我們距離太空采礦還有多遠(yuǎn)？

本文為《半月談內(nèi)部版》2024年第5期內(nèi)容

遙遠(yuǎn)又神秘的小行星上豐富的資源受到政府、學(xué)界、媒體等廣泛關(guān)注。當(dāng)科幻電影中小行星采礦的橋段在現(xiàn)實(shí)中被熱議，不禁讓人思考：我們距離小行星采礦究竟還有多遠(yuǎn)？

從近些年的媒體報(bào)道來看，美國(guó)、日本等國(guó)已向小行星發(fā)射了探測(cè)器，開展小行星探索計(jì)劃，并帶回了小行星物質(zhì)樣本。受訪專家認(rèn)為，雖然從技術(shù)發(fā)展和成本角度考慮，小行星采礦短期內(nèi)不具備可行性，但可進(jìn)一步加大相關(guān)探測(cè)、開采技術(shù)研究，為小行星采礦等做好前期技術(shù)搭建。

小行星采礦“走出”科幻電影

一臺(tái)探測(cè)器遨游在孤獨(dú)的宇宙中，當(dāng)它鎖定一顆小行星后，調(diào)轉(zhuǎn)方向、著陸、伸出機(jī)械臂開始開采礦物……

這樣的情節(jié)目前只出現(xiàn)在科幻電影中。現(xiàn)實(shí)中，隨著人類對(duì)小行星的研究和探測(cè)不斷深入，小行星采礦是否具有可行性屢成熱門話題。

據(jù)公開資料介紹，小行星是繞太陽運(yùn)行的小型巖石天體，它們要比同樣繞太陽運(yùn)行的行星小得多。按成分劃分，小行星主要分為C型（含碳）、S型（硅酸鹽加上金屬的混合物，類似于鎳鐵石隕石）和M型（主要由鐵鎳構(gòu)成）。當(dāng)前，世界各國(guó)對(duì)鐵、鉑和鎳等金屬的需求量很大，很多是具有戰(zhàn)略性的礦產(chǎn)資源。以鐵鎳材料為例，它能夠制造出高精度、高可靠性的電子器件，也是航空、航天器發(fā)動(dòng)機(jī)和其他高溫機(jī)械零件的理想材料。

隨著地球自然資源不斷被開發(fā)，一些國(guó)家更加重視獲取資源的新途徑，將目光投向小行星。有媒體報(bào)道，小行星數(shù)據(jù)庫Asterank追蹤了60多萬顆小行星的相關(guān)數(shù)據(jù)。據(jù)其評(píng)估，不少小行星價(jià)值超過百萬億美元。如此“價(jià)值連城”的小行星，讓一些國(guó)家看到了先機(jī)。

美國(guó)是最早開展行動(dòng)的國(guó)家之一。《美國(guó)商業(yè)太空發(fā)射競(jìng)爭(zhēng)法案》于2015年簽署生效，允許個(gè)人和私營(yíng)企業(yè)進(jìn)行太空采礦。“誰發(fā)現(xiàn)歸誰”的規(guī)定在當(dāng)時(shí)引發(fā)媒體對(duì)“太空淘金”的熱議。隨后，美國(guó)、日本等國(guó)家發(fā)射探測(cè)器開展小行星探索計(jì)劃，并已有探測(cè)器攜帶小行星樣本回到地球。

日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的小行星探測(cè)器“隼鳥2號(hào)”于2014年發(fā)射起航，在2020年從小行星“龍宮”返回，帶回約5.4克行星表面樣本，首次在地球以外確認(rèn)“生命之源”氨基酸的存在。目前，“隼鳥2號(hào)”還在繼續(xù)其太空之旅，將對(duì)另一顆小行星進(jìn)行探測(cè)。美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）于2016年向小行星“貝努”發(fā)射了“冥王號(hào)”探測(cè)器，于2023年9月帶回含有微量水和碳的樣本。

技術(shù)難關(guān)和成本高昂成現(xiàn)實(shí)難題

盡管小行星采礦前景廣闊，能為各國(guó)儲(chǔ)備戰(zhàn)略資源提供充足支撐，但想在遙遠(yuǎn)的小行星真正實(shí)現(xiàn)勘探、采集并非易事。從技術(shù)、成本等多方面考慮，人類還需要突破層層難關(guān)。

——從技術(shù)層面分析，人類對(duì)小行星的探索僅處于初級(jí)階段。

受訪專家認(rèn)為，盡管人類已開展深空探測(cè)計(jì)劃，發(fā)射探測(cè)器造訪木星、土星、天王星和海王星等，對(duì)這些行星的了解愈發(fā)深入，但探測(cè)和采集的難度不可同日而語。

