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(jìn)實(shí)驗(yàn)室-加州理工學(xué)院

幾年前，小行星采礦概念曾風(fēng)靡一時。隨著商業(yè)航天領(lǐng)域的迅速發(fā)展，將太空采礦商業(yè)化的夢想似乎已指日可待。

從本質(zhì)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?qū)⑦@些開采物運(yùn)回太空工廠，這件事情的重要性不亞于人類可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化地往返火星。

在經(jīng)歷了大量的炒作和多次失敗嘗試之后，這些計(jì)劃被暫時擱置一旁，直到相關(guān)技術(shù)成熟起來以及其它的關(guān)鍵步驟得以完成之后，這些計(jì)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(zhì)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(shè)更多的基礎(chǔ)設(shè)施，以及發(fā)展航天技術(shù)之外，進(jìn)一步研究確定小行星的化學(xué)成分也至關(guān)重要。

在最近的一項(xiàng)研究中，由西班牙國家研究委員會空間科學(xué)研究所（ICE-CSIC）的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個團(tuán)隊(duì)對 C 類（富含碳元素）小行星的樣本進(jìn)行了分析，這類小行星占已知小行星數(shù)量的 75%。他們的研究結(jié)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(fā)價值。

該團(tuán)隊(duì)由約塞普·M·特里戈-羅德里格斯博士領(lǐng)導(dǎo)，他是來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。

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(nèi)斯-因薩（巴塞羅那地球科學(xué)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(xué)）以及瑪麗亞·格里塞維奇（赫爾辛基大學(xué)及烏拉爾聯(lián)邦大學(xué)物理與技術(shù)研究所）一同參與了研究。

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

來自美國國家航空航天局南極采集項(xiàng)目的一塊碳質(zhì)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(zhì)球粒隕石（C 型球粒隕石）會不定期地墜落到地球上，但科學(xué)家們很少對其進(jìn)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(shù)此類隕石都發(fā)現(xiàn)于沙漠地區(qū)，包括撒哈拉沙漠和南極洲等地區(qū)。

由特里戈-羅德里格斯領(lǐng)導(dǎo)的 ICE-CSIC “小行星、彗星和隕石”研究小組，負(fù)責(zé)研究小行星和彗星的物理化學(xué)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(tuán)隊(duì)挑選并標(biāo)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(xué)的雅克丁托諾·阿隆索-阿斯卡雷特教授利用質(zhì)譜儀進(jìn)行了分析。

這分析使得他們能夠確定六種最常見的碳質(zhì)球粒隕石的精確化學(xué)成分，從而為未來是否能夠?qū)ζ溥M(jìn)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(xué)研究所（CSIC）的一份新聞稿中說道：“這些隕石之所以受到科學(xué)界的關(guān)注，是因?yàn)樗鼈兡軌虿杉叫⌒颓椅捶诸惖男⌒行菢颖荆⒛転樗鼈兯鶃碓吹奶祗w的化學(xué)成分和演化歷史提供有價值的信息。在 ICE-CSIC 和 IEEC 機(jī)構(gòu)，我們專注于開展實(shí)驗(yàn)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(fā)生的物理過程如何影響它們的性質(zhì)和礦物構(gòu)成。目前發(fā)表的這項(xiàng)研究成果正是我們團(tuán)隊(duì)共同努力的成果。”

了解小行星中物質(zhì)的豐富程度至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈兊某煞址浅?fù)雜多樣。小行星通常被分為三類：C 類（碳質(zhì)）、M 類（金屬質(zhì)）或 S 類（硅質(zhì)），此外，它們還會根據(jù)光譜特征和軌道進(jìn)行分類。

此外，小行星本質(zhì)上是太陽系形成過程中遺留下來的物質(zhì)，并且深受其漫長進(jìn)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(guān)重要。

太陽系中的42顆小行星

圖源：歐洲南方天文臺

根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果，開采未分類的小行星幾乎是不可行的，這些小行星被認(rèn)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(rèn)為適合用于采礦作業(yè)。

該團(tuán)隊(duì)還指出，應(yīng)選擇富含水分且含有大量含水礦物質(zhì)的小行星。同時，他們強(qiáng)調(diào)需要開展更多的樣本返回任務(wù)，以在進(jìn)行開采之前確認(rèn)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(wù)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(chǎn)生的廢棄物也會產(chǎn)生重大影響，對此也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行量化評估并采取適當(dāng)措施加以緩解。”

團(tuán)隊(duì)成員認(rèn)為，這將需要建立大規(guī)模的收集系統(tǒng)以及形成在微重力環(huán)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(zhì)小行星而言，提取水分并加以循環(huán)利用似乎更具可行性，因?yàn)榧瓤梢詫⑵溆米魅剂希部梢宰鳛樘剿髌渌乔虻闹饕Y源。”

小行星采礦公司想象圖

“這還能讓科學(xué)界更深入地了解某些可能威脅到我們生存的天體。從長遠(yuǎn)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(gòu)成威脅。”格雷博爾-托馬斯補(bǔ)充道：

“在我們的無塵室中，利用其他分析技術(shù)對這類隕石進(jìn)行研究和挑選，是一件非常有趣的事情，尤其是因?yàn)檫@些隕石所含的礦物質(zhì)和化學(xué)元素種類繁多。然而，大多數(shù)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。”

這聽起來像是科幻小說里的情節(jié)，但回想三十年前制定首次樣本返回計(jì)劃時，那似乎也完全像是科幻小說里的內(nèi)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(lǐng)域在過去十年里受到了如此多的關(guān)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(wù)所需的燃料或者用于飲用水和灌溉農(nóng)作物。

這意味著太空任務(wù)將減少對來自地球的補(bǔ)給任務(wù)的依賴，從而使機(jī)器人和載人任務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的自給自足能力。通過將采礦和制造活動轉(zhuǎn)移到地月空間以及主小行星帶，人類還將減少這些產(chǎn)業(yè)對地球造成的環(huán)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(yè)正在研究并開發(fā)相關(guān)技術(shù)。同樣，像美國國家航空航天局（NASA）和日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）這樣的航天機(jī)構(gòu)也開展了樣本返回任務(wù)，這些任務(wù)揭示了小行星上所蘊(yùn)含的大量科學(xué)和物質(zhì)財(cái)富。

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

責(zé)任編輯：周英杰

牧夫新媒體編輯部

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太空采礦想象圖

圖源：網(wǎng)絡(luò)

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