太空采礦專(zhuān)業(yè)院校排名中國(guó) 太空采礦業(yè)有什么前景?科學(xué)家和企業(yè)家未來(lái)會(huì)如何采...

這是一個(gè)經(jīng)常被重復(fù)的短語(yǔ)，第一批萬(wàn)億富翁將是太空礦工，當(dāng)你考慮像小行星 16 Psyche 這樣的事情時(shí)，這可能是真的。

這基本上是一塊直徑 200 公里的幾乎純金屬的金塊。它的大部分質(zhì)量是鐵和鎳，但還有許多其他金屬存在，包括黃金和鉑等還無(wú)法可靠量化的金屬。據(jù)估計(jì)，這個(gè)物體的質(zhì)量為 2.41 x 10^19 公斤，目前價(jià)值為 700 萬(wàn)億美元，令人印象深刻。

不過(guò)美中不足還是有兩個(gè)小蒼蠅，你是怎么弄到這么一筆橫財(cái)?shù)?，這么突然的注資對(duì)市場(chǎng)有什么影響？

目前，重要的地外活動(dòng)的能力非常有限，LEO 的發(fā)射成本仍約為每公斤 2,700 美元，目前表現(xiàn)最好的是獵鷹重型火箭。這并沒(méi)有考慮到我們的金礦正在等待的小行星帶所需的額外 delta-V，因此以目前的速度，您可以合理地期望這個(gè)數(shù)字至少翻一番。另一個(gè)限制因素是發(fā)射能力，我們目前的最佳選擇是獵鷹重型火箭在完全耗盡時(shí)發(fā)射到 LEO 為 63 噸。

然而，隨著正在德克薩斯州博卡奇卡開(kāi)發(fā)的 SpaceX 星際飛船系統(tǒng)即將到來(lái)，這一切可能很快就會(huì)發(fā)生變化。

如果該系統(tǒng)按預(yù)期發(fā)揮其設(shè)計(jì)作用，它將以數(shù)量級(jí)改變發(fā)射計(jì)算。星際飛船的有效載荷能力預(yù)計(jì)將從 100 噸開(kāi)始，但真正令人大開(kāi)眼界的是低成本和無(wú)需分級(jí)即可將 100 噸運(yùn)出 LEO 之外的能力，這與之前的任何其他火箭不同。而不是每公斤數(shù)千美元，我們正在研究每公斤不到 100 美元的可能性，而且星際飛船本身在任務(wù)完成后被重新用于其他用途。

到目前為止，我們目前擁有的只是第二階段的（可能）飛行坦克部分，但 SpaceX 正在以驚人的速度取得進(jìn)展。

如果我們有這個(gè)改變游戲規(guī)則的發(fā)射系統(tǒng)可用，那么我們就有幾個(gè)選項(xiàng)可供我們選擇，以解決實(shí)際將這個(gè)質(zhì)量放在我們可以開(kāi)始使用它的地方的問(wèn)題。這里有兩種選擇，或者我們?cè)谛⌒行菐е刑幚聿牧希①|(zhì)量低得多的產(chǎn)品發(fā)送到需要的地方，或者我們將整個(gè)塊拖到更近的軌道上，以便輕松訪問(wèn)所需的支撐結(jié)構(gòu)。

移動(dòng) 2.41 x 10^19 kg 并非易事，最實(shí)用的解決方案可能是發(fā)送自動(dòng)化采礦設(shè)備，對(duì)小行星進(jìn)行半加工，然后將產(chǎn)品連接到充當(dāng)太空拖船的機(jī)器人物質(zhì)驅(qū)動(dòng)器上。

這一切在理論上都很好，但經(jīng)濟(jì)影響呢？除非您有需求，否則材料一文不值，沒(méi)有人愿意用稀有金屬淹沒(méi)市場(chǎng)并跌出市場(chǎng)底部。然而，像稀土元素這樣的東西需求量很大，而且非常稀有（因此得名“稀土元素”）。在我們的星球表面，這些材料的供應(yīng)非常有限，而太空是緩解這種材料阻塞點(diǎn)的唯一實(shí)用方法，隨著技術(shù)的進(jìn)步，這種阻塞點(diǎn)的重要性日益增加。

