《阿凡達(dá)》這部家喻戶曉的電影中,我們不難發(fā)現(xiàn),其中的地球“拆遷隊(duì)”,地球人來(lái)此開(kāi)采該星球的礦產(chǎn)。這讓我們找礦人不得不眼前一亮,海外找礦已成為現(xiàn)實(shí),那么,在未來(lái),到太空走一遭,去帶點(diǎn)寶石回來(lái)也不是不可能。
認(rèn)知隕石——隕石礦物種類多,價(jià)值高
對(duì)于廣闊太空中的行星礦藏,人類目前還無(wú)法實(shí)施開(kāi)采。自然,對(duì)于“送上門”來(lái)的隕石,人類自然不會(huì)放過(guò)。這可是“眾里尋他千百度,得來(lái)全不費(fèi)工夫”啊,它可是我們開(kāi)采太空礦業(yè)的第一步。不管是用于科研、收藏還是工業(yè)開(kāi)采,人類對(duì)隕石都充滿了興致。目前,全世界已經(jīng)收集到的隕石樣品大約有4萬(wàn)塊,發(fā)現(xiàn)的隕石礦物有140種,其中大部分礦物質(zhì)在地球上也有,只有39種礦物是地球上沒(méi)有的。隕石中含量最多的礦物質(zhì)元素為硅酸鹽、鐵、鎳、硫等。
2012年英國(guó)媒體報(bào)道,俄羅斯方面宣布在上世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)了位于西伯利亞?wèn)|部地區(qū)的一個(gè)名為“珀匹蓋”(Popigai)的富含鉆石的隕石坑,是少數(shù)可用于工業(yè)規(guī)模開(kāi)采的隕石樣本之一。該隕石坑直徑超過(guò)100公里,在這個(gè)廣闊的隕石坑內(nèi),儲(chǔ)藏有約超過(guò)1萬(wàn)億克拉的鉆石,是全球其他地區(qū)鉆石儲(chǔ)量之和的十倍,能滿足全球?qū)毷袌?chǎng)3000年的需求。
北京時(shí)間7月20日清晨,一顆直徑約為500米的小行星飛掠地球。小行星的到來(lái)引起大家的關(guān)注,并不是因?yàn)樗鼘?lái)什么災(zāi)難,而是有科學(xué)家估計(jì)這顆編號(hào)2011UW-158的小行星含有1億噸白金,總價(jià)值高達(dá)5.4萬(wàn)億美元(約33萬(wàn)億元人民幣)。
不管隕石是否具體如此價(jià)值,但是不可否認(rèn)的是,太空中的礦產(chǎn)資源是非常豐富的,在未來(lái)資源大匱乏的情況下,人類的眼光不得不放在太空中。
初涉太空——深空中探測(cè)、研究直至開(kāi)發(fā)小行星
白金小行星引發(fā)的人類對(duì)宇宙淘金之向往,首先的獲益者便是名為行星資源的一家公司。這家5年前成立的公司來(lái)頭可不小,其聯(lián)合創(chuàng)始人包括谷歌執(zhí)行董事長(zhǎng)埃里克·施密特、谷歌董事局創(chuàng)始人拉姆·施雷姆、微軟“Word之父”查爾斯·西蒙尼等知名人士,曾執(zhí)導(dǎo)過(guò)《泰坦尼克》和《阿凡達(dá)》的導(dǎo)演詹姆斯·卡梅隆是其顧問(wèn)之一。
該公司可以說(shuō)是在小行星礦物開(kāi)采方面雄心勃勃。致力于太陽(yáng)系小行星的礦業(yè)開(kāi)發(fā),主要包括水資源及各種貴金屬。不過(guò)即使是對(duì)小行星開(kāi)采最具信心的行星資源公司也表示,小行星開(kāi)采估計(jì)仍需20年左右的時(shí)間進(jìn)行前期探索和準(zhǔn)備工作。
對(duì)各個(gè)小行星特性的分析,是行星資源一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。為實(shí)現(xiàn)這一任務(wù),行星資源公司已開(kāi)發(fā)了太空深度探索飛行器家族的Arkyd系列太空飛船。這些太空飛船將被用于近地軌道,根據(jù)它們的運(yùn)作情況,行星資源公司將對(duì)今后探索的小行星目標(biāo)進(jìn)行排序。
今年4月,行星資源公司曾召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì),宣布其將發(fā)射一顆小型人造衛(wèi)星,進(jìn)行小行星礦物開(kāi)發(fā)的前期探測(cè)。不過(guò),這一消息并未引起廣泛關(guān)注。在新聞發(fā)布會(huì)上,“行星資源”的聯(lián)合創(chuàng)始人兼聯(lián)合主席彼得·戴爾蒙迪斯當(dāng)時(shí)就已拿“白金小行星”舉例說(shuō),這顆小行星上僅500米直徑的地方所蘊(yùn)含的鉑金資源就相當(dāng)于“鉑族金屬公司”迄今為止所有歷史開(kāi)采量的總和。戴爾蒙迪斯表示,隨著獲取這些資源途徑的增加,微電子、能源儲(chǔ)備等領(lǐng)域的成本都會(huì)下降,另外,豐富的資源也會(huì)幫助科學(xué)家實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新。
