當美國還在把目光局限于月球,準備搶在中國之前重返月球時,轉頭發現,中國的雄心已經對準了太空深處。月球確實有豐富的資源,但我們的志向,絕不僅限于此。
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近日,在商業航天器及應用產業鏈共鏈行動大會上,中國航天科技集團論證了一個重大的項目——天工開物。
光是聽到這個名字,就讓我們對祖國文化的厚重與豐富感到自豪,也為這個計劃充滿了向往。《天工開物》本來是明代科學家宋應星所撰的生產工藝百科全書,放在這個項目里,不僅有一定的貼合度,而且也符合“上九天攬月”的太空任務,真的絕佳!
實際上,這個計劃最早在2023年9月就提出了,由中國科學院院士王巍通過題為《太空資源開發體系發展設想》的報告進行了詳細的闡述。
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文章的開篇,他首先明確了 太空資源的分類——
位置資源,如LEO、GEO、EML等特殊軌道和位置;
信息資源,如恒星、脈沖星等特殊的方位和頻率信息,可提供導航服務;
環境資源,如微重力、高真空、強輻射、大溫差等特殊天然環境
能源資源,如太陽能、地熱能、潮汐能等;
物質資源,如月球、小天體、火星等蘊藏的自然資源等。
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普通人能想到的,一般都是物質資源。比如天文學上比較有名的“黃金小行星”16 Psyche,就有人覺得需要去開采。位置資源是我們近期多次提過的,世界各國發展商業航天的目標之一就是搶占這部分資源。
而“天工開物”項目的目標,是我們通過強大的航天技術發展,利用上述資源,進而展開深空探測、長期駐留以及空間基礎設施的持續運行。
簡單來說,就是一個良性的循環:利用航天技術前往太空→在太空開采關鍵資源→利用這些資源前往太空更深處→在太空更深處開發并利用更豐富的資源……
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舉個例子,人類已經實現了載人登月,并且隨著美國的阿爾忒彌斯計劃和我國的載人登月計劃推進,未來有望常態化。但這不意味著我們就能建立月球基地,只有實現了對月球資源的開采,并成功利用,才能完成這個目標。
不論是建造月球基地的建筑材料,還是生活和生產所必需的水,都需要“原位開采”。因為人類的運力有限,從沒辦法把那么多資源從地球運過去,其成本注定了任務的不現實。只有原位開采,才是終極答案。
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舉個例子,在太空中,水是極其寶貴的資源,它不僅可以支持航天員的生命維持,而且如果我們建造太空基地,水可以廣泛地參與到各項生產之中。更重要的是,如果有足夠的水,就可以電解成氫和氧,再壓縮成液體,就是火箭的燃料,可以直接前往宇宙更深處。
王巍院士給出了一組數據:如果只靠地球上的資源把推進劑送到地月系統的關鍵位置,其成本將高達每千克數萬美元。如果能夠在月球直接獲取資源,那么成本最低可以降到每千克500美元!
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所以,“太空挖礦”看似是“賺錢”,實則不是靠帶來收入,而是靠的節約成本。
什么成本?
那就是進軍宇宙的成本。
在未來,我國將會探測更深層次的太陽系,真正實現征服星辰大海的宏偉愿景。這個理想,不能通過僅僅在地球進行火箭發射來實現,而是要逐步擴張我們的太空基地范圍。
具體來說,就是征服一顆星球,在其周圍建立基地。再利用這個基地作為跳板,前往宇宙更深處。在這個過程中,就需要就近開采太空資源,以最低的成本支持下一步探索。
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通過這樣的方式,我國將把探索的范圍擴大到太陽系的各個角落。這個計劃,想想就覺得太牛了。
在航天領域,我國通常都會采用“三步走”的戰略。比如探月任務,短期是“繞”“落”“回”,長期是“探”“登“”駐“。針對近期的近地天體資源開發,王巍院士也提出了“三步走”的設想——
“勘”:即太空資源勘察任務,指的是在2023年~2025年期間,利用已有的天文望遠鏡,對近地天體進行勘察,建立太空資源數據庫,繪制太空資源分布圖譜。簡單來說,就是知道我們要開采的東西在哪里,確定開采目標。
“采”:即太空資源開采演示任務,旨在通過相關演示任務,驗證我們在太空中開發資源的技術可行性,預計在2030年前完成。
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“用”:也就是太空資源開發示范工程,目標是在2031~2040年間,形成太空資源規模開發的初步能力,也就是我們真正把“太空采礦”帶進現實并加以利用的開端。
這還是短期的計劃,如果是長期的,那么我們的規劃就更宏大了。他設想稱:
到2035年前,我國要實現近地天體的資源開發能力,包括月球和近地小行星,形成地月空間資源供應能力和近地小天體采礦能力。
2050年左右,我國將爭取實現對火星和主帶小行星的資源開發,具備火星資源補給的能力。
2075年左右,我們的目標將擴展對所有內行星的資源開發,包括水星、金星、木星和土星。
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2100年左右,繼續補充建設資源補給站點,力爭形成太陽系全域資源開發能力。
從下圖可以看出來,我們正在計劃一點點地向外探索,并建立補給站。通過這些補給站,我們可以獲得太空資源,從而維持長期、可持續性的太陽系探索計劃。所謂的“太空挖礦”,其實指的也不只是大家印象中的礦物,而是各種各樣的太空資源。獲取的太空資源,也不是為了帶回地球,而是用于支撐人類進軍宇宙更深處。
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這些看似是科幻作品里的場景,我們的航天人是玩真的了,必須要將其帶進現實。人類對宇宙的探索,總要勇敢地邁出第一步。美國已經邁得很多了,該我們引領潮流了。
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