空任務(wù)。慶幸的是,水資源豐富的小行星多得很。

      小行星礦藏賣給誰(shuí)?

      宇宙礦藏未來(lái)的應(yīng)用并非在地球上,而是地外太空。研究人員認(rèn)為,宇宙礦藏沒必要長(zhǎng)途跋涉地運(yùn)到地球上,除非發(fā)現(xiàn)了非常稀有甚至從未發(fā)現(xiàn)過(guò)的物質(zhì),而這種可能性不大。況且,目前的地外交通科技也需要等待巨大的轉(zhuǎn)變,否則將遙遠(yuǎn)的小行星礦物帶回地球也不現(xiàn)實(shí)。我們應(yīng)該把礦藏運(yùn)到地球軌道上,在這里將原礦加工升級(jí),或直接在這里出售。而宇宙礦藏的第一批買家將是人造通訊衛(wèi)星的擁有者。

      目前,人造衛(wèi)星是一種消耗品,它們工作一定時(shí)間后,逐漸老化,而且從既定軌道上偏離,之后,人造衛(wèi)星變成了危險(xiǎn)的太空垃圾,或者在掉入地球大氣層時(shí)被汽化。最典型的例子就是對(duì)地同步軌道上的人造衛(wèi)星,它們被安置在赤道上方的一個(gè)位置,但是它們不會(huì)老老實(shí)實(shí)地呆在那,在月球和太陽(yáng)的重力作用下,它們會(huì)被牽引而離開。如果你不能把它們拉回來(lái),它們就失去了價(jià)值。

      因此,人造衛(wèi)星使用方都在問:怎樣給人造衛(wèi)星續(xù)航,或者說(shuō)怎樣補(bǔ)充燃料?怎樣增強(qiáng)人造衛(wèi)星的效率,例如能否在人造衛(wèi)星軌道上為它加裝太陽(yáng)能板和天線?簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是如何升級(jí)翻新現(xiàn)有人造衛(wèi)星,讓它們保持良好工作狀態(tài),并且工作盡可能長(zhǎng)的時(shí)間。

      太空礦藏正好滿足了人造通訊衛(wèi)星的需要,這一供需關(guān)系可能會(huì)形成礦藏開發(fā)、礦藏加工、人造衛(wèi)星改造等在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈。

      第二個(gè)潛在的客戶將是美國(guó)發(fā)射聯(lián)盟(ULA),他們?cè)?jīng)致信給深空工業(yè)的共同創(chuàng)始人、澳大利亞礦業(yè)專家馬克·桑特爾,表示他們對(duì)太空開采計(jì)劃的興趣,尤其是從小行星上獲得水源的設(shè)想,并開出每噸300萬(wàn)美元的價(jià)格,希望從2023年開始,在地球低軌道獲得每年100噸的水源補(bǔ)給。原來(lái)ULA是想給他們正考慮建設(shè)的月球物流系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)給,其實(shí)就是一艘太空船,可以從近地軌道與月球之間“擺渡”,往月球拖運(yùn)物資,這艘“擺渡船”將一直在太空中運(yùn)行和保養(yǎng),水是其中首要的補(bǔ)給資源。

      其實(shí)除了ULA需要水源補(bǔ)給,在太空作業(yè)的人類設(shè)施哪個(gè)不需要水源補(bǔ)給呢?這都是小行星礦藏開發(fā)的潛在客戶。除水源之外,還有許多其他盈利點(diǎn),美國(guó)太空制造公司正在地球軌道進(jìn)行光導(dǎo)纖維的制造實(shí)驗(yàn);美國(guó)Techshot公司正在探索在零重力下3D打印人類心臟的可能性。這些公司理論上都會(huì)在地球軌道上建立自己的制造基地。另外,巨大的太陽(yáng)能電池陣列可能會(huì)在太空中出現(xiàn),作為未來(lái)地球人的基礎(chǔ)設(shè)施,通過(guò)微波傳輸向地球輸出能源;巨型望遠(yuǎn)鏡的架設(shè)也可能會(huì)比以往更加深入太空。以上這些基地或設(shè)施無(wú)一不需要各種礦藏和水的補(bǔ)給,可以說(shuō),小行星礦藏開發(fā),不愁沒有買家。

      火星和月球同時(shí)獲益

      在小行星上采礦,方便的不僅是各家商業(yè)公司,火星任務(wù)和月球基地都將獲益。

      火星任務(wù)執(zhí)行時(shí),當(dāng)火星探測(cè)器被送入地球軌道階段,需要700噸的能量推進(jìn)物,如果小行星采礦工業(yè)發(fā)展起來(lái),能源物資自然可以從小行星礦藏中獲得。

      月球目前雖然看起來(lái)被人類擱置,沒有什么登月活動(dòng),但一旦地外經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)來(lái),人類在月球上建立基地的動(dòng)力就會(huì)被發(fā)掘出來(lái)。一開始,原本有害的月球塵埃會(huì)轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì),與月壤一起可以與水混合,制成膠合劑,像水泥一樣成為月球基地各種建筑,如酒店、實(shí)驗(yàn)樓等的建筑材料。最近美國(guó)加州正在研究如何用3D打印技術(shù)將月壤打印成地外建筑。

      在小行星開礦而不是月球,還有一個(gè)益處,那就是可以保護(hù)我們唯一的月球不遭破壞。也許有人認(rèn)為,月球就是一塊大石頭,上面既沒有珍稀動(dòng)物,也沒有珍貴物資,何必為此擔(dān)憂?過(guò)去,正是這種“不擔(dān)憂”使我們對(duì)地球大肆掠奪,導(dǎo)致今天地球出現(xiàn)了資源和氣候的各種問題,月球即使看起來(lái)只是塊石頭,也是太陽(yáng)系的重要遺產(chǎn),不在月球上開采資源,就是不給人類重蹈覆轍的機(jī)會(huì)。

      利益爭(zhēng)奪戰(zhàn)將在太空上演

      在地外天體上開發(fā)礦藏,如何保證公正、公平、合理?雖然世界各國(guó)在20世紀(jì)60年代簽署了“太空法”,明確各國(guó)不能將外太空的任何天體占為己有,避免對(duì)天體造成污染等,但一旦太空經(jīng)濟(jì)發(fā)展起來(lái),太多細(xì)節(jié)需要重新制定。例如,地球人在太空活動(dòng)中獲利,由誰(shuí)來(lái)獲得稅收?一旦發(fā)現(xiàn)了珍貴的資源,有些國(guó)家或商業(yè)公司為搶奪資源而不顧太空法,大打出手的情況是否會(huì)出現(xiàn)?正如地球上貧富兩極分化一樣,能接觸到地外資源的必定是富人或者富國(guó),又會(huì)加劇貧富差距,形成富人階層在資源上對(duì)窮人階層新的壟斷。

      盡管地外經(jīng)濟(jì)牽涉到各種文化和社會(huì)的爭(zhēng)論,而且未來(lái)的幾十年里,也許地外開發(fā)的希望并不是特別大,然而,回望歷史,600年前,歐洲人發(fā)現(xiàn)新大陸,從此許多人一去不復(fù)返地開拓,以致美洲呈現(xiàn)出今天的面貌。當(dāng)今人類對(duì)小行星、月星和火星的了解,比當(dāng)時(shí)人們對(duì)新大陸的了解多得多,而在人類對(duì)地球資源的重度消耗下,地球傳遞出越來(lái)越強(qiáng)烈的資源枯竭的信號(hào),人類勢(shì)必開始新一輪的探險(xiǎn)——地外天體的開發(fā)之旅。

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