太空采矿，第一铲该从哪挖
本报记者 金 凤
此前，据外媒报道，美国发布了一份名为《太空资源开采和使用的国际支持保障》的文件，为将来美国进入太空，尤其是前往月球和小行星开采太空资源正式确立了政策。
虽然这一文件引发了无数争议，但不可否认的是，外太空的资源开采是极具诱惑力的。据了解，小行星上拥有丰富的碳、硫、氮、氢，开采后能够为人类提供丰富的原材料和燃料。此外，一些地球上比较稀缺的资源如铂系金属、钯金属等，在外太空也有大量分布。
那么，如果地球遇到矿产资源瓶颈，太空能顺利成为人类的资源补给站吗？人类想要进行太空采矿，还需要克服哪些障碍？近日，中国矿业大学特聘教授张克非在分享科研进展时，对这些问题进行了解答。
近地小行星目前最适宜开采
“在未来100年内，人类为生存必须离开地球，去太空寻求新的家园。”2017年英国物理学家霍金的这句预言，或许将成为现实。
据张克非介绍，石油、天然气及煤炭是世界能源供给及消费3个支柱，共占一次能源消费的85%以上，根据2019年《世界能源统计年鉴》显示，3种能源储量分别仅够维持50年、50.9年及132年的全球消费。
同时，据联合国人口基金会预测，全球每年增加人口数量将保持在8600万以上，到2050年世界人口将达到98亿，能源需求量日益增加。
为了破解地球矿产资源枯竭的瓶颈与人类共同体可持续发展难题，开发与利用丰富的太空资源势在必行，太空采矿应运而生。
近地小行星，指的是那些轨道与地球轨道相交的小行星。此前，据外媒表示，美国国家航空航天局（NASA）跟踪着大约16700个近地小行星。这些小行星上的水、硅、镍、铁都是开发重点。水分解成氢和氧后，可以作为动力燃料填充飞行器，清洁且成本较低；硅可用于发展太阳能系统；镍和铁则是太空制造业的潜在资源。
据张克非介绍，小行星按照光谱特征可分为C类（碳质）小行星、S类（硅质）小行星、M类（金属质）小行星等。其中C类和M类小行星被认为含有巨大的矿产资源和经济价值，可以为人类所利用。具体来讲，C类小行星富含碳、氢、氧、氮等元素，能够为深空探测提供燃料，作为太空探索的补给站；M类小行星主要由铁、镍构成，有些小行星中铂系金属元素含量很丰富，例如铂、钴、铑、铱、锇等珍稀金属。
张克非表示，太空资源开采的目标集中在小行星，是综合多方面因素的考量。
“考虑到现代科学技术、资源开采价值、地球安全性等原因，现阶段最适宜开采的目标是近地小行星，且已有的研究证明，有将近1500多颗小行星具有非常高的可采性和开采价值。”他说，开采近地小行星上的矿产资源，还有可能降低部分小行星撞击地球的风险。
太空采矿还需克服多个障碍
麻省理工学院曾发表文章估计，在地球上新开发一座稀土金属矿约需10亿美金。相比较而言，在不远的将来把一颗体积较小的小行星带回地球，需要的成本不相上下。不过，在遥远的太空，想做一名好“矿工”，除了成本之外，待解决的问题还有一箩筐。
“太空采矿首先需要克服低/微重力下的低反作用力，要保证设备能够在风化尘土上实现完全自主智能运行。另外，采矿过程中还要克服亚表层岩石的障碍，要能解决设备长期夜间工作与能源存储等问题。”张克非表示。
此外，张克非还强调，地球与太空的通讯问题也存在很大挑战，如果在太空采矿时发生问题，不能及时发送信息到地面做出判断，可能会造成无法估量的损失。
要解决这些问题，空间信息技术是关键技术之一。据了解，目前，科研人员正在就太空导航定位与信息感知、太空采矿智能装备等问题进行研究。“人类在地球的活动，特别是大型工程项目，测绘是先锋。在月球和火星探测方面同样如此，我们首先要建立基准，然后才能指导勘察、采矿、机械操作。”张克非介绍，要早日实现太空采矿，还需要开展太空导航定位与信息感知、太空采矿智能装备、太空资源勘探与采选、太空资源空间安全以及太空资源综合利用等方面研究，突破不同重力环境下的空间环境监测、太空资源的利用途径、太空资源就地加工与原位利用、太空资源快速运输等一系列技术难题，这样才有望为太空采矿工作提供有力保障。