小行星资源距离我们还有多远
本帖最后由 公爵M16 于 2012-7-4 00:56 编辑http://www.lifeweek.com.cn/2012/0601/37422_2.shtml
摘要：在地球近地轨道上，共有9000颗左右直径超过150米的小型天体，而一颗小行星上的金属矿藏含量，就可能超过地球现有已探明的同类矿藏总量。
4月24日，大名鼎鼎的X大奖基金会创始人彼得·达曼迪斯（Peter H. Diamandis）在西雅图宣布，自己将投身于一项风险与赢利空间都更为巨大的太空探索事业——外空间小型天体资源开发。“与整个太阳系相比，地球所拥有的资源与财富简直不值一提。”在这家名为“行星资源”（Planetary Resource）的新公司召开的新闻发布会上，达曼迪斯还介绍了自己背后的重量级团队：“太空探险”创始人埃里克·安德森，谷歌创始人拉里·佩奇以及好莱坞著名导演詹姆斯·卡梅隆。在地球近地轨道上，共有9000颗左右直径超过150米的小型天体，而在从火星至木星的“小行星带”上，小型天体的数目则达到百万级，其中许多富含镍、锰以及铂、铱、钯等珍贵的铂系金属，而一颗小行星上的金属矿藏含量，就可能超过地球现有已探明的同类矿藏总量。“这是一项堪比太空中的沉船探宝，未来规模能够达到百亿美元级的高风险/回报产业。”达曼迪斯对我们说。众所周知，铂系金属被广泛应用于医疗设备、军用高科技装备以及再生能源制造与奢侈品，而现今国际贵金属市场上，一磅铂的价格为2.3万美元，而一颗直径在1英里左右、富含此类金属的近地小行星所能提供的产量，可能高达130吨，总价值超过60亿美元。开发小行星上的资源，对于人类来说并非是一个崭新的概念，现代航天学和火箭理论的奠基人康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基就曾于1903年，在《科学评论》上发表过一篇名为《利用喷气工具探索宇宙空间》的论文，首先提出“开采小行星资源”的设想。从杰克·威廉森的《反物质辐射》，到阿西莫夫的《幸运斯塔尔与海盗小行星》，星级资源开发与随之而来的物种冲突与技术革命，成了科幻作家们津津乐道的主题。1967年联合国通过的《外层空间条约》第二条规定，任何国家都不能通过探索、占据等方式对包括月亮在内的外空间天体宣示主权，但此条款并未对个人或者企业行为做出约束与说明，而20年来蓬勃发展的私人太空探索企业，则从中看到了希望。http://upload.lifeweek.com.cn/2012/0601/1338534188933.jpg“行星资源”公司的大胆设想是否能够成功，取决于三点，对于繁多的小型天体的定位与探测、捕获与回收，以及空间采掘与精炼技术的发展。曾于80年代就职于美国国家航空航天局（NASA）喷气动力实验室、参与过火星无人探测器研发的太空宇航工程学专家、空间研究学术团体“行星协会”创始人之一的路易斯·弗里德曼博士告诉我们：2010年，日本宇航局发射的飞船“隼鸟号”在经历了7年的漫长飞行后，成功地从远在距离地球1.5亿公里之外的小行星“25143号（又名“糸川”）上带回了一些岩石样本，这是继上世纪60年代美国大规模登月行动以来的首次外星体资源样本采集试验。今年4月，位于美国加州帕萨迪纳的凯克太空技术研究所就拟定了一份名为《关于小型天体回收技术与可行性》的报告，弗里德曼博士也是这份报告的作者之一。他提出，在2025年左右，人类太空技术的发展就能够达成这一目标，具体步骤为通过小型飞船将遥控捕获设备送至目标天体附近，然后利用机器人臂固定住这些小型天体，使其停止自旋，然后再将其缓缓带离自身运行轨道，最终将这些漂浮在太空中的金山“拖曳”到近地轨道之内。“探测与俘获设备，通过一枚近地轨道有效载荷18.5吨的阿特拉斯V型运载火箭就可以进入近地轨道。”弗里德曼博士说，“根据NASA格伦研究中心的专家预计，以现有技术水平完成一次小行星捕获任务的费用大约为2.6亿美元。”为了有效降低这一高风险任务的成本，弗里德曼博士和凯克太空技术研究所的同事们建议，使用相对廉价的新一代太阳能离子发动机作为天体捕获设备的动力源，这种发动机利用来自太阳能帆板的电力，使从小型燃料贮箱中放出的氙气原子带电。这些带电原子（亦即离子）被高速地从探测器的尾部喷管中排出，从而可产生在太空真空环境中足够推动飞行器进行巡航的推力。2007年，欧盟发射的新一代探月测试仪Smart-1就采取了太阳能离子发动机作为动力源，根据估计，大约功率在40千瓦左右的太阳能离子发动机，就能完成一次任务。“俘获”的小行星将被安置在哪里？与“行星资源”公司提出的最初方案不同，弗里德曼博士坚持认为，它们应被安置在高月轨道，而非低地轨道。如果“行星资源”的计划在未来得以实现，一些经济学家担心这将引发全球矿产品价格跳水，从而带来巨大的经济波动。但“行星资源”创始人坚持认为稀有金属供应量的增大所引发的技术与制造革命，将最终为人类带来更多的福祉。“举个例子，我们希望铂与钯成为未来的铝。众所周知，19世纪前半叶，铝曾经是一种非常昂贵稀缺的金属，而随着电解提炼法的出现，作为一种廉价的新材料大量应用在航空、电子、日用等各个领域，促进了整个工业领域的革命。”达曼迪斯说。
