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与地球一样 ， 月球、火星、小行星和彗星等星体也含有大量的宝贵资源 。 这引起了研究人员和工业界的关注 ， 希望有朝一日能够开采它们以支持太空经济 。
但建立任何一种地外采矿业都不是一件容易的事 。 让我们看看我们的拦路虎是什么 。
就地资源利用
当您想到离地采矿时 ， 您可能会想象从太空中的各种物体中提取材料并将它们带回地球 。 但这不太可能是第一个商业上可行的例子 。
如果我们想像美国宇航局提议的那样在月球上建立永久的人类基地 ， 我们将需要为居住在那里的宇航员提供补给 。 水等资源只能在一定程度上回收利用 。
同时 ， 从地球发射资源极其昂贵 。 截至 2018 年 ， 将一公斤材料发射到近地轨道的成本约为 3645 澳元 ， 而将其发射到更高的轨道或月球的成本则更高 。 很可能在太空中开采的材料将直接用于太空 ， 以帮助节省成本 。
现场所需的收获材料称为“就地资源利用” 。 它可以涉及从开采冰到收集土壤以建造结构的任何事情 。 NASA 目前正在探索用 3D 打印在月球上建造建筑物的可能性 。
太空采矿也可以改变卫星管理 。 目前的做法是在卫星耗尽燃料 10 到 20 年后使它们脱离轨道 。 Orbit Fab 等航天公司的一个崇高目标是设计一种可以使用在太空中收集的推进剂进行燃料补给的卫星 。
很难对卫星的设计方式进行彻底改革 。
即使对于低地球轨道卫星 ， 从月球到达它们所需的能量也小于从地球到达它们所需的能量 。
外面有什么资源？
当谈到地球以外的采矿机会时 ， 有一些资源既丰富又有价值 。 一些小行星含有大量的铁、镍、金和铂族金属 ， 可用于建筑和电子产品 。
月球风化层（岩石和土壤）含有氦 3 ， 如果核聚变变得可行和广泛 ， 那么它在未来可能成为一种宝贵的资源 。 英国公司 Metalysis 开发了一种可以从月球风化层中提取氧气的工艺 。
冰可能存在于月球表面 ， 位于其两极附近的永久阴影陨石坑中 。 我们还认为火星、小行星和彗星表面下有冰 。 这可以用来维持生命 ， 或者分解成氧气和氢气并用作推进剂 。
我们将如何在太空中开采？
一些关于地球外采矿的提议类似于地球上的采矿 。 例如 ， 我们可以用斗轮挖掘机开采月球风化层 ， 或者使用隧道掘进机开采小行星 。
斗轮挖掘机是用于露天采矿（包括煤矿开采）的大型机器 ， 可以进行连续挖掘 。
其他建议更不成熟——例如使用类似真空的机器将风化层拉到管子里（在地球上的挖掘中使用也很有限） 。
新南威尔士大学悉尼分校和澳大利亚国立大学的研究人员建议使用生物采矿 。 在这种情况下 ， 引入小行星的细菌会消耗某些矿物质并产生气体 ， 然后可以通过探测器收集 。
巨大的挑战依然存在
我们在新南威尔士大学澳大利亚空间工程研究中心的工作涉及寻找降低空间资源行业风险的方法 。 不用说 ， 这存在着许多技术和经济挑战 。
将采矿设备送入太空是昂贵的 。 采矿作业必须尽可能轻巧以具有成本效益 。
此外 ， 距离地球越远 ， 到达的时间就越长 。 比如向火星探测器发送命令并确定是否成功时 ， 最多有 40 分钟的延迟 。
月球只有 2.7 秒的通信延迟 ， 并且可能更容易远程开采 。 近地天体也有与地球相似的轨道 ， 偶尔会以与月球相当的距离经过地球 。 它们是开采的理想人选 ， 因为它们几乎不需要太多能量就可以到达和返回 。
考虑到将人类送入太空的额外挑战 ， 例如需要生命支持、避免辐射和额外的发射成本 ， 地球外采矿将需要大部分自动化或远程控制 。
然而 ， 即使是地球上的采矿系统也还没有完全自动化 。 在小行星可以被开采之前 ， 机器人技术还需要改进 。
虽然航天器已经多次降落在小行星上 ， 甚至取回了样本 ， 但我们在小行星和彗星上着陆的总体成功率仍然很低 。
2014 年 ， 派往 67P/Churyumov/Gerasimenko 彗星的菲莱着陆器在一次失败的着陆尝试中掉进了沟里 。
伴随着罗塞塔号宇宙飞船的欧洲航天局的菲莱着陆器两次反弹 ， 然后在沟内陷入尴尬的位置 。
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