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太空挖矿“煤老板”齐上阵,汪海林热爱的煤老板时代又将来临?

  • 来源: 驱动号 作者: 智能相对论 2018-07-12/14:29 访问量:
  • 文|雷宇

    来源|智能相对论(aixdlun)

    近日,著名编剧汪海林呼喊煤老板的一席话在网络上疯传,一句话,汪老师想念煤老板了。我国的煤炭企业数量将不断减少,从现在的2200个减少到100个左右,小煤矿将被彻底终结,煤老板退出历史舞台成定局。不由得令人扼腕,这个曾为中国影视业立下汉马功劳的群体就这样和我们说了再见。

    太空挖矿“煤老板”齐上阵,汪海林热爱的煤老板时代又将来临?1.jpg

    可喜的是,新的一批煤老板又即将横空出世,准确一点说,是太空挖矿的“煤老板”。美国《连线》就曾发表文章《太空采矿可能引发星球大战》表示:太空采矿有可能是下半个世纪最赚钱的行业之一,经济规模高达数万亿美元!

    太空采矿有多赚钱?单颗小行星价值以亿为单位

    目前国际上比较热门的采矿技术主要集中在火星采矿、月球采矿、小行星带的小行星采矿等三个方面。但是矿产资源最丰富的当数小行星,太阳系有数以万计的小行星,它们的大小从直径几英尺到几百英尺不等,拥有许多有价值的矿物和化学物质。2013年,一家叫Asterank网站对一颗叫“Germania”的小行星做出过评估,估值达95.8万亿美元,这是什么概念呢?

    2013年,180亿美元的负债让底特律彻底破产。这颗小行星的价值不仅远高于当时全世界GDP总和77.05亿元,还可以负担起1041个破产的底特律。

    小行星的价值的计量单位从来都是以亿计,因此政府,私人公司,学界纷纷加入淘金热,特别是美国。2016年NASA(美国航天局)研发出了一个能在月球上进行资源开采的机器人RASSOR,这台专门用来探测月球上矿石、沙土、水份等资源的机器人,身兼多职且任劳任怨,可以说是一个非常优秀的矿工。

    但是,特朗普在2018年的NASA预算中砍掉了“小行星重定向计划”(ARM)的部分。该任务计划将一颗小行星引入环地球轨道,用以研究和开采。而这,意味着这个项目将会牢牢限定在了私人太空项目领域。

    同样在2016年,美国一家私人航天公司Moon Express首家获得美国联邦航空管理局登月许可,该公司计划在2020年于月球南极建设机器人月球矿藏开采前哨基地,将利用自家探测器在月球挖掘一些地球上稀有的矿产资源。

    2020年Moon Express的技术是否能做到开采月球智能相对论不能确定,可以确定的是,马斯克的SpaceX在太空采矿领域也可以分一杯羹。事实上,在2016年马斯克解释其火星殖民计划时,就曾提过太空采矿的设想。著名的天体物理学家马丁·埃尔维斯表示,如果是一艘非常先进的太空飞船,能在地球轨道和环绕小行星运行的轨道切换,就可以实现小行星的开采,而猎鹰重型火箭正是这种太空飞船,利用它我们可以登上数百个甚至上千个含矿的小行星。

    第一个针对小行星的私人勘探公司“行星资源”(Planetary

    Resources)早在2012年就在华盛顿成立,并在2016年接受了卢森堡政府的2500万欧元的投资。但不管是Moon Express还是SpaceX,抑或Planetary Resources,都还没有突破性的消息流出。值得庆幸的是,世界上采矿方面研究实力最强的机构之一——美国科罗拉多矿业学院,已经开设了太空采矿专业,专业人才将会源源不断的涌现。

    小行星虽好,但开采难度真的很大噢

    开采小行星一般为两种方式,一是运回地球附近开采,比如前面提到的被特朗普砍掉的ARM,

    二是就地开采。无论哪一种方式难度都非常大,主要有如下几点:

