本期文章

太空採礦不是夢?

作者/約翰‧布羅菲(John Brophy);譯者/高英哲    

甫成立的「行星資源公司」(Planetary Resources)打算在小行星上開礦,這個消息聽起來像是科幻小說的情節,然而這故事卻出現在世界各地新聞媒體的商業版上。雖然這間公司背後有許多大名鼎鼎的億萬富翁撐腰,包括Google執行長賴瑞‧佩吉(Larry Page)和微軟前任首席程式設計師查爾斯‧西蒙尼(Charles Simonyi)在內,但是許多人依然對於在小行星上開礦的可行性心存疑慮。



其實在太空計畫執行之前,人們就已經有開採小行星天然資源的想法。早在一九○三年,蘇聯火箭科學家康斯坦丁‧齊奧爾科夫斯基(Konstantin Tsiolkovskii)就把「開採小行星」列為他征服太空的十四項要點之一。今日的情況和當時有什麼不同,足以讓人相信這項任務有可能辦到呢?





「行星資源公司」公布開採小行星礦物與金屬的計畫。

人類新礦場:近地小行星



大多數人想到小行星開礦時,他們想像的畫面可能是在位於火星與木星之間的主要小行星帶進行開礦作業。但是太陽系比你在學校裡學到的要亂得多,其中上億個「近地天體」才是開採的關鍵目標。近地天體是軌道距離地球軌道很近的小行星與彗星,它們最適合執行開礦任務。



要進行小行星開礦作業,基本上有三種做法:一、在小行星上開採原料並加以處理,然後只把處理過後的東西送回來;二、在小行星上開採原料,把原料送回地球後再進行處理;三、把整顆小行星送回來進行處理。第一種做法需要高度自動化技術,說不定還得派人過去,所以不太可能一開始就這麼做。另外兩種做法就不需要這麼精密的自動化技術,位於美國加州的凱克太空研究院(Keck Institute for Space Studies)最近在研究它們的可行性,我也參與其中。我們估計把一顆小行星送回來需要耗資二十六億美元。



要把整顆近地小行星送回來,就得派一艘機械化太空船到外太空與它會合,判定小行星的大小、形狀與旋轉狀態。太空船接著會與小行星等速旋轉,開到小行星上頭,用高強度袋子把它裝起來,用像是綁大垃圾袋的方式收束袋口,然後讓這顆小行星停止旋轉,再將它運送到繞月軌道上。





在第90號雙小行星「休神星」(Antiope)上設立開採基地的示意圖。這就是太空採礦的未來樣貌嗎?

任務艱難,各國攜手合作



運送方式是成敗關鍵,而這點正是今日我們所仰仗的重要突破:有史以來,太空推進技術首度達到可以勝任這項任務的水準。這項技術就是離子引擎,它的燃料效率比現在最好的化學燃料火箭還要好上十倍。



美國NASA負責探索小行星「灶神星」(Vesta)和矮行星「穀神星」(Ceres)的太空梭「黎明號」,目前就在使用2.5千瓦低功耗版本的離子引擎。到了二○二○年,配備40千瓦強力推進系統的太空船就會研發完成並升空,並且在二○二五年左右,將直徑長七公尺,重達五百噸的小行星送到繞月軌道。隨著近地天體帶回來的大量寶貴資源,能使人類更進一步探索太陽系。



截至目前為止,已經有三個機構利用低功耗的離子引擎執行過太空飛行任務:美國NASA、歐洲太空總署(ESA),以及日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)。俄羅斯也研發了多款繞地衛星的引擎,所以有好幾個國家都有研發高功耗引擎科技的潛力。倘若要把好幾百噸重的小行星送回繞月軌道,這樣的技術是非常重要的,因此相當適合國際間通力合作,共同研發。



小行星含有各種高科技產業應用所需的原料,包括白金族金屬,以及鎵、鍺、硒、碲等半導體原料等等。然而要把這些原料用於地球上的各項用途,就必須把它們送到地球表面,這項艱難的工作有可能會促使各國在未來攜手合作。



問題出在錢



無論是把這些資源帶回地球,還是在太空中開採,「誰能從中獲得經濟利益」這棘手問題還是得解決。然而,有九十六國簽署的「聯合國外太空條約」對此並未明言,國際法律師跟外交官遲早得要敲定這些法律細節。能夠從小行星擷取的資源中,最珍貴的起初會是太空中的用水。水可以用來抵擋「銀河宇宙射線」,這類危險輻射線有可能會是人類跨越低地軌道,探索太空的絆腳石,而開採小行星上頭的水不但可以解決這個問題,成本又夠低,能夠負擔得起。因此開採小行星不但可行,還很有可能為太空探索帶來革命性的發展。


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