想成為萬(wàn)億富翁嗎？去小行星采礦吧！ | Physics World 專(zhuān)欄
對(duì)小行星財(cái)富的追逐已經(jīng)開(kāi)始了：數(shù)家私人公司正在爭(zhēng)取投資，試圖成為第一批太空礦工。Andrew Glester在文章中對(duì)如何利用小行星賺錢(qián)進(jìn)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(xiàn)在就敢說(shuō)，第一個(gè)萬(wàn)億富翁將在太空里產(chǎn)生。” 在簽署了一項(xiàng)增加NASA 2018年預(yù)算的法案后，德克薩斯州參議員Ted Cruz這樣說(shuō)到。
對(duì)于不了解情況的人，這句話聽(tīng)起來(lái)很厲害。了解太空探索的人可能不會(huì)這么容易上當(dāng)。如果我們仔細(xì)琢磨，Cruz的言論其實(shí)也沒(méi)有那么新穎。
為了鼓勵(lì)科技發(fā)展，Peter Diamandis創(chuàng)立了X競(jìng)賽獎(jiǎng)。他在2008年就做出了同樣的預(yù)測(cè)，并在2015年的著作《創(chuàng)業(yè)無(wú)畏》（Bold）中深入討論了這個(gè)話題。他和美國(guó)天體物理學(xué)家、電視主持人Neil DeGrasse Tyson都認(rèn)為，那些萬(wàn)億富翁將通過(guò)在小行星上采礦來(lái)實(shí)現(xiàn)從太空獲取財(cái)富。
小行星采礦項(xiàng)目已經(jīng)在進(jìn)行中。2012年，Diamandis和Chris Lewicki等人在華盛頓創(chuàng)立了第一個(gè)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(guó)公司“深空產(chǎn)業(yè)”（Deep Space Industries）。此后，數(shù)家同類(lèi)公司相繼成立。雖然有些公司對(duì)待這個(gè)事業(yè)不如其他幾家來(lái)得認(rèn)真，但太空財(cái)富之爭(zhēng)已然開(kāi)始。
盡管存在這樣的公司和Cruz的聲明，美國(guó)總統(tǒng)特朗普在2018年的NASA預(yù)算中還是砍掉了“小行星重定向計(jì)劃”（ARM）的部分。該任務(wù)計(jì)劃將一顆小行星引入環(huán)地球軌道，用以研究和開(kāi)采，這比研究、開(kāi)采小行星帶中的小行星要容易得多。美國(guó)航空航天局（NASA）的一位發(fā)言人告訴我，ARM團(tuán)隊(duì)正在努力確保該任務(wù)到目前為止所積累的關(guān)鍵知識(shí)得以保存，但是NASA的退出已經(jīng)讓開(kāi)采小行星的那些人失去了寶貴的學(xué)習(xí)途徑，并將這個(gè)項(xiàng)目牢牢限定在了私人太空項(xiàng)目領(lǐng)域。
盡管如此，高盛投資銀行（Goldman Sachs）向客戶(hù)作出了保證，投資小行星采礦的公司一定會(huì)有財(cái)務(wù)收益。該組織在去年發(fā)表的一份報(bào)告中表示，“開(kāi)采小行星的心理屏障很高，但實(shí)際的金融和技術(shù)壁壘要低得多?！奔又堇砉W(xué)院（Caltech）的一項(xiàng)研究顯示，小行星采礦的成本約為26億美元，與美國(guó)航空航天局之前的 “小行星重定向計(jì)劃” 的估算成本可能相差不大。這聽(tīng)起來(lái)數(shù)額巨大，但在地球上建設(shè)一個(gè)相當(dāng)?shù)南⊥两饘俚V山的成本就高達(dá)10億美元。不僅如此，一個(gè)足球場(chǎng)大小的小行星就能包含價(jià)值高達(dá)500億美元的鉑。
仿真太空巖石。在美國(guó)航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心，一個(gè)機(jī)器人的捕獲模塊系統(tǒng)的原型機(jī)，正在用一塊仿真巖石進(jìn)行測(cè)試。（圖源：NASA）
開(kāi)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(guò)大氣層回到地球，同時(shí)又不摧毀地球？如果不能把它帶回地球，那么能把它賣(mài)給誰(shuí)？即使能把它帶到地球上，突然出現(xiàn)的大量鉑金又會(huì)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(kāi)采一顆小行星真的值得嗎?
