瀚海狼山:2040年实现太空采矿?采什么矿?|2019-03-15

2019年3月15日07:36:45 发表评论

2040年实现太空采矿?其实2040年距离现在并不遥远,满打满算不到21年。想想1998年到今天,也已经是21年,这期间,人类在基础科技能力上,并没有太多的明显进步,似乎只有移动互联网是进步最明显的。在基础科技突破越来越困难的时代,下一个21年,瀚海狼山认为,还是高概率基于今天已经具备的太空能力,也就是仍然以大火箭技术和太空载人飞船、空间站加工能力为主来实现外太空采矿。未来21年间,也许有局部技术的提高,但是幻想研发出飞碟或者核聚变动力飞船之类的概率则微乎其微。说到太空采矿,很多人的第一反应,是要到月球表面开采氦-3。只所以这么想,可能来自探月工程前几年的科普。另外,月球是距离地球最近的天体,而地月轨道之间,并没有任何其他的固定轨道外星,只有人造天体,因此把太空采矿的第一目标放在月球上似乎顺理成章。

月球上的氦-3资源被大量宣传,是因为使用氦-3的热核反应堆中没有中子产生,中子流形成的射线对人体和生物危害很大。而氦-3与氘进行热核反应只会产生没有放射性的质子,故使用氦-3作为能源时不会产生辐射,不会为环境带来危害。但是因为地球上的氦-3储量稀少,有人估计只有半吨,无法大量用作能源。而月球上的氦-3含量估计约100万吨以上。100吨氦-3就能提供全世界使用一年的能源总量。因此理论研究认为月球上的氦-3至少能满足人类下一个一万年以内的全部能源需求。月球上的氦-3的提取是一个复杂的过程。首先需要在月球上建设加工厂,将月壤加热到700摄氏度以上,才可以从中提取到氦-3。然后在通过返回过程,将高浓度的氦-3运回地球。由于氦-3能量密度极大,价格极其昂贵,哪怕每艘从月球返回的飞船只能带回1吨的纯氦-3,也是利润极高的生意,估计毛利超过150%,本身是有利可图的。

但是狼山在这里要着重提醒:在月球上开采氦-3确实有利可图,但有一个大前提千万别忘了,这就是人类首先要在大规模的开发月球的氦-3资源以前,先解决可控核聚变的问题,并且真正制造出热核反应民用堆。这个问题就比较挠头了。因为当今所有的托卡马克装置,也就是磁约束热核聚变装置,是年年有突破,但是年年距离实用化还是有十万八千里。而激光核聚变也差不多同样的状态。现在全球所有这类试验装置,都没有解决开动一次试验消耗的电力,远远大于试验本身产生的电力这个根本矛盾。因此目前都是学术研究装置,实用化全部谈不上。在所有热核民用堆突破以前,任何对氦-3的开采都是无用的。因此能否在2040年左右可以做到开采氦-3,大前提是先突破地面上的技术拦路虎。说实话,看目前的进度,要在21年内彻底突破,一个字,难!

那么既然开采氦-3的大前提都不确定,到2040年就不能太空采矿了吗?也不是。我们首先要有个概念性的认识:人类开采的矿物,其实分为能源性矿物和材料性矿物两大类。比如煤炭和石油都是能源性矿物。铁矿、其他金属矿、石料、沙子、水资源,都是材料性矿物。石油和煤炭本身也可做材料性矿物,比如石油可以生产化纤,煤炭燃烧完毕后的粉煤灰也可以做水泥和填料。而且矿物本身也不都是金子银子那样的高档矿物。像水资源、沙子石头,本身是相对廉价但是却是更基础性的矿物。人类到目前长期居住在地球上,利用的矿物主要是地球地壳和大气层的物质。但是人类也利用来自外太空的资源,比如阳光和来自太空的陨石,本身很早就被人类利用。因此2040年以后,人类在外太空的开矿,仍然是目标很广泛的,千万不要被限制住思路。

因此2040年以后的太空采矿,瀚海狼山认为:

第一,是开发太空的丰富太阳能。在地球近轨道,或者地月之间的轨道,或者月球表面,建设大型太阳能帆板群。一个十平方公里面积的太空超级太阳能电站的发电功率就可以达到三峡电站的三分一甚至一半。既可以在太空直接用作生产、生活电力,也可以用微波往地球表面回输电力。

第二,就是开发月球上的月壤资源。月壤是一种硅含量极高的物质,几乎就是纯天然的玻璃碎屑,因此稍微加热就可以生产出优质的玻璃和水泥,可以直接用来在月球表面建立固定基地和温室大棚。有了这些基础性基地,再开发月球其他金属矿物和氦-3也不晚。

第三,可以开发小行星的资源。小行星不仅仅在火星轨道之外和木星之间有,其实在地球和火星轨道之间也有不少。数量惊人的小行星被认为资源种类繁多,有的几乎是一个纯铁镍球,比如著名的灵神星;有的含有大量的石英;有些则可能含有地球半个海洋的水量。而小行星引力小,无人或有人飞船开矿后返回比较节省能量。从小行星上开采的铁镍资源,可以直接在太空生产新的太空舱和大型基地的金属主材;太空石英可以直接生产太空大棚的玻璃外壳。而太空取水几乎解决了人类剩下的所有需求,直接电解太空水,生产呼吸的氧气,通过水和电力照明,甚至不用阳光就可以生产所有的植物类食物。这样几乎在空间就能建设可居住数百万人的大城市了。这类太空采矿,在2040年以后还是基本靠谱的。

 

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