小行星采礦有多可行？一項(xiàng)新研究展開(kāi)

幾年前，小行星采礦業(yè)當(dāng)時(shí)非常流行。隨著商業(yè)航天領(lǐng)域的快速發(fā)展，商業(yè)化太空的夢(mèng)想似乎幾乎迫在眉睫。

基本上，擁有能夠會(huì)合并采礦近地小行星（NEA）并將它們送回太空工廠的平臺(tái)和航天器的想法，與派遣商業(yè)船員一起火星.

經(jīng)過(guò)大量投機(jī)和失敗的項(xiàng)目，這些計(jì)劃被擱置，直到技術(shù)成熟并完成其他里程碑。

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盡管如此，小行星開(kāi)采及其帶來(lái)的“后稀缺”未來(lái)依然存在。除了需要更多基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)發(fā)展外，還需要進(jìn)一步研究以確定小型小行星的化學(xué)成分。

在近期研究由空間科學(xué)研究所（ICE-CSIC）研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)分析了C型（富含碳）小行星樣本，這些小行星占已知小行星的75%。他們的發(fā)現(xiàn)表明，這些小行星可能是關(guān)鍵的原材料來(lái)源，為未來(lái)資源開(kāi)發(fā)提供了機(jī)遇。

該團(tuán)隊(duì)由來(lái)自巴塞羅那空間科學(xué)研究所（ICE）和加泰羅尼亞空間研究所（IEEC）的理論物理學(xué)家Josep M. Trigo-Rodríguez博士領(lǐng)導(dǎo)。

他與博士生保羅·格雷博爾-托馬斯（同樣來(lái)自ICE和IEEC）、喬迪·伊巴涅斯-因薩博士（巴塞羅那地球科學(xué)）、哈辛托·阿隆索-阿斯卡拉特教授（卡斯蒂利亞-拉曼恰大學(xué)）以及瑪麗亞·格里采維奇教授（赫爾辛基大學(xué)及烏拉爾聯(lián)邦大學(xué)物理技術(shù)研究所）共同參與。

他們的工作詳述將在1月2日發(fā)表的一篇論文中，皇家天文學(xué)會(huì)月刊(MNRAS).

碳質(zhì)球粒隕石（C球粒隕石）定期墜落地球，盡管科學(xué)家很少將其回收進(jìn)行研究。除了僅占所有隕石的5%外，它們的脆弱特性常常導(dǎo)致碎片破碎并丟失。迄今為止，大多數(shù)回收的魚(yú)都出現(xiàn)在沙漠地區(qū)，包括撒哈拉和南極洲。

ICE-CSIC的小行星、彗星與隕石研究組由特里戈-羅德里格斯領(lǐng)導(dǎo)，負(fù)責(zé)研究小行星和彗星的物理化學(xué)特性，并作為NASA南極隕石收藏的國(guó)際存儲(chǔ)庫(kù)。

在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)選擇并描述了小行星樣本，隨后由卡斯蒂利亞-拉曼恰大學(xué)的Jacinto Alonso-Azcárate教授利用質(zhì)譜分析。

這使他們能夠精確確定六大類(lèi)C球粒隕石的化學(xué)組成，為未來(lái)資源開(kāi)采是否可行提供了寶貴信息。賽義德·特里戈-羅德里格斯在西班牙國(guó)家研究委員會(huì)（CSIC）中發(fā)表新聞稿:

“這些隕石的科學(xué)價(jià)值在于它們采樣了小型、未分化的小行星，并為其起源天體的化學(xué)成分和進(jìn)化歷史提供了寶貴的信息。

“在ICE-CSIC和IEEC，我們專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)，以更好地理解這些小行星的性質(zhì)，以及太空中發(fā)生的物理過(guò)程如何影響它們的性質(zhì)和礦物組成?，F(xiàn)在正在發(fā)表的作品正是團(tuán)隊(duì)努力的結(jié)晶?！?/p>

了解小行星中物質(zhì)的豐度至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈兏叨犬愘|(zhì)。雖然通常分為三類(lèi)：C型（碳質(zhì)）、M型（金屬型）和S型（硅質(zhì)），但它們也根據(jù)光譜特征和軌道進(jìn)行分類(lèi)。