对于方兴未艾的私人太空探索企业来说，小型天体资源开发不亚于一座遥远、但确实存在的金山。2002年的X飞船大赛和2006年谷歌赞助的X登月大赛，虽然催生了杰夫·贝索斯的“蓝色起源”、埃隆·马斯克的“太空探索科技公司”（Space X）、约翰·卡马克的犰狳太空探险，以及从“奥德赛”到“宇宙机器人”（Astrobotic）等多个在人工智能、机器人制造、卫星发射、太空通讯与数据传输等领域崭露头角的高科技风险企业，但仍然没有改变这一高风险技术行业缺乏规范和固定赢利模式的局面。商用卫星发射与低轨道太空旅游相对低廉的利润率不能与进入这一行业的高风险与大笔投入相匹配，正如一句流行在私人太空企业云集的莫哈维沙漠中的笑话：“如何当个商业航天百万大亨？很简单，先当上大亨，再进这一行。”曾担任NASA喷气推进实验室工程师的克里斯·莱维茨基（Chris Lewicki）是“行星资源”公司的首席工程师与副总裁。达曼迪斯向我们介绍说，莱维茨基创立的人工智能航天技术企业Arkyd将为“行星资源”提供必需的技术装备，而杰夫·贝索斯的“蓝色起源”，以及埃隆·马斯克的“太空探索科技公司”也在考虑之内。
在未来16至24个月之内，“行星资源”计划发射包括Arkyd-101在内的2到5座太空望远镜，逐步对近地轨道内的小型天体进行初步观测，判定其矿藏金属元素种类。在初步锁定目标后，“行星资源”将在接下来的5到7年内，利用私人商业太空火箭将一组（至少10部以上）代号Arkyd200系列无人探测飞行器与遥控探测机器人部署到这些天体表面，采集样本，标明其矿脉结构。虽然达曼迪斯拒绝透露Arkyd系列飞船使用的核心技术和制造成本，但他提出，Arkyd-101所采用的技术类似于去年底NASA发射的“好奇”型火星探测器，由钚燃料的发电机驱动，搭载有高分辨率摄影器材和激光光谱分析仪等。“单部探测器的成本预计在2500万至3000万美元，而非上亿美元。”
然而，关键性的第三步，如何在这些遥远的小型天体表面进行采掘与精炼，最终将成品安全运载返回地面，现在仍然是一个挠头的问题，现有的冶炼方法为利用金属羰基化合物进行热分解（Mond Process）。但达曼迪斯向我们透露说，这些技术都必须先经过漫长而缜密的太空环境模拟实验，才能考虑真正投入使用，而研究周期至少为10至20年。另一个更为严重的问题是，大多数富含金属的低地天体密度大约在1.9至3.8克/立方厘米之间，一颗直径10米左右的小行星的最大质量将达到2000吨左右，而根据现有的遥控采掘机器人技术水平和配备的动力推进系统水平，能够捕获的小行星级别顶多不过500吨左右。“阿特拉斯V型运载火箭的近地轨道有效载荷是18.5吨，根据外空间中推重比28∶1的计算，我们可以得出500吨这个数字。”弗里德曼博士表示。然而依据现有探测结果，小型天体中稀有金属含量最高的也只有大约1到2盎司/吨，所以按照现有水平，每次太空采掘任务所能带回的铂系金属价值不会超过9万美元，只相当于动辄千万美元的发射成本的零头。
对于这些疑问，达曼迪斯表示，贵金属并非“行星资源”唯一觊觎的目标，为未来新一轮太空探索提供空间“中继”服务，是“行星资源”公司的另一赢利点所在。“从这些小行星上开采的水，是一项被我们忽略的财富，也是未来进一步探索太阳系更远角落所必需的燃料。”克里斯·莱维茨基告诉我们。
http://www.planetaryresources.com/
http://en.wikipedia.org/wiki/Planetary_Resources
行星资源（Planetary Resources）公司于2012年4月24日在美国西北部城市西雅图成立，由“X奖金”基金会主管彼得·戴蒙迪斯和美国国家航空航天局前火星探索项目主管克里斯·列维奇，担任联合主席。“行星资源”引起不少高新技术行业从业人员的兴趣。
