我們可以用捕獲的小行星來做什麼?

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於此。那麼我們怎麼從這些遙遠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岩石帶回地球。

小行星靈神星的概念圖
小行星靈神星的概念圖

我們日常生活中使用的大部分金屬都埋在地球的深處。所謂的埋在地球深處,即當我們的地球仍處於熔融狀態的時候,幾乎所有的重金屬都沉向了地核,我們人類幾乎無法觸達這麼深遠的位置。那麼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於日後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。儘管不是真正的行星,但它們仍然具有和體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等一切事物都離不開這兩種金屬。

如果我們繼續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百萬年的工業需求。

遙遠,十分遙遠

但是,小行星的主要問題就是它們距離地球實在太遠。除了在空間角度上的遙遠之外(即使是最靠近地球的小行星,距離我們也有數千萬英里),在速度上也十分遙遠。從地球表面發射進入軌道,火箭的加速度需要達到每秒 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。嘗試建設遠程採礦作業的成本已經龐大得驚人,額外的燃料會進一步擴大成本。

另外,一旦小行星被開採,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鍊礦石,這就要求建設一套完整的精鍊設施;或者他們也可以把原礦石運回地球,但這又意味着很多廢料也得一併運回地球。

實現目標

所以,與其嘗試開採遙遠的小行星,我們不如想辦法把小行星直接帶回地球 !NASA 有一個命運多舛的小行星重定向任務 (ARM), 這個任務的初衷就是嘗試捕獲小行星。該任務的目標是從附近的小行星上抓取一塊 4 米左右的石塊,然後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。

小行星重定向任務在移動石塊時,需要使用太陽能電能推進,用太陽能電池板吸收陽光,然後將其轉化為電能。接着,這部分電能可以為離子發動機提供動力。雖然移動的速度不會很快,但至少工作是有效的,任務最終可以達成。

可惜的是 ,NASA 在 2017 年取消了小行星重定向任務。一些關鍵技術被用於其他的項目,如研究小行星 101955 的 OSIRIS-REx 任務。另外 ,NASA 也在繼續研究和使用離子發動機。等規模適當擴大之後,未來版本的小行星重定向任務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發現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於 500 米的速度變化進入近地軌道。而為小行星重定向任務制定的太陽能電能推進計劃完全有能力做到這一點,只是時間會比較久。

只要小行星進入近地空間,開採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入低地球軌道的難度。火星與地球之間的長距離給我們帶來了後勤、工程和技術上的巨大挑戰,我們仍在努力解決這些難題。但與此同時,過去二十多年來,我們人類一直在低地球軌道上活動着。

地月空間內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採礦策略。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,任何用於開採的小行星重定向任務也會自動地變成拯救地球的小行星重定向任務。如果我們可以成功地改變一顆無害小行星的速度和軌道,那麼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,太陽能電能推進系統或許是人類避免災難的最佳機會。

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