中国太空采矿技术

2022-07-05

英雄联盟为什么不能玩排位今天1月9号

为什么人类到现还没有任何国家开始太空采矿?

“就我目前知道的科技,太空采矿应该不是一件很难的事”,请问你从哪里知道的呢?目前有机器登陆月球的国家只有美国前苏联和中国,载人登月的只有美国。最多也就是能够带回点儿样本,陨石采矿就更不靠谱了,陨石在谈空中离散分布,要俘获其是有多难自己可以想想。含量和储量是不同的概念啊,假如太空中有一块儿陨石含铁量95%,但是只有10吨重,你觉得采集它有意义吗?
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全球首个开始招生的太空采矿专业情况是怎样的?

近日,媒体报道,一家罗拉多矿业学院,开设“太空资源基础”课程。这是有史以来全球首个专门从事太空采矿研究的学术项目。这门独一无二的课程由美国科罗拉多矿业学院太空资源中心开设。自20世纪90年代,学院便已开始从事“太空资源以及就地利用”方面的研究,但一直仅限于理论方面。

这个太空资源项目是为了研究太空中所有的可利用资源,其中包括了太空采矿、太空制造等课程,学习如何探测太空资源,确定资源在哪里,如何开采,如何制造,如何就地利用,甚至今后如何实现将资源带回地球等等

目前,太空活动所需的一切资源必须从地球发射运送,这对于地球的资源和资金都有着极高的需求。那为何不直接利用太空资源进行合理替代呢?比如,推进器燃料所需要的氢气,可从月球或其他小行星上的水资源中提取……如果能充分利用各种太空资源,就可以大大降低高昂的运输费用,减轻地球生态的压力。这才是众多航天机构,甚至私人公司的兴趣所在——如何利用太空资源帮助人类进行太空活动,也就是所谓的就地资源利用(ISRU)。

全球对这一领域的兴趣与日俱增,但放眼望去,却没有任何一所学校提供太空资源相关的重要理论及技术教学。因此,约一年前,阿布德·马德里教授及同事就开始商讨开设这个项目了。

不仅如此,太空资源是一个十分复杂的跨学科研究,作为一名合格的职业太空采矿者,还需要掌握遥感学、材料学、机器人学、先进制造、电化学、太阳能等各方面技术,甚至是资源经济学知识,只有这样,才能精确测算出对太空资源合理利用的最优方式。

项目计划于2022年秋季正式开学,这是全球第一个太空资源相关的正式课程,以培养下一代太空科学家和工程师。目前计划开设硕士及博士相关课程,此外,还为从事太空研究的专业人士提供短期进修课程。学生们可通过学习获得核心知识,并在负责探索、提取及使用太阳系资源的系统中获得设计实践。

尽管目前学院仍在等待2022年秋季开学的批准,但在刚过去的秋季学期,学院已完成了第一期试点课程。据阿布德·马德里教授介绍,每周二、四一共有12名学生通过网络进行学习,除了学院的学生,还有从事相关工作的进修者,也有政策分析、经济学背景的学生。在这些学生眼中,这不仅是一个教育机会,也是很好的社交机会,因为大家将会成为这个行业未来的领导者。

学院第二期试点课程将于明年1月开始,将挑选24位学生参加。而明年秋季的正式课程,将设1-2个分科,每科招收24名学生。

阿布德·马德里教授告诉红星新闻,自从今年7月份宣布招生开始,目前已经收到150多份来自世界各地的入学申请,其中也有一份来自中国。

阿布德·马德里教授称,如果梦想投身太空事业,请将自己的学历证明、GRE成绩、推荐信一起打包发至太空资源中心的邮箱,或许就能成为人类史上首批职业太空采矿者。

有人说月球采矿10年内就能实现,有什么依据吗?

人类要在月球定居,不可能什么都从地球运过去,因而,首先必须发展太空资源原位利用技术,这是人类在太空中可持续发展的关键,也是人类进一步探索火星和更深入探索太阳系其他星球的踏脚石。当然,从长远来看,若成本足够低,开采太空资源运回地球也是有可能的。


美国提出10年内建立有人月球基地

近年,美国、欧洲、俄罗斯和中国都在发展探月计划。2022年,美国国家航空航天局(NASA)公布了美国版的重返月球计划:

第一步,开发机器人着陆器,开采月球上的自然资源。NASA宣布将依赖私营公司来执行这项任务,计划与最少9家私营公司合作,从小型初创公司到洛克希德马丁这样的科技巨头。

第二步,让宇航员重返月球。NASA计划在21世纪20年代,将人类再次送上月球表面,并在2023年前建立一个轨道前哨站。

第三步,建立有人月球基地。NASAJim Bridenstine承诺在十年内建成。


欧洲计划2025年前开采月球土壤

欧洲航天局也在发力,提出了自己的探月目标——用“月球村”来代替国际空间站,“月球村”里的工作人员不仅可以从事科学研究,还可以从事采矿、旅游等商业活动。

实现这个目标的第一步是建造月球基地,用于开采月球表层土壤。月球的表层土壤是一种矿石,欧洲航天局希望可以从中提取水和氧气来生产燃料,作为人类定居和进一步探索太空之用。

