太空采礦專業(yè)院校排名中國 太空采礦業(yè)有什么前景?科學(xué)家和企業(yè)家未來會如何采...

這是一個經(jīng)常被重復(fù)的短語，第一批萬億富翁將是太空礦工，當(dāng)你考慮像小行星 16 Psyche 這樣的事情時，這可能是真的。

這基本上是一塊直徑 200 公里的幾乎純金屬的金塊。它的大部分質(zhì)量是鐵和鎳，但還有許多其他金屬存在，包括黃金和鉑等還無法可靠量化的金屬。據(jù)估計，這個物體的質(zhì)量為 2.41 x 10^19 公斤，目前價值為 700 萬億美元，令人印象深刻。

不過美中不足還是有兩個小蒼蠅，你是怎么弄到這么一筆橫財?shù)?，這么突然的注資對市場有什么影響？

目前，重要的地外活動的能力非常有限，LEO 的發(fā)射成本仍約為每公斤 2,700 美元，目前表現(xiàn)最好的是獵鷹重型火箭。這并沒有考慮到我們的金礦正在等待的小行星帶所需的額外 delta-V，因此以目前的速度，您可以合理地期望這個數(shù)字至少翻一番。另一個限制因素是發(fā)射能力，我們目前的最佳選擇是獵鷹重型火箭在完全耗盡時發(fā)射到 LEO 為 63 噸。

然而，隨著正在德克薩斯州博卡奇卡開發(fā)的 SpaceX 星際飛船系統(tǒng)即將到來，這一切可能很快就會發(fā)生變化。

如果該系統(tǒng)按預(yù)期發(fā)揮其設(shè)計作用，它將以數(shù)量級改變發(fā)射計算。星際飛船的有效載荷能力預(yù)計將從 100 噸開始，但真正令人大開眼界的是低成本和無需分級即可將 100 噸運出 LEO 之外的能力，這與之前的任何其他火箭不同。而不是每公斤數(shù)千美元，我們正在研究每公斤不到 100 美元的可能性，而且星際飛船本身在任務(wù)完成后被重新用于其他用途。

到目前為止，我們目前擁有的只是第二階段的（可能）飛行坦克部分，但 SpaceX 正在以驚人的速度取得進(jìn)展。

如果我們有這個改變游戲規(guī)則的發(fā)射系統(tǒng)可用，那么我們就有幾個選項可供我們選擇，以解決實際將這個質(zhì)量放在我們可以開始使用它的地方的問題。這里有兩種選擇，或者我們在小行星帶中處理材料，并將質(zhì)量低得多的產(chǎn)品發(fā)送到需要的地方，或者我們將整個塊拖到更近的軌道上，以便輕松訪問所需的支撐結(jié)構(gòu)。

移動 2.41 x 10^19 kg 并非易事，最實用的解決方案可能是發(fā)送自動化采礦設(shè)備，對小行星進(jìn)行半加工，然后將產(chǎn)品連接到充當(dāng)太空拖船的機(jī)器人物質(zhì)驅(qū)動器上。

這一切在理論上都很好，但經(jīng)濟(jì)影響呢？除非您有需求，否則材料一文不值，沒有人愿意用稀有金屬淹沒市場并跌出市場底部。然而，像稀土元素這樣的東西需求量很大，而且非常稀有（因此得名“稀土元素”）。在我們的星球表面，這些材料的供應(yīng)非常有限，而太空是緩解這種材料阻塞點的唯一實用方法，隨著技術(shù)的進(jìn)步，這種阻塞點的重要性日益增加。

最后，我認(rèn)為除了稀有元素之外，隨著地外經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大部分像鐵和鎳這樣的材料都將用于地外活動。提取和交付的成本將確保這一點。所有這一切只有在發(fā)射成本變得微不足道的情況下才會發(fā)生，這就是為什么像星際飛船這樣的東西對人類的未來如此重要。

遲早它也可能被迫。據(jù)估計，如果到 2040 年鋰將用完，我們將不得不從其他地方獲取鋰或?qū)ふ忆囯x子電池的替代品。鋰也用于核聚變反應(yīng)堆。

helium-3 是地球上非常稀有和有價值的元素。它有很多用途，但最值得注意的是它對核聚變的用處。地球缺乏這種資源，但由于來自太陽的太陽風(fēng)，月球很豐富。美國宇航局甚至計劃在 2024 年之前建立一個更永久的月球存在與他們的月球之旅。埃隆馬斯克希望盡快殖民火星，還有許多其他商業(yè)航天公司有興趣將工業(yè)擴(kuò)展到太空。