此外，小行星本質(zhì)上是太陽(yáng)系形成后遺留的物質(zhì)，深受其漫長(zhǎng)進(jìn)化歷史（約45億年）的影響。因此，了解小行星的精確組成對(duì)于確定不同資源（水、礦石等）可能分布的位置至關(guān)重要。

根據(jù)團(tuán)隊(duì)的結(jié)果，開(kāi)采未分化小行星（被認(rèn)為是球粒隕石的前身）遠(yuǎn)不可行。研究還確定了一種富含橄欖石和尖晶石帶的小行星，作為采礦作業(yè)的潛在目標(biāo)。

團(tuán)隊(duì)還指出，應(yīng)選擇富含水、含水礦物濃度高的小行星。與此同時(shí)，他們強(qiáng)調(diào)需要進(jìn)行額外的樣本返回任務(wù)，以驗(yàn)證前體的身份，才能實(shí)現(xiàn)采礦。賽義德Trigo-Rodríguez：

“除了樣本回收任務(wù)帶來(lái)的進(jìn)展外，真正需要能夠在低重力條件下采取果斷技術(shù)開(kāi)發(fā)、提取和收集這些材料的公司。這些材料的加工及產(chǎn)生的廢棄物也將產(chǎn)生重大影響，應(yīng)當(dāng)被量化并適當(dāng)緩解。”

他們認(rèn)為，這將需要開(kāi)發(fā)大規(guī)模的采集系統(tǒng)和在微重力下提取資源的方法。

“對(duì)于某些富含水的碳質(zhì)小行星來(lái)說(shuō)，提取水資源再利用似乎更可行，無(wú)論是作為燃料還是探索其他星球的主要資源?！?a>說(shuō)特里戈-羅德里格斯。

“這也可能為科學(xué)提供更多關(guān)于某些天體的知識(shí)，這些天體有朝一日可能威脅到我們的生存。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們甚至可以開(kāi)采并縮小潛在危險(xiǎn)的小行星，使其不再危險(xiǎn)?！弊鳛镚rèbol-Tomàs時(shí)期新增內(nèi)容:

“在我們的潔凈室中用其他分析技術(shù)研究和選擇這些類(lèi)型的隕石非常有趣，尤其是因?yàn)樗鼈兯V物和化學(xué)元素的多樣性。然而，大多數(shù)小行星的珍貴元素豐度相對(duì)較少，因此我們研究的目標(biāo)是了解這些元素的提取在多大程度上可行。

“聽(tīng)起來(lái)像科幻，但三十年前首次樣本返回任務(wù)計(jì)劃時(shí)，它看起來(lái)也像科幻?！?/p>

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無(wú)論如何，小行星采礦的益處巨大，這也是該主題在過(guò)去十年中獲得廣泛關(guān)注的原因。除了貴金屬，許多小行星還是水冰的來(lái)源，可用于制造深空任務(wù)所需的燃料以及飲用水和灌溉作物。

這意味著減少對(duì)地球補(bǔ)給任務(wù)的依賴(lài)，使機(jī)器人和載人任務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的自給自足。通過(guò)將采礦和制造業(yè)遷至地月空間和主小行星帶，人類(lèi)還將減少這些產(chǎn)業(yè)對(duì)地球的環(huán)境影響。

盡管過(guò)去十年公眾對(duì)小行星采礦的熱情有所減弱，但許多企業(yè)如今仍在研究和開(kāi)發(fā)必要的技術(shù)。同樣，NASA和JAXA等航天機(jī)構(gòu)也進(jìn)行了樣本返回任務(wù)，揭示了小行星可能蘊(yùn)藏的科學(xué)和物質(zhì)財(cái)富。

在不久的將來(lái)，中國(guó)的天問(wèn)二號(hào)任務(wù)將與一顆NEA和一顆主小行星帶彗星會(huì)合。雖然可能需要幾十年（甚至更久）才能出現(xiàn)航天資源產(chǎn)業(yè)，但已有許多人準(zhǔn)備從一開(kāi)始就參與其中。

延伸閱讀：CSIC（中央工業(yè)化學(xué)工業(yè)委員會(huì)）,MNRAS

本文最初發(fā)表于今日宇宙.請(qǐng)閱讀原文.

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