今年5月份,行星資源公司發(fā)射了名為Arkyd-3R的小型衛(wèi)星,開(kāi)展探索作業(yè)。Arkyd-3R衛(wèi)星將進(jìn)行一項(xiàng)示范性任務(wù),檢驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái),為未來(lái)在深空中探測(cè)、研究直至開(kāi)發(fā)小行星做準(zhǔn)備。
此次發(fā)射的Arkyd-3R衛(wèi)星,已是行星資源公司發(fā)射的第二個(gè)用于小行星礦物探索的人造飛船。首個(gè)Arkyd-3衛(wèi)星曾搭乘ATK軌道科學(xué)公司的天鵝座號(hào)貨運(yùn)飛船升空,但在去年10月28日失去聯(lián)系不知去向。
據(jù)悉,這顆小型探測(cè)衛(wèi)星目前已搭載SpaceX軌道科學(xué)公司的龍飛船升空,并已成功抵達(dá)國(guó)際空間站的軌道試驗(yàn)室。行星資源公司的相關(guān)負(fù)責(zé)人宣稱,該衛(wèi)星將實(shí)施為期90天的地球軌道任務(wù),傳回?cái)?shù)據(jù),并將重返地球大氣層。
小有斬獲——探測(cè)對(duì)象均價(jià)值不菲
美國(guó)一家專門做小行星礦產(chǎn)及其價(jià)值評(píng)估的網(wǎng)站Asterank結(jié)合小行星的光譜分析測(cè)算其體積及礦物種類,并根據(jù)目前礦物的市場(chǎng)價(jià)格估算出行星礦物價(jià)值的排名。
巨蟹55e
礦物:鉆石(根據(jù)分析,該星球可能擁有一顆鐵質(zhì)核心)。
估值:約26.9Nonillion美元(Nonillion=10的30次方)
距離:2004年首次發(fā)現(xiàn),距地球約40光年
241 Germania
礦物:主要為鐵
估值:近100萬(wàn)億美元,比肩目前全世界的GDP總量
位置:火星和木星軌道之間的小行星帶
直徑:168.9千米
PSR J1719-1438b
礦物:鉆石。這顆脈沖星行星很可能由結(jié)晶碳構(gòu)成,且鉆石密度極高。
估值:超過(guò)100萬(wàn)億美元
位置:2011年8月25日發(fā)現(xiàn)的太陽(yáng)系外行星,距地球約4000光年
3200 Phaethon
礦物:鐵
估值:超100萬(wàn)億美元
直徑:約5.1千米
距離:預(yù)測(cè)將于2016年9月29日以較近距離飛掠地球,屆時(shí)距離地球約為0.6億公里
小行星4034
礦物:白金以及鎳、鐵
估值:約2.42萬(wàn)億美元
直徑:約420米
一年:398天
存在質(zhì)疑——小行星有如此高的含金量嗎?
其實(shí)這是很多行星存在的問(wèn)題,在缺少資料且未對(duì)其進(jìn)行實(shí)地考察的情況下,對(duì)這些行星多高的估值是否欠妥當(dāng)呢?
據(jù)估計(jì),這顆白金小行星飛掠地球時(shí),與地球最近距為240萬(wàn)公里。它下次以這么近的距離飛過(guò)地球附近將是2108年。在天文學(xué)上,這種近距離接觸幾乎可稱為“擦肩而過(guò)”了。
事實(shí)上,幾乎每周都有類似的近地小行星近距離飛掠地球,這顆編號(hào)為2011 UW-158的小行星之所以會(huì)引起關(guān)注,是因?yàn)橛锌茖W(xué)家估計(jì)它的核心含有一億噸白金,總價(jià)值高達(dá)5.4萬(wàn)億美元。不過(guò),消息一經(jīng)刊出,立即就有天文學(xué)家、科普作家的質(zhì)疑。
紫金山天文臺(tái)科普部主任張煬對(duì)新京報(bào)記者表示,目前已發(fā)現(xiàn)的小行星可分為三類,一類是碳質(zhì)小行星,一類是硅質(zhì)小行星,還有一類是金屬質(zhì)小行星。其中,碳質(zhì)和金屬質(zhì)小行星被認(rèn)為可以為人類所用,提供巨大的資源、經(jīng)濟(jì)價(jià)值。碳質(zhì)小行星富含氫、碳、氧、氮等元素,能夠?yàn)樘仗剿魈峁┤剂。而金屬質(zhì)小行星則主要由鐵、鎳構(gòu)成,有些小行星中鉑系金屬元素含量也很豐富,比如鉑、鈷、銠、銥、鋨等珍稀金屬。顯然,這顆白金小行星是屬于鉑系金屬含量豐富的一類。但是,“白金”小行星實(shí)際并非一般人所認(rèn)為的整顆小行星上都是做首飾常用的白金,而是指這顆小行星上富含鉑系元素,比如鉑、鈷、銠、銥、鋨等珍稀金屬。
