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几年前,小行星采矿曾风靡一时。随着商业航天领域的快速发展,太空商业化的梦想似乎近在咫尺。从本质上讲,建造能够与近地小行星(NEAs)交会并采矿、再将矿石运回太空铸造厂的平台和航天器这一构想,与向火星派遣商业航天员的计划同样备受关注。经过大量猜测和多家企业倒闭后,这些计划被暂时搁置,直到技术成熟且其他里程碑式目标能够率先实现。尽管如此,小行星采矿及其将带来的“后稀缺”未来的梦想依然存在。除了需要更多基础设施和技术发展外,还需进一步研究以确定小型小行星的化学成分。
在最近的一项研究中,由空间科学研究所(ICE-CSIC)研究人员领导的团队分析了C型(富碳)小行星样本,这类小行星占已知小行星的75%。研究结果表明,这些小行星可能是关键的原材料来源,为未来资源开发提供了机遇。该团队由巴塞罗那空间科学研究所(ICE)和加泰罗尼亚空间研究所(IEEC)的理论物理学家Josep M. Trigo-Rodríguez博士领导。参与研究的还有博士生Pau Grèbol-Tomàs(同样来自ICE和IEEC)、Jordi Ibanez-Insa博士(巴塞罗那地球科学研究所)、Jacinto Alonso-Azcárate教授(卡斯蒂利亚-拉曼恰大学)以及Maria Gritsevich教授(赫尔辛基大学和乌拉尔联邦大学物理与技术研究所)。他们的研究成果将在1月2日发表于《皇家天文学会月刊》(MNRAS)的一篇论文中详细阐述。
碳质球粒陨石(C球粒陨石)定期坠落到地球,但科学家很少能回收它们进行研究。除了仅占所有陨石的5%外,其脆弱特性常导致它们碎裂消失。迄今为止,已回收的大部分碳质球粒陨石都发现于沙漠地区,包括撒哈拉沙漠和南极洲。Trigo-Rodriguez领导的ICE-CSIC小行星、彗星和陨石研究小组致力于研究小行星和彗星的物理化学性质,并且是NASA南极陨石收藏的国际存储库。在这项最新研究中,该研究小组对小行星样本进行了筛选和表征,随后由卡斯蒂利亚-拉曼恰大学的Jacinto Alonso-Azcárate教授使用质谱法进行分析。
这使他们能够确定六种最常见C球粒陨石的精确化学成分,为未来资源开采的可行性提供了宝贵信息。Trigo-Rodríguez在西班牙国家研究委员会(CSIC)的新闻稿中表示:“这些陨石的科学价值在于它们采样自小型未分化小行星,能提供其母天体化学成分和演化历史的宝贵信息。在ICE-CSIC和IEEC,我们专注于开发实验以更好地理解这些小行星的特性,以及太空中发生的物理过程如何影响它们的性质和矿物学特征。目前发表的这项工作是团队努力的结晶。”
了解小行星中的物质丰度至关重要,因为它们具有高度异质性。虽然小行星通常分为三类:C型(碳质)、M型(金属质)或S型(硅质),但也可根据光谱特征和轨道进行分类。此外,小行星本质上是太阳系形成过程中遗留的物质,受其漫长演化历史(约45亿年)的严重影响。因此,了解小行星的精确成分对于确定不同资源(水、矿石等)可能的位置至关重要。
根据该团队的结果,开采未分化小行星(被认为是球粒陨石的母天体)远不可行。研究还确定了一种富含橄榄石和尖晶石带的小行星类型,可作为采矿作业的潜在目标。该团队还指出,应选择富含水合矿物的富水小行星。同时,他们强调在实现采矿之前,需要更多样本返回任务来验证母天体的身份。Trigo-Rodríguez表示:“除了样本返回任务所代表的进展外,我们确实需要能够在低重力条件下提取和收集这些材料所需的技术开发方面采取决定性步骤的公司。这些材料的加工和产生的废物也将产生重大影响,应予以量化并适当缓解。”
他们认为,这将需要开发大规模收集系统和微重力环境下的资源提取方法。Trigo-R...
无论如何,小行星采矿的好处是巨大的,这就是为什么该主题在过去十年中获得了如此多的关注。除了贵金属外,许多小行星是水冰的来源,可用于制造深空任务的燃料以及饮用水和农作物灌溉用水。这将意味着减少对来自地球的补给任务的依赖,使机器人和载人任务能够实现更大的自给自足。通过将采矿和制造业转移到地月空间和主小行星带,人类还将减少这些产业对地球的环境影响。
尽管过去十年公众对小行星采矿的热情有所降温,但如今许多企业正在研究和开发必要的技术。同样,NASA和JAXA等空间机构已开展样本返回任务,揭示了小行星可能包含的大量科学和物质财富。在不久的将来,中国的天问二号任务将与一颗近地小行星和一颗主小行星带彗星交会。尽管太空资源产业的出现可能还需要几十年(或更长时间),但已有许多人准备抢占先机。




