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人类到太空挖矿至少再等20年

时间:2015-07-27 00:39 作者: 点击:

约33万亿元人民币,事实上,提供巨大的资源,国际上最贵的陨石是月球和火星陨石,无论是收藏还是工业开采都未形成规范化的市场,大多数陨石矿物都如同俄罗斯的,首先的获益者便是名为行

矿产电影《阿凡达》中的地球“拆迁队”,地球人来此开采该星球的矿产。

2011年在摩洛哥撒哈拉大沙漠发现的这块太空陨石,被称为黑美人,可能是源自火星地表或地壳的陨石,约数十亿年前到达地球。

为行星开采进行探索的小型卫星。

2013年10月,俄罗斯车里雅宾斯克,潜水员从湖里打捞出陨石碎片。

艺术家描绘了未来太空采矿想象图。

北京时间7月20日清晨,一颗直径约为500米的小行星飞掠地球。小行星的到来引起大家的关注,并不是因为它将带来什么灾难,而是有科学家估计这颗编号2011UW-158的小行星含有1亿吨白金,总价值高达5.4万亿美元(约33万亿元人民币)。这颗小行星是否真的价值连城?小行星采矿计划又是否可行呢?

贵金属行星

行星白金含量仍缺乏足够证据

据估计,这颗白金小行星飞掠地球时,与地球最近距为240万公里。它下次以这么近的距离飞过地球附近将是2108年。在天文学上,这种近距离接触几乎可称为“擦肩而过”了。

事实上,几乎每周都有类似的近地小行星近距离飞掠地球,这颗编号为2011 UW-158的小行星之所以会引起关注,是因为有科学家估计它的核心含有一亿吨白金,总价值高达5.4万亿美元。不过,消息一经刊出,立即就有天文学家、科普作家的质疑。

紫金山天文台科普部主任张炀对新京报记者表示,目前已发现的小行星可分为三类,一类是碳质小行星,一类是硅质小行星,还有一类是金属质小行星。其中,碳质和金属质小行星被认为可以为人类所用,提供巨大的资源、经济价值。碳质小行星富含氢、碳、氧、氮等元素,能够为太空探索提供燃料。而金属质小行星则主要由铁、镍构成,有些小行星中铂系金属元素含量也很丰富,比如铂、钴、铑、铱、锇等珍稀金属。显然,这颗白金小行星是属于铂系金属含量丰富的一类。但是,“白金”小行星实际并非一般人所认为的整颗小行星上都是做首饰常用的白金,而是指这颗小行星上富含铂系元素,比如铂、钴、铑、铱、锇等珍稀金属。

张炀分析道,目前所有的有关白金小行星的报道中并未提供可信的证明这颗小行星的白金密度的数据。要证实一颗小行星上的金属含量,必须通过深空探测或取样分析,而我们目前并未就这颗小行星做过深空探测或取样分析。张炀进一步指出,即使做了上述工作,我们得知的金属密度也是这颗小行星上地表的金属含量,而不是其核心的金属含量。因此,这颗白金小行星是否的确如相关报道中所称,在其核心含有1亿吨白金,仍然缺乏足够证据。

此前曾有同样铂系金属丰富的太空陨石掉落在地球上,而天文学家对这些陨石样本的研究表明,这些陨石中,平均每一吨重的陨石样本中,白金含量只有30.9克。

开采难度

登陆开采和捕捉行星哪个更难?

假如这颗小行星上的确含有1亿吨的白金?人类该如何开采呢?

简单来说,人类要开采小行星上的富矿,有两种方式。一种是如一些科幻电影中所展示的,人类登陆行星,在小行星上直接开采;还有一种就是将小行星整个捕获,再借助太阳能推进器,将小行星拖拽至近月轨道,其后再进行开采。

但无论哪种情况,其耗费的时间、经济成本都相当巨大。根据NASA(美国国家航空航天局)的一项相关研究结果估算,从小行星将60克材料运回地球的花费大约在10亿美元。张炀分析指出,如果说要进行小行星矿藏开采,那必然是指具有工业规模的开采,不可能像采样研究那样,带回几十克就可以。因此,要将1亿吨白金运回地球,其成本甚至已经超过了白金的价值总额。此外,人类目前的科技只试验过从月球等星球表面采集样本,但在登陆小行星进行深挖开采方面还没有先例。张炀认为,以人类目前的科技水平,去开采小行星几乎不可能做到。