最后，我認(rèn)為除了稀有元素之外，隨著地外經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大部分像鐵和鎳這樣的材料都將用于地外活動(dòng)。提取和交付的成本將確保這一點(diǎn)。所有這一切只有在發(fā)射成本變得微不足道的情況下才會(huì)發(fā)生，這就是為什么像星際飛船這樣的東西對(duì)人類(lèi)的未來(lái)如此重要。

遲早它也可能被迫。據(jù)估計(jì)，如果到 2040 年鋰將用完，我們將不得不從其他地方獲取鋰或?qū)ふ忆囯x子電池的替代品。鋰也用于核聚變反應(yīng)堆。

helium-3 是地球上非常稀有和有價(jià)值的元素。它有很多用途，但最值得注意的是它對(duì)核聚變的用處。地球缺乏這種資源，但由于來(lái)自太陽(yáng)的太陽(yáng)風(fēng)，月球很豐富。美國(guó)宇航局甚至計(jì)劃在 2024 年之前建立一個(gè)更永久的月球存在與他們的月球之旅。埃隆馬斯克希望盡快殖民火星，還有許多其他商業(yè)航天公司有興趣將工業(yè)擴(kuò)展到太空。

它幾乎肯定會(huì)。這完全取決于您對(duì)“近”的理解。

一旦我們開(kāi)始認(rèn)真地在太空中*東西，從數(shù)百萬(wàn)英里以外的地方收集材料仍然比從地球引力井中拖出材料要便宜。一旦你脫離軌道，讓無(wú)人駕駛飛行器離小行星更遠(yuǎn)很便宜，這只是時(shí)間問(wèn)題。我們還將擁有無(wú)限的太陽(yáng)能用于*。

事實(shí)是，大部分*業(yè)將不可避免地由我們目前需要的破壞經(jīng)濟(jì)的數(shù)量提供資金，因此這個(gè)過(guò)程將非常動(dòng)蕩。一旦任何人都可以明智地利用這一初始賞金，我認(rèn)為我們可能已經(jīng)可以做到這一點(diǎn)，某個(gè)地方就會(huì)有人資助它。最初的收益將是天文數(shù)字。實(shí)際上，我很驚訝一些億萬(wàn)富翁企業(yè)家還沒(méi)有提出這個(gè)想法。

征服太空和宇宙一直是人類(lèi)的夢(mèng)想，而太空也是資源開(kāi)發(fā)的最后世界。太空中有很多環(huán)繞地球運(yùn)行的小行星，它們蘊(yùn)藏著大量的財(cái)富，如鉑等其他地球上稀缺的稀土資源，在小行星上甚至還有很少量的元素是地球上沒(méi)有的。太空采礦在過(guò)去可以說(shuō)是非常科幻的構(gòu)想，很難實(shí)現(xiàn)，但是現(xiàn)在，隨著新的太空 探索 技術(shù)的出現(xiàn)，太空采礦技術(shù)也越來(lái)越趨近成熟。不過(guò)科學(xué)家現(xiàn)在對(duì)如何從小行星獲取資源的方式還有一系列尚未解決的問(wèn)題。

首先科學(xué)家要考慮的是太空采礦的環(huán)境影響。地球外的低重力和溫度變化意味著機(jī)器人和設(shè)備必須比地球上使用的更復(fù)雜，更耐用。科學(xué)家對(duì)空間采礦的環(huán)境影響進(jìn)行了初步周期分析，數(shù)據(jù)表明，與地球上開(kāi)采的過(guò)程相比，太空開(kāi)采實(shí)際上可以顯著減少 碳排放 。在地球上，稀土開(kāi)采技術(shù)，特別是 稀有金屬 開(kāi)采技術(shù)，是一個(gè)高污染的過(guò)程。開(kāi)采產(chǎn)生的氣體會(huì)留在地球大氣層中，針對(duì)污染問(wèn)題，未來(lái)的小行星公司希望使用更清潔的 火箭燃料 ，進(jìn)一步減少 二氧化碳 的排放。

