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小行星的采矿致富之路,有多远 [复制链接]

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比人类几个世纪前发明的任何东西都要强大的计算机、成功控制和掌控我们生活的手机,这些现代生活中的必需品,它们的生产都离不开如铽、钕、钽等这些稀土元素。钢铁和有色金属中加入极少量稀土就能明显改善金属材料性能,提高钢材的强度及耐磨性和抗腐蚀性能力。然而从地球上获取这些稀土元素到的过程是丑陋的,采矿对空气和水污染以及自然景观的破坏负有主要责任,在开采资源时使用危险化学品,如硫酸或氯等毒性气体,会对生物多样性要素造成严重损害。

而且这些稀缺资源是国家用来实现垄断的工具,又增加了它的复杂因素。之前的文章中我们说过了,资源是造成文明冲突的最重要因素。如果我们解决了这些稀缺资源的获取问题,这个世界会不会变得更好呢?如果我们可以用更清洁、更安全的方式取代采矿业,是否还来得及挽救我们岌岌可危的生态环境呢?

我们可以抬头往天上看,看到外太空中的那些小行星们。

一颗小行星的矿藏就可以抵上地球全部的矿藏

小行星由数以百万计的石头、矿物质和冰组成,他们是45亿年前变成行星的云的残余物。

它的长度可以小到一米,也可以达到一个国家的大小。这些的小行星大部分集中在行星带或银河系的柯伊伯带,也有很大一部分其他小行星在行星之间以自己的方式进行着旅行。

这些小行星有着丰富的矿藏资源,即使是最小的金属小行星,它可以包含价值数十亿美元的贵金属,例如年发现的这颗16Psyche的小行星,中文名称灵神星。它所包含的铁和镍的含量就可以满足我们数百万年的需求,以目前的市场价格,这些珍贵材料的价值高达万亿美元。

但是,情况没有那么简单。虽然现在太空旅行已经成为可能,但是要开采这些小行星,以目前的科技水平来说有很大的难度。难度最主要体现经济利益上,在小行星采矿花费比在地球上开采矿物要贵得太多太多。如果数十亿美元的太空资源需要花费数万亿才能得到它,从短期利益来看,很少会有企业和国家愿意投入大量资金在里面。

是什么导致在小行星采矿如此困难?

其实小行星采矿规则很简单,先将相对独立出来的小行星拖走,将其移至易于操作的地方,然后把它拆解变成有用的材料。不幸的是,这些步骤与人们仍然面临的基本问题完全相冲突。

首先要解决的是运输载体的问题

飞上太空是昂贵的,需要消耗火箭燃料是一笔昂贵的支出,而我们要去的地方离地球越远,需要的成本就越高。因此我们首先需要更便宜的太空飞行来使小行星采矿有利可图。解决方案之一是用电动火箭代替普通化学火箭。

我们目前已经将电动火箭发动机用于执行科学任务的太空探测器,那么我们只需要制造更大的电动火箭就行了,虽然电动机的功率不足以到达太空,但在太空时,它只需要一点燃料就可以驱动,这意味着我们不需要在燃料上花很多钱,我们只需要用燃料将它运送到太空就可以了。

其次是捕捉小行星的问题

假设我们现在有一个电动火箭来开采小行星,而且我们已经成功地使用电动火箭到达了小行星,发现它的形状很奇怪,到处都是洞,他们的形状跟几亿年前没什么变化。捕捉的第一步是先停止它的自转,这一步可以用激光气化或者用自身的推进器进行反向阻止小行星的旋转,停止自转之后,我们就对它进行捕获把它从它原来的轨道脱离。

轨道力学很复杂,但如果你将物体推向正确的方向并且恰逢其时,那么你可以用很小的力移动巨大的物体。所以我们在需要等待合适的时机。这一步中我们的最终目的是将小行星推到一条路径上,将它运送到我们的月球附近,然后通过借助月球引力将小行星置于固定轨道上环绕地球,这样做的目的也是为了最大化的节省能源的消耗。

第三步就是挖掘阶段了

与地面相比,在太空中对小行星进行挖掘与在地球上挖矿这两种模式的工作方式完全不同。在太空中我们可以通过巨大的镜子聚焦太阳光线并加热小行星的岩石,然后通过加热气体挖掘机压碎干燥的岩石、砾石和灰尘。接着使用离心机,将重物料与轻物料分离。虽然我们只从小行星中提取了0.01%的贵金属,但这也比在地球能获取的多得多了。

最后就是把这些贵重物质运回地球的问题了

我们如何将贵金属带回地球?我们可以将它们加载到可重复使用的火箭上并将其从太空发射回地球,相对这种消耗巨大的方式,我们也可以考虑发展3D打印机,通过3D打印技术,我们可以打印更快、更便宜的输送设备:隔热胶囊。这些胶囊成本比火箭低得多,我们只要给它点推动力让它返回地球,坠落到海里,再派船去回收就可以了。

利用小行星的矿产资源,可能是人类征服太阳系的第一步。如果我们做成了这一步,并且随着我们经验和基础设施的发展,我们所需的元素和燃料就不再需要从地球内部获取,如果第一次太空挖掘取得成功,就会触发第二次第三次的成功,这样,随着航天工业的发展和珍贵的材料变得越来越便宜,我们就完全可以停止地球上的采矿业了。甚至在地球挖矿的想法都会变得奇怪而过时,我们被污染毁坏的环境也会得到愈合,而我们习以为常的奇妙发明将以最少的损失和最低的成本制造出来。

以上都不是科幻小说,这些完全是以现有的技术来实现小行星采矿的想法。我们所面对的只是短期利益和长期利益之间的博弈。

文/淇淇怪怪的异想世界

图/源于网络侵删

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