为此,根据2022年1月22日英国《每日邮报》报道,欧洲航天局刚刚与空间物流服务商Ariane Group签订了为期一年的合约,研究2025年前登月并开始在月球上工作的可能性。之所以选择Ariane Group,是因为它旗下的Ariane 64型火箭的有效载荷能力高达8.5吨。


欧洲建立模拟月球基地培训宇航员

除了与私企共同制定登月计划之外,位于德国科隆的欧洲航天局宇航员中心,很快会建成一个新的科研设施,名为Luna,用于模拟月球环境。新设施占地1000平方米,为整个欧洲的研究人员提供一个测试技术和程序的平台。在那里,科学家们将着重模拟三项内容:

1、月球土壤。研究人员采用4500万年前埃菲尔火山爆发产生的火山粉末,来制造月球尘埃替代品。

2、月球栖息地。被称为FlexHab (Future Lunar Exploration Habitat)的月球栖息地计划在2022年年底投入使用。这个栖息地的空间大约有一个集装箱大小,一旦它完成,宇航员将在里面居住,开展生活和工作,提前适应月球环境。

3、月球上能源获取方式。采用太阳能作为主要的能量来源,具体的方案是,在白昼,直接通过光伏板吸收利用太阳能,多余的电力用于将水分解成氢气和氧气。这两种气体分开储存,到了夜晚,再在燃料电池中重新组合,释放出能量,供长达两星期的夜晚使用。

人类要实现外太空采矿还有哪些技术难题?

首先就是宇航问题,如何能够把大量的采矿设备运往太空。航天飞机加上助推火箭以及燃料才不过几百吨,真正能够发射上去的有效部不过几十吨。而航天飞机是低轨道运行,根本就没有到达月球或者其他天体附近,阿波罗登月火箭最后发送到月球的质量才十吨左右。可而采矿设备单单自身重量就不下几十吨甚至上百吨,而且这还仅仅是一台设备,一个采矿基地不可能只有一台设备。你就是在外太空制造,建立太空工业基地的必须设备以及物资,恐怕也数以千吨,甚至万吨计。还有数以千万吨记的矿产物资如何返回地面,总不能当流星扔向地球吧?人类的宇航能力远没有达到建立太空,工业基地或者采矿基地的水平。
其次是能源问题,不是指火箭燃料,而是采矿基地机器运行的能源问题。外太空没有空气,柴油汽油完全作废,虽然可以利用核能和太阳能,但是工业机器所耗费的电量绝非自身携带的太阳能电池板所能承担的了得,而我们的蓄电池技术也无法达到这个水平,弄不好每个设备都得撤电缆。机动性将受到极大的制约。
其次自动控制的问题,太空不可能有太多的工作人员,必定无论是宇航训练,还是太空环境都有许许多的的问题。并不适合大多数人。所以能自动化机器化最好。然而人类今天的自动化水平还无法满足建立大规模太空工业基地,

中国巨舰狂挖日本资源,遭到谴责后拿出一张纸,纸上写着什么内容呀?

随着时代的发展和科技的进步,资源已经成为人类社会发展必不可少的东西了,资源也分很多种,一种是可再生的风能、核能、太阳能等等,还有一种是不可再生的煤炭、铁矿、以及稀土资源等等,稀土资源作为工业黄金,无论是在军事还是普通的机械生产中都能起到不可替代的作用,只因它里面的金属物质可以增加钢材的韧性。

中国并没有意识到这一资源的重要性,反而以极低的价格向外出口,久而久之,随着科技水平不断提升,对于稀土的认知也进入到了一个新的层面,中国这才意识到,稀土究竟有多么重要,不过后悔也来不及了,因为大部分的资源已经被出口到了国外,更加令人气愤的是,国家为了保护稀土还专门出台了条令,可还是有一些贪婪的人宁可违法也要谋取私利。

他们私自开采稀土,偷偷地卖到国外,光是因为这些人,中国的稀土资源又一次减少,在面对这样的情况的时候,中国只能想别的办法,那就是从国家上寻找渠道。2004年,中国花费了10亿巨资买下了日本附近公海水域的矿产开采权,这可不是一笔小数目,要知道在当时,世界各国的科技水平远不如现在。

所以提到在深海开采矿产,很多国家都表示这简直是天方夜谭,当然其中也包括日本,为此他们还公开嘲笑,花了那么多钱就买了一张废纸,可是令人没有想到的是,在2013年,日本附近的公海海域被探测出了大量的稀土矿产,日本这下子着急了,甚至想要花钱把那张“废纸”从中国手里买下来。

