NASA擬探測金屬行星,開啟太空『挖礦』之旅,到底有多難?

綜述

人類在開始發展以後,就已經開始進行開采礦石了,早在夏商周時期,人類就已經開始開采銅礦來冶煉青銅器,制作出了無數精美的禮器、工具等等。

到了春秋戰國時期,鐵業發展壯大,甚至當時的冶鐵制造在民間非常普遍,有不少民眾因為冶鐵也成為了當地富豪。

到了唐朝時期,礦業有了比起以往來說比較大的發展,初期金、銀、鐵、錫等礦有186處之多,其他礦物也有幾百處。

在近現代以來,隨著工業的發展和時代的進步,為了滿足經濟發展的需求,人們開始不加節制地向大自然索取開礦,在獲得利益的同時,卻對自身的生存環境造成了較大的破壞。

NASA擬探測金屬行星,開啟太空『挖礦』之旅,到底有多難?

比如開采礦山的行為相當於是人工將山體挖空,造成地表沙化甚至是塌陷,如果是在森林中的礦洞,還會將破壞植物,從而導致水土流失,更有甚者還會導致洪災、滑坡等災害。

同時,在開礦的同時,由於工程爆破等活動,許多金屬元素形成的有害廢氣、廢水、廢料等等物質會來到大自然環境中,造成空氣污染、地下水水質惡化,甚至污染附近的河流湖泊,還會影響土壤肥力。

並且礦物並非是可以被無限制地掠奪的,它們都是地球上有限的資源,同時大多都是在地球早期的發展過程中由隕石等天外來物落入地球的金屬物質所形成,基本上是用一點少一點,一旦人類將這些物質全部用完,那麼就將無法再從地球上得到。

人類的科技發展如今完全離不開礦物資源的支持,如果沒有礦物,人類的科技必然會停滯,甚至是遭到毀滅性的打擊。

幸好在上個世紀60年代以後,人類開始發展了航天航空技術, 『太空挖礦』也逐漸進入了人類的視野中,甚至可能將成為人類未來的必然趨勢。

為什麼要太空挖礦

之前我們也說過了,地球的礦產資源是極其有限的,比如金這種貴重的元素,實際上它在地球的含量比不算少,地核中的黃金含量甚至達到了60萬億噸,哪怕是平均分給70億人口,每一個人也能拿到9000噸左右的黃金分成。

如果將這些地核中的黃金鋪滿地球表面,甚至厚度能夠達到4米,可以想象黃金的數量其實是非常多的。

隻是我們雖然知道黃金藏在地核裡,但拿它們完全沒辦法,因為地核處在地球的最核心部分,分為內核和外核,外核為液態,深度達到了2900千米到5000千米,再向內則是過渡層,處在地下4980千米到5120千米左右,最中心的就是固態的內核,距離地面大概有5100千米到6371千米的深度。

也就是說,如果人類想要獲得更多的黃金,就需要向地下挖掘5100千米左右的礦坑,這不僅僅是能不能挖這麼深的溫度,還要面對在過程中極大的壓力,和非常高的溫度,以及隨時可能泄露的天然氣等等地下礦物,這些都是非常危險的。

因此,按照人類的技術,可能在很長時間裡都無法開采地殼以下的礦物,跟根據地球現有的礦物來說,在人類高度發展的科技下,可能要不了多久就會陷入資源枯竭的困境,於是,『太空挖礦』成為了未來緩解資源需求的一大方向。

要知道地球上的礦物資源很多都是從太空中得到的,而單單隻說太陽系,其中的天體也是數不勝數的,且不說太陽系的八大行星,離地球最近的還有火星與木星之間的50多萬顆小行星帶。

在小行星裡,幾乎都是一些未能成為行星的碎片和殘骸,主要分為碳質、矽鹽酸和金屬小行星類型,我們的『太空采礦』目的地完全可以放在這些金屬小行星中,甚至是一些路過地球的有著豐富礦物質的行星。

比如在2012年,人們發現小行星帶中早在1884年9月12日就觀測到的小行星——第241小行星『Germania』。

相關網站根據當時現有的信息,包括科學家們發表的文獻和分析數據等等,經過研究得出結論,『Germania』小行星上的礦產資源非常豐富,有著大量的碳氫化合物,所具有的礦產資源總價值加起來能夠在當時達到95.8萬億美元,甚至比當時全球的總GDP還要多。

