去小行星采礦

幻想的開端

在目前大部分科幻冒險游戲、小說中，主角的第一桶金很多都是由挖礦賺來的。挖礦在我們現實生活中真實存在，大到建筑、交通設施，小到螺釘、易拉罐，究其源頭，都來自礦工們從此下挖出的礦藏。

在20世紀70年代，隨著阿波羅登月計劃的實施，人類迎來了航天大發展的時代。當時公眾樂觀地認為，人類馬上就要脫離地球，成為太空種族，全世界對于太空探索的熱情空前高漲。既然要探索太空，那么太空中的資源便成了人們研究和計算的對象，科學家們也將目光投向了飄蕩在太空中的那些小行星。

小行星是太空中飄蕩的石塊，也是很多科幻電影里被誤稱為太空隕石的東西（隕石是指掉到地球上的小行星殘片）。人們之所以選擇小行星開采，是因為它們沒有大氣層，產生的重力也很低，航天器可以較為容易地停泊在上面，不像在行星采礦那樣需要考慮采礦航天器降落和起飛的問題。

太空采礦計劃最初是人類20世紀70年代產生的野心勃勃的計劃——通過開采小行星為太空基地提供必要的金屬材料，甚至有人想挖空某個小行星，直接把它開發成太空基地。人們首先將目光放在了近地的兩個小行星群上：阿波羅小行星群和阿莫爾小行星群。一方面，這兩處的小行星離地球很近；另一方面，早期的科學研究表明它們上面有大量可供挖掘的資源，可以為太空基地提供必要的補給。

隨著太空探索熱潮逐漸消退，科學家們認為當前對小行星的認識還不夠充足，所以更加保守而漸進的計劃被提上了日程。

小行星上有什么？

對于小行星采礦來說，有一個問題很重要，我們為什么要去小行星采礦？小行星上都有什么？簡單來說，按照對小行星的光譜測量，小行星分為三種，分別被稱為C型、S型、X型。

C型小行星主要由冰和碳構成，是分布最廣泛的小行星，上面甚至含有有機物，類似于地球上的土壤。這些小行星就是太陽系形成時的物質構成，一方面，這些小行星上有水可供提取，另一方面，其上含有的礦物質和有機物也可以經過加工成為供植物使用的肥料。

S型小行星就是一般來說的“石頭”，和地球上的巖石構成相似，主要由鐵和鎳的硅酸鹽構成，經過適當的處理能夠得到一部分礦物。

X型小行星是其他小行星的統稱，這里面真正珍貴的是M型小行星。根據光譜推測，M型小行星上面含有大量的金屬類礦物，通過簡單的冶煉就可以使用。

從經濟意義上來說，太空中的小行星上可能會含有各種地球上稀缺的礦物（如金、鉑、稀土元素）等，甚至一些小行星上的估算儲量已經超越了地球上某些國家的總儲量。如果去小行星采礦能夠成行，將會極大地拓展人類能夠利用的資源量。

另一方面，哪怕是廣泛分布的、沒有太大采礦價值的C型小行星，對于科學研究來說也是非常珍貴的。由于長期在外太空飄蕩，沒有經過任何干擾，C型小行星的物質保持了當初它們形成時的構成，也就是說，這些小行星的年齡甚至超越地球，而且它們還是太陽系剛剛形成時的模樣。這些小行星對于研究宇宙的發展歷程和太陽系是如何形成的等問題有重要價值。

怎樣去小行星采礦？

那么，去小行星采礦需要怎樣實施呢？目前的理論分三個派別：第一派是捕獲小行星后將小行星送回地球表面，但是這種方式非常危險，而且會損失大量材料；第二派是將小行星上開采的資源就地冶煉，但是這種方式需要在小行星上建設采礦站和冶煉站，對于目前的人類來說，科學技術存在太多困難；第三派目前是主流，認為應當將小行星送到地球軌道或月球軌道上，然后在軌道上慢慢分解并運回地球。

無論使用哪種方式，首要的目標是“看得清”，即分辨哪些小行星有進一步探索的價值。這要求我們建造更精確、更先進的太空觀測設備，而且最好是太空望遠鏡這種能離開地球大氣層的觀測設備。這些昂貴而精密的設備目前十分稀少，且一般被用來觀測遙遠宇宙中的星體，并沒有余力來觀測那些小行星。