它幾乎肯定會。這完全取決于您對“近”的理解。

一旦我們開始認(rèn)真地在太空中*東西，從數(shù)百萬英里以外的地方收集材料仍然比從地球引力井中拖出材料要便宜。一旦你脫離軌道，讓無人駕駛飛行器離小行星更遠(yuǎn)很便宜，這只是時間問題。我們還將擁有無限的太陽能用于*。

事實是，大部分*業(yè)將不可避免地由我們目前需要的破壞經(jīng)濟(jì)的數(shù)量提供資金，因此這個過程將非常動蕩。一旦任何人都可以明智地利用這一初始賞金，我認(rèn)為我們可能已經(jīng)可以做到這一點，某個地方就會有人資助它。最初的收益將是天文數(shù)字。實際上，我很驚訝一些億萬富翁企業(yè)家還沒有提出這個想法。

征服太空和宇宙一直是人類的夢想，而太空也是資源開發(fā)的最后世界。太空中有很多環(huán)繞地球運行的小行星，它們蘊藏著大量的財富，如鉑等其他地球上稀缺的稀土資源，在小行星上甚至還有很少量的元素是地球上沒有的。太空采礦在過去可以說是非?？苹玫臉?gòu)想，很難實現(xiàn)，但是現(xiàn)在，隨著新的太空 探索 技術(shù)的出現(xiàn)，太空采礦技術(shù)也越來越趨近成熟。不過科學(xué)家現(xiàn)在對如何從小行星獲取資源的方式還有一系列尚未解決的問題。

首先科學(xué)家要考慮的是太空采礦的環(huán)境影響。地球外的低重力和溫度變化意味著機(jī)器人和設(shè)備必須比地球上使用的更復(fù)雜，更耐用?？茖W(xué)家對空間采礦的環(huán)境影響進(jìn)行了初步周期分析，數(shù)據(jù)表明，與地球上開采的過程相比，太空開采實際上可以顯著減少 碳排放 。在地球上，稀土開采技術(shù)，特別是 稀有金屬 開采技術(shù)，是一個高污染的過程。開采產(chǎn)生的氣體會留在地球大氣層中，針對污染問題，未來的小行星公司希望使用更清潔的 火箭燃料 ，進(jìn)一步減少 二氧化碳 的排放。

據(jù)估計，火箭質(zhì)量的大約五分之一燃料在火箭發(fā)射時會轉(zhuǎn)化為 氧化亞氮 ，這些污染物的 溫室效應(yīng) 是二氧化碳的300倍。總的來說，與地球上采礦相比，太空采礦可能對環(huán)境產(chǎn)生積極的影響。不過在這其中存在很多變數(shù)，如小行星的大小和組成，以及太空采礦技術(shù)的效率等等。

在太空采礦中還有更多的未知的因素，比如，如果在小行星挖掘現(xiàn)場有生命體或有機(jī)分子會怎樣？傷害以前未被發(fā)現(xiàn)的生命形式或帶著外來污染物返回地球，這樣的風(fēng)險是否值得我們旅行？開發(fā)太空小行星的開采技術(shù)會創(chuàng)造一個全新的就業(yè)領(lǐng)域，并徹底改變世界經(jīng)濟(jì)。小行星開采有可能會回收數(shù)十億美元的資源。地球上有許多資源是稀缺的，但在小行星上這樣的資源卻很普遍。

這為未來的太空采礦業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)潛力，由于經(jīng)濟(jì)激勵，一些國家開始提供監(jiān)管和財政激勵，以鼓勵空間采礦業(yè)。 盧森堡 就頒布了一項立法，允許公司將其開采的任何資源從天體上保留下來，并向空間采礦業(yè)投資了約2億歐元和數(shù)百位科學(xué)家以支持這項研究。

空間采礦業(yè)的擴(kuò)張可能會導(dǎo)致地球上傳統(tǒng)采礦業(yè)暫時失業(yè)，不過大家不需要擔(dān)心，隨著新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可能會創(chuàng)造許多新的就業(yè)機(jī)會。由于開發(fā)完成一項完整的空間采礦任務(wù)并將材料帶回地球所需的技術(shù)需要數(shù)年或者數(shù)十年的時間，因此不可能知道目前對空間采礦業(yè)的投資是否可以成功，不過眾多投資者心懷憧憬。

在 加利福尼亞州 圣何塞的一個工業(yè)園里， 格蘭特 ?博寧手里拿著一個看起來像是金屬水瓶的東西。他開玩笑說，這是他公司的“蒸汽壺”的外殼，格蘭特?博寧隨后解釋道：這是一種小型宇宙飛船的推進(jìn)系統(tǒng)，使用加熱到1000 攝氏度 的超熱水蒸汽來產(chǎn)生推力，該公司迄今為止已售出約400臺。