張煬分析道,目前所有的有關(guān)白金小行星的報(bào)道中并未提供可信的證明這顆小行星的白金密度的數(shù)據(jù)。要證實(shí)一顆小行星上的金屬含量,必須通過(guò)深空探測(cè)或取樣分析,而我們目前并未就這顆小行星做過(guò)深空探測(cè)或取樣分析。張煬進(jìn)一步指出,即使做了上述工作,我們得知的金屬密度也是這顆小行星上地表的金屬含量,而不是其核心的金屬含量。因此,這顆白金小行星是否的確如相關(guān)報(bào)道中所稱,在其核心含有1億噸白金,仍然缺乏足夠證據(jù)。
此前曾有同樣鉑系金屬豐富的太空隕石掉落在地球上,而天文學(xué)家對(duì)這些隕石樣本的研究表明,這些隕石中,平均每一噸重的隕石樣本中,白金含量只有30.9克。
這也讓我們有了新的思考,在太空開(kāi)發(fā)礦業(yè),需要的成本大家也是可想而知,在未知其資料的情況下,還是應(yīng)該像傳統(tǒng)找礦方法一樣,先進(jìn)行預(yù)查-普查-詳查-勘探這樣的流程進(jìn)行。
開(kāi)采難度——成為最大阻力
登陸開(kāi)采和捕捉行星哪個(gè)更難?
就目前來(lái)看,隕石中的礦物質(zhì)含量是非常高的,在未來(lái),其開(kāi)采價(jià)值也是非同小可。假如這顆白金小行星上的確含有1億噸的白金?人類該如何開(kāi)采呢?
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),人類要開(kāi)采小行星上的富礦,有兩種方式。一種是如一些科幻電影中所展示的,人類登陸行星,在小行星上直接開(kāi)采;還有一種就是將小行星整個(gè)捕獲,再借助太陽(yáng)能推進(jìn)器,將小行星拖拽至近月軌道,其后再進(jìn)行開(kāi)采。
但無(wú)論哪種情況,其耗費(fèi)的時(shí)間、經(jīng)濟(jì)成本都相當(dāng)巨大。根據(jù)NASA(美國(guó)國(guó)家航空航天局)的一項(xiàng)相關(guān)研究結(jié)果估算,從小行星將60克材料運(yùn)回地球的花費(fèi)大約在10億美元。張煬分析指出,如果說(shuō)要進(jìn)行小行星礦藏開(kāi)采,那必然是指具有工業(yè)規(guī)模的開(kāi)采,不可能像采樣研究那樣,帶回幾十克就可以。因此,要將1億噸白金運(yùn)回地球,其成本甚至已經(jīng)超過(guò)了白金的價(jià)值總額。此外,人類目前的科技只試驗(yàn)過(guò)從月球等星球表面采集樣本,但在登陸小行星進(jìn)行深挖開(kāi)采方面還沒(méi)有先例。張煬認(rèn)為,以人類目前的科技水平,去開(kāi)采小行星幾乎不可能做到。
如果登陸行星開(kāi)采礦藏的成本太大,直接將小行星捕獲是否可行呢?NASA在今年3月25日曾公布過(guò)捕捉小行星計(jì)劃的項(xiàng)目細(xì)節(jié),計(jì)劃2019年選定一顆小行星為目標(biāo),在2020年12月發(fā)射一艘太陽(yáng)能無(wú)人太空飛船,實(shí)施捕捉行動(dòng)。但是,目前這一項(xiàng)目仍然處于規(guī)劃、準(zhǔn)備階段,人類此前也沒(méi)有實(shí)施捕捉行星成功的經(jīng)驗(yàn)。
NASA同時(shí)也指出,如果采用整體捕獲的方式,將小行星整個(gè)套入一個(gè)巨大的網(wǎng)格中,再拖拽至近月軌道,此計(jì)劃存在一些難以克服的困難。首先,要選出一個(gè)適合套入袋中整體捕獲的小行星,則它的大小、重量、環(huán)境條件都必須有嚴(yán)格要求,要找出符合要求的小行星極為困難;其次,處于自轉(zhuǎn)中的小行星狀態(tài)極不穩(wěn)定,很容易失去控制。
困難重重——我們?nèi)詫⑶靶?SPAN lang=EN-US>
歷史告訴我們,隨著科技的發(fā)展,很多不可能實(shí)現(xiàn)的事情,如今已成為現(xiàn)實(shí)。在礦產(chǎn)資源日益枯竭的情況下,人類在尋找新能源的同時(shí),也需要把目光投向太空,那是一片還未開(kāi)發(fā)的廣袤空間。人類,也將利用無(wú)窮的智慧讓我們的家園更加美麗!
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