金屬vs水資源
科學(xué)家們一直以來(lái)利用地面望遠(yuǎn)鏡和太空任務(wù)研究小行星——例如美國(guó)航空航天局的“伽利略號(hào)”和“曙光號(hào)”飛船。通過(guò)這些方式，他們收集到了小行星的近距離圖像和相關(guān)數(shù)據(jù)。最重要的數(shù)據(jù)也許來(lái)自日本的“隼鳥(niǎo)號(hào)（Hayabusa）” ，它在2010年成為第一個(gè)登陸小行星并成功帶回樣本的航天器。這些研究發(fā)現(xiàn)了兩種令開(kāi)采者感興趣的小行星。
第一種是含無(wú)球粒隕石的小行星。無(wú)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(shí)，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(yáng)系中，一些正在形成的行星在碰撞中變成碎片，成為含無(wú)球粒隕石的小行星。這些“無(wú)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(duì)宇航員而言至關(guān)重要，不僅可以飲用、潤(rùn)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(lán)色起源”公司的創(chuàng)始人）承諾的月球基地和酒店的建設(shè)，也會(huì)需要非常寶貴的水資源。
但是水很重，把地球上的水資源運(yùn)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(guó)際空間站會(huì)回收利用所有水資源。然而，哈勃望遠(yuǎn)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(chēng)為“光學(xué)采礦”的技術(shù)可以利用太陽(yáng)的熱量，將水從隕石中提取出來(lái)。
此外，水的組成元素還可以用作火箭燃料。小行星礦商已經(jīng)計(jì)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(shè)置燃料站，這樣宇宙飛船就能在前往太陽(yáng)系外層行星的途中補(bǔ)充燃料。現(xiàn)代火箭大約90%的重量都來(lái)自燃料，如果可以在地球外加油，火箭升空時(shí)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(yuǎn)
那么，有多少小行星是潛在的開(kāi)采點(diǎn)呢？ 哈佛大學(xué)天體物理學(xué)家Martin Elvis對(duì)小行星采礦頗感興趣，他在2013年建立了一個(gè)方程，用于估算以我們現(xiàn)有的技術(shù)，有望開(kāi)采的小行星數(shù)量。
這個(gè)方程考慮了很多因素：目前飛船所及范圍之內(nèi)的小行星總數(shù)量，小行星值得開(kāi)采的幾率，開(kāi)采是否可行，以及開(kāi)采能否獲利等。Elvis在2013年第一次使用這個(gè)方程進(jìn)行計(jì)算，他當(dāng)時(shí)估計(jì)，在我們的能力范圍內(nèi)，大概有10個(gè)富含金屬的小行星，以及18個(gè)富含水資源的小行星。
隨著SpaceX公司開(kāi)發(fā)的火箭越來(lái)越強(qiáng)大，我們可以進(jìn)入更深遠(yuǎn)的太空，小行星采礦的可能性也越大。媒體最近報(bào)道稱(chēng)，Elvis認(rèn)為2018年2月6日成功發(fā)射的獵鷹重型火箭，已經(jīng)打開(kāi)了探索小行星世界的大門(mén)。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(huì)議上發(fā)表了評(píng)論，但媒體漏掉了評(píng)論中的 ‘可能’二字。其實(shí)，我這次還沒(méi)有進(jìn)行計(jì)算。在此之前，我們需要更多的數(shù)據(jù)。不過(guò)，我有個(gè)大膽的猜測(cè)：有了這些新的重型火箭，有望開(kāi)采的小行星數(shù)量將增加10倍。”
Elvis說(shuō)的不只是獵鷹重型火箭。在他的下一次計(jì)算中，“藍(lán)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(huì)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(mǎn)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(diǎn)。實(shí)際上，他在2003年表示，小行星采礦是個(gè)「騙局」。到目前為止，他至少還沒(méi)在公開(kāi)場(chǎng)合改變過(guò)這個(gè)觀點(diǎn)。
天體物理學(xué)家Amara Graps的態(tài)度則比較樂(lè)觀。她組織兩年一次的小行星科學(xué)與太空礦業(yè)工程會(huì)議（ASIME），并創(chuàng)立了由拉脫維亞倡議的「巴爾的海太空計(jì)劃」（Baltics in Space）。Graps表示：“Musk會(huì)想通的。他是個(gè)聰明人，他周?chē)捕际锹斆魅?。可惜我不知道怎么?lián)系他，說(shuō)服他接受這個(gè)新理念?！?/p>
