地球资源正在逐渐枯竭,如何从外星球抢资源?
地球资源正在逐渐枯竭,但是宇宙中有数不清的比地球大得多或小一些的星球,我们能不能从这些星球上“抢夺”资源,归己所有呢?
登陆外星去钻地
人类很早就开始尝试去其他星球抢资源了,第一次成功抢到的资源来自月球——1969年至1972年,美国宇航局的阿波罗系列飞船带回了382千克月球岩石,1970年至1976年,苏联的月神任务也先后带回了数百克月岩。后来,由于获得的宝贝还比不上付出的成本价值高,这个夺宝任务暂停了许多年。
(资料图片仅供参考)
几十年后,中国也掌握了去月球采矿的技术,能以较低的成本获得更多的月岩:登陆月球后,用电铲铲取月壤,用钻地机钻取岩芯,将采集的样品严密封装,运回地球。中国“嫦娥5号”任务的成功激励了美国,美国宇航局决心开拓新版图——到火星上采矿。
与月球采样相比,火星采样无疑难度更高。地月平均距离约为38万千米,而地火距离则在5千万至4亿千米之间,对运载火箭的推力要求更高。同时,火星引力大约是月球引力的2倍多,给飞船起飞、上升带来了更大挑战。由于航天器的往返过程存在许多难题,美国、印度等国家在登陆火星时都遇到过挫折,不是失联,就是坠毁。
不过,美国的太空探索经验丰富,2021年2月18日,美国火星车“毅力号”再次成功登陆火星。没想到的是,好不容易克服了登陆难题,进行采样时,又遇到了意想不到的难题。
2021年8月6日,在成功登陆的第160个火星日,美国火星车“毅力号”开始了采样工作。机身自带的钻头钻开了耶泽洛陨石坑的岩石,就像在地球上打地基一样,岩芯被采样钻头带走,岩石上留下一个宽厘米、深达7厘米的圆孔。紧接着,火星“岩芯”被放进一个早已准备好的样品管中,等待未来带回地球进行分析——人类的第一次火星采矿工作完成。可没想到,这美好的期待并没能实现,当科研人员再次检查样品管时,却发现其中空空如也。
火星挖矿工作只有三步:钻岩、装进样品管、样品处理。美国宇航局的专家对各个步骤展开了调查,没有发现任何异常,而且在预定的采样地点,火星岩石上还留着一个完整的圆孔,说明“毅力号”并没有消极怠工,确实钻开了火星岩石。那么,该被装进样品管的火星岩石哪里去了?最后,科研人员只能猜测,被钻开的火星岩石结构松散,在钻孔的过程中,岩石全部都变成了粉末并掉落到了圆孔底部,以至于“毅力号”根本没有采集到石头。
看来,在外星球采矿远比在地球采矿要难得多。
蜻蜓点水掠夺法
登陆采矿难度大、成本高,地球人也不是没有采取过其他方法,比如“蜻蜓点水”法。
1999年2月7日,美国宇航局的“星尘号”探测器发射升空,它的目标之一,是采集彗星威尔特二号彗星中的尘埃。“星尘号”使用二氧化硅气凝胶制作了一个网球拍大小的收集装置,这种材质质地像海绵那样疏松多孔,%的空间都被空气填充,因此密度极低,虽然是固体,却极其轻盈。当探测器从彗星彗发飞过时,“星尘号”就迎面展开这个收集装置,像拍苍蝇一样粘住和保存彗星物质粒子,还不影响粒子本身的特性。随后,“拍子”被收回返回舱中,将彗星尘埃带回地球。“星尘号”共带回了约100万颗尘埃颗粒,总计质量约1毫克。
2001年,美国“起源号”探测器用相似方法俘获过太阳粒子。“起源号”工作轨道远在地球磁环境之外,可以避免地球磁场对太阳风粒子造成污染。在环绕太阳的过程中,探测器会展开它的“苍蝇拍”,这是一组六边形的磁盘状装置,由超纯度的硅、金刚石和蓝宝石组成,并且外表镀以金、硅和铝等不易氧化的金属,可以通过高电压来分离和收集带电的太阳风粒子,包括氧、氮、碳和稀有气体等元素。两年多后,“起源号”带回了约20毫克的样品。
“蜻蜓点水”式的抢一点就跑的方法也适合小行星采矿。2016年9月,美国宇航局将“奥西里斯-雷克斯”探测器发射升空,它的任务是去研究一颗被称为“本努”的含碳小行星并带回大约60克的样本用于研究。从2020年10月开始,“奥西里斯-雷克斯”向“本努”加速俯冲,悬停在一个陨石坑上方,然后探测器展开机械臂,喷出加压氮气以吸入小行星表面的泥土和砾石,采样工作持续了5~10秒后,它就会迅速上升飞离“本努”。重复多次后,探测器将拍摄采样器头部,以确保收集到足够的样品,重量达标后,它才会启程返回地球。
将外星搬回地球
然而,“蜻蜓点水”法收集到的资源实在太少,无法满足人类的需求。近年,地球人开始真正准备开采小行星了。
美国行星资源公司准备派遣一批挖矿机器人去小行星采矿。首先,公司的科研人员将通过太空望远镜阵列寻找目标小行星,找到后发射航天器向其进发。航天器在即将接触到小行星表面时抛下一个锚,抓住小行星,从而与小行星保持相对固定的位置。然后,航天器将派出机器人分析小行星上的水和金属资源,判断小行星的表面物质含有什么元素。
一旦确定小行星拥有所需要的资源,航天器上搭载的挖矿机器人将被派遣到小行星表面,挖矿机器人用有倒钩的脚牢牢抓住小行星的表面,用大象的长鼻子一样的吸管挖掘出富含水的土壤。然后,机器人会将这些土运到一个密封的容器里,通过加热让土壤中的水蒸发出来,水分解成氢气和氧气作为能源,脱水后的资源运回地球。
中国的起源太空公司在外星采矿方面采用的方法更加激进,他们准备将小行星整个拖回地球。起源太空公司同样运用太空望远镜寻找目标小行星,当发现目标时,通过改变小行星的轨道,直接把它“带回来”,比如拉到地球同步轨道上,或者在地月协同情况下进行开采,为地球所用。为了安全起见,科研人员只会将10米以下直径的小行星带回地球,就算它冲着地球砸过来,也只会变成一颗很亮的火流星划过天际,不会对地球造成安全隐患。不过,这个设想还处于刚刚起步阶段,起源太空公司计划在2025年发射太空采矿机器人,实现首次小行星采矿。
外星球有许多价值巨大的资源,比如距离地球约4000光年的钻石行星、位于小行星带的黄金星球爱神星和富含铁矿石的丝川小行星等。未来人们还将发现越来越多有价值的矿产星球,如果外星采矿技术更加成熟和廉价,我们就能实现“资源自由”了。
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