企业业务涵盖两大类、即太空探索和自然资源（开采），这一新业务将为全球增加数万亿美元的生产总值，将创立新产业，重新定义自然资源。该公司希望探索通过小行星勘探自然资源的可行性。 从小行星开采铁、镍等原材料的可行性已探讨数十年，但是完成这样的工作所需的成本、科学经验及技术依然是主要障碍。美国国家航空和宇宙航行局（NASA）预计，宇航员登陆小行星仍将需要十年以上时间，耗资数百亿美元。
行星资源主办的新闻发布会将由两位商务太空探索的知名人士——彼得·戴蒙迪斯（Peter H. Diamandis）和埃里克·安德森（Eric Anderson），以及两位美国国家航空和宇宙航行局前官员共同主持。戴蒙迪斯是激励商业性太空旅行的“安萨里X大奖”（Ansari X-Prize）的资助人之一。长期以来，戴蒙迪斯一直在探索在小行星采矿的可行性。戴蒙迪斯认为，随着技术的不断进步，企业将会纷纷开发低成本技术，从小行星提取资源。 太阳系中的小行星众多，大多分布在火星和木星之间的小行星带。一方面，一些小行星蕴藏着丰富的稀有金属资源,是对地球自然资源的补充；另一方面，探索小行星为今后太阳系探索提供了获取资源的捷径，使人类无需从地球向外运送补给。
除谷歌的施密特、佩奇，以及卡梅隆之外，行星资源的“投资人和顾问团”还包括了已完成两次太空旅游的前微软高管查理斯·西蒙尼（Charles Simonyi）；谷歌董事、风险资本家拉姆·希瑞拉姆（Ram Shriram）；以及前总统候选人罗斯·佩罗（Ross Perot）之子小罗斯·佩罗（Jr.Ross Perot）。
行星资源的首席工程师为美国国家航空和宇宙航行局前火星任务主管克里斯·列维奇（Chris Lewicki）。
本帖最后由 sonic5188 于 2012-7-3 22:27 编辑
“与整个太阳系相比，地球所拥有的资源与财富简直不值一提。”
首先说明这句话理论上说是错误的，地球本身蕴藏的矿藏非常丰富。
但如果在“地球”后加上“表面”二字，这句话就是真理了。
因为贵金属都是重金属，地球形成时的重金属几乎全部沉到地核，无法被开采。
地壳浅层含有的贵金属多半都是小行星撞击后残留在地表的，
还没因板块运动沉入地幔融化，没有进入地球内部的矿物循环。
在矿物循环中，也会有部分通过新生地壳、断层，甚至火山喷发等多钟形式再回到地壳，
但是比例很少，大部分还是沉入地球内部。
当然海底还有很多矿物资源甚至没有被探明储量，
但海洋地壳年龄一般不超过2亿年，所以总量仍旧有限...
小行星的贵金属含量分布均匀，即便有部分集中在核心也相对容易开采到。
呃学习了 外太空采集的资源应该就在外太空使用，建立太空城什么的，为什么要带回地球？ a8561459 发表于 2012-7-4 08:20 static/image/common/back.gif
外太空采集的资源应该就在外太空使用，建立太空城什么的，为什么要带回地球？ ...
地球上配套的工厂很多，做什么事都很方便。
如果直接在太空中炼钢，不知要建成多大的工厂才能完成？
浪淘沙 发表于 2012-7-4 08:24 static/image/common/back.gif
地球上配套的工厂很多，做什么事都很方便。
如果直接在太空中炼钢，不知要建成多大的工厂才能完成？
...
没有提到钢铁这种廉价金属啊，只是稀有金属
前提是：降低入轨成本，只要降低入轨成本，外太空探索开发（包括小行星采矿）才能真正全面展开 大宇航时代要是错过了，想在追上就难了 闪电般放寒假 发表于 2012-7-4 12:42 http://www.astronomy.com.cn/bbs/static/image/common/back.gif
大宇航时代要是错过了，想在追上就难了
太阳系事业注定是中美欧俄四个大国的蛋糕，中小国家是铁定无缘的
就像日本、韩国这样的发达国家基本上也只能靠抱大腿的份了。
印度、巴西或者有潜力，但是也不是重要玩家。
sonic5188 发表于 2012-7-4 08:56 static/image/common/back.gif
没有提到钢铁这种廉价金属啊，只是稀有金属
炼“稀土”也要工厂的。
如果工厂建在太空，那么就算加工一颗螺丝钉，也不是很容易的事。你至少要一台车床。
不知道要在太空建多大的工厂才能保证所有的物品都能自给自足啊？
如果把那些材料都运回地球来加工，成本是否一定很低？目前也难说吧。
sonic5188 发表于 2012-7-4 12:52 static/image/common/back.gif
太阳系事业注定是中美欧俄四个大国的蛋糕，中小国家是铁定无缘的
就像日本、韩国这样的发达国家基本上也 ...
