如何在小行星上采矿?

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在这个物资紧缺的社会,大家都在觊觎小行星上的资源第一步:勘探要在小行星上采矿,一家像“行星资源”(Planetary Resources)这样的公司,首先必须找到一颗能带来良好投资回报的小行星。但是小行星不像恒星那样闪闪发光,它们很小、很暗、很容易因为地球大气

在这个物资紧缺的社会,大家都在觊觎小行星上的资源

第一步:勘探

要在小行星上采矿,一家像“行星资源”(Planetary Resources)这样的公司,首先必须找到一颗能带来良好投资回报的小行星。但是小行星不像恒星那样闪闪发光,它们很小、很暗、很容易因为地球大气的扭曲作用而变得晦暗不清。要找到它们,最好的办法就是借助漂浮在太空中的望远镜。行星资源公司的总部位于美国华盛顿州的Bellevue,它的首席工程师兼公司总裁Chris Lewicki正在组装第一台私人拥有的太空望远镜,Arkyd 100系列望远镜。

这架望远镜重44磅,比政府出资建造的太空望远镜要小,也要简单。造价15亿美元的哈勃太空望远镜的主镜头直径达到了94英寸;而Arkyd的镜头只有9英寸宽。哈勃望远镜有广阔的视野,还有其他用于扫描遥远太空天体的其他仪器。而Arkyd只关注太阳系。 而小就意味着省钱,不仅是制作成本,还包括发射成本。

行星资源公司计划组建一个太空望远镜阵列,这将使每单位成本降低到1000万美元以下。同时使用多台望远镜,可以预防其中的一个发生故障的情况。

行星资源公司的团队还将对外租用Arkyd 100系列望远镜,毕竟该公司的首要目标就是赚钱。研究宇宙或地球的科学家可以租用该公司的太空望远镜,它的解析度达到每个像素6英尺。

第二步:分析和申明自己的权利

一旦公司的望远镜发现了一个开采目标,要判断这颗小行星上有什么资源,只有一个办法,那就想办法靠近它。

行星资源公司的团队设想用大量小型航天器飞越近地小行星。NASA已经用这种形式进行了两次深太空探索。它利用电流使氙原子带上正电荷,这些氙原子将在磁力作用下被推出航天器。原子之间的斥力将推动一艘舰船,在长达几年的时间里逐渐加速。

该公司感兴趣的小行星可能直径不到1英里,它体积太小,不足以产生适当的引力。航天器将不会在这样小的小行星上着陆,而是通过一个对接码头到达小行星。航天器将缓慢地靠近,在即将接触到小行星的表面时抛下一个锚。航天器将通过这个锚抓住小行星表面的某个物体,从而与小行星保持相对固定的位置。

然后,航天器将派出机器人分析小行星上的水和金属资源,并将分析结果发送回地球。要完成这项任务,可以使用激光诱导击穿光谱系统,即LIBS。激光会使表面的物质蒸发,这样传感器就可以分析蒸发产生的等离子体发射的光,从而判断小行星的表面物质含有什么元素。

勘探航天器可能还会在小行星的表面种植一个无线电信标,从而给这颗小行星做下记号。据行星资源公司的管理者说,这种无线电信标不仅可以帮助未来的任务确定小行星的位置,还可以标志小行星的所有权。

一家私人公司宣称对小行星的所有权,法律上还没有相关的规定。1967年,100多个国家曾共同签署了一项《外太空公约》。如果按照这个公约的规定,放置一个无线电发射器就有助于宣称所有权。

第三步:开始挖掘

太空矿工最看重的不是金子,而是水。当水被分解成氢和氧两种元素的时候,它的价值就更重大了:氢可以给电池充电,也可以重新与氧结合,成为一种能量很大的燃料。在太空中挖掘水比从地球往太空运水更便宜。从地球向太空运送1加仑水的成本可能高达几万美元。行星资源公司可以将在太空挖出的水卖给政府或私人航天器,并从中获利。

含碳的球粒状小行星是寻找水的最佳场所。亚利桑那大学的荣誉退休教授John Lewis说,这些小行星的表面比较脆。不需要钻洞,只要稍微挖一下,就能在这种小行星中找到水。

一大群挖掘航天器,用有倒钩的脚牢牢抓住小行星的表面,可以用像大象的长鼻子一样的吸管挖掘出富含水的土壤,另一些航天器则负责打扫作业留下的废墟。然后,机器人会将这些土运到一个密封的容器里。一个处理器会加热这些土壤,让水蒸发出来,并把水蒸气收集到储存罐里。

太空矿工在挖掘金属的时候面对的挑战要更大一些。田纳西大学的地质科学家Harry McSween说,金属型小行星可能根本无法开采。要锚定在这样的天体上本身就很难——钻头型的着陆垫根本就不管用——更别提要从这样的小行星表面挖下一块东西进行处理了。他说,“考虑到这样做需要耗费的能量,你可能会觉得这样的操作是不现实的。”

但是Lewis指出,有些小行星可能含有高达30%的金属,这些金属呈镍钴系合金形式和铂族金属合金形式。他说,“诱人的是,只要用一块磁铁就可以将金属微粒从土壤中分离出来。”

有些富含金属的小行星可能值得将它们整体拉近地球。Lewis说,“这些小行星中金属的含量非常高,你忍不住会想,能不能把它们整个都带回来。”

第四步:运送商品

在太空出售,但是谁会来买呢?

现在还不清楚谁会购买这些太空矿工费了这么大的力气挖掘出的矿产。

最有利可图的大概是铂族金属——这也是可以运回地球的几类太空商品之一。Lewicki说,“这些金属会给我们的高科技工艺带来巨大的影响。”今天,铂族金属主要用于石油工业的催化剂。它们也可以用于硬盘驱动器、汽车火花塞和医疗设备。

小行星中通常会含有0.0015%的铂族金属,一颗500吨的小行星上的铂族金属储量将是地球上含量最高的矿床储量的三倍。这给经济带来的影响将是无法预测的。

但是大多数在小行星上制造的商品只有在未来,人类在太空的活动比较频繁的时候,才能派上用场。例如,可以在地外设置燃料补给和水补给站,为长途飞行中的航天员服务。如果没有这样的长途飞机,这种业务模式也就没有用了。

类似地,在小行星开采的金属也可以用于在太空建造太空站和宇宙飞船。我们可以利用这些太空原料在太空中建造航天器,而不需要从地球上运送材料。如果没有在轨建设活动,显然也不会有这样的业务。

如果太空站能够为长期居民生产食物,他们将构成一个比钢铁更加有利可图的市场。在太空开采的氮和氨可以用作肥料。如果人类想在太空建设家园,这样的产业是必不可少的。

行星资源公司的计划不仅是一个商业计划,而是一个支持太空探索的极尽浪漫想象的蓝图。

(via popularmechanics)

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