    环境问题:如何克服太空恶劣的环境

    由于设备在对小行星进行开采时会随着小行星的自转而自转,目的是保持相对静止。但是这样航天器就会周期性的处于太阳强照射和黑暗中,当航天器对自转周期比较小的行星开采时,很容易因频繁的冷热交替而被损坏,同样容易对设备造成损害的还有太空中的强紫外线和真空环境。前者自不必多说,在真空条件下,常用的聚合材料会出现脱气现象,具体表现是材料性质不稳定,结构扭曲等。

    地球上能采矿都是因为重力存在,但对于微重力甚至零重力的太空,不管是露天开采还是地下开采都存在很多技术问题,如果选用地下开采,是否像在地球里一样架支架?矿房的尺寸可以扩至多大?这些都是需要探索的关键问题。

    如果说上面的问题都是可预测的话,那接下来的这个问题就不一定了。由于太空中存在着大量的微小星体和飞行器留下的微小残骸,因此这些微小个体常以极高的速度撞击小行星或互相碰撞。而即使是在地球周围,这种微小颗粒的速度也可以达到8-70千米每秒,如此高速的撞击对已经开展的采矿设备和设施的打击强度极大。

    技术问题:如何在小行星上锚定和钻孔

    小行星之所以叫小行星就是因为有一些真的很小,甚至直径小至不足一米。对于这种,最简单粗暴的办法就是像捕鱼一样抓捕起来运回地球,而对于尺寸较大的小行星,则需要航天器在其表面附着,以进行后续的操作。这里可以类比船,当船靠岸或者停止时,需要抛出锚。而由于太空中航天器处于微重力状态,对固定航天器的锚具有更高的要求。

    而说到采矿,钻孔是一项基本而重要的工作。在地球上,一般会将水充当钻头与孔壁之间的润滑剂,便于在达到目标深度后抽出钻头;同时水还可以冲击碎石吸附尘土,避免使仪器或操作人员暴露于恶劣的工作环境中。而在太空中,由于超低的温度和压强,水呈固态难以喷洒。当钻头进行钻孔工作时,既不容易也不容易拔出,钻头与样品硬碰硬,双方都容易造成损坏。

    这些问题一时半会儿很难得到有效解决,需要长期的攻克,目前以美国为首的航天强国已经将太空作为人工智能发挥作用的重要战场,但是它所发挥的作用还是比较有限。那么,太空挖矿这事还能怎么办呢?

    细菌也能挖矿,生物学技术开启新思路

    细菌常常具有旺盛的生命力,在太空这种极端环境下,也常常会有它们的身影,而利用它们在极端环境下的生活方式,给太空挖矿开启了另外一种思路。泰狄娜·米洛杰维克及其研究团队在维也纳大学生物物理化学系,搭建了一个小型“火星农场”,甚至对火星不同位置、不同历史时期的表层土壤成分都进行了模拟。该农场通过气体及化学合成的各类成分火星岩石,模拟古老的、可能已经灭绝的细菌生命。

    他们观察了一种名为“嗜热金属球菌”的古老细菌与类火星岩石之间的相互作用。这种细菌不仅能在极端环境中生存,这种细菌能够从各类矿物中吸收金属作为营养物质。嗜热金属球菌是一种化能无机自养生物,能够对铁、硫、铀等无机物进行新陈代谢,释放出可溶性金属离子。研究者认为,这可以作为一种生物学技术用来开采小行星、流星及其他天体上的金属矿物。

    结论

    某种程度上来说,人类对于外太空的事往往具有更高的心理屏障,可能不能脚踏实地觉得不安全。太空采矿这一设想最早被提出在1903年,那一年,莱特兄弟刚刚试飞成功人类历史上第一架飞机,俄罗斯著名火箭科学家康斯坦丁?齐奥尔科夫斯基将“探索小行星”列为征服太空的十四个方面之一。100多年过去了,飞机成了一件极其常见的工作,我有足够的理由相信,总有一天,而这一天也不会太久,去小行星挖矿会跟坐飞机一样稀疏平常。

    【完】


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