天文科普:我們可以用捕獲的小行星來做什么?
來源:新浪科技
發(fā)布時間:2021-08-25
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小行星靈神星的概念圖小行星靈神星的概念圖

  新浪科技訊 北京時間8月25日消息,小行星上有黃金?千真萬確!小行星上有足夠的黃金和其他金屬,可以為人類提供幾輩子的財富。但小行星的價值不僅限于此。那么我們怎么從這些遙遠(yuǎn)的小行星中獲得這些金屬呢?也許最好的辦法是將這些太空巖石帶回地球。

  我們?nèi)粘I钪惺褂玫拇蟛糠纸饘俣悸裨诘厍虻纳钐帯K^的埋在地球深處,即當(dāng)我們的地球仍處于熔融狀態(tài)的時候,幾乎所有的重金屬都沉向了地核,我們?nèi)祟悗缀鯚o法觸達(dá)這么深遠(yuǎn)的位置。那么我們能夠獲取的黃金、鋅、鉑和其他貴金屬都是從哪兒來的呢?其實,這些貴金屬礦脈來自于日后的小行星撞擊地球表面。

  這些小行星是幾乎可以稱為行星的天體的殘留碎片。盡管不是真正的行星,但它們?nèi)匀痪哂泻腕w型更大的行星表親相同的所有元素混合。而且,你也不必挖到它們的核心去提取這些金屬。比如,小行星靈神星(16 Psyche)含有大約10^19公斤的鎳和鐵。從鋼筋混凝土到手機(jī)等一切事物都離不開這兩種金屬。

  如果我們繼續(xù)維持目前對鎳和鐵的消耗量,僅靈神星一顆小行星就可以滿足我們數(shù)百萬年的工業(yè)需求。

  遙遠(yuǎn),十分遙遠(yuǎn)

  但是,小行星的主要問題就是它們距離地球?qū)嵲谔h(yuǎn)。除了在空間角度上的遙遠(yuǎn)之外(即使是最靠近地球的小行星,距離我們也有數(shù)千萬英里),在速度上也十分遙遠(yuǎn)。從地球表面發(fā)射進(jìn)入軌道,火箭的加速度需要達(dá)到每秒8公里。為了與一顆普通的小行星會合,火箭的加速度必須提高到每秒13.5公里。

  加速需要的燃料幾乎和發(fā)射消耗的燃料差不多,這部分燃料會算在火箭的總載重量內(nèi)。嘗試建設(shè)遠(yuǎn)程采礦作業(yè)的成本已經(jīng)龐大得驚人,額外的燃料會進(jìn)一步擴(kuò)大成本。

  另外,一旦小行星被開采,小行星勘探者也將面臨一個艱難的選擇:他們可以嘗試在小行星上就地精煉礦石,這就要求建設(shè)一套完整的精煉設(shè)施;或者他們也可以把原礦石運(yùn)回地球,但這又意味著很多廢料也得一并運(yùn)回地球。

  實現(xiàn)目標(biāo)

  所以,與其嘗試開采遙遠(yuǎn)的小行星,我們不如想辦法把小行星直接帶回地球!NASA有一個命運(yùn)多舛的小行星重定向任務(wù)(ARM),這個任務(wù)的初衷就是嘗試捕獲小行星。該任務(wù)的目標(biāo)是從附近的小行星上抓取一塊4米左右的石塊,然后把石塊送回地月空間(地球和月球軌道之間的空間)。在這個位置,我們可以十分方便地展開研究。

  小行星重定向任務(wù)在移動石塊時,需要使用太陽能電能推進(jìn),用太陽能電池板吸收陽光,然后將其轉(zhuǎn)化為電能。接著,這部分電能可以為離子發(fā)動機(jī)提供動力。雖然移動的速度不會很快,但至少工作是有效的,任務(wù)最終可以達(dá)成。

  可惜的是,NASA在2017年取消了小行星重定向任務(wù)。一些關(guān)鍵技術(shù)被用于其他的項目,如研究小行星101955的OSIRIS-REx任務(wù)。另外,NASA也在繼續(xù)研究和使用離子發(fā)動機(jī)。等規(guī)模適當(dāng)擴(kuò)大之后,未來版本的小行星重定向任務(wù)或許可以把小行星石塊——乃至整個小行星——送入附近的外太空。

  事實上,最近的一項研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了十幾顆潛在的小行星,直徑從2米到22米不等。這些潛在的小行星可以以每秒小于500米的速度變化進(jìn)入近地軌道。而為小行星重定向任務(wù)制定的太陽能電能推進(jìn)計劃完全有能力做到這一點,只是時間會比較久。

  只要小行星進(jìn)入近地空間,開采小行星的許多困難就會大幅降低。形象一點地說,就是從登陸火星的難度,降低到登陸月球或者進(jìn)入低地球軌道的難度?;鹦桥c地球之間的長距離給我們帶來了后勤、工程和技術(shù)上的巨大挑戰(zhàn),我們?nèi)栽谂鉀Q這些難題。但與此同時,過去二十多年來,我們?nèi)祟愐恢痹诘偷厍蜍壍郎匣顒又?/p>

  地月空間內(nèi)的小行星研究起來會更加容易,我們也可以更加方便地測試不同的采礦策略。另外,把小行星上的資源帶回地球也會更容易。

  還有一個額外的好處是,任何用于開采的小行星重定向任務(wù)也會自動地變成拯救地球的小行星重定向任務(wù)。如果我們可以成功地改變一顆無害小行星的速度和軌道,那么我們或許也可以改變一顆可能撞向地球的危險小行星的速度和軌道。比如,太陽能電能推進(jìn)系統(tǒng)或許是人類避免災(zāi)難的最佳機(jī)會。


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