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空间淘金记——小行星资源距离我们还有多远

2012-06-01 15:12 作者:朱步冲来源:三联生活周刊 2012年第22期
在地球近地轨道上,共有9000颗左右直径超过150米的小型天体,而一颗小行星上的金属矿藏含量,就可能超过地球现有已探明的同类矿藏总量。

4月24日,大名鼎鼎的X大奖基金会创始人彼得·达曼迪斯(Peter H. Diamandis)在西雅图宣布,自己将投身于一项风险与赢利空间都更为巨大的太空探索事业——外空间小型天体资源开发。“与整个太阳系相比,地球所拥有的资源与财富简直不值一提。”在这家名为“行星资源”(Planetary Resource)的新公司召开的新闻发布会上,达曼迪斯还介绍了自己背后的重量级团队:“太空探险”创始人埃里克·安德森,谷歌创始人拉里·佩奇以及好莱坞著名导演詹姆斯·卡梅隆。

在地球近地轨道上,共有9000颗左右直径超过150米的小型天体,而在从火星至木星的“小行星带”上,小型天体的数目则达到百万级,其中许多富含镍、锰以及铂、铱、钯等珍贵的铂系金属,而一颗小行星上的金属矿藏含量,就可能超过地球现有已探明的同类矿藏总量。“这是一项堪比太空中的沉船探宝,未来规模能够达到百亿美元级的高风险/回报产业。”达曼迪斯对我们说。众所周知,铂系金属被广泛应用于医疗设备、军用高科技装备以及再生能源制造与奢侈品,而现今国际贵金属市场上,一磅铂的价格为2.3万美元,而一颗直径在1英里左右、富含此类金属的近地小行星所能提供的产量,可能高达130吨,总价值超过60亿美元。

开发小行星上的资源,对于人类来说并非是一个崭新的概念,现代航天学和火箭理论的奠基人康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基就曾于1903年,在《科学评论》上发表过一篇名为《利用喷气工具探索宇宙空间》的论文,首先提出“开采小行星资源”的设想。从杰克·威廉森的《反物质辐射》,到阿西莫夫的《幸运斯塔尔与海盗小行星》,星级资源开发与随之而来的物种冲突与技术革命,成了科幻作家们津津乐道的主题。1967年联合国通过的《外层空间条约》第二条规定,任何国家都不能通过探索、占据等方式对包括月亮在内的外空间天体宣示主权,但此条款并未对个人或者企业行为做出约束与说明,而20年来蓬勃发展的私人太空探索企业,则从中看到了希望。

小行星资源

“行星资源”公司的大胆设想是否能够成功,取决于三点,对于繁多的小型天体的定位与探测、捕获与回收,以及空间采掘与精炼技术的发展。曾于80年代就职于美国国家航空航天局(NASA)喷气动力实验室、参与过火星无人探测器研发的太空宇航工程学专家、空间研究学术团体“行星协会”创始人之一的路易斯·弗里德曼博士告诉我们:2010年,日本宇航局发射的飞船“隼鸟号”在经历了7年的漫长飞行后,成功地从远在距离地球1.5亿公里之外的小行星“25143号(又名“糸川”)上带回了一些岩石样本,这是继上世纪60年代美国大规模登月行动以来的首次外星体资源样本采集试验。今年4月,位于美国加州帕萨迪纳的凯克太空技术研究所就拟定了一份名为《关于小型天体回收技术与可行性》的报告,弗里德曼博士也是这份报告的作者之一。他提出,在2025年左右,人类太空技术的发展就能够达成这一目标,具体步骤为通过小型飞船将遥控捕获设备送至目标天体附近,然后利用机器人臂固定住这些小型天体,使其停止自旋,然后再将其缓缓带离自身运行轨道,最终将这些漂浮在太空中的金山“拖曳”到近地轨道之内。

“探测与俘获设备,通过一枚近地轨道有效载荷18.5吨的阿特拉斯V型运载火箭就可以进入近地轨道。”弗里德曼博士说,“根据NASA格伦研究中心的专家预计,以现有技术水平完成一次小行星捕获任务的费用大约为2.6亿美元。”

为了有效降低这一高风险任务的成本,弗里德曼博士和凯克太空技术研究所的同事们建议,使用相对廉价的新一代太阳能离子发动机作为天体捕获设备的动力源,这种发动机利用来自太阳能帆板的电力,使从小型燃料贮箱中放出的氙气原子带电。这些带电原子(亦即离子)被高速地从探测器的尾部喷管中排出,从而可产生在太空真空环境中足够推动飞行器进行巡航的推力。2007年,欧盟发射的新一代探月测试仪Smart-1就采取了太阳能离子发动机作为动力源,根据估计,大约功率在40千瓦左右的太阳能离子发动机,就能完成一次任务。

“俘获”的小行星将被安置在哪里?与“行星资源”公司提出的最初方案不同,弗里德曼博士坚持认为,它们应被安置在高月轨道,而非低地轨道。

如果“行星资源”的计划在未来得以实现,一些经济学家担心这将引发全球矿产品价格跳水,从而带来巨大的经济波动。但“行星资源”创始人坚持认为稀有金属供应量的增大所引发的技术与制造革命,将最终为人类带来更多的福祉。“举个例子,我们希望铂与钯成为未来的铝。众所周知,19世纪前半叶,铝曾经是一种非常昂贵稀缺的金属,而随着电解提炼法的出现,作为一种廉价的新材料大量应用在航空、电子、日用等各个领域,促进了整个工业领域的革命。”达曼迪斯说。

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