阿波菲斯小行星 目的地：月球还是小行星？第三部分：资源利用考虑

目的地：月球还是小行星？第三部分：资源利用考虑  

第三部分：资源利用考虑因素

在本系列的第一部分和第二部分中，我研究了与人类近地小行星（NEO）任务相关的一些操作和科学问题，并将它们与更简单的操作和更大的科学返回月球任务进行了对比在讨论我们在小行星上可能做什么的时候，我现在将考虑利用小行星提供的当地资源，它们与月球的资源有什么不同，并提供一些关于获取和使用它们的实际考虑。

来成为真正的太空生物，人类必须学会如何利用我们在太空中发现的东西来生存和繁荣。与地球的物流链紧密相连，我们现在和将来在太空能力上都是有限的。我们在太空的最终目标是发展在任何时候去任何地方执行任何我们可以想象的任务的能力。这种能力是不可想象的，如果不能从地球以外的资源中获得补给。这意味着开发和利用太空资源创造新的能力。

小行星目的地所谓的好处之一是它们具有丰富的资源潜力。我同意，把重点放在“潜力”一词上。我们从陨石研究中了解这些资源性质的最佳指南，它们来源于近地小行星，有几个位置，最常见的是普通球粒陨石，约占观测陨石落差的85%，普通球粒陨石基本上是岩石，富含硅、铁、镁、钙、铝等元素，含有丰富的金属颗粒，主要由铁和镍构成，广泛分布在岩石中。

小行星的资源潜力不在于这些天体，而在于少数具有更奇特位置的小行星。金属小行星占总人口的7%左右，由接近纯铁镍金属构成，其中一些岩石状包裹体作为次要成分的物质。包括铂和金在内的其他亲铁元素构成了这些天体的微量部分。一颗金属小行星是一个极高品位的矿床，如果我们能将这些金属带回地球，它可能价值数十亿美元，尽管人们应该注意到对现有贵金属市场可能产生的灾难性影响——1849年加利福尼亚淘金热期间生产了如此之多的黄金，以至于全球黄金市场价格下降了16倍，从太空飞行的角度来看，

，水是最有价值的。另一种相对罕见的小行星也是球粒陨石，但它是一种特殊的类型，含有碳和有机物以及粘土和其他水合矿物。这些天体含有大量的水。水是太空中最有用的物质之一，它支持人类的生命（饮用水，用作辐射屏蔽，当它被分解成氢和氧时可以呼吸，它可以作为一种能量储存介质（燃料电池），是已知最强大的化学火箭推进剂。发现和使用富含水的近地天体将创造一个具有巨大价值的后勤仓库。

是小行星在资源方面的主要优势这是操作环境的一个缺点——它们的表面重力非常低。进出月球重力井需要改变大约2380米/秒的速度（两种方式）；对于一个典型的小行星来说，同样的速度只需要几米/秒。这意味着从小行星而不是月球以delta-v的速度节省了近5公里的能量，因此从能量的角度来看，小行星作为物质的来源击败了月球，在开采和利用小行星物质作为月球资源方面存在一些困难。首先是原料或“矿石”的性质。我们最近发现，月球两极的水不仅数量巨大（数百亿吨），而且形式也很容易使用e、 以最低的能源成本，冰可以转化为液体进行进一步的加工；如果两极的冰层被加热到0℃以上，冰会融化，水可以被收集和储存。碳质球粒陨石中的水在矿物结构中被化学结合。需要大量的能量来打破这些化学结合来释放水，至少需要2-3个数量级的能量，这取决于正在处理的特定矿物相。因此，从小行星中提取水，其数量在百分之几到几十之间，需要大量的能量；月球两极的水冰含量更高（在某些极地陨石坑中高达100%），而且已经很容易处理了使用形式。

天然材料提取水的处理有许多详细步骤，从获取原料到通过处理流移动材料到收集和储存衍生产品。在每个阶段，我们通常将一种成分与另一种成分分开；重力在大多数工业加工中都有这个用途。小行星资源加工的一个困难是要么设计出不需要重力的技术（包括相关现象，如热对流），要么创造一个人工重力场，以确保物体朝正确的方向移动。这两种方法都是复杂的资源提取过程。

距离地球较远，小行星对月球的可及性较差，不利于资源提取和处理。人类对近地天体的访问持续时间较短，而且由于对小行星的无线电时间差在几分钟左右，因此无法直接遥控处理有可能。小行星采矿的机器人系统必须设计成具有很大程度的自主性。这可能是可能的，但目前我们还没有足够的关于小行星原料性质的信息来设计甚至设想使用这种机器人设备。此外，即使我们完全了解了矿床的性质，采矿和加工在地球上是高度互动的活动，在太空中也会如此，只要稍有异常或计算错误，就可能导致整个加工流程崩溃，并在远程操作中，很难诊断和纠正问题并重新启动。

可访问性问题也会损害小行星资源。我们不能随意前往给定的小行星；发射窗口打开的时间很短，大部分时间都是关闭的。这不仅影响了我们对小行星的访问，而且缩短了时间我们可以离开物体返回近地空间的时期。相比之下，我们可以在任何时候上下月球，月球的接近意味着可以进行几乎瞬间的遥控和响应，小行星活动遥控的困难使一些人认为我们设计了一种将天体“拖”入地球轨道的方法，在我们闲暇时，它可能被分解和处理在哪里。想到被指派为该活动编写环境影响声明（如果你能原谅这个说法的话）时，我不寒而栗。

那么，在空间资源的获取和利用方面，这给我们留下了什么？小行星资源的利用是有潜力的，但考虑到当今的技术水平，成功的前景不确定。小行星很难到达，往返旅行的访问时间很短，工作环境困难，产品产量不确定。小行星的引力确实很低。相比之下，月球离我们很近，有我们想要的材料，我们需要的形式。月球在任何时候都很容易接近，并且能够在近实时的情况下接受来自地球的遥控操作。我的观点是，首先去月球学习技术是最有意义的，利用月球水制造推进剂对行星资源进行利用的困难和技术。这项活动的几乎每一步——从勘探、加工和收获——都将传授