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未來礦業新走向—太空采礦
內蒙古大興安嶺森工礦業有限責任公司   2015-10-08 10:50:24 作者: 來源:礦業界 文字大小:[][][]

《阿凡達》這部家喻戶曉的電影中,我們不難發現,其中的地球“拆遷隊”,地球人來此開采該星球的礦產。這讓我們找礦人不得不眼前一亮,海外找礦已成為現實,那么,在未來,到太空走一遭,去帶點寶石回來也不是不可能。

認知隕石——隕石礦物種類多,價值高

對于廣闊太空中的行星礦藏,人類目前還無法實施開采。自然,對于“送上門”來的隕石,人類自然不會放過。這可是“眾里尋他千百度,得來全不費工夫”啊,它可是我們開采太空礦業的第一步。不管是用于科研、收藏還是工業開采,人類對隕石都充滿了興致。目前,全世界已經收集到的隕石樣品大約有4萬塊,發現的隕石礦物有140種,其中大部分礦物質在地球上也有,只有39種礦物是地球上沒有的。隕石中含量最多的礦物質元素為硅酸鹽、鐵、鎳、硫等。

2012年英國媒體報道,俄羅斯方面宣布在上世紀70年代發現了位于西伯利亞東部地區的一個名為“珀匹蓋”(Popigai)的富含鉆石的隕石坑,是少數可用于工業規模開采的隕石樣本之一。該隕石坑直徑超過100公里,在這個廣闊的隕石坑內,儲藏有約超過1萬億克拉的鉆石,是全球其他地區鉆石儲量之和的十倍,能滿足全球寶石市場3000年的需求。

北京時間720日清晨,一顆直徑約為500米的小行星飛掠地球。小行星的到來引起大家的關注,并不是因為它將帶來什么災難,而是有科學家估計這顆編號2011UW-158的小行星含有1億噸白金,總價值高達5.4萬億美元(33萬億元人民幣)。

不管隕石是否具體如此價值,但是不可否認的是,太空中的礦產資源是非常豐富的,在未來資源大匱乏的情況下,人類的眼光不得不放在太空中。

初涉太空——深空中探測、研究直至開發小行星

白金小行星引發的人類對宇宙淘金之向往,首先的獲益者便是名為行星資源的一家公司。這家5年前成立的公司來頭可不小,其聯合創始人包括谷歌執行董事長埃里克·施密特、谷歌董事局創始人拉姆·施雷姆、微軟“Word之父”查爾斯·西蒙尼等知名人士,曾執導過《泰坦尼克》和《阿凡達》的導演詹姆斯·卡梅隆是其顧問之一。

該公司可以說是在小行星礦物開采方面雄心勃勃。致力于太陽系小行星的礦業開發,主要包括水資源及各種貴金屬。不過即使是對小行星開采最具信心的行星資源公司也表示,小行星開采估計仍需20年左右的時間進行前期探索和準備工作。

對各個小行星特性的分析,是行星資源一項關鍵任務。為實現這一任務,行星資源公司已開發了太空深度探索飛行器家族的Arkyd系列太空飛船。這些太空飛船將被用于近地軌道,根據它們的運作情況,行星資源公司將對今后探索的小行星目標進行排序。

今年4月,行星資源公司曾召開新聞發布會,宣布其將發射一顆小型人造衛星,進行小行星礦物開發的前期探測。不過,這一消息并未引起廣泛關注。在新聞發布會上,“行星資源”的聯合創始人兼聯合主席彼得·戴爾蒙迪斯當時就已拿“白金小行星”舉例說,這顆小行星上僅500米直徑的地方所蘊含的鉑金資源就相當于“鉑族金屬公司”迄今為止所有歷史開采量的總和。戴爾蒙迪斯表示,隨著獲取這些資源途徑的增加,微電子、能源儲備等領域的成本都會下降,另外,豐富的資源也會幫助科學家實現更多應用領域的創新。

今年5月份,行星資源公司發射了名為Arkyd-3R的小型衛星,開展探索作業。Arkyd-3R衛星將進行一項示范性任務,檢驗系統平臺,為未來在深空中探測、研究直至開發小行星做準備。

此次發射的Arkyd-3R衛星,已是行星資源公司發射的第二個用于小行星礦物探索的人造飛船。首個Arkyd-3衛星曾搭乘ATK軌道科學公司的天鵝座號貨運飛船升空,但在去年1028日失去聯系不知去向。

據悉,這顆小型探測衛星目前已搭載SpaceX軌道科學公司的龍飛船升空,并已成功抵達國際空間站的軌道試驗室。行星資源公司的相關負責人宣稱,該衛星將實施為期90天的地球軌道任務,傳回數據,并將重返地球大氣層。

小有斬獲——探測對象均價值不菲

美國一家專門做小行星礦產及其價值評估的網站Asterank結合小行星的光譜分析測算其體積及礦物種類,并根據目前礦物的市場價格估算出行星礦物價值的排名。

巨蟹55e

  礦物:鉆石(根據分析,該星球可能擁有一顆鐵質核心)。

  估值:約26.9Nonillion美元(Nonillion=1030次方)

  距離:2004年首次發現,距地球約40光年

241 Germania

  礦物:主要為鐵

  估值:近100萬億美元,比肩目前全世界的GDP總量

  位置:火星和木星軌道之間的小行星帶

  直徑:168.9千米

PSR J1719-1438b

  礦物:鉆石。這顆脈沖星行星很可能由結晶碳構成,且鉆石密度極高。

  估值:超過100萬億美元

  位置:2011825日發現的太陽系外行星,距地球約4000光年

3200 Phaethon

  礦物:鐵

  估值:超100萬億美元

  直徑:約5.1千米

  距離:預測將于2016929日以較近距離飛掠地球,屆時距離地球約為0.6億公里

小行星4034

  礦物:白金以及鎳、鐵

  估值:約2.42萬億美元

  直徑:約420

  一年:398

存在質疑——小行星有如此高的含金量嗎?

