百万亿美元的财富蕴藏于星空,相比登陆月球和火星,小行星采矿,才是人类的下一个“大航海时代”。最近,天问二号探测器在西昌卫星基地发射升空,它的目标不是月亮也不是火星,而是一颗名为2016HO3的小行星。它在取样完成后,将从高轨道抛下2016HO3样品,然后在地球的引力弹弓效应下,飞往需要耗时7年才能抵达的主带彗星311P。整个计划长达十年,但是其意义巨大,通过了解小行星带,我们不仅可以得知地球上水的来源,还有可能发现更多的太空矿产,为将来火星木星之间的小行星带开发打下基础。
例如,小行星带内的矮行星谷神星,直径900公里,研究人员分析该星的水冰资源储量,大约是地球淡水的5.8倍。并且谷神星重力低,水冰资源以冰的方式,集中分布于两极,资源非常容易开采。如果能通过机器人挖矿,太阳能板提供能源,电磁发射轨道向火星发射冰块,然后利用引力弹弓的加速效应,分批次射向地球的无人区,比如青藏高原,或者新疆大沙漠。哪怕只开发五分之一的水资源,也超过5000万亿立方米,相当于长江5208年的径流量,足够人类喝上1250年。如此惊人的水资源,别说把新疆全部变成绿洲,人类提前建好超深水库,分批次开发谷神星水资源,撒哈拉沙漠全部种上粮食,也并非不可能。
小行星带内的天体不仅水资源丰富,其他各种金属矿产,同样相当惊人。直径236千米的灵神星,质量高达2.72万亿吨,几乎是一颗纯铁小行星,其中82%的质量,都是铁、镍、黄金和铂金等金属,而且纯度极高经过简单提炼,就可以直接提纯。并且,假设这个行星的金属资源全是铁,也有2.176亿万吨,作为对比,2021全球铁金属估计量,只有850亿吨,还不及这颗直径236千米的小行星一个零头。灵神星的稀有金属,也极其丰富,最新研究指出,灵神星的稀有金属储量,是人类有史以来开采的稀有金属1亿倍。
所有用作汽车催化转换器,以及珠宝首饰的铂,地球储量仅7.1万吨,而小行星UW-158据估计,至少拥有2亿吨铂矿石。事实上,尽管人类在探索宇宙方面,还处于早期阶段,但对于那些高价值的宇宙天体,人类早就进行了大规模分类。比如,C型小行星,占整个小行星带的75%,富含氢氧氮碳以及水冰。S型小行星,占整个小行星带的17%,基本由硅酸盐和铁镍铂等金属构成,铁镍铂的作用不必多说,硅酸盐在地球上,则是制造水泥、陶瓷玻璃和化肥的重要材料。以及,M型小行星,虽然只占小行星带的8%,但整个行星,基本完全由各种金属构成,比如前面提到的灵神星,就是一个巨大的宇宙铁疙瘩,其价值也是最高的,一颗50千米直径的小行星完全开采,就足以支持人类文明几百上千年的金属消耗。
现在许多太空公司都计划甚至已经开始探索这些小行星,都希望自己可以成为第一个吃螃蟹的人。但是,小行星资源丰富,开采所需要的技术,也相当多。首先,人类需要建设一个探索太空的前沿基地。这个基地,不仅要离得近,而且必须拥有可以支持太空造船厂,以及火箭制造发射所需的一切资源。目前,重力较低的月球,就是一个不错的目标。根据嫦娥五号带回来的月壤样本,月海地区铁钛资源丰富,矿石品位明显高于地球。同时,月球也有相当数量的铝镁资源和稀有矿产,可以用于制造火箭的关键部分,月壤水冰经过处理,亦能化作氧氢燃料,为火箭发射助力。
如果将来人类能够建造起一座规模庞大的月球基地,由太阳能板供电。其中涵盖冶矿厂、火箭制造中心,如果再加上电磁轨道加速火箭技术,人类才算真正迈出小行星采矿的第一步。中国的计划是2035建成月球南极站,2050年建设月球综合研究基地。建立工业化的月球基地,可能需要等到2060年,甚至2075,乃至2100年节点。然而,建设月球基地,只是一个起点。更加稳妥的路线,是依托月球资源,先开发火星,然后建立更前沿的基地。随后,再寻求在小行星带上几颗比较大的矮行星上,建立小行星带挖矿和宇宙运输船制造与发射中心。之前提到的谷神星,就能作为立足点。当然除了太空造船厂,我们还需要攻克太空无人采矿机器人、大功率太空电磁轨道加速器,还有小行星防御技术,才能更有效率地开发小行星带矿产。这也许会耗费相当长的时间,但无论多久,人类迟早会踏上这片应许之地。