​探索太空的金矿：有一颗小行星价值 10 万亿刀，为什么不开采它

在太阳系中，有一些奇特的天体，它们不像行星那样圆润，也不像彗星那样有尾巴，它们就是小行星。小行星是由岩石、金属或其他物质组成的固体物体，它们的大小从几米到几百公里不等，沿着各自的轨道绕着太阳运行。小行星的数量估计有数百万颗，其中大部分位于火星和木星之间的小行星带，还有一些位于地球附近，被称为近地小行星。

小行星不仅是太空探索的目标，也是太空开发的资源。一些小行星富含稀有和贵重的金属，如铂、钯、镍、钴等，这些金属在地球上的储量有限，而且开采难度和成本很高。另一些小行星则含有水和有机物，这些物质可以用来制造火箭燃料，或者支持太空中的生命活动。因此，小行星采矿被认为是太空时代的一项重要技术，它可以为人类提供太空中的材料来源，甚至有可能改变地球上的经济格局。

然而，要实现小行星采矿，还需要克服许多技术和经济上的挑战。本文将介绍目前小行星采矿的现状和前景，以及一些相关的科学问题和社会影响。

2023年10月13日，美国国家航空航天局NASA发射了一项名为 "Psyche "的任务，目标是探索一颗位于小行星带的特殊小行星，它的编号是16 Psyche。这颗小行星的直径约为226公里，是太阳系中最大的金属小行星之一，它的表面主要由镍和铁组成，还含有一些铜、铂、钯等稀有金属。据估计，如果将这颗小行星上的所有金属都带回地球，其价值将达到惊人的10万亿美元，相当于全球经济总量的十分之一。

Psyche 号任务的主要目的并不是为了开采这颗小行星，而是为了了解它的形成过程和内部结构，从而揭示行星内部是如何形成的。科学家认为，16 Psyche 可能是一个原行星的核心残骸，原行星是太阳系形成初期的一些大型天体，它们在碰撞和重组的过程中，形成了现在的行星和卫星。16 Psyche 可能是在一次剧烈的碰撞中，失去了外层的岩石和冰，只剩下了金属的核心。因此，探索这颗小行星，就相当于探索地球或其他类地行星的核心，这对于理解太阳系的历史和演化具有重要意义。

Psyche 号任务计划于2026年抵达16 Psyche，并在其轨道上运行21个月，对其进行详细的观测和测量。任务搭载了四种科学仪器，分别是：多光谱成像仪、伽马射线和中子光谱仪、磁力计和无线电科学实验。这些仪器将用来获取小行星的形状、表面特征、元素组成、磁场强度和内部结构等信息。Psyche 号任务是 NASA 的 “发现” 计划的一部分，该计划旨在通过低成本、高效率的太空探索任务，增进人类对太阳系的认识。

虽然 Psyche 号任务不是为了开采小行星，但它的发射无疑引发了人们对太空采矿的兴趣和想象。事实上，除了 NASA，还有一些私营公司已经开始研究和开发太空采矿的技术和方案。例如，AstroForge 和 TransAstra 等公司都提出了在小行星上建造矿场的计划，利用太阳能或核能为采矿设备提供动力，将小行星上的物质加工成可运输的形式，如金属锭、水冰或气体，然后通过太空飞船或太空电梯将其运送到地球或太空站。

那么，我们离实现太空采矿还有多远呢？中佛罗里达大学行星物理学家菲利普-梅茨格认为，从技术上讲，我们已经非常接近了。他说，我们已经拥有了在小行星上采矿所需的所有技术，只是需要将它们适应太空环境的特殊条件，如低重力、高辐射、极端温度等。这些技术包括：机器人、人工智能、太阳能、核能、激光、微波、电磁炮、太空飞船、太空电梯等。这些技术都已经在实验室或地球上进行了测试，但还没有在太空中得到充分的验证和应用。

梅茨格说，美国国家航空航天局的技术就绪程度等级从1到9不等，其中1级表示技术只是一个概念，而9级表示技术已经在太空中成功运行。他估计，我们目前的太空采矿技术处于3到5级之间，也就是说，它们已经在实验室或地面进行了一些验证，但还没有达到可以执行太空任务的水平。要让技术达到6到7级，也就是可以开始执行飞行任务的水平，还需要更多的资金和时间。他估计，如果现在所有的资金都投入到太空采矿技术的研发中，我们可能会在五年内看到小规模的小行星采矿。

小行星采矿的任何进展都可能来自私营部门，而不是政府机构。政府的太空探索任务通常是为了科学目的，而不是为了经济利益。但是，私营部门的太空采矿项目也面临着一个重大的障碍：如何向潜在的投资者证明这是一项有利可图的事业。

把小行星上的材料带回地球 在经济上是可疑的。这样做的成本会非常高，而且可能会影响地球上的市场供求平衡，导致金属价格下降。小行星可能是太空开发的重要材料来源，而不是地球的竞争对手。

举例来说，如果我们从（一颗）富含水的小行星上提取水，我们可以将其分离成氢和氧，并将其用作火箭推进剂，为航天器加油。这样，我们就可以在太空中建立一个燃料供应链，而不用每次都从地球发射燃料，这会节省很多成本和时间。与此同时，从小行星上开采出的金属可以转化为太空中的大型结构，如太空站、太空基地、太空望远镜等。这些结构可以用来进行科学研究、商业活动、太空旅游等，为人类创造更多的价值。

这就提出了另一个问题：为什么不直接在月球上采矿呢？我们想从小行星上开采的所有材料在月球上同样存在，只是浓度较低。当然，月球离我们更近，只需几天就能到达，而小行星则需要几个月甚至几年的时间。

月球和小行星各有优劣。月球的优势是距离近，交通方便，而且表面环境相对稳定，不像小行星那样会旋转和摇晃。但月球的劣势是重力较大，需要更多的能量才能将物质从月球表面发射到太空。而小行星的优势是重力较小，更容易将物质从小行星表面移动到太空，而且小行星的物质种类和质量更丰富，更适合开采。但小行星的劣势是距离远，交通不便，而且表面环境不稳定，需要更多的技术和设备来适应。

因此，月球和小行星可能都会成为太空采矿的目标，只是采矿的方式和目的可能不同。月球可能更适合开采水和其他易挥发的物质，而小行星可能更适合开采金属和其他难挥发的物质。月球和小行星的采矿可能会相互补充，而不是相互竞争。

即使我们还没有准备好开采小行星，科学家们仍然对探索这些太空岩石很感兴趣。在 "Psyche "号发射前不到一个月，NASA的OSIRIS-REx飞船从小行星贝努返回，并携带了样本。2020 年，日本的隼鸟 2 号宇宙飞船带着从小行星龙宫采集的样本返回，之后又开始探索另外两颗小行星：2001 CC21 和 1998 KY26。今年 10 月，欧洲航天局将发射一项前往小行星赫拉的任务。

这些任务都没有明确侧重于采矿。OSIRIS-REx和隼鸟2号的研究目标包括更好地了解远古地球的地质和化学，以及小行星是如何形成和演化的。赫拉号则在研究行星防御技术，它将与 NASA 的 DART 任务合作，试图改变一颗潜在威胁地球的小行星的轨道。