無獨有偶,2017年,美國航天局提出要在2022年前往一顆叫做『16 Psyche』的金屬小行星——『靈神星』,這顆小行星距離地球大概有3.7億千米,內部幾乎全是黃金、鉑金等金屬物質,直徑有200多千米。

如果能夠將『靈神星』小行星上的礦資源全部帶回地球,那麼其價值將超過10000萬億美元。

2017年7月19日,許多人都不知道的是,在距離地球大概240萬千米的地方曾有一顆小行星2011 UW-158路過,這原本並不算什麼,畢竟每天都有大量的小行星路過地球。

但是經過科學家們的觀測和研究,科學家們發現其內核居然有大概1億噸的鉑金含量,而地球上隻算地殼中的含量隻有1.4萬噸,這顆直徑隻有500米,長度1000米的小行星的鉑金儲量甚至是地球的7000倍之上,價值5.4萬億美元。

美國曾有相關的網站曾經對太陽系的小行星進行了評估,認為根據當前現有的小行星數據來看,這些小行星最低的礦產資源經過估算也有超過10000億美元,而在100萬億美元以上的小行星,則有大概771個。

在看到太空中如此巨大的礦產資源,可以說任何一個國家都不可能不對其心動,然而想是一回事,要在太空環境進行『采礦』,這並不是一件容易的事情。

『太空挖礦』有多難

2021年,美國航天局宣佈將要在2022年發射航天器探測距離地球3.7億千米左右的金屬小行星——『靈神星』,這正是之前宣佈的計劃,它也是太陽系裡體積最大的小行星。

根據觀測顯示,『靈神星』的表面並不存在水和含水礦物,如同一個更多的天體的內核,直徑大概是200千米,有鐵、黃金、鉑等金屬元素。

事實上,早在2012年,美國就有一家名叫『Planetary Resources』行星資本公司被建立了起來,美國政府甚至宣佈將『太空采礦』私人合法化,掀起了一大波熱度,仿佛當時的太空技術已經足以支撐人類前往太空進行挖礦。

隻是這家公司成立於2012年,並在2016年還接受過盧森堡政府的投資,卻直到現在還沒有出現突破性的進展。

反而是美國一所礦業學院開設了太空采礦的專業,或許將在未來成為專業性的技術人才。

實際上,『太空挖礦』的難度非常大,根據現有的人類科技而言,如果想要從太空獲得礦產資源,目前來說有兩種方法——其一是將小行星運回地球的附近來開采,其二是就在小行星上面開采,然後運回來。

當然,看起來非常簡單,卻都十分難搬到。

首先是技術上的問題,如果是比較小的小行星,還能粗暴地用勾爪一樣的東西將其抓回地球,如果是體型稍微大一點的,則需要將航天器固定,停止運行。

這就像是一艘航船,如果想要它禁止或者靠近港口,就需要拋出船上的船錨,否則航船將會越漂越遠。

航天器也是如此,隻有將它的位置固定在小行星表面,才能進行下一步的操作,否則隻能是空談。

再則就是采礦了,地球上的采礦技術來到太空,因為後者極低的溫度和壓強,原本在地球上通常使用的充當潤滑或者吸附塵土的水將會無法正常工作,甚至哪怕是開礦用的鉆頭進行鉆孔,也可能會對本身和小行星地表都造成一定的損毀。

同時太空的惡劣環境也是太空采礦需要克服的難點,在太空中沒有地球大氣層的保護,強烈的紫外線等輻射將會直接對設備造成損壞,並且有部分材料因為性質不穩定,在真空環境下也會出現問題。

再加上太空的微重力狀態,將在地上還是地下采礦,要如何采礦等等都是需要克服的問題。

除了技術上的問題,科學家們還需要考慮到成本和資金,到目前為止,發射航天器仍然是一件耗費非常巨大的工程,發射用的火箭、燃料、航天器等等都是高昂的支出,而目前無人探測器因為動力等原因,能夠帶回地球的資源並不多。

如果成本和支出無法平衡或者是有多餘的收獲,按照資本社會的固有觀念,投資商極有可能會放棄無法回本的高投入研究,轉而研發其他的科研。

幸而在如今地球資源逐漸減少的局面下,所有國家都明白,想要讓國家長盛不衰,長久地發展下去,隻有進行太空挖礦,才能在未來獲得充足的資源。

結論

除了美國,中國也正在開展小行星探測計劃,這是全人類的事業,是未來全世界的發展方向,或許等到了那個時候,我們應該也將進入太空時代,比如在火星上建立人類基地,或者是在火星上發展農業,我們期待著那一天的到來。