探索太空的金礦：有一顆小行星價值 10 萬億刀，為甚麼不開採它

在太陽系中有一些奇特的天體 它們不像行星那樣圓潤 也不像彗星那樣有尾巴 它們就是小行星 小行星是由岩石 金屬或其他物質組成的固體物體 它們的大小從幾米到幾百公里不等 沿着各自的軌道繞着太陽運行 小行星的數量估計有數百萬顆 其中大部分位於火星和木星之間的小行星帶 還有一些位於地球附近 被稱爲近地小行星 小行星不僅是太空探索的目標 也是太空開發的資源 一些小行星富含稀有和貴重的金屬 如鉢 鉢 鎳 鈷等 這些金屬在地球上的儲量有限 而且開採難度和成本很高 另一些小行星則含有水和有機物 這些物質可以用來製造火箭燃料 或者支持太空中的生命活動 因此小行星採礦 被認爲是太空時代的一項重要技術 它可以爲人類提供太空中的材料來源 甚至有可能改變地球上的經濟格局 然而要實現小行星採礦 還需要克服許多技術和經濟上的挑戰 本文將介紹目前小行星採礦的現狀和前景 以及一些相關的科學問題和社會影響 2023年10月13日 美國國家航空航天局NASA 發射了一項名爲Psyche的任務 目標是探索一顆 位於小行星帶的特殊小行星 它的編號是16Psyche 這顆小行星的直徑約爲226公里 是太陽系中最大的金屬小行星之一 它的表面主要由鎳和鐵組成 還含有一些銅 鉢 鉢等稀有金屬 據估計 如果將這顆小行星上的所有金屬都帶回地球 其價值將達到驚人的十萬億美元 相當於全球經濟總量的十分之一 Psyche號任務的主要目的 並不是爲了開採這顆小行星 而是爲了瞭解它的形成過程和內部結構 從而揭示行星內部是如何形成的 科學家認爲 16Psyche可能是一個原行星的核心殘骸 原行星是太陽系形成初期的一些大型天體 它們在碰撞和重組的過程中 形成了現在的行星和衛星 16Psyche可能是在一次劇烈的碰撞中 失去了外層的岩石和冰 只剩下了金屬的核心 因此 探索這顆小行星 就相當於探索地球或其他類地行星的核心 這對於理解太陽系的歷史和演化 具有重要意義 Psyche號任務計劃於2026年抵達16Psyche 並在其軌道上運行21個月 對其進行詳細的觀測和測量 任務搭載了四種科學儀器 分別是多光譜成像儀 伽馬射線和中子光譜儀 磁力劑和無線電科學實驗 這些儀器將用來獲取小行星的形狀 表面特徵 元素組成 磁場強度和內部結構等信息 Psyche號任務是NASA的發現計劃的一部分 該計劃旨在通過低成本 高效率的太空探索任務 增進人類對太陽系的認識 雖然Psyche號任務不是爲了開採小行星 但它的發射無疑引發了人們 對太空採礦的興趣和想象 事實上 除了NASA 還有一些私營公司 已經開始研究和開發 太空採礦的技術和方案 例如 Astroforge和TransAstro等公司 都提出了在小行星上建造礦場的計劃 利用太陽能或核能 爲採礦設備提供動力 將小行星上的物質加工成 可運輸的形式 如金屬錠 水冰或氣體 然後通過太空飛船或太空電梯 將其運送到地球或太空站 那麼我們離實現太空採礦還有多遠呢 中佛羅里達大學行星物理學家 菲利普沒資格認爲 從技術上講 我們已經非常接近了 他說 我們已經擁有了 在小行星上採礦所需的所有技術 只是需要將它們適應 太空環境的特殊條件 如低重力 高輻射 極端溫度等 這些技術包括 機器人 人工智能 太陽能 核能 激光 微波 電磁炮 太空飛船 太空電梯等 這些技術都已經在實驗室 或地球上進行了測試 但還沒有在太空中 得到充分的驗證和應用 沒資格說 美國國家航空航天局的技術就緒程度 等級從一到九不等 其中一級表示技術只是一個概念 而九級表示 技術已經在太空中成功運行 他估計 我們目前的太空採礦技術 處於三到五級之間 也就是說 他們已經在實驗室或地面 進行了一些驗證 但還沒有達到 可以執行太空任務的水平 要讓技術達到六到七級 也就是可以開始執行飛行任務的水平 還需要更多的資金和時間 他估計 如果現在所有的資金 都投入到太空採礦技術的研發中 我們可能會在五年內 看到小規模的小行星採礦 小行星採礦的任何進展 都可能來自私營部門 而不是政府機構 政府的太空探索任務 通常是爲了科學目的 而不是爲了經濟利益 但是私營部門的太空採礦項目 也面臨着一個重大的障礙 如何向潛在的投資者證明 這是一項有利可圖的事業 把小行星上的材料帶回地球 在經濟上是可疑的 這樣做的成本會非常高 而且可能會影響 地球上的市場供求平衡 導致金屬價格下降 小行星可能是 太空開發的重要材料來源 而不是地球的競爭對手 舉例來說 如果我們從 富含水的小行星上提取水 我們可以將其分離成氫和氧 並將其用作火箭推進劑 爲航天器加油 這樣我們就可以在太空中 建立一個燃料供應鏈 而不用每次都從地球發射燃料 這會節省很多成本和時間 與此同時 從小行星上開採出的金屬 可以轉化爲太空中的大型結構 如太空站 太空基地 太空望遠鏡等 這些結構可以用來進行 科學研究 商業活動 太空旅遊等 爲人類創造更多的價值 這就提出了另一個問題 爲什麼不直接在月球上採礦呢 我們想從小行星上開採的所有材料 在月球上同樣存在 只是濃度較低 當然 月球離我們更近 只需幾天就能到達 而小行星則需要幾個月 甚至幾年的時間 月球和小行星各有優劣 月球的優勢是距離近 交通方便 而且表面環境相對穩定 不像小行星那樣會旋轉和搖晃 但月球的劣勢是重力較大 需要更多的能量 才能將物質從月球表面發射到太空 而小行星的優勢是重力較小 更容易將物質從小行星表面移動到太空 而且小行星的物質種類和質量更豐富 更適合開採 但小行星的劣勢是距離遠 交通不便 而且表面環境不穩定 需要更多的技術和設備來適應 因此月球和小行星 可能都會成爲太空採礦的目標 只是採礦的方式和目的可能不同 月球可能更適合開採水 和其他易揮發的物質 而小行星可能更適合開採金屬 和其他難揮發的物質 月球和小行星的採礦可能會相互補充 而不是相互競爭 即使我們還沒有準備好開採小行星 科學家們仍然對探索這些太空岩石 很感興趣 在Psyche號發射前不到一個月 NASA的Osiris-Rex飛船 從小行星貝努返回 並攜帶了樣本 2020年 日本的損鳥2號宇宙飛船 帶着從小行星龍宮採集的樣本返回 之後又開始探索另外兩顆小行星 2001 CC21和1998 KY26 今年10月 歐洲航天局將發射一項 前往小行星赫拉的任務 這些任務都沒有明確側重於採礦 Osiris-Rex和損鳥2號的研究目標 包括更好的瞭解遠古地球的地質和化學 以及小行星是如何形成和演化的 赫拉號則在研究行星防禦技術 它將與NASA的DART任務合作 試圖改變一顆潛在威脅地球的小行星的軌道