如果登陆行星开采矿藏的成本太大,直接将小行星捕获是否可行呢?NASA在今年3月25日曾公布过捕捉小行星计划的项目细节,计划2019年选定一颗小行星为目标,在2020年12月发射一艘太阳能无人太空飞船,实施捕捉行动。但是,目前这一项目仍然处于规划、准备阶段,人类此前也没有实施捕捉行星成功的经验。

NASA同时也指出,如果采用整体捕获的方式,将小行星整个套入一个巨大的网格中,再拖拽至近月轨道,此计划存在一些难以克服的困难。首先,要选出一个适合套入袋中整体捕获的小行星,则它的大小、重量、环境条件都必须有严格要求,要找出符合要求的小行星极为困难;其次,处于自转中的小行星状态极不稳定,很容易失去控制。

来自星星的矿藏

陨石矿物“送上门” 开采未成规模

对于广阔太空中的行星矿藏,人类目前还无法实施开采。自然,对于“送上门”来的陨石,人类自然不会放过。不管是用于科研、收藏还是工业开采,人类对陨石都充满了兴致。目前,全世界已经收集到的陨石样品大约有4万块,发现的陨石矿物有140种,其中大部分矿物质在地球上也有,只有39种矿物是地球上没有的。陨石中含量最多的矿物质元素为硅酸盐、铁、镍、硫等。

不过,这些陨石大多用于科学研究,体积足够大,能够进行工业化大规模开采的陨石并不多。北京天文馆馆长朱进表示,陨石作为科学研究的样本,其价值应体现在科研方面,不像黄金和玉石可以作装饰品用,收藏价值和商业用途都显得怪异。

2012年英国媒体报道,俄罗斯方面宣布在上世纪70年代发现了位于西伯利亚东部地区的一个名为“珀匹盖”(Popigai)的富含钻石的陨石坑,是少数可用于工业规模开采的陨石样本之一。该陨石坑直径超过100公里,在这个广阔的陨石坑内,储藏有约超过1万亿克拉的钻石,是全球其他地区钻石储量之和的十倍,能满足全球宝石市场3000年的需求。

据外媒报道,俄罗斯一直隐瞒这个发现,是为防止钻石价格被压垮,从而损害俄罗斯的钻石产业利益。不过随后科学家们“辟谣”称,这个陨石坑内的钻石主要为工业用钻级别,还达不到首饰行业所使用的钻石标准。它们属于钻石的同素异形体,是类金刚石。这类钻石的应用主要在工业领域,如制造精密镜头、高硬度切割工具、半导体、航天、航空工业等。

除应用于工业制造领域,陨石还有一个重要的价值就是用于收藏。目前,陨石收藏领域可以说是个热门产业,许多陨石的价格可以比肩黄金,有的甚至比黄金等重金属还要昂贵。国际上最贵的陨石是月球和火星陨石,约1000美元一克。而便宜的沙漠陨石价格也就20-40元左右一克。

国内外的购物网站,输入“陨石”,甚至会有万余条相关商品记录出售陨石,价格便宜的小块陨石做成的项链等饰品价格在几百元,而价格贵的则有几十万,上百万甚至上千万的。

张炀表达了与朱进类似的观点,他指出,陨石的主要功用应该表现在科学研究方面,无论是收藏还是工业开采都未形成规范化的市场。张炀表示,目前已掉落到地球的陨石也如同小行星一样可分为三类,分别为石陨石,金属陨石以及两者的混合。不过,金属陨石中的金属绝大多数都是铁,真正含有金、白金等贵重金属的陨石极罕见。大多数陨石矿物都如同俄罗斯的“钻石矿”,实则是类似于贵金属的同素异形体矿物,在金属价值上比不上纯金或纯钻石贵重。