中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所研究員徐振邦說，小行星采礦的流程可劃分為三個(gè)階段。先是探測(cè)，通過發(fā)射探測(cè)器確定小行星上是否存在貴金屬等資源。再是勘探，根據(jù)該小行星的成分、與地球的距離、到達(dá)它所需的時(shí)間，以及其飛行和旋轉(zhuǎn)速度等因素確定勘探方式，采集樣本并對(duì)其表面進(jìn)行挖掘，確認(rèn)是否有足夠材料可供開采。最后一步才是開采。

目前人類在這一領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)展僅突破了勘探的初級(jí)階段，即將少量樣本帶回地球。“冥王號(hào)”探測(cè)器是在采樣臂與“貝努”表面接觸后發(fā)射了一發(fā)壓縮氮?dú)猓貌蓸颖垲^部捕獲氣體揚(yáng)起的表面物質(zhì)；“隼鳥2號(hào)”則是在接觸表面后發(fā)出鉭質(zhì)子彈，捕獲子彈揚(yáng)起的物質(zhì)。

——高昂成本導(dǎo)致商業(yè)化小行星采礦面臨挑戰(zhàn)。

從地球飛往遙遠(yuǎn)的小行星，動(dòng)用一系列高科技設(shè)備、技術(shù)實(shí)施礦物采集，這不僅需要技術(shù)突破，更需要持續(xù)投入大量資金加以支持。國(guó)際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席楊宇光認(rèn)為，即便太空發(fā)射的成本能降低，更多也是在近地層面，而對(duì)于深空探索來說，航天運(yùn)輸成本實(shí)質(zhì)性降低還有很長(zhǎng)的路要走。有外媒評(píng)論稱，高昂的投入成本、漫長(zhǎng)的時(shí)間周期、預(yù)測(cè)潛在利潤(rùn)的難度等因素，使一些小行星采礦公司許諾的可觀利潤(rùn)并不能在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

已有高科技企業(yè)由于資金問題導(dǎo)致計(jì)劃失敗。早在十多年前，美國(guó)深空工業(yè)公司和行星資源公司就啟動(dòng)了相關(guān)項(xiàng)目，從多個(gè)投資公司吸引風(fēng)險(xiǎn)投資。但最終都未開發(fā)出獨(dú)立的盈利平臺(tái)，導(dǎo)致許多投資者紛紛撤資。

既要“仰望星空”也要“腳踏實(shí)地”

我國(guó)在航空航天領(lǐng)域成果豐碩、發(fā)展迅速，在深空探索領(lǐng)域也逐步深入。未來，我國(guó)也會(huì)在月球探測(cè)、行星探測(cè)和運(yùn)載技術(shù)等領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)力。

國(guó)家航天局公布了我國(guó)探月工程四期、深空探測(cè)任務(wù)后續(xù)規(guī)劃。公開消息顯示，我國(guó)計(jì)劃2030年前實(shí)現(xiàn)中國(guó)人首次登陸月球，也開始著手實(shí)施小行星探測(cè)任務(wù)。“天問二號(hào)”探測(cè)器預(yù)計(jì)在2025年前后發(fā)射，對(duì)一顆近地小行星進(jìn)行探測(cè)并采樣返回。

“雖然現(xiàn)在帶回的小行星樣本量很少，但科學(xué)研究?jī)r(jià)值非常高。從科學(xué)研究和牽引航天技術(shù)發(fā)展等角度來看，都有必要對(duì)小行星進(jìn)行探測(cè)。”楊宇光認(rèn)為，考慮到高昂的航天運(yùn)輸成本和小行星低重力資源等因素，在采礦應(yīng)用層面，小行星資源的原位利用爭(zhēng)議較少，但帶回地球的模式還值得商榷。

“風(fēng)物長(zhǎng)宜放眼量。”徐振邦認(rèn)為，在開展小行星采礦等長(zhǎng)遠(yuǎn)期深空探測(cè)計(jì)劃的同時(shí)，我國(guó)目前還需扎實(shí)開展探月工程，關(guān)注可行性更高、價(jià)值更大的月球資源開采，并為未來技術(shù)發(fā)展做好相關(guān)驗(yàn)證。比如地球上的氦元素主要是氦4，氦3儲(chǔ)量不足，而可作為清潔核能源的氦3在月球上儲(chǔ)量豐富。

目前我國(guó)科研人員利用“嫦娥五號(hào)”帶回的月壤已找到捕獲和保存氦3氣體的關(guān)鍵物質(zhì)。徐振邦表示：“在此基礎(chǔ)上，我國(guó)可進(jìn)一步加大相關(guān)探測(cè)、開采技術(shù)研究，既為未來月球氦3的原位開采利用奠定基礎(chǔ)，也為小行星采礦等深空探測(cè)計(jì)劃做好前期技術(shù)搭建。”

半月談?dòng)浾撸好虾?宋心平

原標(biāo)題：《太空采礦？短期不可行，長(zhǎng)宜放眼量》

來源： 半月談