第二步則是“飛得到”。人類目前并沒有接近并詳細探索小行星的宇航載具。小行星離地球并不近，目前人類已知的帶回小行星樣本的探索任務是由NASA的歐西里斯號以及日本的隼鳥1號、隼鳥2號完成的。這些無人航天器能夠帶回小行星樣本已經是足以載入人類史冊的壯舉，其中隼鳥1號與小行星會合就花了兩年時間，隼鳥2號更是用了三年半的時間。目前，人類的技術顯然不支持載人飛船飛這么長時間，而且由于小行星和地球之間的通信延遲時間很長，往往長達幾分鐘，若是采用無人飛船進行詳細的探索，那么飛船需要具備極高的自主性和自動化能力，能夠脫離人類管理自行完成一部分任務。這種飛船現在還只存在于科幻小說和圖紙上。但我們相信隨著人工智能的發展，這種飛船不久后就會出現。

第三步則是“采得下”。人們對小行星的內部構造不甚了解，同時，由于小行星的重力很弱，人們也不能直接使用地球上的采礦工具，到了小行星之后如何將小行星上的礦藏采下來，人們也不甚了解。目前科學家們已經開始研究用激光、微波等手段裂解礦石的可能性，也有計劃將小行星整個打包帶走的。所以未來在解決了重型飛船的建造問題后，首要任務是設計能夠在太空的真空環境和微重力條件下使用的采礦機械。

隱患在哪里？

除了技術上的困難，去小行星采礦還有一些其他經濟、法律上的問題。

第一，眾所周知，人類還不是一個太空種族。目前，人造衛星的發射費用都很貴，更別提去太空深處航行的遠程人造衛星的價格了。所以到底在地球上開采更加經濟，還是在小行星上開采更加省錢，有待商榷。地球上目前還有大量資源未被開發，尤其是海底的資源。從人類目前的科學技術水平來講，去海底要比去太空更容易一些，所以目前也有不少人認為相比太空，應該優先開采海底的礦藏。

第二則是太空的法律和歸屬權問題。目前，人類去太空航行受聯合國《外層空間條約》的限制。雖然這個條約說得很籠統，但是它確實聲明了全人類都有探索和使用外太空的自由。更加嚴肅而理想化的《月球公約》規定了在外太空開采的資源應歸全人類所有，任何國家不得獨占。但是因中、美、俄等國沒有簽字，所以該公約的適用效力非常有限。當前人類對于太空還只是探索，法律上的矛盾并不突出，等到了真正能從太空中開采資源的時候，這些法律上的漏洞很可能成為沖突甚至戰爭的導火索。

第三則是安全隱患。在隼鳥2號的取樣任務中，為了去除小行星表面的物質，隼鳥飛行器使用了一種被稱為SCI的裝置。這種裝置簡單來形容就是利用一種火藥動力的炮彈的動能將小行星表面打出一個坑，從而能夠采到小行星表面以下的物質。這種技術往后可能也會頻繁地在小行星采礦中使用。目前也有科學家研究使用激光切割礦石，以及用微波裂解礦石。你發現了嗎？盡管現在的《外層空間條約》提倡各國和平利用外太空資源，但是這些“采礦技術”顯然可以應用于軍事，很可能出現的情況是在太空采礦實現之前，太空載具已經全面武裝化了。另外，現在正在研究的改變小行星軌道的技術既可以將小行星推到安全軌道上，也可以推到能夠撞擊地球的“不安全軌道”上，有人擔心這會給航天強國增加一種能夠比肩小型核武器的攻擊手段。

去小行星采礦是目前太空工業的一大重點發展方向。很多科學家認為，能否去小行星采礦是衡量人類能否成為真正的太空種族的一個重要特征。一些學者也認為，假如真有外星人的話，最容易找到他們留下蹤跡的地方就是太陽系里的小行星帶，因為對于太空種族來說，從小行星帶提取需要的資源要比“入侵地球”劃算和容易得多。相信在不遠的將來，人類真正踏足太空深處時，在小行星上采礦將會成為一種普普通通的工作。