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。
想成为万亿富翁吗?去小行星采矿吧! | physics world 专栏-凯发游戏
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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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水存在之谜。小行星“谷神星”(ceres)。图为nasa“黎明号”(dawn)宇宙飞船测得的谷神星氢浓度分布,蓝色表示氢含量较高的区域。探测到的氢被认为是以水的形式存在的。(图源:nasa/jpl-caltech/ucla/mps/dlr/ida/psi)
如何成为万亿富翁
从法律上讲,没有人能占有一颗小行星。但2015年颁布的《美国太空法案》(us space act),允许企业将从太空中开采获得的矿产据为己有。卢森堡去年也通过了类似的法案。hunter-scullion透露,他正在游说英国政府进行效仿。而graps希望拉脱维亚也能加入这些国家的行列。实际上,立法批准太空采矿的国家,最有可能赢得宇宙中最赚钱的生意。不过,就算小行星采矿公司在太空中赚得盆满钵满,在可预见的将来,这些钱还是会花在地球上。
有些富豪和聪明人宣称,他们会因小行星采矿成为万亿富翁。但我觉得更普遍的情况是:小行星坠海造成大海啸,大量开采导致金属铂大幅贬值。我认为,将开采得到的金属、陨石和水资源用于太空,可能更加切合实际。而投资者们赌的是,人类能否尽快实现小行星采矿,让他们发家致富。比如elvis坚信,小行星采矿在我们的有生之年就能实现。他还给我提了个成为万亿富翁的小建议:“其实很简单。从十亿启动资金开始就行。”
作者简介:
andrew glester 是《物理世界》播客和《宇宙棚》播客的主持人。这两档节目尝试用新的方式结合科学研究和故事叙述。同时,andrew还是太空大学网络(space universities network)的协调人 @astrondrew
文章头图及封面图片来源:detlev van ravenswaay/science photo library
动图来源:giphy.com
(凯发游戏的版权声明:
原文标题“the asteroid trillionaires",首发于2018年6月出版的physics world。英国物理学会出版社授权《知识分子》翻译,《赛先生》发表。中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。未经授权的翻译是侵权行为,凯发游戏的版权方将保留追究法律责任的权利。
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