想成為萬億富翁嗎？去小行星采礦吧！ | Physics World 專欄
對小行星財富的追逐已經開始了：數家私人公司正在爭取投資，試圖成為第一批太空礦工。Andrew Glester在文章中對如何利用小行星賺錢進行了深入探討。
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撰文 | Andrew Glester
翻譯 | 王佳琪
校譯 | 金莊維
編輯 | 蔣海宇 金莊維
“我現在就敢說，第一個萬億富翁將在太空里產生。” 在簽署了一項增加NASA 2018年預算的法案后，德克薩斯州參議員Ted Cruz這樣說到。
對于不了解情況的人，這句話聽起來很厲害。了解太空探索的人可能不會這么容易上當。如果我們仔細琢磨，Cruz的言論其實也沒有那么新穎。
為了鼓勵科技發(fā)展，Peter Diamandis創(chuàng)立了X競賽獎。他在2008年就做出了同樣的預測，并在2015年的著作《創(chuàng)業(yè)無畏》（Bold）中深入討論了這個話題。他和美國天體物理學家、電視主持人Neil DeGrasse Tyson都認為，那些萬億富翁將通過在小行星上采礦來實現從太空獲取財富。
小行星采礦項目已經在進行中。2012年，Diamandis和Chris Lewicki等人在華盛頓創(chuàng)立了第一個小行星公司“行星資源”（Planetary Resources）。不到一年，Rick Tumlinson和Stephen Cover等人又創(chuàng)立了美國公司“深空產業(yè)”（Deep Space Industries）。此后，數家同類公司相繼成立。雖然有些公司對待這個事業(yè)不如其他幾家來得認真，但太空財富之爭已然開始。
盡管存在這樣的公司和Cruz的聲明，美國總統(tǒng)特朗普在2018年的NASA預算中還是砍掉了“小行星重定向計劃”（ARM）的部分。該任務計劃將一顆小行星引入環(huán)地球軌道，用以研究和開采，這比研究、開采小行星帶中的小行星要容易得多。美國航空航天局（NASA）的一位發(fā)言人告訴我，ARM團隊正在努力確保該任務到目前為止所積累的關鍵知識得以保存，但是NASA的退出已經讓開采小行星的那些人失去了寶貴的學習途徑，并將這個項目牢牢限定在了私人太空項目領域。
盡管如此，高盛投資銀行（Goldman Sachs）向客戶作出了保證，投資小行星采礦的公司一定會有財務收益。該組織在去年發(fā)表的一份報告中表示，“開采小行星的心理屏障很高，但實際的金融和技術壁壘要低得多?！奔又堇砉W院（Caltech）的一項研究顯示，小行星采礦的成本約為26億美元，與美國航空航天局之前的 “小行星重定向計劃” 的估算成本可能相差不大。這聽起來數額巨大，但在地球上建設一個相當的稀土金屬礦山的成本就高達10億美元。不僅如此，一個足球場大小的小行星就能包含價值高達500億美元的鉑。
仿真太空巖石。在美國航空航天局戈達德太空飛行中心，一個機器人的捕獲模塊系統(tǒng)的原型機，正在用一塊仿真巖石進行測試。（圖源：NASA）
開采這樣一顆小行星，面臨巨大的潛在挑戰(zhàn)是怎樣讓它穿過大氣層回到地球，同時又不摧毀地球？如果不能把它帶回地球，那么能把它賣給誰？即使能把它帶到地球上，突然出現的大量鉑金又會使其變得不再珍貴。普通金屬不像稀有金屬那樣昂貴，為這些金屬開采一顆小行星真的值得嗎?
