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太空采矿,第一铲该从哪挖

时间:2020-06-30  来源:新华社  

   此前,据外媒报道,美国发布了一份名为《太空资源开采和使用的国际支持保障》的文件,为将来美国进入太空,尤其是前往月球和小行星开采太空资源正式确立了政策。

  虽然这一文件引发了无数争议,但不可否认的是,外太空的资源开采是极具诱惑力的。据了解,小行星上拥有丰富的碳、硫、氮、氢,开采后能够为人类提供丰富的原材料和燃料。此外,一些地球上比较稀缺的资源如铂系金属、钯金属等,在外太空也有大量分布。

  那么,如果地球遇到矿产资源瓶颈,太空能顺利成为人类的资源补给站吗?人类想要进行太空采矿,还需要克服哪些障碍?近日,中国矿业大学特聘教授张克非在分享科研进展时,对这些问题进行了解答。

  近地小行星目前最适宜开采

  “在未来100年内,人类为生存必须离开地球,去太空寻求新的家园。”2017年英国物理学家霍金的这句预言,或许将成为现实。

  据张克非介绍,石油、天然气及煤炭是世界能源供给及消费3个支柱,共占一次能源消费的85%以上,根据2019年《世界能源统计年鉴》显示,3种能源储量分别仅够维持50年、50.9年及132年的全球消费。

  同时,据联合国人口基金会预测,全球每年增加人口数量将保持在8600万以上,到2050年世界人口将达到98亿,能源需求量日益增加。

  为了破解地球矿产资源枯竭的瓶颈与人类共同体可持续发展难题,开发与利用丰富的太空资源势在必行,太空采矿应运而生。

  近地小行星,指的是那些轨道与地球轨道相交的小行星。此前,据外媒表示,美国国家航空航天局(NASA)跟踪着大约16700个近地小行星。这些小行星上的水、硅、镍、铁都是开发重点。水分解成氢和氧后,可以作为动力燃料填充飞行器,清洁且成本较低;硅可用于发展太阳能系统;镍和铁则是太空制造业的潜在资源。

  据张克非介绍,小行星按照光谱特征可分为C类(碳质)小行星、S类(硅质)小行星、M类(金属质)小行星等。其中C类和M类小行星被认为含有巨大的矿产资源和经济价值,可以为人类所利用。具体来讲,C类小行星富含碳、氢、氧、氮等元素,能够为深空探测提供燃料,作为太空探索的补给站;M类小行星主要由铁、镍构成,有些小行星中铂系金属元素含量很丰富,例如铂、钴、铑、铱、锇等珍稀金属。

  张克非表示,太空资源开采的目标集中在小行星,是综合多方面因素的考量。

  “考虑到现代科学技术、资源开采价值、地球安全性等原因,现阶段最适宜开采的目标是近地小行星,且已有的研究证明,有将近1500多颗小行星具有非常高的可采性和开采价值。”他说,开采近地小行星上的矿产资源,还有可能降低部分小行星撞击地球的风险。

  太空采矿还需克服多个障碍

  麻省理工学院曾发表文章估计,在地球上新开发一座稀土金属矿约需10亿美金。相比较而言,在不远的将来把一颗体积较小的小行星带回地球,需要的成本不相上下。不过,在遥远的太空,想做一名好“矿工”,除了成本之外,待解决的问题还有一箩筐。

  “太空采矿首先需要克服低/微重力下的低反作用力,要保证设备能够在风化尘土上实现完全自主智能运行。另外,采矿过程中还要克服亚表层岩石的障碍,要能解决设备长期夜间工作与能源存储等问题。”张克非表示。

  此外,张克非还强调,地球与太空的通讯问题也存在很大挑战,如果在太空采矿时发生问题,不能及时发送信息到地面做出判断,可能会造成无法估量的损失。

  要解决这些问题,空间信息技术是关键技术之一。据了解,目前,科研人员正在就太空导航定位与信息感知、太空采矿智能装备等问题进行研究。“人类在地球的活动,特别是大型工程项目,测绘是先锋。在月球和火星探测方面同样如此,我们首先要建立基准,然后才能指导勘察、采矿、机械操作。”张克非介绍,要早日实现太空采矿,还需要开展太空导航定位与信息感知、太空采矿智能装备、太空资源勘探与采选、太空资源空间安全以及太空资源综合利用等方面研究,突破不同重力环境下的空间环境监测、太空资源的利用途径、太空资源就地加工与原位利用、太空资源快速运输等一系列技术难题,这样才有望为太空采矿工作提供有力保障。(记者 金 凤)

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