太空采礦，第一鏟該從哪挖

本報(bào)記者 金 鳳

此前，據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)發(fā)布了一份名為《太空資源開采和使用的國(guó)際支持保障》的文件，為將來美國(guó)進(jìn)入太空，尤其是前往月球和小行星開采太空資源正式確立了政策。

雖然這一文件引發(fā)了無數(shù)爭(zhēng)議，但不可否認(rèn)的是，外太空的資源開采是極具誘惑力的。據(jù)了解，小行星上擁有豐富的碳、硫、氮、氫，開采后能夠?yàn)槿祟愄峁┴S富的原材料和燃料。此外，一些地球上比較稀缺的資源如鉑系金屬、鈀金屬等，在外太空也有大量分布。

那么，如果地球遇到礦產(chǎn)資源瓶頸，太空能順利成為人類的資源補(bǔ)給站嗎？人類想要進(jìn)行太空采礦，還需要克服哪些障礙？近日，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)特聘教授張克非在分享科研進(jìn)展時(shí)，對(duì)這些問題進(jìn)行了解答。

近地小行星目前最適宜開采

“在未來100年內(nèi)，人類為生存必須離開地球，去太空尋求新的家園。”2017年英國(guó)物理學(xué)家霍金的這句預(yù)言，或許將成為現(xiàn)實(shí)。

據(jù)張克非介紹，石油、天然氣及煤炭是世界能源供給及消費(fèi)3個(gè)支柱，共占一次能源消費(fèi)的85%以上，根據(jù)2019年《世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》顯示，3種能源儲(chǔ)量分別僅夠維持50年、50.9年及132年的全球消費(fèi)。

同時(shí)，據(jù)聯(lián)合國(guó)人口基金會(huì)預(yù)測(cè)，全球每年增加人口數(shù)量將保持在8600萬以上，到2050年世界人口將達(dá)到98億，能源需求量日益增加。

為了破解地球礦產(chǎn)資源枯竭的瓶頸與人類共同體可持續(xù)發(fā)展難題，開發(fā)與利用豐富的太空資源勢(shì)在必行，太空采礦應(yīng)運(yùn)而生。

近地小行星，指的是那些軌道與地球軌道相交的小行星。此前，據(jù)外媒表示，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）跟蹤著大約16700個(gè)近地小行星。這些小行星上的水、硅、鎳、鐵都是開發(fā)重點(diǎn)。水分解成氫和氧后，可以作為動(dòng)力燃料填充飛行器，清潔且成本較低；硅可用于發(fā)展太陽能系統(tǒng)；鎳和鐵則是太空制造業(yè)的潛在資源。

據(jù)張克非介紹，小行星按照光譜特征可分為C類（碳質(zhì)）小行星、S類（硅質(zhì)）小行星、M類（金屬質(zhì)）小行星等。其中C類和M類小行星被認(rèn)為含有巨大的礦產(chǎn)資源和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可以為人類所利用。具體來講，C類小行星富含碳、氫、氧、氮等元素，能夠?yàn)樯羁仗綔y(cè)提供燃料，作為太空探索的補(bǔ)給站；M類小行星主要由鐵、鎳構(gòu)成，有些小行星中鉑系金屬元素含量很豐富，例如鉑、鈷、銠、銥、鋨等珍稀金屬。

張克非表示，太空資源開采的目標(biāo)集中在小行星，是綜合多方面因素的考量。

“考慮到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、資源開采價(jià)值、地球安全性等原因，現(xiàn)階段最適宜開采的目標(biāo)是近地小行星，且已有的研究證明，有將近1500多顆小行星具有非常高的可采性和開采價(jià)值。”他說，開采近地小行星上的礦產(chǎn)資源，還有可能降低部分小行星撞擊地球的風(fēng)險(xiǎn)。

太空采礦還需克服多個(gè)障礙

麻省理工學(xué)院曾發(fā)表文章估計(jì)，在地球上新開發(fā)一座稀土金屬礦約需10億美金。相比較而言，在不遠(yuǎn)的將來把一顆體積較小的小行星帶回地球，需要的成本不相上下。不過，在遙遠(yuǎn)的太空，想做一名好“礦工”，除了成本之外，待解決的問題還有一籮筐。

“太空采礦首先需要克服低/微重力下的低反作用力，要保證設(shè)備能夠在風(fēng)化塵土上實(shí)現(xiàn)完全自主智能運(yùn)行。另外，采礦過程中還要克服亞表層巖石的障礙，要能解決設(shè)備長(zhǎng)期夜間工作與能源存儲(chǔ)等問題。”張克非表示。

此外，張克非還強(qiáng)調(diào)，地球與太空的通訊問題也存在很大挑戰(zhàn)，如果在太空采礦時(shí)發(fā)生問題，不能及時(shí)發(fā)送信息到地面做出判斷，可能會(huì)造成無法估量的損失。

要解決這些問題，空間信息技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一。據(jù)了解，目前，科研人員正在就太空導(dǎo)航定位與信息感知、太空采礦智能裝備等問題進(jìn)行研究。“人類在地球的活動(dòng)，特別是大型工程項(xiàng)目，測(cè)繪是先鋒。在月球和火星探測(cè)方面同樣如此，我們首先要建立基準(zhǔn)，然后才能指導(dǎo)勘察、采礦、機(jī)械操作。”張克非介紹，要早日實(shí)現(xiàn)太空采礦，還需要開展太空導(dǎo)航定位與信息感知、太空采礦智能裝備、太空資源勘探與采選、太空資源空間安全以及太空資源綜合利用等方面研究，突破不同重力環(huán)境下的空間環(huán)境監(jiān)測(cè)、太空資源的利用途徑、太空資源就地加工與原位利用、太空資源快速運(yùn)輸?shù)纫幌盗屑夹g(shù)難題，這樣才有望為太空采礦工作提供有力保障。

[責(zé)任編輯：楊凡、路偉]

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