金屬vs水資源
科學家們一直以來利用地面望遠鏡和太空任務研究小行星——例如美國航空航天局的“伽利略號”和“曙光號”飛船。通過這些方式，他們收集到了小行星的近距離圖像和相關數據。最重要的數據也許來自日本的“隼鳥號（Hayabusa）” ，它在2010年成為第一個登陸小行星并成功帶回樣本的航天器。這些研究發(fā)現了兩種令開采者感興趣的小行星。
第一種是含無球粒隕石的小行星。無球粒隕石富含鉑族金屬（釕、銠、鈀、鋨、銥和鉑）。通常，這些貴金屬在行星形成時，便被吸引到行星的核心處——地球上的貴金屬就早已沉入地核。然而，在混亂的早期太陽系中，一些正在形成的行星在碰撞中變成碎片，成為含無球粒隕石的小行星。這些“無主寶藏”如今有待被太空采礦公司發(fā)掘。
另一種是球粒隕星。它們富含水分，也許能獲得更直接的利用。水資源對宇航員而言至關重要，不僅可以飲用、潤濕食物，還是非常有效的輻射屏障。因此，今天的太空企業(yè)家，如Elon Musk（SpaceX公司的創(chuàng)始人）和Jeff Bezos（“藍色起源”公司的創(chuàng)始人）承諾的月球基地和酒店的建設，也會需要非常寶貴的水資源。
但是水很重，把地球上的水資源運到大氣層外非常昂貴：將一瓶水送入太空的成本是9000美元到43000美元。這就是為什么國際空間站會回收利用所有水資源。然而，哈勃望遠鏡拍攝到的谷神星（Ceres）照片顯示，這顆已知最大的小行星擁有的水資源比地球更豐富。稍小一些的小行星同樣擁有大量水資源。而一種被稱為“光學采礦”的技術可以利用太陽的熱量，將水從隕石中提取出來。
此外，水的組成元素還可以用作火箭燃料。小行星礦商已經計劃將隕石的水分解成氫和氧，將它們分別用作燃料和氧化劑。他們希望在近地軌道和小行星帶中設置燃料站，這樣宇宙飛船就能在前往太陽系外層行星的途中補充燃料?，F代火箭大約90%的重量都來自燃料，如果可以在地球外加油，火箭升空時攜帶的燃料就可以減少，從而降低太空飛行的成本。
我們能走多遠
那么，有多少小行星是潛在的開采點呢？ 哈佛大學天體物理學家Martin Elvis對小行星采礦頗感興趣，他在2013年建立了一個方程，用于估算以我們現有的技術，有望開采的小行星數量。
這個方程考慮了很多因素：目前飛船所及范圍之內的小行星總數量，小行星值得開采的幾率，開采是否可行，以及開采能否獲利等。Elvis在2013年第一次使用這個方程進行計算，他當時估計，在我們的能力范圍內，大概有10個富含金屬的小行星，以及18個富含水資源的小行星。
隨著SpaceX公司開發(fā)的火箭越來越強大，我們可以進入更深遠的太空，小行星采礦的可能性也越大。媒體最近報道稱，Elvis認為2018年2月6日成功發(fā)射的獵鷹重型火箭，已經打開了探索小行星世界的大門。但他告訴我，這曲解了他的本意。
“我最近在德克薩斯州的一次會議上發(fā)表了評論，但媒體漏掉了評論中的 ‘可能’二字。其實，我這次還沒有進行計算。在此之前，我們需要更多的數據。不過，我有個大膽的猜測：有了這些新的重型火箭，有望開采的小行星數量將增加10倍。”
Elvis說的不只是獵鷹重型火箭。在他的下一次計算中，“藍色起源”的新格倫（New Glen）火箭，甚至下一步的新阿姆斯特朗火箭（New Armstrong），也會被納入考慮范圍。
然而，盡管SpaceX的火箭讓小行星礦業(yè)公司充滿希望：他們終有一日能為采礦者提供燃料和原材料，但Musk似乎并不相信這一點。實際上，他在2003年表示，小行星采礦是個「騙局」。到目前為止，他至少還沒在公開場合改變過這個觀點。
天體物理學家Amara Graps的態(tài)度則比較樂觀。她組織兩年一次的小行星科學與太空礦業(yè)工程會議（ASIME），并創(chuàng)立了由拉脫維亞倡議的「巴爾的海太空計劃」（Baltics in Space）。Graps表示：“Musk會想通的。他是個聰明人，他周圍也都是聰明人?？上也恢涝趺绰撓邓?，說服他接受這個新理念?！?/p>
