告别挖掘?月球和其他小行星采矿可能依赖太阳能

赖祯松 HOT全球矿业资讯 2020-03-09

谁是浩特?请参考下图







作者:Mike Wall

编译:赖祯松


(矿业倡导者认为,月球两极水冰的商业开采将能够获取充足的燃料补给)

未来的太空采矿,十字镐或将无用武之地。

如果NASA此前资助的3个项目具有指导意义,那么从月球和近地小行星上开采水冰的最佳方法是借助太阳能或其他形式的辐射。加利福利亚州TransAstra Corp公司创始人兼首执Joel Sercel说:“所有人都开始意识到水资源将是太空工业发展的石油。”

采矿倡导者说,如果人类想要涉足到地球轨道之外,那么获取月球等近地小行星上水资源至关重要。水不仅能维持宇航员的生命,同时水也可以分解为氢和氧,作为航天火箭燃料的主要成分来源。如果能获取这些水资源,月球和小行星就会成为太空“补给站”,给执行深空探索任务的飞船提供燃料补给。

TransAstra公司致力于太空采矿。2019年,TransAstra公司的两个项目获得了NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) 计划的资助,NIAC旨在促进可以改变游戏规则的太空探索技术研发。

TransAstra的“月球极性推进剂采矿前哨站(LPMO)”理念获得了NIAC第一阶段奖,该奖是为了资助早期概念研究而设立,LPMO为开发月球极地陨坑的水提供了一个潜在框架。

月球陨石坑的底部处于永久的阴影中,并且数十亿年如一日,没有一点光照。事实上,这就是为什么它能储藏丰富的水冰资源。自月球诞生以来,它们就成为了“冷阱”,让月球上水冰得以留存。但是,这些陨石坑的边缘几乎一直处于阳光中,这让获取太阳能成为可能。并且,在多数情况下,这些边缘并不高-距离坑底只有330英尺(100米)或低于陨石坑表面。

NIAC网站上公布的LPMO项目描述,这些陨石坑是理想的着陆点,此处可以垂直放置100米高的桅杆,桅杆上可以安装太阳能电池板(重量轻,月球重力小),它们可以提供不断的电能。

大型登陆器或中型采矿前哨站可以设在陨坑底的可开采的永久冻土上,桅杆上的太阳能电池阵列能够供应它们所需的电能。这样,开采工作将由电力驱动的漫游者进行,开采勘漫游者将射频、微波和红外线的组合发射到泥土上,利用辐射蒸发水冰,让水冰向上迁移到“低温冷阱”中。

TransAstra公司的代表表示,执行开采任务的漫游者可能搭载NASA大型太空火箭或者是蓝色起源号的新格伦火箭。目前,这两种火箭都在研发中,火箭的重量可能在2到5吨之间,它能够每年收集相当于自身重量20到100倍的水。

LGMO承诺将会极大程度上降低建造和维护一个大型月球极地前哨站的成本,该前哨站开始可以作为NASA宇航员探索月球的工作站,然后作为美国月球产业化的滩头阵地,开始为游客搭建月球旅馆,实现商业计划。

相较于LPMO项目,TransAstra公司的第二个太空采矿项目更为宏远。该公司今年还获得了第三阶段NIAC奖,继续开发其APIS(小行星原位补给)任务架构和申请专利“光学采矿”技术。

APIS的方法是将合适的近地小行星包裹,然后利用聚焦的阳光烧蚀和破碎岩石,释放里面储存的水。APIS介绍了将要进行这项任务的航天器家族,近地轨道(LEO)的“小蜜蜂Mini Bee”技术展示飞船,还有能够捕获和挖掘宽约40米太空岩石的“蜂后Queen Bee”飞船。Sercel说,NIAC第三阶段工作的一个主要目标是让小蜜蜂做好飞行准备,这样团队才能开展一个示范任务,将飞行器应用到实际。

2019年另一个NIAC获奖者关注的主题是辐射。科罗拉多矿业学院George Sowers领导的一个团队,该团队获得了NIAC第一阶段奖金,他们致力于研究月球和整个太阳系其他低温天体的“热力开采”潜力。热力开采可以将阳光重新引导到物体表面,也可以通过埋在地下的导电杆或者发热装置引导热能至地下。

“我们的主要目标之一是在低温真空室内中创建冰层模拟实验,并测试这些不同加热方法的有效性,”Sowers在2019年6月与NASA未来空间操作(FISO)工作组的一次演讲中说。Sowers在他的FISO演讲中提出了一个未来月球采矿的设想,注重月球采矿的经济性。安装在极地陨石坑边缘的定日镜(跟踪太阳运动的镜子)可以将太阳光反射到陨石坑底,反射到装有光学设备的“捕捉帐篷”的顶部。这种聚焦的阳光——也许有埋在地下的加热装置的帮助——会使地下的水冰蒸发成水蒸气,然后捕获它们。

Sowers和他的团队相信,这一基本设计理念具有巨大潜在价值。从月球永久阴暗区开采水资源的预估结果显示,热力开采可以获取大量工业发展用水,水资源还能用于推进剂生产,同时热力开采法能耗比挖掘方式下低60%。”

人类会不断向低地轨道外扩张,真正的地外经济的出现也会成为必然,但是它们可能都将依靠太阳能,至少在其早期阶段是这样。毕竟,太空采矿将会从水开始,但不会就此止步。Sercel说:“一旦我们拥有了从小行星上开采水资源并且生产推进剂的技术,高成本效益驱使的金属矿石开采也为期不远。”



作者简介:

赖祯松 国际项目协调

曾参与并执行了墨西哥铜矿、印度重晶石选厂、巴基斯坦,南非铬矿等项目的协调和交付。工作内容涉及技术协调,商务谈判,合同执行和运输物流等,同时拥有丰富的市场开发和产品销售经验。现在主要负责采选设备销售,矿产品贸易和贸易物流等工作。

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