现在不是有很多精英在说航天浪费钱吗？在他们眼里什么都是浪费钱，只有进他们的口袋里面才不是。
闪电般放寒假 发表于 2012-7-4 12:42 static/image/common/back.gif
大宇航时代要是错过了，想在追上就难了
大宇航时代因为苏联的解体已经无限期推迟了，在没有强有力的竞争对手出现前，美弟是不会多投一分钱到NASA那里去的:P 只有等太空电梯建好了，太空探索就方便了，目前逃离地球的引力陷阱太麻烦了，成本太高了。而且视乎没有什么好的发动机技术能够胜任。只有等超高强度材料的问世，太空电梯做好，人类才能方便的逃离引力陷阱，自由的出入太空。 潇洒泪 发表于 2012-7-5 00:39 static/image/common/back.gif
只有等太空电梯建好了，太空探索就方便了，目前逃离地球的引力陷阱太麻烦了，成本太高了。而且视乎没有什么 ...
应该是更早之前的事情。
我想，开发小行星是我们下一步要做的现实的事情，标志着我们进入0.8-0.9的文明。通天塔在1.2的文明时代才会真正开建吧。
gohomeman1 发表于 2012-7-5 00:47 static/image/common/back.gif
应该是更早之前的事情。
我想，开发小行星是我们下一步要做的现实的事情，标志着我们进入0.8-0.9的文明 ...
真正工业性质的开发小行星资源，一定要把小行星给拖回来才顶用，一颗能用的小行星，质量起码过百万吨，没有比较大型的发动机，如何拖的动？上去开发，路远，轨道与地球距离时远时近，一个来回得好几年，通讯也不方便，无人在太空采矿还是不靠谱的，因为我们需要的精矿。 浪淘沙 发表于 2012-7-4 12:54 static/image/common/back.gif
炼“稀土”也要工厂的。
如果工厂建在太空，那么就算加工一颗螺丝钉，也不是很容易的事。你至少要一台车 ...
运到地面来加工，成本实在高。比地球上采矿，现在的成本至少高了1000倍，说不定是1万、100万倍。
合理的做法是直接在地球的高轨道区域加工。可以在同步轨道或更高轨道，或者月球附近建立大型的空间站群，用于处理小行星资源。
产品部分直接用于航天，部分产品可以用于地表的需求。
可以想象，一定会有部分产品是地表很难加工的。另外，这种事业，对一个国家来说，消耗太大，开支不起的。
所以，首先需要的是人类自身的互相理解、互相合作。像现在这样意识形态上有明确的敌人概念，这些只能是设想吧。
潇洒泪 发表于 2012-7-5 00:55 static/image/common/back.gif
真正工业性质的开发小行星资源，一定要把小行星给拖回来才顶用，一颗能用的小行星，质量起码过百万吨，没 ...
不一定非得用于地球，它们是要用于整个太阳系，甚至是用于人类到其他恒星的。
当然，也不一定非得开发小行星，某些小卫星也是很好的资源。
本帖最后由 sonic5188 于 2012-7-5 10:49 编辑
干吗非要拖回地球啊，未来可以安排机器人长期值守啊，
可以先期运货上去，让机器人建基地同时开采冶炼，
反正都是近地小行星，等到再次靠近地球再派货运飞船上去，
把精炼的半成品再发射回地球近地轨道，空间站捕捉后再返回地表。
没有重力，利用该小行星自身的速度，其实消耗不了多少能量。
日本那个垃圾卫星“隼鸟”都能从"丝川"小行星带回样品。
日本的卫星是没有再入大气层的返回技术的，所以卫星直接烧了，
样品是由隔热材料保护才能在碎片中被找到，
气溶胶捕捉到的样品没有大于1毫米碎片，真的无语了。。。
也就是说这个卫星根本没有登上隼鸟，只是在周围绕了一圈，
隼鸟只有510公斤，由于燃料泄露原因，原定07年返回的任务被推迟，
直到“丝川”再次靠近地球的2010年才回地球，真的很垃圾。 纯粹从资源开发来讲，利用小行星是可行的，起码比利用大行星来得便宜，毕竟少了一端克服重力所需的能量
但是一旦这种利用成为大规模的市场行为后，风险其实是很大的
小行星几百万吨、几百万吨地被拆掉运回地球，地球的质量慢慢就增加了，除非把相同质量的垃圾不停地运出去，否则地球都有变轨的风险。
但是这样一来，小行星的利用成本等于会增加一倍
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