中國科研這么多年,最強的一項是什么呢?就是真的有按計劃做事情。要說到太空采礦,我們要看回這個2005年的報紙。在2004年的時候,就提出中國探月要分三步走。而且到現(xiàn)在為止,我們也看到,已經(jīng)都實現(xiàn)了。
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那么到了2023年8月19日,中國宇航學(xué)會第一屆空間科學(xué)與試驗學(xué)術(shù)交流會在北京召開,會議以探索浩瀚宇宙、開發(fā)太空資源為主題,對太空資源開發(fā)利用進(jìn)行深入探討。《中國航天報》提到一個宏偉的計劃——中國正在布局全太陽系資源開發(fā),而且把步驟都想清楚了,簡單概括就是“勘、采、用”三步走。什么時候做什么事,也大致劃出了幾個時間節(jié)點:2035年、2050年、2075年,一直到2100年。說白了,就是未來這幾十年里,中國人不僅要繼續(xù)探索太空,還要想辦法把太空里的資源用起來。
這個思路其實很樸實,就像古人說的天工開物,只不過這次舞臺不在山川大地,而在無邊的宇宙。
第一步:由近到遠(yuǎn),月球是起點站
計劃里反復(fù)提到,要從近的開始,一步步往外走。那最近的、也是最關(guān)鍵的一站,就是月球。
為什么是月球?因為它離得最近,去得多,了解也相對多一些。以后不管是去更遠(yuǎn)的火星,還是小行星帶,月球都可能成為一個重要的中轉(zhuǎn)站甚至補給點。按照設(shè)想,未來我們會先在月球上建立資源開發(fā)設(shè)施,尤其是利用月球上的水冰資源——水能分解成氫和氧,既是呼吸所需的氧氣,也是火箭燃料的來源。
有了月球這個基礎(chǔ),再逐步向近地小行星、火星、主帶小行星甚至木星的衛(wèi)星推進(jìn),像搭積木一樣,一步步在外太空建立資源補給站。這些站點可能設(shè)在地月之間的拉格朗日L1點、日地之間的L1/L2點等等,這些位置引力比較平衡,適合長期駐留和補給。慢慢地,就能形成一張覆蓋太陽系的“資源探索網(wǎng)絡(luò)”。
第二步:建體系,讓太空資源活動起來
光有站點還不夠,還得有配套的交通網(wǎng)和工廠。所以計劃里也提到,要建設(shè)一套完整的太空資源開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施。
比如太空資源補給站,就像高速路上的服務(wù)區(qū);太空資源運輸通道,相當(dāng)于固定的貨運線路;地外天體采礦站,是原料的源頭;太空資源加工站,是把采回來的東西變成可用的材料;還有太空資源低成本返回通道,讓這些資源能比較經(jīng)濟地運回地球,或者供給其他太空任務(wù)使用。
這些設(shè)施連在一起,才能支撐起從月球、到近地小天體、到火星、再到小行星帶甚至更遠(yuǎn)星體的資源開發(fā)體系。最終目標(biāo),是讓太空資源的利用形成規(guī)模,甚至能商業(yè)化運作——不再僅僅是國家主導(dǎo)的科研工程,而是可以持續(xù)運營的太空產(chǎn)業(yè)。
第三步:攻克關(guān)鍵技術(shù),一步一個腳印
想法很大,路得一步步走。要實現(xiàn)上面這些,離不開一系列關(guān)鍵技術(shù)的突破。
計劃里列舉了幾個重點方向:怎么更便宜、更頻繁地進(jìn)出空間;怎么在太空里高效運輸;怎么實現(xiàn)太空中的燃料與物資補給;怎么在外星球上采礦;又怎么在太空環(huán)境下把原材料加工成真正可用的產(chǎn)品。
對,說到這里,你就看到早在2023年,就談到了怎么在外星球上采礦。
具體來說,比如得解決低成本返回的問題,不然運東西回來比東西本身還貴,就失去了意義;要發(fā)展航班化運輸,讓太空貨運像民航一樣有一定班次和可靠性;還要研發(fā)那些補給站、采礦站、加工站的實際建造與運行技術(shù)……這些都是硬骨頭,需要長期投入、持續(xù)攻關(guān)。
如果你仔細(xì)看這份太陽系資源開發(fā)計劃,會發(fā)現(xiàn)月球這個詞出現(xiàn)的頻率特別高。這其實透露了一個很清晰的信號:中國的深空探索,正以探月工程為基石,逐步向外延伸。
可以說,嫦娥工程一次次成功“繞、落、回”,不僅僅是為了帶回幾顆月壤,它更是在測試技術(shù)、積累經(jīng)驗、驗證能力。如何在月球上著陸?如何采樣?如何從月面起飛?如何遠(yuǎn)程控制?這些能力,以后去火星、去小行星,都用得上。月球就像是一個試煉場,所有在月球上成熟的技術(shù),都可以成為走向更遠(yuǎn)深空的跳板。
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而太空的礦產(chǎn)有哪些是我們國家建設(shè)需要的呢?