对于市场上流通的以收藏为目标的陨石,张炀分析认为,这些陨石的真实度和价值也没有足够保证。“据我所知,目前陨石收藏市场上价格虚高明显。许多价值并不高的石陨石、铁陨石都被卖出天价。价值高的陨石有两类,一类是来自火星、月球等具有极高科研价值的行星的陨石,还有一类就是贵金属陨石,但真正的含有贵金属的陨石数量极少。”

开采进展

已发射小型卫星进行开采探索

白金小行星引发的人类对宇宙淘金之向往,首先的获益者便是名为行星资源的一家公司。这家5年前成立的公司来头可不小,其联合创始人包括谷歌执行董事长埃里克·施密特、谷歌董事局创始人拉姆·施雷姆、微软“Word之父”查尔斯·西蒙尼等知名人士,曾执导过《泰坦尼克》和《阿凡达》的导演詹姆斯·卡梅隆是其顾问之一。

该公司可以说是在小行星矿物开采方面雄心勃勃。致力于太阳系小行星的矿业开发,主要包括水资源及各种贵金属。不过即使是对小行星开采最具信心的行星资源公司也表示,小行星开采估计仍需20年左右的时间进行前期探索和准备工作。

对各个小行星特性的分析,是行星资源一项关键任务。为实现这一任务,行星资源公司已开发了太空深度探索飞行器家族的Arkyd系列太空飞船。这些太空飞船将被用于近地轨道,根据它们的运作情况,行星资源公司将对今后探索的小行星目标进行排序。

今年4月,行星资源公司曾召开新闻发布会,宣布其将发射一颗小型人造卫星,进行小行星矿物开发的前期探测。不过,这一消息并未引起广泛关注。在新闻发布会上,“行星资源”的联合创始人兼联合主席彼得·戴尔蒙迪斯当时就已拿“白金小行星”举例说,这颗小行星上仅500米直径的地方所蕴含的铂金资源就相当于“铂族金属公司”迄今为止所有历史开采量的总和。戴尔蒙迪斯表示,随着获取这些资源途径的增加,微电子、能源储备等领域的成本都会下降,另外,丰富的资源也会帮助科学家实现更多应用领域的创新。

今年5月份,行星资源公司发射了名为Arkyd-3R的小型卫星,开展探索作业。Arkyd-3R卫星将进行一项示范性任务,检验系统平台,为未来在深空中探测、研究直至开发小行星做准备。

此次发射的Arkyd-3R卫星,已是行星资源公司发射的第二个用于小行星矿物探索的人造飞船。首个Arkyd-3卫星曾搭乘ATK轨道科学公司的天鹅座号货运飞船升空,但在去年10月28日失去联系不知去向。

据悉,这颗小型探测卫星目前已搭载SpaceX轨道科学公司的龙飞船升空,并已成功抵达国际空间站的轨道试验室。行星资源公司的相关负责人宣称,该卫星将实施为期90天的地球轨道任务,传回数据,并将重返地球大气层。

【小行星“富豪”榜】

美国一家专门做小行星矿产及其价值评估的网站Asterank结合小行星的光谱分析测算其体积及矿物种类,并根据目前矿物的市场价格估算出行星矿物价值的排名。

巨蟹55e

矿物:钻石(根据分析,该星球可能拥有一颗铁质核心)。

估值:约26.9Nonillion美元(Nonillion=10的30次方)

距离:2004年首次发现,距地球约40光年

241 Germania

矿物:主要为铁

估值:近100万亿美元,比肩目前全世界的GDP总量

位置:火星和木星轨道之间的小行星带

直径:168.9千米

PSR J1719-1438b

矿物:这颗脉冲星行星很可能由结晶碳(钻石)构成,且钻石密度极高。

估值:超过100万亿美元

位置:2011年8月25日发现的太阳系外行星,距地球约4000光年

3200 Phaethon

矿物:铁

估值:超100万亿美元

直径:约5.1千米

距离:预测将于2016年9月29日以较近距离飞掠地球,届时距离地球约为0.6亿公里

小行星4034

矿物:白金以及镍、铁

估值:约2.42万亿美元

直径:约420米

一年:398天

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