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无需挖掘:月球和小行星采矿可借力太阳能

发布时间:2019-09-09 12:38:41  作者:漫步宇宙  来源:漫步宇宙  阅读:68

      未来的外太空矿工可能不用携带十字镐。根据美国宇航局资助的三项研究计划,开采月球和近地小行星水冰的最佳途径是借助太阳能或者其它形态的辐射。加州TransAstra公司创始人乔尔·塞瑟尔表示:“所有人开始意识到水将成为太空工业化的石油。”原因很简单:水不仅能够为宇航员提供生命支持,同时还能生产火箭燃料。
    无需挖掘:月球和小行星采矿可借力太阳能
      太空采矿倡导者表示开采月球极地水冰能够获得源源不断的燃料补给
      如果美国宇航局资助的三项计划具有指导性,开采月球和近地小行星水资源的最佳方式就是阳光照射或者利用其它形式的辐射。太空采矿倡导者表示如果人类希望将自己的足迹延伸到地球轨道之外,获取外星球水资源将是必不可少的一项举措。
      水不仅能够为宇航员的生存提供保障,同时还能分解成火箭燃料的主要成分——氢和氧。开采水资源能够让月球和小行星变成地外“加油站”,为执行深空探索任务的飞船补充燃料。加州TransAstra公司创始人和首席执行官乔尔·塞瑟尔在接受太空网(Space.com)采访时表示:“所有人开始意识到水将成为太空工业化的石油。”
    无需挖掘:月球和小行星采矿可借力太阳能
      月球蕴藏着丰富的资源,能够帮助拓荒者在月球上生存并走向繁荣,同时也能让企业家赚得钵盈盆满
      TransAstra致力于太空采矿。2019年,美国宇航局的创新先进概念计划(NIAC)为这家公司的两个项目提供资金。NIAC计划致力于研发能够改变世界的太空探索技术。TransAstra的“月球极地推进剂开采前哨(LPMO)”项目获得NIAC计划第一阶段奖金(资助早期概念研究)。LPMO项目提出了一个潜在设计,可开采月球极地陨坑丰富的水冰资源。
      月球极地陨坑底部是永久阴暗区,数十亿年来没有享受过一丝光照。这也就是为什么它们能够蕴藏丰富的水冰资源。月球诞生后不久,它们便充当了“寒冷陷阱”,困住了这里的水冰。不过,这些陨坑的边缘几乎一直处在阳光的普照下。很多月球极地陨坑的边缘并不算高,距坑底只有100米甚至不到100米。
    无需挖掘:月球和小行星采矿可借力太阳能
      TransAstra公司计划利用太阳能开采小行星水资源,为太阳系探索任务铺路
      根据NIAC网站刊登的LPMO项目介绍,极地陨坑是理想的登陆地点,坑内可以竖起100米高的桅杆,上面安装太阳能电池阵列,源源不断地输送电量。由于月球表面的重力很小,不必担心电池板将桅杆压弯。
      大型着陆器或者中型采矿前哨可以部署在可开采永冻土上方,桅杆上的太阳能电池板阵列为它们提供电量。由于太阳能电池板始终处在光照之中,发电成本经济可行。水资源开采由电动漫游者完成。它们向脚下的月土发射射频微波和红外线,利用辐射让水冰蒸发并进入漫游者的“低温采集器”。
    无需挖掘:月球和小行星采矿可借力太阳能
      美国宇航局的“太空发射系统”火箭,能够执行低地球轨道、小行星和其它系内天体探索任务
      TransAstra公司代表表示采矿漫游者将搭乘美国宇航局的“太空发射系统”巨型火箭或者蓝色起源的新格伦火箭发射升空。目前,两款火箭仍在研制之中,火箭的重量可能在2到5吨之间,每年能开采相当于自身重量20到100倍的水。
      LPMO将大大降低建造和维护一个大型月球极地前哨的成本。这个前哨最初可作为美国宇航员探月任务的考察站,而后充当美国月球产业化的滩头阵地,开始为月球游客建造旅馆。
    无需挖掘:月球和小行星采矿可借力太阳能
      小行星资源就地采集计划(APIS)将进行所谓的“光学采矿”,从太空岩石中获取水资源,以帮助建造太空基础设施
      与LPMO相比,TransAstra公司的第二个太空采矿项目——小行星资源就地采集计划(APIS)更为雄心勃勃。TransAstra获得NIAC第三阶段奖金,继续研发APIS任务架构和所谓的“光学采矿”技术。据悉,这项技术正在申请专利。
      APIS项目会将一颗近地小行星包裹起来,而后利用聚焦的阳光让岩石融化和破裂,释放里面的水。参与这项计划的飞船家族包括:代号“迷你蜜蜂”的技术展示性飞船,将进入低地球轨道;和代号“蜂后”的飞船,这种飞船能够捕获40米宽的太空岩石并开采上面的资源。塞瑟尔表示NIAC计划第三阶段的首要目标是让“迷你蜜蜂”做好飞行准备。这样,项目组才能进行一项展示任务,将飞船送入低地球轨道。
    无需挖掘:月球和小行星采矿可借力太阳能
      一项新研发的月球水冰开采技术,被称之为“热力开采法”,利用反射镜开采极地陨坑的水冰
      获得2019年NIAC奖金的另一支团队也将目光投向辐射。这支团队由科罗拉多矿业大学的乔治·索沃斯领导,获得NIAC第一阶段奖金,旨在研究利用“热力开采法”开采月球和太阳系内其它低温天体资源的潜力。具体地说,就是在月球极地陨坑边缘安装定日镜,将太阳光反射到坑底,或者通过埋入地下的导热杆或发热装置将热量引导到地下。
      在6月举行的一场说明会上,索沃斯向美国宇航局的未来太空行动工作组阐述了这项计划。他说:“我们的一个主要目标是模拟多冰表层土,而后在我们的低温真空舱测试这些加热方法的效用。”
    无需挖掘:月球和小行星采矿可借力太阳能
      美国宇航局制定了Kilopower计划,负责评估、开采和处理月球永久阴暗区陨坑的水冰,以确保源源不断的燃料补给
      说明会上,索沃斯阐述了一种潜在的月球采矿构想,侧重于月球采矿经济学。部署在极地陨坑边缘的定日镜(追踪太阳移动的镜子)可以将阳光反射到坑底,照射装有光学设备的聚热装置顶部。聚焦的阳光(可能由埋入地下的加热器辅助)能够让地下水冰升华为蒸汽,随后将它们捕获。
      索沃斯和他的团队认为这种设计拥有巨大潜力。对月球永久阴暗区水资源开采的评估结果表明,热力开采法能够获取大量水资源,进而生产大量推进剂,所耗费的能量比挖掘开采低60%。
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      月球探测车艺术概念图,负责对永久阴暗区的水冰和其它资源进行测绘
      人类终究要向低地球轨道以外的天域扩张,真正意义上的“地外经济”迟早也会成为现实。两者可能要借助太阳能,至少在早期阶段会如此。太空采矿将首先从水开始,但绝不仅限于此。塞瑟尔说:“一旦掌握了利用从小行星开采的水资源生产推进剂的技术,具有成本效益的金属矿开采也就指日可待。”