小行星|我们为什么要捕获小行星并带回地球?不光上面有金子那么简单( 二 )


但是 , 这个方案从目前看 , 也存在着可行性很差的问题 , 那就是如何将精炼设备以及所需的辅助设施运送到小行星上 , 如何在小行星上选择合适的地点进行组装和测试 , 没有人类的直接参与 , 这些任务仅靠机器人很难实现 。 而载人航天从目前看 , 到达火星的目标都还没有实现 , 何况到距离更远、环境更复杂、条件更艰苦、不确定性更大的小行星上呢?
因此 , 虽然捕获小行星并将其带回地球 , 无效的能量浪费比较严重 , 但要想获取更多的矿产资源 , 目前最可行、最有可能达成的还是这种方案 , 谁叫我们的技术水平还不够高呢?
将“宝石”小行星带回地球
当然 , 依靠现有的技术条件 , 根本不可能将一颗巨大的小行星带回 , 因为要想改变这样小行星的运动轨道 , 所需投入的能量会极大 , 我们现在根本没有能力在那么远的地方实现这样的小行星变轨操作 。
从2013年开始 , 美国宇航局曾经推动过捕获小行星的“简化”版本 , 即“小行星重定向任务” , 目标是从近地小行星上 , 抓取一块长度在4米左右的石块 , 然后将其送回地月空间 , 让它在地球和月球引力作用下 , “悬浮”在空间中 , 相当于给地球额外引入一个人为的新卫星 , 此后 , 我们可以在技术水平达到一定程度、需要特定的研究时 , 再上天对这块巨石开展相应的探测 , 为今后捕获更大的小行星奠定基础 。
而驱动承担小行星重定向任务的能量来源 , 最为核心的是使用太阳能 , 利用航天器上面的太阳能电池板 , 吸收阳光并将其转化为电能 , 除供有效荷载能量之外 , 还可为离子发动机提供动力 。 在之前的文章中 , 笔者简要描述了离子发动机的原理以及使用环境 , 这种离子发动机的能量输出是“细水长流型的” , 对于加速的作用不是很快 , 但是很持久也更有效率 , 可以最大程度地节省能源 , 并达到大幅度减轻航天器质量的作用 。
遗憾的是 , 美国NASA于2017年取消了小行星重定向任务 , 其主要原因在于经费问题 , 最终论证的结果是这项任务从近期看 , 和美国深空探测的主要目标不符合 。 不过 , 这项任务的一些关键技术 , 在其它太空探测任务中得以延续和论证 , 比如探测本努小行星 , 再比如继续优化、改善和使用离子引擎等 。 如果这些技术得到突破 , 那么未来 , 我们捕获小行星的目标仍有可能实现 , 而且不单单是局限于小行星的一部分 , 甚至可以拓展到捕获一整颗小行星 , 然后将其送入地球附近的空间中 。
近些年来 , 世界上的科学家们 , 在近地小行星中 , 发现和筛选了10多颗潜在的备选目标 , 这些小行星直径普遍在2-20米之间 , 完全有可能让它们改变原有运行轨道 , 并以每秒500米左右的速度进入近地空间 。 而现在仍在研究和应用的离子推进器或者太阳能电力推进计划 , 都有可能做到这一点 , 尽管仍然需要较长的时间 。
相信一旦小行星被我们带到近地的空间 , 再到上面开采“宝石矿” , 其困难程度就会大大降低 , 届时我们地球不但能拥有更多的卫星 , 给我们提供更多的安全保障 , 也会缓解地球资源紧张的问题 。 关于捕获小行星带回地球的计划 , 虽然取消了 , 但后续的技术没有丢 , 希望在不久的将来 , 我们能够看到这一天的到来 。