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太空采矿,能否赚大钱?

小行星采矿比月球更可行

月球的矿产资源极为丰富,地球上最常见的17种元素,在月球上比比皆是。以铁为例,月球表层的铁不仅异常丰富,而且便于开采和冶炼。据悉,月球上的铁主要是氧化铁,只要把氧和铁分开就行;此外,在月球表层,铝的含量也十分丰富。月球土壤中还含有丰富的氦-3,利用氘和氦-3进行的氦聚变可作为核电站的能源,这种聚变不产生中子,安全无污染,是容易控制的核聚变,不仅可用于地面核电站,而且特别适合宇宙航行。据悉,许多航天大国已将获取氦-3作为开发月球的重要目标之一。

那么月球采矿是否现实呢?目前,月球采矿的成本是最大的障碍。月球捷运公司声称,它们的首次无人登月任务,载重224千克,将花费1000万美元,即每千克约44000美元。而Space X开出了低到任性的价格——每千克2200美元,但即使是这种价格,也因采矿这种工业操作规模巨大而受到限制。

在月球采矿还会面临许多环境问题,例如,因为月球尘埃,大型工程机械在月球上运作有很大的阻碍,月球尘埃会损坏机器和宇航服,甚至生命支持系统;存在极端温差,阳面可以达到240℃高温,而阴面会低至-230℃,极热和极冷对机械材料和生命支持系统的要求都太高。

月球采矿商业上不可行,于是,一些专家打起了小行星采矿的主意。小行星上拥有很多有价值的矿藏,从普通的铁到稀有的地球化学元素,再到精致的碳链物质,而且小行星数量众多,因此有价值的矿藏也非常丰富,这就免得人们在月球上为了资源争来抢去。

虽然在太空中没有事情是容易的,但在小行星上采矿比在月球采矿更为可行。例如,在行星际太空中,温度更加稳定,磨蚀性沙尘更容易控制,而重力小意味着矿物加工后的星际运输也更方便和省钱。要迈出小行星开矿的第一步,关键要看其上是否有丰富的水,因为水不仅是生命的保障,也是重要的能源,可以分离出氢和氧,对抗太空的低温环境,作为火箭燃料。水还可与二氧化碳反应,生成过氧化氢、甲烷、甲醇或其他耐储存的燃料,能够在低温状态下执行长期的太空任务。庆幸的是,水资源丰富的小行星多得很。

小行星矿藏卖给谁?

宇宙矿藏未来的应用并非在地球上,而是地外太空。研究人员认为,宇宙矿藏没必要长途跋涉地运到地球上,除非发现了非常稀有甚至从未发现过的物质,而这种可能性不大。况且,目前的地外交通科技也需要等待巨大的转变,否则将遥远的小行星矿物带回地球也不现实。我们应该把矿藏运到地球轨道上,在这里将原矿加工升级,或直接在这里出售。而宇宙矿藏的第一批买家将是人造通讯卫星的拥有者。

目前,人造卫星是一种消耗品,它们工作一定时间后,逐渐老化,而且从既定轨道上偏离,之后,人造卫星变成了危险的太空垃圾,或者在掉入地球大气层时被汽化。最典型的例子就是对地同步轨道上的人造卫星,它们被安置在赤道上方的一个位置,但是它们不会老老实实地呆在那,在月球和太阳的重力作用下,它们会被牵引而离开。如果你不能把它们拉回来,它们就失去了价值。

因此,人造卫星使用方都在问:怎样给人造卫星续航,或者说怎样补充燃料?怎样增强人造卫星的效率,例如能否在人造卫星轨道上为它加装太阳能板和天线?简单来说,就是如何升级翻新现有人造卫星,让它们保持良好工作状态,并且工作尽可能长的时间。

太空矿藏正好满足了人造通讯卫星的需要,这一供需关系可能会形成矿藏开发、矿藏加工、人造卫星改造等在内的产业链。

第二个潜在的客户将是美国发射联盟(ULA),他们曾经致信给深空工业的共同创始人、澳大利亚矿业专家马克·桑特尔,表示他们对太空开采计划的兴趣,尤其是从小行星上获得水源的设想,并开出每吨300万美元的价格,希望从2023年开始,在地球低轨道获得每年100吨的水源补给。原来ULA是想给他们正考虑建设的月球物流系统进行补给,其实就是一艘太空船,可以从近地轨道与月球之间“摆渡”,往月球拖运物资,这艘“摆渡船”将一直在太空中运行和保养,水是其中首要的补给资源。

其实除了ULA需要水源补给,在太空作业的人类设施哪个不需要水源补给呢?这都是小行星矿藏开发的潜在客户。除水源之外,还有许多其他盈利点,美国太空制造公司正在地球轨道进行光导纤维的制造实验;美国Techshot公司正在探索在零重力下3D打印人类心脏的可能性。这些公司理论上都会在地球轨道上建立自己的制造基地。另外,巨大的太阳能电池阵列可能会在太空中出现,作为未来地球人的基础设施,通过微波传输向地球输出能源;巨型望远镜的架设也可能会比以往更加深入太空。以上这些基地或设施无一不需要各种矿藏和水的补给,可以说,小行星矿藏开发,不愁没有买家。

火星和月球同时获益

在小行星上采矿,方便的不仅是各家商业公司,火星任务和月球基地都将获益。

火星任务执行时,当火星探测器被送入地球轨道阶段,需要700吨的能量推进物,如果小行星采矿工业发展起来,能源物资自然可以从小行星矿藏中获得。

月球目前虽然看起来被人类搁置,没有什么登月活动,但一旦地外经济发展进来,人类在月球上建立基地的动力就会被发掘出来。一开始,原本有害的月球尘埃会转化成有用物质,与月壤一起可以与水混合,制成胶合剂,像水泥一样成为月球基地各种建筑,如酒店、实验楼等的建筑材料。最近美国加州正在研究如何用3D打印技术将月壤打印成地外建筑。

在小行星开矿而不是月球,还有一个益处,那就是可以保护我们唯一的月球不遭破坏。也许有人认为,月球就是一块大石头,上面既没有珍稀动物,也没有珍贵物资,何必为此担忧?过去,正是这种“不担忧”使我们对地球大肆掠夺,导致今天地球出现了资源和气候的各种问题,月球即使看起来只是块石头,也是太阳系的重要遗产,不在月球上开采资源,就是不给人类重蹈覆辙的机会。

利益争夺战将在太空上演


在地外天体上开发矿藏,如何保证公正、公平、合理?虽然世界各国在20世纪60年代签署了“太空法”,明确各国不能将外太空的任何天体占为己有,避免对天体造成污染等,但一旦太空经济发展起来,太多细节需要重新制定。例如,地球人在太空活动中获利,由谁来获得税收?一旦发现了珍贵的资源,有些国家或商业公司为抢夺资源而不顾太空法,大打出手的情况是否会出现?正如地球上贫富两极分化一样,能接触到地外资源的必定是富人或者富国,又会加剧贫富差距,形成富人阶层在资源上对穷人阶层新的垄断。

尽管地外经济牵涉到各种文化和社会的争论,而且未来的几十年里,也许地外开发的希望并不是特别大,然而,回望历史,600年前,欧洲人发现新大陆,从此许多人一去不复返地开拓,以致美洲呈现出今天的面貌。当今人类对小行星、月星和火星的了解,比当时人们对新大陆的了解多得多,而在人类对地球资源的重度消耗下,地球传递出越来越强烈的资源枯竭的信号,人类势必开始新一轮的探险——地外天体的开发之旅。

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