必須要承認(rèn)啊,一些稀有金屬在地殼中含量極低,但開采和消耗巨大(如鉑族金屬、稀土元素)。部分小行星,尤其是M型(金屬型)小行星,被認(rèn)為是太陽系形成初期行星核的殘骸,富含鐵、鎳、鈷、鉑、金等金屬,其儲量可能遠(yuǎn)超地球。開采它們可以滿足未來高科技產(chǎn)業(yè)(如高端催化劑、永磁體、電子產(chǎn)品)的長期需求。
而這次天工開物計劃重點要攻克四大關(guān)鍵技術(shù):小天體資源勘查(先找到有價值的小天體,摸清資源分布)、智能自主開采(讓采礦設(shè)備在無人操控下自動挖礦)、低成本轉(zhuǎn)移運輸(把采到的資源以省錢的方式運回來或送到太空需要的地方)、在軌處理(在太空中直接處理資源,比如把水冰變成燃料,不用都運回地球)。
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第一類:支撐生命和燃料的揮發(fā)性資源
水:這是必需品。除了維持宇航員生命,它電解后就是火箭燃料,還能作為防輻射屏障。主要存在于C型(碳質(zhì))小行星和月球兩極永久陰影區(qū)的冰中。
氫和氧:從水中電解獲得,是呼吸和推進(jìn)的基礎(chǔ)。所以一直以來,各個國家的航天計劃中都有一項,就是要找太空中的水,飛去火星的探測器和機器人,飛得更遠(yuǎn)的航天器都有這一項任務(wù)。
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第二類:用于建設(shè)和制造的結(jié)構(gòu)材料
鐵、鎳、鈷:來自M型小行星和月球土壤。是建造太空設(shè)施、飛船部件的基礎(chǔ)金屬。
硅、鋁、鈦、鎂:廣泛存在于月球土壤(月壤)和S型(石質(zhì))小行星中。可用于制造太陽能電池板、金屬合金和復(fù)合材料。
稀土元素:某些小行星可能富含。對制造高性能永磁體、特種合金和電子元件至關(guān)重要。
第三類:高價值和高技術(shù)的特種資源
鉑族金屬:主要來自M型小行星。在地球上是極稀缺的工業(yè)催化劑(如汽車三元催化器),在氫能經(jīng)濟、化工和高端電子領(lǐng)域不可或缺。
氦-3:這是一種近乎完美的核聚變?nèi)剂希o中子,放射性小)。地球儲量極少,但在月球土壤中由于太陽風(fēng)長期注入,有相對豐富的儲量(估計超過百萬噸)。
不過啊,配合最近的一些事情,我覺得最重要的還是先把天問二號搞好。
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因為現(xiàn)階段要做的,還是盡量做到采樣返回。其他的就是看天問二號7月份以后的接近一年的近距觀測,找好合適的采樣點,對整個小行星進(jìn)行掃描、建模、分析成分什么的,然后進(jìn)一步降到3km的小行星停泊點。
還是那句話,中國科研做事,真的是有計劃一步一步地前進(jìn)的。
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