想成为万亿富翁吗？去小行星采矿吧！ | Physics World 专栏
对小行星财富的追逐已经开始了：数家私人公司正在争取投资，试图成为第一批太空矿工。Andrew Glester在文章中对如何利用小行星赚钱进行了深入探讨。
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撰文 | Andrew Glester
翻译 | 王佳琪
校译 | 金庄维
编辑 | 蒋海宇 金庄维
“我现在就敢说，第一个万亿富翁将在太空里产生。” 在签署了一项增加NASA 2018年预算的法案后，德克萨斯州参议员Ted Cruz这样说到。
对于不了解情况的人，这句话听起来很厉害。了解太空探索的人可能不会这么容易上当。如果我们仔细琢磨，Cruz的言论其实也没有那么新颖。
为了鼓励科技发展，Peter Diamandis创立了X竞赛奖。他在2008年就做出了同样的预测，并在2015年的著作《创业无畏》（Bold）中深入讨论了这个话题。他和美国天体物理学家、电视主持人Neil DeGrasse Tyson都认为，那些万亿富翁将通过在小行星上采矿来实现从太空获取财富。
小行星采矿项目已经在进行中。2012年，Diamandis和Chris Lewicki等人在华盛顿创立了第一个小行星公司“行星资源”（Planetary Resources）。不到一年，Rick Tumlinson和Stephen Cover等人又创立了美国公司“深空产业”（Deep Space Industries）。此后，数家同类公司相继成立。虽然有些公司对待这个事业不如其他几家来得认真，但太空财富之争已然开始。
尽管存在这样的公司和Cruz的声明，美国总统特朗普在2018年的NASA预算中还是砍掉了“小行星重定向计划”（ARM）的部分。该任务计划将一颗小行星引入环地球轨道，用以研究和开采，这比研究、开采小行星带中的小行星要容易得多。美国航空航天局（NASA）的一位发言人告诉我，ARM团队正在努力确保该任务到目前为止所积累的关键知识得以保存，但是NASA的退出已经让开采小行星的那些人失去了宝贵的学习途径，并将这个项目牢牢限定在了私人太空项目领域。
尽管如此，高盛投资银行（Goldman Sachs）向客户作出了保证，投资小行星采矿的公司一定会有财务收益。该组织在去年发表的一份报告中表示，“开采小行星的心理屏障很高，但实际的金融和技术壁垒要低得多。”加州理工学院（Caltech）的一项研究显示，小行星采矿的成本约为26亿美元，与美国航空航天局之前的 “小行星重定向计划” 的估算成本可能相差不大。这听起来数额巨大，但在地球上建设一个相当的稀土金属矿山的成本就高达10亿美元。不仅如此，一个足球场大小的小行星就能包含价值高达500亿美元的铂。
仿真太空岩石。在美国航空航天局戈达德太空飞行中心，一个机器人的捕获模块系统的原型机，正在用一块仿真岩石进行测试。（图源：NASA）
开采这样一颗小行星，面临巨大的潜在挑战是怎样让它穿过大气层回到地球，同时又不摧毁地球？如果不能把它带回地球，那么能把它卖给谁？即使能把它带到地球上，突然出现的大量铂金又会使其变得不再珍贵。普通金属不像稀有金属那样昂贵，为这些金属开采一颗小行星真的值得吗?
金属vs水资源
科学家们一直以来利用地面望远镜和太空任务研究小行星——例如美国航空航天局的“伽利略号”和“曙光号”飞船。通过这些方式，他们收集到了小行星的近距离图像和相关数据。最重要的数据也许来自日本的“隼鸟号（Hayabusa）” ，它在2010年成为第一个登陆小行星并成功带回样本的航天器。这些研究发现了两种令开采者感兴趣的小行星。
第一种是含无球粒陨石的小行星。无球粒陨石富含铂族金属（钌、铑、钯、锇、铱和铂）。通常，这些贵金属在行星形成时，便被吸引到行星的核心处——地球上的贵金属就早已沉入地核。然而，在混乱的早期太阳系中，一些正在形成的行星在碰撞中变成碎片，成为含无球粒陨石的小行星。这些“无主宝藏”如今有待被太空采矿公司发掘。
另一种是球粒陨星。它们富含水分，也许能获得更直接的利用。水资源对宇航员而言至关重要，不仅可以饮用、润湿食物，还是非常有效的辐射屏障。因此，今天的太空企业家，如Elon Musk（SpaceX公司的创始人）和Jeff Bezos（“蓝色起源”公司的创始人）承诺的月球基地和酒店的建设，也会需要非常宝贵的水资源。
但是水很重，把地球上的水资源运到大气层外非常昂贵：将一瓶水送入太空的成本是9000美元到43000美元。这就是为什么国际空间站会回收利用所有水资源。然而，哈勃望远镜拍摄到的谷神星（Ceres）照片显示，这颗已知最大的小行星拥有的水资源比地球更丰富。稍小一些的小行星同样拥有大量水资源。而一种被称为“光学采矿”的技术可以利用太阳的热量，将水从陨石中提取出来。
此外，水的组成元素还可以用作火箭燃料。小行星矿商已经计划将陨石的水分解成氢和氧，将它们分别用作燃料和氧化剂。他们希望在近地轨道和小行星带中设置燃料站，这样宇宙飞船就能在前往太阳系外层行星的途中补充燃料。现代火箭大约90%的重量都来自燃料，如果可以在地球外加油，火箭升空时携带的燃料就可以减少，从而降低太空飞行的成本。
我们能走多远
那么，有多少小行星是潜在的开采点呢？ 哈佛大学天体物理学家Martin Elvis对小行星采矿颇感兴趣，他在2013年建立了一个方程，用于估算以我们现有的技术，有望开采的小行星数量。
