小行星采礦有多可行？一項新研究展開

幾年前，小行星采礦業(yè)當(dāng)時非常流行。隨著商業(yè)航天領(lǐng)域的快速發(fā)展，商業(yè)化太空的夢想似乎幾乎迫在眉睫。

基本上，擁有能夠會合并采礦近地小行星（NEA）并將它們送回太空工廠的平臺和航天器的想法，與派遣商業(yè)船員一起火星.

經(jīng)過大量投機(jī)和失敗的項目，這些計劃被擱置，直到技術(shù)成熟并完成其他里程碑。

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盡管如此，小行星開采及其帶來的“后稀缺”未來依然存在。除了需要更多基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)發(fā)展外，還需要進(jìn)一步研究以確定小型小行星的化學(xué)成分。

在近期研究由空間科學(xué)研究所（ICE-CSIC）研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊分析了C型（富含碳）小行星樣本，這些小行星占已知小行星的75%。他們的發(fā)現(xiàn)表明，這些小行星可能是關(guān)鍵的原材料來源，為未來資源開發(fā)提供了機(jī)遇。

該團(tuán)隊由來自巴塞羅那空間科學(xué)研究所（ICE）和加泰羅尼亞空間研究所（IEEC）的理論物理學(xué)家Josep M. Trigo-Rodríguez博士領(lǐng)導(dǎo)。

他與博士生保羅·格雷博爾-托馬斯（同樣來自ICE和IEEC）、喬迪·伊巴涅斯-因薩博士（巴塞羅那地球科學(xué)）、哈辛托·阿隆索-阿斯卡拉特教授（卡斯蒂利亞-拉曼恰大學(xué)）以及瑪麗亞·格里采維奇教授（赫爾辛基大學(xué)及烏拉爾聯(lián)邦大學(xué)物理技術(shù)研究所）共同參與。

他們的工作詳述將在1月2日發(fā)表的一篇論文中，皇家天文學(xué)會月刊(MNRAS).

碳質(zhì)球粒隕石（C球粒隕石）定期墜落地球，盡管科學(xué)家很少將其回收進(jìn)行研究。除了僅占所有隕石的5%外，它們的脆弱特性常常導(dǎo)致碎片破碎并丟失。迄今為止，大多數(shù)回收的魚都出現(xiàn)在沙漠地區(qū)，包括撒哈拉和南極洲。

ICE-CSIC的小行星、彗星與隕石研究組由特里戈-羅德里格斯領(lǐng)導(dǎo)，負(fù)責(zé)研究小行星和彗星的物理化學(xué)特性，并作為NASA南極隕石收藏的國際存儲庫。

在這項最新研究中，研究團(tuán)隊選擇并描述了小行星樣本，隨后由卡斯蒂利亞-拉曼恰大學(xué)的Jacinto Alonso-Azcárate教授利用質(zhì)譜分析。

這使他們能夠精確確定六大類C球粒隕石的化學(xué)組成，為未來資源開采是否可行提供了寶貴信息。賽義德·特里戈-羅德里格斯在西班牙國家研究委員會（CSIC）中發(fā)表新聞稿:

“這些隕石的科學(xué)價值在于它們采樣了小型、未分化的小行星，并為其起源天體的化學(xué)成分和進(jìn)化歷史提供了寶貴的信息。

“在ICE-CSIC和IEEC，我們專注于開發(fā)實驗，以更好地理解這些小行星的性質(zhì)，以及太空中發(fā)生的物理過程如何影響它們的性質(zhì)和礦物組成?，F(xiàn)在正在發(fā)表的作品正是團(tuán)隊努力的結(jié)晶?！?/p>

了解小行星中物質(zhì)的豐度至關(guān)重要，因為它們高度異質(zhì)。雖然通常分為三類：C型（碳質(zhì)）、M型（金屬型）和S型（硅質(zhì)），但它們也根據(jù)光譜特征和軌道進(jìn)行分類。

此外，小行星本質(zhì)上是太陽系形成后遺留的物質(zhì)，深受其漫長進(jìn)化歷史（約45億年）的影響。因此，了解小行星的精確組成對于確定不同資源（水、礦石等）可能分布的位置至關(guān)重要。

根據(jù)團(tuán)隊的結(jié)果，開采未分化小行星（被認(rèn)為是球粒隕石的前身）遠(yuǎn)不可行。研究還確定了一種富含橄欖石和尖晶石帶的小行星，作為采礦作業(yè)的潛在目標(biāo)。

團(tuán)隊還指出，應(yīng)選擇富含水、含水礦物濃度高的小行星。與此同時，他們強(qiáng)調(diào)需要進(jìn)行額外的樣本返回任務(wù)，以驗證前體的身份，才能實現(xiàn)采礦。賽義德Trigo-Rodríguez：

“除了樣本回收任務(wù)帶來的進(jìn)展外，真正需要能夠在低重力條件下采取果斷技術(shù)開發(fā)、提取和收集這些材料的公司。這些材料的加工及產(chǎn)生的廢棄物也將產(chǎn)生重大影響，應(yīng)當(dāng)被量化并適當(dāng)緩解?！?/p>

他們認(rèn)為，這將需要開發(fā)大規(guī)模的采集系統(tǒng)和在微重力下提取資源的方法。

“對于某些富含水的碳質(zhì)小行星來說，提取水資源再利用似乎更可行，無論是作為燃料還是探索其他星球的主要資源。”說特里戈-羅德里格斯。

“這也可能為科學(xué)提供更多關(guān)于某些天體的知識，這些天體有朝一日可能威脅到我們的生存。從長遠(yuǎn)來看，我們甚至可以開采并縮小潛在危險的小行星，使其不再危險?！弊鳛镚rèbol-Tomàs時期新增內(nèi)容:

“在我們的潔凈室中用其他分析技術(shù)研究和選擇這些類型的隕石非常有趣，尤其是因為它們所含礦物和化學(xué)元素的多樣性。然而，大多數(shù)小行星的珍貴元素豐度相對較少，因此我們研究的目標(biāo)是了解這些元素的提取在多大程度上可行。

“聽起來像科幻，但三十年前首次樣本返回任務(wù)計劃時，它看起來也像科幻。”

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無論如何，小行星采礦的益處巨大，這也是該主題在過去十年中獲得廣泛關(guān)注的原因。除了貴金屬，許多小行星還是水冰的來源，可用于制造深空任務(wù)所需的燃料以及飲用水和灌溉作物。

這意味著減少對地球補給任務(wù)的依賴，使機(jī)器人和載人任務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的自給自足。通過將采礦和制造業(yè)遷至地月空間和主小行星帶，人類還將減少這些產(chǎn)業(yè)對地球的環(huán)境影響。

盡管過去十年公眾對小行星采礦的熱情有所減弱，但許多企業(yè)如今仍在研究和開發(fā)必要的技術(shù)。同樣，NASA和JAXA等航天機(jī)構(gòu)也進(jìn)行了樣本返回任務(wù)，揭示了小行星可能蘊藏的科學(xué)和物質(zhì)財富。

在不久的將來，中國的天問二號任務(wù)將與一顆NEA和一顆主小行星帶彗星會合。雖然可能需要幾十年（甚至更久）才能出現(xiàn)航天資源產(chǎn)業(yè)，但已有許多人準(zhǔn)備從一開始就參與其中。

延伸閱讀：CSIC（中央工業(yè)化學(xué)工業(yè)委員會）,MNRAS

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