太空采矿时代即将到来?面对太空无限资源,人类应当如何

太空采矿时代即将到来?面对太空无限资源,人类应当如何

长期以来,太空采矿一直是科幻小说的主流,现在,科幻很快就会成为现实。采矿之前我们先要了解被采的对象是谁呢?其实就是很多小行星。这些岩石、金属和冰体的小行星从几米到975公里不等,其中最大的是谷神星。小行星通常根据其光谱类型进行分类,这与它们反射的光类型有关。

C型是碳质小行星:75%的小行星是由碳构成的,例如253 Mathilde。S型是硅基或石质小行星,硅基或石质约占小行星体积的17%,例如厄洛斯小行星。其实地球母亲已经给予了我们很多宝藏,但是随着人口增多,需求越来越大,地球已经不能满足人类了,一些稀土元素在地球的干将确实很少,比如铂,铂是电子产品和化学反应催化剂的贵金属,2012年,仅汽车制造商使用了价值70亿美元的铂。还有钯,它比铂坚硬,用途类似。

大多数小行星在行星火星和木星之间的轨道上运行。这些天体可能是太阳系早期形成的遗留物。其他的小行星,在木星轨道附近的稳定点上徘徊。而我们平时常说到的近地小行星是指那些穿越太阳系内部的小行星,它们可以接近或穿越地球轨道。

一个好消息是与登陆月球相比,到达近地小行星所需的总能量更少,到达小行星目的地比登陆火星容易的多。

2012年,行星资源公司透露,它打算从小行星中提取有价值的物质。首先,阿基德-100空间望远镜将位于低地球轨道,先收集光谱数据,以确定小行星的组成和市场价值。成群结队的低成本的机器人宇宙飞船将在小行星上排布,以提取其资源,小型富含冰的物体可以被捕获,拖回地球附近进行取水。

在2013年,深空工业公司宣布了一项雄心勃勃的计划,最终涉及太空机器人制造,这些工厂可以从小行星金属中打印组件。首先,微型探测卫星会被送进太阳系内进行单向侦察任务,到达目标小行星。然后,大型飞船将被派去捕获样本,甚至是小行星然后返回。最终,制造过程或者提取过程可以在太空中完成。

最近几年,NASA提到将人类发射到小行星上是一个可能的目标,不过这之前必须研制出能够在深空飞行的新型飞行器。这项工作由于小行星表面重力非常低而变得复杂,它需要不同的设备来运行,无论是在地球轨道的微重力中,还是在月球表面的六分之一重力中。

其实就目前来说,各国宇航局还是先以探测为主,说起探测小行星的目标,我们可以着重看一下小行星本努和小行星龙宫。两家宇航局机构不是看商业价值选择小行星,而是需要看研究价值……

本努是太阳系早期的古老遗迹,已有45亿多年的历史,科学家测算本努在我们太阳系形成后的一千万年内就形成了。因为它的材料是如此古老,本努代表了我们太阳系岩石行星的一种历史构成,它甚至可能含有地球初期的有机分子。

与行星相比,本努的大小微不足道,本努的赤道只有大约半公里宽,实际上它只比帝国大厦的高度稍宽一些。相比之下,最小的行星水星,也有4800千米宽。本努与太阳的平均轨道距离约为1.68亿千米,仅略高于地球平均轨道距离。​

本努每1.2年绕太阳转一圈。它每4.3小时绕轴旋转一次。本努每六年接近地球一次,不过在接近地球的过程中,它与地球的确切距离各不相同。

本努很可能是在大约7亿到20亿年前从一颗更大的富含碳的小行星上分离出来的,这在太阳系地质时代是相对较新的。它很可能是在火星和木星之间的主小行星带中形成的,并且从那时起就已经逐渐开始靠近地球了。

科学家们认为,一次灾难性的碰撞使一颗直径100至200公里的富含碳的小行星分裂,分散了包括本努在内的碎片。由于与大行星的引力相互作用,小行星进入近地空间,本努吸收太阳光并以红外辐射的形式重新释放热量,这样也会使得本努接近我们。

就其组成而言,由于本努与地球上发现的富含碳的陨石相似,科学家认为这颗小行星是由太阳系一些最古老的物质组成的。这些材料是在太阳系形成很久以前,在大型垂死恒星中形成的,包括超新星爆炸。当行星在巨大的碰撞中破裂时,小行星的物质就会被热量所改变。陨石在颜色或光谱性质上似乎与本努相似,但通常含有有机物质,而有机物质不一定来自生物源。

大家可以认为本努是一颗类似瓦砾堆小行星,来自原始大小行星的较小碎片聚集在一起形成了本努。本努的土壤和沙子粘合在一起,但是根据现有的测量数据,Bennu大约有20%到40%的空间是空的,如果轻轻的把本努放置在地球表面,我们星球的引力会导致其整个结构崩溃。

以上是美国宇航局奥西里斯雷克斯小行星探测器的结果,其实本努和龙宫一样,都是太阳系早期遗迹,研究它们就好像研究地球的生物化石,对于追根溯源很有帮助,接下来我们要看的是日本宇航局对龙宫小行星的研究结果。

日本宇航局隼鸟2号小行星探测器探测的目标其实和本努有点类似,龙宫小行星比本努大一点,直径一周可达1千米,也是一颗C型碳小行星,光反射率约为0.05,0.05的反射率几乎可以忽略不计了,如果小行星或者其他天体可以反射光的话,那么它的反射率应该是1或者以上,因此这是一个相当黑的小行星。

小行星龙宫于1999年5月10日被美国线性计划,该小行星的暂定名称是1999 JU3,一旦准确估计小行星的轨道,就分配永久编号162173。1999 JU3列入了2006年的候选目的地名单,当时首次提出了隼鸟2号任务。2015年9月,在隼鸟2号于2014年12月成功发射近一年之后,这颗小行星获得了Ryugu龙宫的名称。

Itokawa小行星(日本宇航局第一次小行星探测任务的目标)的球形看起来有点像饺子,日本宇航局能在隼鸟号到达之前通过雷达观测来确认龙宫形状。但是这对龙宫小行星来说是不可能的,因为这颗小行星自发现以来距离地球都比较远。2008年2月,龙宫距地球0.16天文单位,也就是2400万公里,这对雷达观测来说太远了。在2020年12月,Ryugu将以0.06天文单位,也就是900万公里的距离通过地球轨道,这也是Hayabusa 2从小行星返回地球的时间。

龙宫小行星每7.6275小时旋转一次,由于龙宫接近球形,很难分辨出小行星的旋转方向,现在日本宇航局也没有雷达观测。

先以研究为目的,了解之上可以把小行星利用起来,其实太空蕴藏着无限的宝藏和资源,在科学技术进步到一定程度的时候就可以加以利用,我估计在2030年我们就可以看到小行星的开采计划,受制于原材料的制造商也可以摆脱这一麻烦,更好的开发新产品。

这是一个新的时代,一个新的“大陆”