这个方程考虑了很多因素：目前飞船所及范围之内的小行星总数量，小行星值得开采的几率，开采是否可行，以及开采能否获利等。Elvis在2013年第一次使用这个方程进行计算，他当时估计，在我们的能力范围内，大概有10个富含金属的小行星，以及18个富含水资源的小行星。
随着SpaceX公司开发的火箭越来越强大，我们可以进入更深远的太空，小行星采矿的可能性也越大。媒体最近报道称，Elvis认为2018年2月6日成功发射的猎鹰重型火箭，已经打开了探索小行星世界的大门。但他告诉我，这曲解了他的本意。
“我最近在德克萨斯州的一次会议上发表了评论，但媒体漏掉了评论中的 ‘可能’二字。其实，我这次还没有进行计算。在此之前，我们需要更多的数据。不过，我有个大胆的猜测：有了这些新的重型火箭，有望开采的小行星数量将增加10倍。”
Elvis说的不只是猎鹰重型火箭。在他的下一次计算中，“蓝色起源”的新格伦（New Glen）火箭，甚至下一步的新阿姆斯特朗火箭（New Armstrong），也会被纳入考虑范围。
然而，尽管SpaceX的火箭让小行星矿业公司充满希望：他们终有一日能为采矿者提供燃料和原材料，但Musk似乎并不相信这一点。实际上，他在2003年表示，小行星采矿是个「骗局」。到目前为止，他至少还没在公开场合改变过这个观点。
天体物理学家Amara Graps的态度则比较乐观。她组织两年一次的小行星科学与太空矿业工程会议（ASIME），并创立了由拉脱维亚倡议的「巴尔的海太空计划」（Baltics in Space）。Graps表示：“Musk会想通的。他是个聪明人，他周围也都是聪明人。可惜我不知道怎么联系他，说服他接受这个新理念。”
今年4月在卢森堡举行的ASIME会议上，参会代表中有一半来自小行星采矿公司，其余的则是小行星科学家。Graps相信，科学家和商界人士间的交流非常必要。小行星科学家能为这些公司提供科学支持，处理一些难以解决的小行星科学问题。
有财富，才能致富
除了科学问题，小行星公司还普遍面临一个重要的现金流问题：在开采太空中的巨大财富之前，他们首先需要稳定的资助者，把采矿者送入太空。所以Graps认为交流非常关键。 “每个人都面临自己的困境，”她说，“交流可以帮助彼此分享信息，更高效地利用各自的资源走出困境。”
采矿公司在到达小行星之前，都必须利用其他收入来填补财务缺口。因此，他们的商业模式，目前还是和地球紧密相连。以“行星资源”公司为例，他们现在利用专业知识在地球上采矿，但在资金上仍然依赖富有的银行家：由于去年的融资目标没有达成，公司不得不进行裁员。小行星采矿公司需要让潜在的投资者相信，太空中有数不清的财富，而且它们能被成功开采。
不过，总部位于英国的“小行星采矿公司（Asteroid Mining Corporation）”的首席执行官 Mitch Hunter-Scullion ，并没有把富有的投资者当成唯一的资金来源。他采取了不同的策略——利用众筹进行第一个小行星探矿任务。他希望能在2020年将卫星发射到太空。 “我们将从印度发射小行星探矿卫星1号（APS-1），因为那里的发射成本，要比其他地方低很多。” 他说，“我们的目标是通过众筹融资260万英镑。在太空领域，这些钱不算太多。”也许这是真的，但260万英镑仍然需要公众的大力支持，因为对许多人来说，这个计划还只是个遥远的梦想。如果能够筹集到这笔资金，他接下来还打算出售已有的数据，以获得更多收入。
公众的兴趣也许会在不久后大幅提升。虽然美国航空航天局的“小行星重定向任务”已经被取消，但在特朗普上台之前，OSIRIS-Rex探测器已于2016年9月离开地球。该探测器计划对101955号小行星Bennu进行取样并返回地球：预计将于今年12月到达Bennu，并于2023年返回地球。小行星采矿公司将密切关注它的行踪，就像当年关注Rosetta（罗塞塔号）在67P/Churyumov–Gerasimenko彗星上着陆一样。不过，Rosetta当时不并顺利，它在彗星表面翻滚了好久。（校注：2014年11月12日，罗塞塔号释放出菲莱号着陆器，成为首个在彗星上实现软着陆的探测器。但是，遗憾的是，事态并未完全按计划发展：菲莱号的鱼叉系统在首次触地的时候并未起效，使其翻滚了两个小时才最终安定在一个昏暗的裂缝里。——国家地理中文网）
“我们非常了解这颗彗星的构成，但那次着陆还是出乎意料，” Graps告诉我，“在登陆小行星进行开采之前，我们还需要进行更多科学研究。你肯定不希望探测器被弹飞。”
Graps认为，很多小行星采矿公司在开始时便偏离了正轨。她说： “我认为他们把时间浪费在了富含金属的小行星上。” “行星资源”公司拥有同样的观点，所以他们将富铂小行星放在了第二批目标名单中。他们相信，将球粒陨星作为首批开采目标是更好的选择，因为这些富含水分的小行星在不久的将来，就能创造资金流：一旦开采到水资源，就能建设分布在近地轨道、月球，还有通往深空途中的火箭燃料站。
不过，能否从中获取巨额利润就是另一回事了。采矿者可以利用太阳的热量提取小行星中的水分，但还得想办法阻止这些水资源升华到太空中。实现这些新技术可不便宜。此外，要想让公司的收入源源不断，飞船还需频繁地来往于太空中。正如Elvis所说：“在太空中，没人听你推销。”
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