太空採礦,第一鏟該從哪挖

2020-06-30 09:28:00來源:科技日報

  此前,據外媒報道,美國發佈了一份名為《太空資源開採和使用的國際支持保障》的文件,為將來美國進入太空,尤其是前往月球和小行星開採太空資源正式確立了政策。

  雖然這一文件引發了無數爭議,但不可否認的是,外太空的資源開採是極具誘惑力的。據了解,小行星上擁有豐富的碳、硫、氮、氫,開採後能夠為人類提供豐富的原材料和燃料。此外,一些地球上比較稀缺的資源如鉑係金屬、鈀金屬等,在外太空也有大量分佈。

  那麼,如果地球遇到礦産資源瓶頸,太空能順利成為人類的資源補給站嗎?人類想要進行太空採礦,還需要克服哪些障礙?近日,中國礦業大學特聘教授張克非在分享科研進展時,對這些問題進行了解答。

  近地小行星目前最適宜開採

  “在未來100年內,人類為生存必須離開地球,去太空尋求新的家園。”2017年英國物理學家霍金的這句預言,或許將成為現實。

  據張克非介紹,石油、天然氣及煤炭是世界能源供給及消費3個支柱,共佔一次能源消費的85%以上,根據2019年《世界能源統計年鑒》顯示,3種能源儲量分別僅夠維持50年、50.9年及132年的全球消費。

  同時,據聯合國人口基金會預測,全球每年增加人口數量將保持在8600萬以上,到2050年世界人口將達到98億,能源需求量日益增加。

  為了破解地球礦産資源枯竭的瓶頸與人類共同體可持續發展難題,開發與利用豐富的太空資源勢在必行,太空採礦應運而生。

  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,據外媒表示,美國國家航空航天局(NASA)跟蹤著大約16700個近地小行星。這些小行星上的水、硅、鎳、鐵都是開發重點。水分解成氫和氧後,可以作為動力燃料填充飛行器,清潔且成本較低;硅可用於發展太陽能系統;鎳和鐵則是太空製造業的潛在資源。

  據張克非介紹,小行星按照光譜特徵可分為C類(碳質)小行星、S類(硅質)小行星、M類(金屬質)小行星等。其中C類和M類小行星被認為含有巨大的礦産資源和經濟價值,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,能夠為深空探測提供燃料,作為太空探索的補給站;M類小行星主要由鐵、鎳構成,有些小行星中鉑係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,太空資源開採的目標集中在小行星,是綜合多方面因素的考量。

  “考慮到現代科學技術、資源開採價值、地球安全性等原因,現階段最適宜開採的目標是近地小行星,且已有的研究證明,有將近1500多顆小行星具有非常高的可採性和開採價值。”他説,開採近地小行星上的礦産資源,還有可能降低部分小行星撞擊地球的風險。

  太空採礦還需克服多個障礙

  麻省理工學院曾發表文章估計,在地球上新開發一座稀土金屬礦約需10億美金。相比較而言,在不遠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。

  “太空採礦首先需要克服低/微重力下的低反作用力,要保證設備能夠在風化塵土上實現完全自主智慧運行。另外,採礦過程中還要克服亞表層岩石的障礙,要能解決設備長期夜間工作與能源存儲等問題。”張克非表示。

  此外,張克非還強調,地球與太空的通訊問題也存在很大挑戰,如果在太空採礦時發生問題,不能及時發送信息到地面做出判斷,可能會造成無法估量的損失。

  要解決這些問題,空間信息技術是關鍵技術之一。據了解,目前,科研人員正在就太空導航定位與信息感知、太空採礦智慧裝備等問題進行研究。“人類在地球的活動,特別是大型工程項目,測繪是先鋒。在月球和火星探測方面同樣如此,我們首先要建立基準,然後才能指導勘察、採礦、機械操作。”張克非介紹,要早日實現太空採礦,還需要開展太空導航定位與信息感知、太空採礦智慧裝備、太空資源勘探與採選、太空資源空間安全以及太空資源綜合利用等方面研究,突破不同重力環境下的空間環境監測、太空資源的利用途徑、太空資源就地加工與原位利用、太空資源快速運輸等一系列技術難題,這樣才有望為太空採礦工作提供有力保障。(本報記者 金 鳳)

編輯:魏倩

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