今年4月在盧森堡舉行的ASIME會議上，參會代表中有一半來自小行星采礦公司，其余的則是小行星科學家。Graps相信，科學家和商界人士間的交流非常必要。小行星科學家能為這些公司提供科學支持，處理一些難以解決的小行星科學問題。
有財富，才能致富
除了科學問題，小行星公司還普遍面臨一個重要的現金流問題：在開采太空中的巨大財富之前，他們首先需要穩(wěn)定的資助者，把采礦者送入太空。所以Graps認為交流非常關鍵。 “每個人都面臨自己的困境，”她說，“交流可以幫助彼此分享信息，更高效地利用各自的資源走出困境?！?/p>
采礦公司在到達小行星之前，都必須利用其他收入來填補財務缺口。因此，他們的商業(yè)模式，目前還是和地球緊密相連。以“行星資源”公司為例，他們現在利用專業(yè)知識在地球上采礦，但在資金上仍然依賴富有的銀行家：由于去年的融資目標沒有達成，公司不得不進行裁員。小行星采礦公司需要讓潛在的投資者相信，太空中有數不清的財富，而且它們能被成功開采。
不過，總部位于英國的“小行星采礦公司（Asteroid Mining Corporation）”的首席執(zhí)行官 Mitch Hunter-Scullion ，并沒有把富有的投資者當成唯一的資金來源。他采取了不同的策略——利用眾籌進行第一個小行星探礦任務。他希望能在2020年將衛(wèi)星發(fā)射到太空。 “我們將從印度發(fā)射小行星探礦衛(wèi)星1號（APS-1），因為那里的發(fā)射成本，要比其他地方低很多。” 他說，“我們的目標是通過眾籌融資260萬英鎊。在太空領域，這些錢不算太多?！币苍S這是真的，但260萬英鎊仍然需要公眾的大力支持，因為對許多人來說，這個計劃還只是個遙遠的夢想。如果能夠籌集到這筆資金，他接下來還打算出售已有的數據，以獲得更多收入。
公眾的興趣也許會在不久后大幅提升。雖然美國航空航天局的“小行星重定向任務”已經被取消，但在特朗普上臺之前，OSIRIS-Rex探測器已于2016年9月離開地球。該探測器計劃對101955號小行星Bennu進行取樣并返回地球：預計將于今年12月到達Bennu，并于2023年返回地球。小行星采礦公司將密切關注它的行蹤，就像當年關注Rosetta（羅塞塔號）在67P/Churyumov–Gerasimenko彗星上著陸一樣。不過，Rosetta當時不并順利，它在彗星表面翻滾了好久。（校注：2014年11月12日，羅塞塔號釋放出菲萊號著陸器，成為首個在彗星上實現軟著陸的探測器。但是，遺憾的是，事態(tài)并未完全按計劃發(fā)展：菲萊號的魚叉系統(tǒng)在首次觸地的時候并未起效，使其翻滾了兩個小時才最終安定在一個昏暗的裂縫里。——國家地理中文網）
“我們非常了解這顆彗星的構成，但那次著陸還是出乎意料，” Graps告訴我，“在登陸小行星進行開采之前，我們還需要進行更多科學研究。你肯定不希望探測器被彈飛?！?/p>
Graps認為，很多小行星采礦公司在開始時便偏離了正軌。她說： “我認為他們把時間浪費在了富含金屬的小行星上?！?“行星資源”公司擁有同樣的觀點，所以他們將富鉑小行星放在了第二批目標名單中。他們相信，將球粒隕星作為首批開采目標是更好的選擇，因為這些富含水分的小行星在不久的將來，就能創(chuàng)造資金流：一旦開采到水資源，就能建設分布在近地軌道、月球，還有通往深空途中的火箭燃料站。
不過，能否從中獲取巨額利潤就是另一回事了。采礦者可以利用太陽的熱量提取小行星中的水分，但還得想辦法阻止這些水資源升華到太空中。實現這些新技術可不便宜。此外，要想讓公司的收入源源不斷，飛船還需頻繁地來往于太空中。正如Elvis所說：“在太空中，沒人聽你推銷。”
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