據(jù)估計(jì)，火箭質(zhì)量的大約五分之一燃料在火箭發(fā)射時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化為 氧化亞氮 ，這些污染物的 溫室效應(yīng) 是二氧化碳的300倍?？偟膩?lái)說(shuō)，與地球上采礦相比，太空采礦可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生積極的影響。不過(guò)在這其中存在很多變數(shù)，如小行星的大小和組成，以及太空采礦技術(shù)的效率等等。

在太空采礦中還有更多的未知的因素，比如，如果在小行星挖掘現(xiàn)場(chǎng)有生命體或有機(jī)分子會(huì)怎樣？傷害以前未被發(fā)現(xiàn)的生命形式或帶著外來(lái)污染物返回地球，這樣的風(fēng)險(xiǎn)是否值得我們旅行？開(kāi)發(fā)太空小行星的開(kāi)采技術(shù)會(huì)創(chuàng)造一個(gè)全新的就業(yè)領(lǐng)域，并徹底改變世界經(jīng)濟(jì)。小行星開(kāi)采有可能會(huì)回收數(shù)十億美元的資源。地球上有許多資源是稀缺的，但在小行星上這樣的資源卻很普遍。

這為未來(lái)的太空采礦業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)潛力，由于經(jīng)濟(jì)激勵(lì)，一些國(guó)家開(kāi)始提供監(jiān)管和財(cái)政激勵(lì)，以鼓勵(lì)空間采礦業(yè)。 盧森堡 就頒布了一項(xiàng)立法，允許公司將其開(kāi)采的任何資源從天體上保留下來(lái)，并向空間采礦業(yè)投資了約2億歐元和數(shù)百位科學(xué)家以支持這項(xiàng)研究。

空間采礦業(yè)的擴(kuò)張可能會(huì)導(dǎo)致地球上傳統(tǒng)采礦業(yè)暫時(shí)失業(yè)，不過(guò)大家不需要擔(dān)心，隨著新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可能會(huì)創(chuàng)造許多新的就業(yè)機(jī)會(huì)。由于開(kāi)發(fā)完成一項(xiàng)完整的空間采礦任務(wù)并將材料帶回地球所需的技術(shù)需要數(shù)年或者數(shù)十年的時(shí)間，因此不可能知道目前對(duì)空間采礦業(yè)的投資是否可以成功，不過(guò)眾多投資者心懷憧憬。

在 加利福尼亞州 圣何塞的一個(gè)工業(yè)園里， 格蘭特 ?博寧手里拿著一個(gè)看起來(lái)像是金屬水瓶的東西。他開(kāi)玩笑說(shuō)，這是他公司的“蒸汽壺”的外殼，格蘭特?博寧隨后解釋道：這是一種小型宇宙飛船的推進(jìn)系統(tǒng)，使用加熱到1000 攝氏度 的超熱水蒸汽來(lái)產(chǎn)生推力，該公司迄今為止已售出約400臺(tái)。

這確實(shí)是火箭科學(xué)，但博寧的初創(chuàng)公司的最終目標(biāo)是開(kāi)采小行星。博寧初創(chuàng)公司的科學(xué)家認(rèn)為，小行星未來(lái)會(huì)被開(kāi)采的一個(gè)主要原因是它們的巖土沉積物中的水，而這些水的主要用途之一可以作為宇宙飛船的推進(jìn)劑。探測(cè)器和其他航天器將能夠在太空中直接從水中產(chǎn)生的氫和氧補(bǔ)充燃料，使它們能夠在任何他們想要的地方愉快地飛馳而不至于擔(dān)心能源問(wèn)題。但是，在建造一個(gè)以加油站為中心的太陽(yáng)能系統(tǒng)的想法實(shí)現(xiàn)之前，需要的是更多的可以利用水運(yùn)行的航天器。

西雅圖 行星資源公司DSI，由 谷歌 聯(lián)合創(chuàng)始人拉里?佩奇和理查德?布蘭森等投資者于2009年創(chuàng)立。其他較小的公司包括Aten工程公司和Transastra公司，兩家公司都位于美國(guó)。在英國(guó)也有小行星采礦公司，想要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的是AMC公司。該公司成立于2016年，由23歲的米奇?亨特?斯卡利昂（Mitch Hunter Scullion）經(jīng)營(yíng)。

