天空中的财富

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  北京时间2015年7月20日清晨,一颗编号为UW-158的小行星接近地球,当时它与地球的距离只有240万千米。这本是一个很普通的天文事件,没有人会关注它,因为它既不会与地球相撞,也不会对我们的生活产生其他什么影响。但是如果我告诉你,这颗不起眼的小行星核心可能存在着大约1亿吨重的白金,其价值约为5.4万亿美元,你是否会对它感兴趣了呢?如果我再告诉你,在我们头顶的天空中,在那茫茫的宇宙里,有着取之不尽、用之不竭的资源与财富,你会有什么想法呢?15世纪到16世纪,欧洲的大航海时代为欧洲的发展提供了巨大的财富积累,但这些财富和我们未来能从宇宙中获得的财富相比,根本就不值一提。所以,成功走向宇宙,才是我们人类的未来。
  天空中的优质矿场
  太阳系中火星与木星轨道之间,存在着一个小行星的聚集区,科学家称之为小行星带。我们所发现的超过98%的小行星都聚集在这一距离太阳约2.17~3.64AU(天文单位)的小行星带中。据天文学家估算,在小行星带中聚集着大约上百万颗小行星,其中最大的四颗分别为谷神星(直径约950千米,“直径”表示形状近似球星)、智神星(大小约550千米,“大小”表示形状不规则,为长宽高的平均值)、婚神星(大小约260千米)和灶神星(大小约540千米)。
  对我们人类来说,小行星带就像一个个等待我们去开采的巨大优质矿场,仅爱神星上蕴藏的铁矿就是地球已开采铁产量的5倍,其价值达到惊人的20万万亿美元。目前,已发现的小行星可以分为三类:碳质小行星、硅质小行星和金属质小行星。其中,碳质和金属质小行星被认为可以为人类提供巨大的资源,具有极大的经济价值:碳质小行星富含氢、碳、氧、氮等元素,能够为太空探索提供燃料;而金属质小行星则主要由铁、镍构成,有些小行星中铂、钴、铑、铱、锇等珍稀元素的含量也很丰富。同时,小行星带中的小行星所含矿石的纯度很高,很多铁陨石或金陨石本身就是一块纯度很高的铁块或金块。我国新疆维吾尔自治区青河县曾经坠落过一块大陨铁,重达30吨,其中铁就占了88.67%,还有9.22%的成分是镍。据美国国家航空航天局NASA估计,如果将小行星带蕴藏的这些资源平均分给全世界70亿人,那么每个人的资产将达到857万亿美元。你是否有一种瞬间被幸福包裹的感觉,是否觉得自己原来竟然也是一个大大的土豪?
  但是,这些空中财产如果无法开采的话,也只是空头支票。那么,我们要如何去开采小行星带中的矿产呢?如果大家看过《星际迷航》《阿凡达》等科幻电影或玩过《EVE》这样的科幻游戏的话,相信大家对于在外星球采矿不会感到陌生,那些在科幻电影或科幻游戏中出现的情形也很有可能在未来一一实现,为我们人类的发展提供近乎无穷无尽的资源。
  太空矿场开发
  北京时间2015年4月25日凌晨1点30分,一个名为“行星资源”的创业公司在西雅图飞行博物馆举行新闻发布会,大胆宣布了其将在小行星上进行采矿的具体计划。该公司的联合创始人兼联合主席彼得·戴尔蒙迪斯表示,一些金属和矿产在地球上十分稀有,在太空中的数量却是近乎无尽的,这些矿产足够为地球上日益增长的发展需求提供足够的金属资源,为人类社会带来巨大的财富和发展动力。
  但是,按照现在的航天技术来看,发展太空矿业似乎是一个亏本的买卖,也许你投资了几百亿美元,最终得到的矿物却仅仅价值几百万美元。根据NASA的一项相关研究结果估算,从小行星将60克材料运回地球的花费大约为10亿美元。但是,科学技术的发展日新月异,在接下来的几十年里,我们很可能在航天技术领域取得重大突破,进而使太空矿业的发展水到渠成。
  为了对小行星带中丰富的矿产进行开发,科学家设计了种种可能的方法。最直接的方法莫过于直接发射无人宇宙飞船飞到有矿物资源的小行星上开采矿石,然后再运回地球,这几乎是科幻题材作品中最常见的一种方式。但是,这样的方式成本较高,效率也不能尽如人意,除非我们能在太空中建造比航空母舰还要大型的宇宙飞船和大型的运输飞船以提高我们在太空中的运输能力,并且飞船的引擎动力方面还需要新的突破,否则,那一来一回长达数年的旅程也着实太过于耗时耗力。
  除此之外,我们还可以向有矿物资源的小行星发射大功率的推进火箭,同时精确计算其轨道参数,然后设计出花费最小的方案对小行星的轨道进行适当的微调,使得小行星能够自己运动到地球的轨道附近,变成一个围绕地球轨道运行的小卫星,这样我们就可以在地球附近对这些富含资源的小行星进行开采,不仅节约了成本,也大大缩减了时间。但是这种方法对操作的精度要求颇高,一旦有所失误,让小行星掉落到地球上,就会造成巨大的灾难。所以,一个比较折中的办法是把小行星引导到围绕月球的轨道,这样可以大大降低地球面对的危险。
  未来的“财产搬运”之路
  但不管是哪种方法,现在的科技水平都不可能实现。人类对于小行星带的开发才刚刚处于探索研究阶段,而目前的航天技术也达不到开发小行星带的要求。但我们可以预见的是,在接下来的几十年到一百年内,人类的航天技术可以取得巨大的突破,届时,大推力、高载重的大型运输飞船和重型矿物开采飞船都可能被研制出来。到那时,我们将拥有整个小行星带乃至整个太阳系的矿物资源和财富。
  也许有一天,我们会看到类似下面的报道:
  北京时间2089年5月8日09时43分,太空矿业2号飞船成功到达一颗编号为XXX、直径约20千米的小行星,该小行星预计蕴藏价值100万亿美元的钻石和50万亿美元的稀有金属镍、铬等矿产。太空矿业2号飞船船长XXX表示接下来会仔细研究这颗小行星的结构,然后设计开采方案,预计在7月份完成开采前的方案设计工作,8月份正式开始开采工作。如果一切顺利,那么在年底前将会有第一批矿物被运往地球。整颗小行星的开采任务预计将于5年内完成……
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