這確實是火箭科學(xué)，但博寧的初創(chuàng)公司的最終目標(biāo)是開采小行星。博寧初創(chuàng)公司的科學(xué)家認(rèn)為，小行星未來會被開采的一個主要原因是它們的巖土沉積物中的水，而這些水的主要用途之一可以作為宇宙飛船的推進(jìn)劑。探測器和其他航天器將能夠在太空中直接從水中產(chǎn)生的氫和氧補(bǔ)充燃料，使它們能夠在任何他們想要的地方愉快地飛馳而不至于擔(dān)心能源問題。但是，在建造一個以加油站為中心的太陽能系統(tǒng)的想法實現(xiàn)之前，需要的是更多的可以利用水運行的航天器。

西雅圖 行星資源公司DSI，由 谷歌 聯(lián)合創(chuàng)始人拉里?佩奇和理查德?布蘭森等投資者于2009年創(chuàng)立。其他較小的公司包括Aten工程公司和Transastra公司，兩家公司都位于美國。在英國也有小行星采礦公司，想要實現(xiàn)這一目標(biāo)的是AMC公司。該公司成立于2016年，由23歲的米奇?亨特?斯卡利昂（Mitch Hunter Scullion）經(jīng)營。

其實這些公司已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這個問題，那就是我們文明的下一步必然是向太空擴(kuò)張。地球太小了，我們的人口越來越多，為了有限的資源而斗爭。為了文明能夠長期存在，我們需要成為一個多行星、適應(yīng)太空生活的物種。格蘭特?博寧說：小行星就好像是送到嘴邊的肉塊，它們的重力可以忽略不計，因此很容易將物體移開。與地球或 月球 不同，它們太小，沒有任何可感知的重力，所以從它們身上剝離物質(zhì)應(yīng)該很容易。在地球附近一共有18000顆小行星，而且還在不斷增加。其中的一些小行星，距離我們比較近，也對我們的星球構(gòu)成了潛在的危險。博寧開玩笑的說：我們正在受到金錢的威脅……

要說現(xiàn)在進(jìn)行的“采礦業(yè)”，還是要數(shù)美國宇航局的 奧西里斯 雷克斯小行星探測器計劃了，其實嚴(yán)格來說奧西里斯雷克斯小行星探測計劃只能說是采集樣本。奧西里斯雷克斯于2018年12月與小行星本努會合，本努小行星上有很多冰土和礦物。該航天器將繞著直徑為半公里的物體飛行，繪制地圖，然后提取1500克樣本返回地球。

在此之前，在2018年年中，日本航空航天勘探局的Hayabusa2號宇宙飛船與近地小行星Ryugu會合，這也是一個采集樣本并且返回地球的任務(wù)。這是迄今為止從小行星帶回的唯一一個物質(zhì)樣本。

亞利桑那大學(xué) 的行星科學(xué)家、任務(wù)負(fù)責(zé)人但丁?勞雷塔說：“奧西里斯?雷克斯是任何小行星采礦活動的可行性概念證明?！?

對于小行星的開采，DSI的長期愿景是一大群低成本的小型宇宙飛船，它們將一次發(fā)射到許多探測器或者采礦設(shè)備近地小行星上，先采集少量的原材料，并將其聚集在一個零時的小倉庫中，該倉庫將建在地球和月球之間的某個地點。

不過在任何開采之前，都要先進(jìn)行勘探。AMC公司希望在2020年將一顆衛(wèi)星送入環(huán)繞地球的軌道，對近地小行星進(jìn)行光譜分析，以了解它們是由什么構(gòu)成的。該公司計劃在本月晚些時候發(fā)起一場眾籌活動，開始籌集預(yù)計項目所需的230萬英鎊。

AMC公司開發(fā)了專門的黏土礦物檢測技術(shù)。它目前正在利用地球礦物進(jìn)行實踐，這項技術(shù)其實已經(jīng)利用在了一顆衛(wèi)星上，這顆衛(wèi)星于2018年1月勘測了小行星。DSI公司也有接近地球小行星的野心，2020年，它打算展示一個被稱為“ 探險者 ”的低成本小型航天器發(fā)射升空，探測小行星其燃料也將主要來自水。

太空采礦的前景是巨大的，期待有一天我們得飛船可以真正前往小行星采礦，而不是去取樣本。在這之前還需要很多技術(shù)的積累和進(jìn)步，不過人類雖然十分渺小，但是夢想十分遠(yuǎn)大，加油吧。