其實(shí)這些公司已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問(wèn)題，那就是我們文明的下一步必然是向太空擴(kuò)張。地球太小了，我們的人口越來(lái)越多，為了有限的資源而斗爭(zhēng)。為了文明能夠長(zhǎng)期存在，我們需要成為一個(gè)多行星、適應(yīng)太空生活的物種。格蘭特?博寧說(shuō)：小行星就好像是送到嘴邊的肉塊，它們的重力可以忽略不計(jì)，因此很容易將物體移開(kāi)。與地球或 月球 不同，它們太小，沒(méi)有任何可感知的重力，所以從它們身上剝離物質(zhì)應(yīng)該很容易。在地球附近一共有18000顆小行星，而且還在不斷增加。其中的一些小行星，距離我們比較近，也對(duì)我們的星球構(gòu)成了潛在的危險(xiǎn)。博寧開(kāi)玩笑的說(shuō)：我們正在受到金錢(qián)的威脅……

要說(shuō)現(xiàn)在進(jìn)行的“采礦業(yè)”，還是要數(shù)美國(guó)宇航局的 奧西里斯 雷克斯小行星探測(cè)器計(jì)劃了，其實(shí)嚴(yán)格來(lái)說(shuō)奧西里斯雷克斯小行星探測(cè)計(jì)劃只能說(shuō)是采集樣本。奧西里斯雷克斯于2018年12月與小行星本努會(huì)合，本努小行星上有很多冰土和礦物。該航天器將繞著直徑為半公里的物體飛行，繪制地圖，然后提取1500克樣本返回地球。

在此之前，在2018年年中，日本航空航天勘探局的Hayabusa2號(hào)宇宙飛船與近地小行星Ryugu會(huì)合，這也是一個(gè)采集樣本并且返回地球的任務(wù)。這是迄今為止從小行星帶回的唯一一個(gè)物質(zhì)樣本。

亞利桑那大學(xué) 的行星科學(xué)家、任務(wù)負(fù)責(zé)人但丁?勞雷塔說(shuō)：“奧西里斯?雷克斯是任何小行星采礦活動(dòng)的可行性概念證明?！?

對(duì)于小行星的開(kāi)采，DSI的長(zhǎng)期愿景是一大群低成本的小型宇宙飛船，它們將一次發(fā)射到許多探測(cè)器或者采礦設(shè)備近地小行星上，先采集少量的原材料，并將其聚集在一個(gè)零時(shí)的小倉(cāng)庫(kù)中，該倉(cāng)庫(kù)將建在地球和月球之間的某個(gè)地點(diǎn)。

不過(guò)在任何開(kāi)采之前，都要先進(jìn)行勘探。AMC公司希望在2020年將一顆衛(wèi)星送入環(huán)繞地球的軌道，對(duì)近地小行星進(jìn)行光譜分析，以了解它們是由什么構(gòu)成的。該公司計(jì)劃在本月晚些時(shí)候發(fā)起一場(chǎng)眾籌活動(dòng)，開(kāi)始籌集預(yù)計(jì)項(xiàng)目所需的230萬(wàn)英鎊。

AMC公司開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)的黏土礦物檢測(cè)技術(shù)。它目前正在利用地球礦物進(jìn)行實(shí)踐，這項(xiàng)技術(shù)其實(shí)已經(jīng)利用在了一顆衛(wèi)星上，這顆衛(wèi)星于2018年1月勘測(cè)了小行星。DSI公司也有接近地球小行星的野心，2020年，它打算展示一個(gè)被稱(chēng)為“ 探險(xiǎn)者 ”的低成本小型航天器發(fā)射升空，探測(cè)小行星其燃料也將主要來(lái)自水。

太空采礦的前景是巨大的，期待有一天我們得飛船可以真正前往小行星采礦，而不是去取樣本。在這之前還需要很多技術(shù)的積累和進(jìn)步，不過(guò)人類(lèi)雖然十分渺小，但是夢(mèng)想十分遠(yuǎn)大，加油吧。