其實這是很多行星存在的問題,在缺少資料且未對其進行實地考察的情況下,對這些行星多高的估值是否欠妥當呢?

據估計,這顆白金小行星飛掠地球時,與地球最近距為240萬公里。它下次以這么近的距離飛過地球附近將是2108年。在天文學上,這種近距離接觸幾乎可稱為“擦肩而過”了。

事實上,幾乎每周都有類似的近地小行星近距離飛掠地球,這顆編號為2011 UW-158的小行星之所以會引起關注,是因為有科學家估計它的核心含有一億噸白金,總價值高達5.4萬億美元。不過,消息一經刊出,立即就有天文學家、科普作家的質疑。

紫金山天文臺科普部主任張煬對新京報記者表示,目前已發現的小行星可分為三類,一類是碳質小行星,一類是硅質小行星,還有一類是金屬質小行星。其中,碳質和金屬質小行星被認為可以為人類所用,提供巨大的資源、經濟價值。碳質小行星富含氫、碳、氧、氮等元素,能夠為太空探索提供燃料。而金屬質小行星則主要由鐵、鎳構成,有些小行星中鉑系金屬元素含量也很豐富,比如鉑、鈷、銠、銥、鋨等珍稀金屬。顯然,這顆白金小行星是屬于鉑系金屬含量豐富的一類。但是,“白金”小行星實際并非一般人所認為的整顆小行星上都是做首飾常用的白金,而是指這顆小行星上富含鉑系元素,比如鉑、鈷、銠、銥、鋨等珍稀金屬。

張煬分析道,目前所有的有關白金小行星的報道中并未提供可信的證明這顆小行星的白金密度的數據。要證實一顆小行星上的金屬含量,必須通過深空探測或取樣分析,而我們目前并未就這顆小行星做過深空探測或取樣分析。張煬進一步指出,即使做了上述工作,我們得知的金屬密度也是這顆小行星上地表的金屬含量,而不是其核心的金屬含量。因此,這顆白金小行星是否的確如相關報道中所稱,在其核心含有1億噸白金,仍然缺乏足夠證據。

此前曾有同樣鉑系金屬豐富的太空隕石掉落在地球上,而天文學家對這些隕石樣本的研究表明,這些隕石中,平均每一噸重的隕石樣本中,白金含量只有30.9克。

這也讓我們有了新的思考,在太空開發礦業,需要的成本大家也是可想而知,在未知其資料的情況下,還是應該像傳統找礦方法一樣,先進行預查-普查-詳查-勘探這樣的流程進行。

開采難度——成為最大阻力

登陸開采和捕捉行星哪個更難?

就目前來看,隕石中的礦物質含量是非常高的,在未來,其開采價值也是非同小可。假如這顆白金小行星上的確含有1億噸的白金?人類該如何開采呢?

簡單來說,人類要開采小行星上的富礦,有兩種方式。一種是如一些科幻電影中所展示的,人類登陸行星,在小行星上直接開采;還有一種就是將小行星整個捕獲,再借助太陽能推進器,將小行星拖拽至近月軌道,其后再進行開采。

但無論哪種情況,其耗費的時間、經濟成本都相當巨大。根據NASA(美國國家航空航天局)的一項相關研究結果估算,從小行星將60克材料運回地球的花費大約在10億美元。張煬分析指出,如果說要進行小行星礦藏開采,那必然是指具有工業規模的開采,不可能像采樣研究那樣,帶回幾十克就可以。因此,要將1億噸白金運回地球,其成本甚至已經超過了白金的價值總額。此外,人類目前的科技只試驗過從月球等星球表面采集樣本,但在登陸小行星進行深挖開采方面還沒有先例。張煬認為,以人類目前的科技水平,去開采小行星幾乎不可能做到。

如果登陸行星開采礦藏的成本太大,直接將小行星捕獲是否可行呢?NASA在今年325日曾公布過捕捉小行星計劃的項目細節,計劃2019年選定一顆小行星為目標,在202012月發射一艘太陽能無人太空飛船,實施捕捉行動。但是,目前這一項目仍然處于規劃、準備階段,人類此前也沒有實施捕捉行星成功的經驗。

NASA同時也指出,如果采用整體捕獲的方式,將小行星整個套入一個巨大的網格中,再拖拽至近月軌道,此計劃存在一些難以克服的困難。首先,要選出一個適合套入袋中整體捕獲的小行星,則它的大小、重量、環境條件都必須有嚴格要求,要找出符合要求的小行星極為困難;其次,處于自轉中的小行星狀態極不穩定,很容易失去控制。

困難重重——我們仍將前行

歷史告訴我們,隨著科技的發展,很多不可能實現的事情,如今已成為現實。在礦產資源日益枯竭的情況下,人類在尋找新能源的同時,也需要把目光投向太空,那是一片還未開發的廣袤空間。人類,也將利用無窮的智慧讓我們的家園更加美麗!

 

 

 

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