小行星采礦不完全指南

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翻譯：申振宇

校對：劉海牧 尹天任

審閱：李宜驊

美編：毫秒

后臺：李子琦

https://www.sciencealert.com/how-feasible-is-asteroid-mining-a-new-study-investigates

小行星采礦不完全指南

圖源：美國航空航天局/噴氣推進實驗室-加州理工學院

幾年前，小行星采礦概念曾風靡一時。隨著商業航天領域的迅速發展，將太空采礦商業化的夢想似乎已指日可待。

從本質上來說，擁有可以對接并開采近地小行星（NEA）的平臺和航天器，并能夠將這些開采物運回太空工廠，這件事情的重要性不亞于人類可以實現商業化地往返火星。

在經歷了大量的炒作和多次失敗嘗試之后，這些計劃被暫時擱置一旁，直到相關技術成熟起來以及其它的關鍵步驟得以完成之后，這些計劃才會被重新提上日程。

然而，開采小行星的這一夢想以及它所帶來的那種物質充裕的“后匱乏”未來仍在吸引著人們前赴后繼。除了需要建設更多的基礎設施，以及發展航天技術之外，進一步研究確定小行星的化學成分也至關重要。

在最近的一項研究中，由西班牙國家研究委員會空間科學研究所（ICE-CSIC）的研究人員領導的一個團隊對 C 類（富含碳元素）小行星的樣本進行了分析，這類小行星占已知小行星數量的 75%。他們的研究結果表明，C類小行星可能是重要的原材料來源，具有潛在資源開發價值。

該團隊由約塞普·M·特里戈-羅德里格斯博士領導，他是來自巴塞羅那空間科學研究所（ICE）和加泰羅尼亞空間研究所（IEEC）的理論物理學家。

他與博士生帕烏·格雷博爾-托馬斯（同樣來自 ICE 和 IEEC）、約爾迪·伊巴內斯-因薩（巴塞羅那地球科學研究所）、雅克丁托諾·阿隆索-阿斯卡雷特（卡斯蒂利亞-拉曼查大學）以及瑪麗亞·格里塞維奇（赫爾辛基大學及烏拉爾聯邦大學物理與技術研究所）一同參與了研究。

他們的研究成果已于 1 月 2 日發表在《皇家天文學會月刊》（MNRAS）上。

來自美國國家航空航天局南極采集項目的一塊碳質球粒隕石薄片的反射光圖像。

圖源：ICE-CSIC/ J. M. 特里戈-羅德里格斯等人，2025 年

碳質球粒隕石（C 型球粒隕石）會不定期地墜落到地球上，但科學家們很少對其進行采集研究。這類隕石僅占所有隕石的 5%，而且由于其易碎的特性，常常會破碎并丟失。迄今為止，采集到的大多數此類隕石都發現于沙漠地區，包括撒哈拉沙漠和南極洲等地區。

由特里戈-羅德里格斯領導的 ICE-CSIC “小行星、彗星和隕石”研究小組，負責研究小行星和彗星的物理化學特性，并且是美國國家航空航天局南極隕石收藏的國際存儲庫。

在此次最新研究中，研究團隊挑選并標識了這些小行星樣本，隨后這些樣本由卡斯蒂利亞-拉曼查大學的雅克丁托諾·阿隆索-阿斯卡雷特教授利用質譜儀進行了分析。

這分析使得他們能夠確定六種最常見的碳質球粒隕石的精確化學成分，從而為未來是否能夠對其進行資源開采提供了重要信息。

特里戈-羅德里格斯在西班牙國家研究委員會空間科學研究所（CSIC）的一份新聞稿中說道：“這些隕石之所以受到科學界的關注，是因為它們能夠采集到小型且未分類的小行星樣本，并能為它們所來源的天體的化學成分和演化歷史提供有價值的信息。在 ICE-CSIC 和 IEEC 機構，我們專注于開展實驗研究，以更深入地了解這些小行星的特性，同時也了解太空中發生的物理過程如何影響它們的性質和礦物構成。目前發表的這項研究成果正是我們團隊共同努力的成果?！?/p>

了解小行星中物質的豐富程度至關重要，因為它們的成分非常復雜多樣。小行星通常被分為三類：C 類（碳質）、M 類（金屬質）或 S 類（硅質），此外，它們還會根據光譜特征和軌道進行分類。

此外，小行星本質上是太陽系形成過程中遺留下來的物質，并且深受其漫長進化歷程（約 45 億年）的影響。因此，了解小行星的確切成分對于確定不同資源（如水、礦石等）的可能分布位置至關重要。

太陽系中的42顆小行星

圖源：歐洲南方天文臺

根據該團隊的研究結果，開采未分類的小行星幾乎是不可行的，這些小行星被認為是球粒隕石的起源。該研究還識別出一種富含橄欖石和尖晶石類型的小行星，其被認為適合用于采礦作業。

該團隊還指出，應選擇富含水分且含有大量含水礦物質的小行星。同時，他們強調需要開展更多的樣本返回任務，以在進行開采之前確認原行星體的類別。

特里戈-羅德里格斯說道：“除了樣本返回任務所需要的能力之外，還需要具備能夠在低重力條件下提取和收集這些材料的能力。這些材料的加工以及所產生的廢棄物也會產生重大影響，對此也應當進行量化評估并采取適當措施加以緩解?！?/p>

團隊成員認為，這將需要建立大規模的收集系統以及形成在微重力環境下獲取資源的方法。

特里戈-羅德里格斯表示：“對于那些富含水分的碳質小行星而言，提取水分并加以循環利用似乎更具可行性，因為既可以將其用作燃料，也可以作為探索其他星球的主要資源?！?/p>

小行星采礦公司想象圖

“這還能讓科學界更深入地了解某些可能威脅到我們生存的天體。從長遠來看，我們甚至可以開采并縮小那些可能存在危險的小行星，從而使它們不再構成威脅?！备窭撞?托馬斯補充道：

“在我們的無塵室中，利用其他分析技術對這類隕石進行研究和挑選，是一件非常有趣的事情，尤其是因為這些隕石所含的礦物質和化學元素種類繁多。然而，大多數小行星中珍貴元素的含量相對較少，因此我們研究的目的是要弄清楚這些元素的提取在多大程度上是可行的?！?/p>

這聽起來像是科幻小說里的情節，但回想三十年前制定首次樣本返回計劃時，那似乎也完全像是科幻小說里的內容。

無論如何，小行星采礦帶來的好處是巨大的，這也是為什么這一領域在過去十年里受到了如此多的關注。除了珍貴的金屬外，許多小行星還富含水冰，這些水冰可用于制造深空任務所需的燃料或者用于飲用水和灌溉農作物。

這意味著太空任務將減少對來自地球的補給任務的依賴，從而使機器人和載人任務能夠實現更高的自給自足能力。通過將采礦和制造活動轉移到地月空間以及主小行星帶，人類還將減少這些產業對地球造成的環境影響。

盡管過去十年間公眾對小行星采礦的熱情有所減退，但如今許多企業正在研究并開發相關技術。同樣，像美國國家航空航天局（NASA）和日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）這樣的航天機構也開展了樣本返回任務，這些任務揭示了小行星上所蘊含的大量科學和物質財富。

而且在不久的將來，中國的“天問二號”任務將與一顆近地小行星以及一顆主小行星帶彗星進行會合。盡管要建立太空資源利用產業可能還需要數十年甚至更久的時間，但當下已有許多人搶先參與其中。

責任編輯：周英杰

牧夫新媒體編輯部

『天文濕刻』 牧夫出品

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太空采礦想象圖

圖源：網絡

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