今年4月在盧森堡舉行的ASIME會(huì)議上，參會(huì)代表中有一半來(lái)自小行星采礦公司，其余的則是小行星科學(xué)家。Graps相信，科學(xué)家和商界人士間的交流非常必要。小行星科學(xué)家能為這些公司提供科學(xué)支持，處理一些難以解決的小行星科學(xué)問(wèn)題。
有財(cái)富，才能致富
除了科學(xué)問(wèn)題，小行星公司還普遍面臨一個(gè)重要的現(xiàn)金流問(wèn)題：在開(kāi)采太空中的巨大財(cái)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(rèn)為交流非常關(guān)鍵。 “每個(gè)人都面臨自己的困境，”她說(shuō)，“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(dá)小行星之前，都必須利用其他收入來(lái)填補(bǔ)財(cái)務(wù)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(xiàn)在利用專(zhuān)業(yè)知識(shí)在地球上采礦，但在資金上仍然依賴(lài)富有的銀行家：由于去年的融資目標(biāo)沒(méi)有達(dá)成，公司不得不進(jìn)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(shù)不清的財(cái)富，而且它們能被成功開(kāi)采。
不過(guò)，總部位于英國(guó)的“小行星采礦公司（Asteroid Mining Corporation）”的首席執(zhí)行官 Mitch Hunter-Scullion ，并沒(méi)有把富有的投資者當(dāng)成唯一的資金來(lái)源。他采取了不同的策略——利用眾籌進(jìn)行第一個(gè)小行星探礦任務(wù)。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(hào)（APS-1），因?yàn)槟抢锏陌l(fā)射成本，要比其他地方低很多。” 他說(shuō)，“我們的目標(biāo)是通過(guò)眾籌融資260萬(wàn)英鎊。在太空領(lǐng)域，這些錢(qián)不算太多。”也許這是真的，但260萬(wàn)英鎊仍然需要公眾的大力支持，因?yàn)閷?duì)許多人來(lái)說(shuō)，這個(gè)計(jì)劃還只是個(gè)遙遠(yuǎn)的夢(mèng)想。如果能夠籌集到這筆資金，他接下來(lái)還打算出售已有的數(shù)據(jù)，以獲得更多收入。
公眾的興趣也許會(huì)在不久后大幅提升。雖然美國(guó)航空航天局的“小行星重定向任務(wù)”已經(jīng)被取消，但在特朗普上臺(tái)之前，OSIRIS-Rex探測(cè)器已于2016年9月離開(kāi)地球。該探測(cè)器計(jì)劃對(duì)101955號(hào)小行星Bennu進(jìn)行取樣并返回地球：預(yù)計(jì)將于今年12月到達(dá)Bennu，并于2023年返回地球。小行星采礦公司將密切關(guān)注它的行蹤，就像當(dāng)年關(guān)注Rosetta（羅塞塔號(hào)）在67P/Churyumov–Gerasimenko彗星上著陸一樣。不過(guò)，Rosetta當(dāng)時(shí)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(hào)釋放出菲萊號(hào)著陸器，成為首個(gè)在彗星上實(shí)現(xiàn)軟著陸的探測(cè)器。但是，遺憾的是，事態(tài)并未完全按計(jì)劃發(fā)展：菲萊號(hào)的魚(yú)叉系統(tǒng)在首次觸地的時(shí)候并未起效，使其翻滾了兩個(gè)小時(shí)才最終安定在一個(gè)昏暗的裂縫里。——國(guó)家地理中文網(wǎng)）
“我們非常了解這顆彗星的構(gòu)成，但那次著陸還是出乎意料，” Graps告訴我，“在登陸小行星進(jìn)行開(kāi)采之前，我們還需要進(jìn)行更多科學(xué)研究。你肯定不希望探測(cè)器被彈飛?！?/p>
Graps認(rèn)為，很多小行星采礦公司在開(kāi)始時(shí)便偏離了正軌。她說(shuō)： “我認(rèn)為他們把時(shí)間浪費(fèi)在了富含金屬的小行星上?！?“行星資源”公司擁有同樣的觀點(diǎn)，所以他們將富鉑小行星放在了第二批目標(biāo)名單中。他們相信，將球粒隕星作為首批開(kāi)采目標(biāo)是更好的選擇，因?yàn)檫@些富含水分的小行星在不久的將來(lái)，就能創(chuàng)造資金流：一旦開(kāi)采到水資源，就能建設(shè)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(guò)，能否從中獲取巨額利潤(rùn)就是另一回事了。采礦者可以利用太陽(yáng)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(shí)現(xiàn)這些新技術(shù)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(lái)往于太空中。正如Elvis所說(shuō)：“在太空中，沒(méi)人聽(tīng)你推銷(xiāo)。”
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