不得不说,日本的想法实在是太美好了,中国对于这件事情只有一个态度,那就是坚决不卖,首先,中国不可能轻易放弃能够拥有大量稀土资源的好机会,其次日本根本不具备在深海开采矿产的能力,而中国就不一样了,无数的科研工作者们夜以继日的搞研究,终于在2022年制造出了世界上第一艘深海采矿船。

据悉这艘船可是一个大家伙,全长230米,宽40米,满载排水量竟然达到了45000吨,不仅如此,配载的一系列设施都是相当先进的,从这一点也可以看出,中国在制造这艘深海采矿船的时候耗费了多少心血,虽说中国不会对外出售技术,但是别的国家如果想用的话,拿钱租也是可以的。

据有关消息称,深海采矿船的租借费用是按照天数来算的,一天的费用为130万人民币,确实不是一个小数目,但是对于那些想要在深海进行矿产资源开发的国家来说,这根本就是小意思,毕竟对于资源有那么大的需求,并且还能想到从深海中开采的国家,本身也不差这些钱,只不过日本怕是要哭死了,家门前的海域有那么大一块宝藏,竟然被别人率先发现,可惜说什么都晚了。

未来可以去小行星上采矿吗?

资源开发平台近期方案设想是,捕获一颗小行星,将其控制在可达范围内,然后开展机器人或载人资源开采,获取小行星上的稀有资源后返回地球。或者直接利用小行星的矿物资源,开展在轨建造工作等。
我国著名空间飞行器总体、信息处理专家叶培建院士8日表示,小行星资源开发必将是未来航天发展方向之一。“我国只要去做,10年内就能开展示范性工程;要实现大规模开采,大约需要50年左右。”他说。
科技日报记者从当日在中国航天科技集团公司五院举行的小行星探测学术报告会上了解到,小行星特别是近地小行星,是近期最有价值的太空探索目标之一。五院月球和深空探测领域办公室技术负责人黄江川认为,我国应在“十四五”期间实施一次高起点、标志性的小行星探测任务。
叶培建在会上表示,利用小行星天体自身的轨道特性、物质特性等,开发的可能性有很多。例如有些小行星稀有金属含量能达到地球的数倍,价值几十万亿美元;小行星整体也可以作为巨型航天器进行开发。目前主要的设想方案,包括将其作为资源开发平台和星际航行平台。
资源开发平台近期方案设想是,捕获一颗小行星,将其控制在可达范围内,然后开展机器人或载人资源开采,获取小行星上的稀有资源后返回地球。或者直接利用小行星的矿物资源,开展在轨建造工作等。
“从未来载人小行星探测的衔接性、提取小行星资源支持后续深空探测任务角度,以及捕获后对地球的碰撞威胁、动力学可行性角度考虑,我国未来实施的小行星捕获任务,或许会将小行星‘抓’到环月高轨或日地拉格朗日2点。”叶培建说。
该方案的远期设想,是将小行星作为太空中转站,为人类建立空间设施及星际航行转移系统提供基础材料,开展更深远探测任务。
星际航行平台方案将对小行星的轨道进行利用。其设想是,让探测器在小行星表面着陆,或休眠或开展探测,其间将小行星作为摆渡平台。当小行星到达合适的位置,探测器再飞向深空目标。此举可减少探测器的推进剂需求,降低探测器规模或拓展探测距离。未来,人类还能在小行星上建立密闭的大型生态循环系统,利用小行星的能源收集和供给维持系统运行;利用小天体自转产生的离心力模拟地球重力环境,以满足宇航员的居住要求,形成一个个太空移动家园。
设想很美好,和现实之间却隔着众多技术坎。叶培建说,小行星探测在“选、探、控、用”等方面涉及诸多关键核心技术。比如在选择小行星目标时,涉及参数识别与分析、科学价值评估、工程可行性分析等;对目标小行星开展前期探测,要解决长时间星际飞行电源与燃料供给、深空暗弱目标自主导航,以及弱引力天体的捕获、着陆与附着、表面运动等问题;对于选择并到达的小行星目标,需解决如何在近距离实现小行星操控作业的问题,包括消除小行星的自旋,偏移它的轨道或将其转移至目标区域等。
对小行星资源进行开发利用时,首先要攻克原位资源利用技术。叶培建说,这是勘测、获取地外天体的天然或废弃资源,用于维持可长期在地外生存产品和服务的技术。包括对目的地的勘测、勘探,原始资源的采集和预处理,原始资源转化为推进剂、能源、生保等消耗品的加工生产过程,以及支持原位资源利用的工厂和设备支持。
会上,中科院紫金山天文台台长杨戟向叶培建颁发了“叶培建星”命名铜匾、命名证书。据了解,紫金山天文台于2007年9月11日发现了国际编号为456677号的小行星。

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