小行星采矿将如何工作

作者:凯文·邦索

露天采矿设备从小行星上提取铁和其他原材料。在前景中,一辆矿车将材料运送到加工厂。"width=
露天采矿设备从小行星上提取铁和其他原材料。在前景中,一辆矿车将材料运送到加工厂。

如果你喜欢科幻小说,那么你知道殖民月球的想法会产生一些难以置信的富有想象力的故事。但在21世纪,月球城市很有可能成为现实!殖民地火星这也是另一种选择。

现在,这个想法最大的问题之一是月亮殖民地的问题是建筑用品.月球上没有家得宝(Home Depot),所以建筑用品必须来自某个地方。现在唯一能拿到补给的地方是世界,航天飞机充当卡车。以这种方式使用航天飞机有点像使用联邦快递将建造房屋的所有材料运到建筑工地——这非常昂贵,效率也不高!

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小行星也许是一个更好的地方来获取补给。早期证据表明,接近地球的小行星中埋藏着价值数万亿美元的矿物和金属。小行星距离地球如此之近,以至于许多科学家认为小行星采矿任务很容易实现。有几个国际组织正在制定计划,准备登上太空获取这些自然空间资源。

在本版东西是如何工作的,我们将检查什么有价值的资源矿工可以在小行星上找到,并讨论如何一个太空采矿操作可以得到这些资源!

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宝贵的小行星资源

主带小行星Ida是一颗富含金属的S型小行星,可以开采用于太空殖民地补给。"width=
主带小行星Ida是一颗富含金属的S型小行星,可以开采用于太空殖民地补给。
照片由美国航天局

科学家们认为,小行星是太阳系早期形成时的残余物质或行星毁灭时的碎片。有成千上万的小行星围绕着太阳.大多数被分组在小行星带,在火星和木星。不过,有些小行星会偏离这条轨道,偶尔会飞近地球——你可能听说过这些小行星将来有可能撞向地球,就像在电影《世界末日》(Armageddon)中那样。

大多数小行星可以分为三种基本类型:

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  • 这种-超过75%的已知小行星属于这一类。c型小行星的组成与c型小行星相似太阳不含氢、氦和其他挥发物。
  • 折中观点-大约17%的小行星是这种类型的。这些含有镍沉积物,还有镁。
  • M型-少数小行星属于这种类型,它们含有镍和铁。

即使没有对小行星进行全面研究的载人任务,科学家们也对小行星所包含的东西了如指掌。天文学家使用望远镜光谱学分析小行星表面反射的光,以找出可能存在的东西。除了铁、镍和镁之外,科学家们认为水、氧、金和铂也存在于一些小行星上。

水对太空探险家最感兴趣,因为它可以帮助太空殖民地生存。没有水,人类探索太空真的无法前进。水也可以分解成氢和氧形成火箭发动机推进剂。小行星上的金属矿石可以被开采,用于建造宇宙飞船和其他空间殖民地的建筑。

那些对探索太空探险和科学不感兴趣的公司可能会对太空采矿作业可以送回地球的宝藏感兴趣。一个美国国家航空航天局一份报告估计,地球上60亿人口中,每个人在小行星带的矿物财富可能超过1000亿美元。太空采矿书《天空采矿》(mining the Sky)的作者约翰·s·刘易斯(John S. Lewis)曾说,一颗直径为1公里的小行星的质量约为20亿吨。在太阳系中,这样大小的小行星大概有一百万颗。据刘易斯说,其中一颗小行星将含有3000万吨镍、150万吨金属钴和7500吨铂。单是白金的价值就超过1500亿美元!

小行星具有惊人的工业潜力。但是,要在小行星上着陆,找到这些有价值的物质,提取并加工它们,需要什么呢?在下一节中,您将了解小行星采矿作业如何为地球及其在其他行星上的殖民地提供充足的材料。

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小行星的提取和处理

在小行星上开展采矿活动是一个简单的经济问题。虽然建造一个小行星矿将花费数十亿美元,但它将远比从地球到月球或火星

宇宙飞船必须为采矿人员携带食物和补给以及采矿设备。新开发的宇宙飞船将使在小行星上着陆成为可能。毕竟,我们已经登陆过月球,而且有些小行星比月球更近。飞往小行星的宇宙飞船所需的时间更少火箭动力和燃料比登月还要多。

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其中一个问题是如何在开采过程中防止小行星旋转。一些专家建议在小行星上安装火箭,以减少其自转。但是,一旦矿工们在小行星上着陆,他们打算如何在上面挖掘、加工提取的材料并将其运送到太空殖民地或地球?

没有人确切知道第一个小行星矿将会是什么样子,但这里有一些很好的假设:

  • 这种机器很可能是太阳能驱动的,以减少必须由航天器运送到小行星的燃料需求。
  • 为了将其运送到小行星上,设备也必须是轻量化的。
  • 包括刘易斯在内的一些专家赞成使用机器人设备来限制开展采矿项目所需的人员。这将减少载人任务所需的食物等供应。
  • 小行星上的矿工将使用与地球上类似的技术。最有可能的方法是从小行星上刮下所需的物质,然后钻入特定物质的矿脉中。刮削,或露天采矿,将从小行星上提取出有价值的矿石。
  • 因为大部分的矿石会飞出去,一个巨大的天篷可能被用来收集它们。
  • 小行星几乎没有重力,因此采矿设备和操作它的宇航员矿工将不得不使用抓斗将自己固定在地面上。然而,无重力是移动采矿材料的一个优势,无需使用大量动力。
  • 一旦一批材料准备好送往地球或太空殖民地,火箭将小行星上的水分解成氢和氧,就可以生产出用于运载航天器的燃料。
  • 当一颗小行星的矿物和资源被采矿项目耗尽后,这些设备就可以被运送到下一颗小行星。

由于缺乏重力和大气,将新开采的材料运送到月球将很容易。一旦到达那里,它们就可以被提炼并形成结构!

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