与地球一样，月球、火星、小行星和彗星等行星体也蕴藏着大量宝贵的资源。虽然目前还是遥不可及，但是依然引起了研究人员和工业界的注意。为什么说太空矿业是非常重要的呢？因为它是我们探索深广宇宙时，所必须要解决的中继问题的关键，因此，科学家非常希望有朝一日能实现太空采矿，甚至形成太空经济循环。

然而，受限于目前的太空科技水平，现阶段开展任何形式的地球外采矿，都是“非常大的一步”的壮举。

那么今天我们就来关注一下未来的朝阳行业——太空采矿业，以及目前面临的困难吧。

原地资源利用

说到太空采矿时，你可能会想象从太空中的各种物体中提取材料并将其带回地球。甚至我想到的是星际争霸里面的水晶矿。

如果我们想在月球上建立一个永久的人类基地，就需要考虑为居住在那里的宇航员提供补给的问题。因为只有少部分资源，比如水可以在一定程度上回收利用，但是这不解决根本问题。

同时，用从地球发射的方式给月球基地补给资源又极其昂贵。据了解，将一公斤材料发射到低地球轨道大约需要2万元，将其发射到更高的轨道或月球上就需要更多钱了。因此，在太空开采的材料能实现“采空用空”，从而在太空运输方面省下大笔的钱。

“采空用空”是指实现太空资源的“现场开采利用”。开采的对象包括任何我们在太空中需要的东西，包括冰，以及可以用作建筑材料的各种太空土壤等。目前，NASA目前正在探索在月球上建造3D打印建筑物的可能性。

太空采矿也可能带来绕地卫星技术和处理方式的变革。当前对退役卫星的普遍做法是在10-20年后，当燃料耗尽时，让卫星脱离轨道，自然消亡。而新的研发方向（比如Orbit Fab等航天公司）是设计一种可以使用太空收集的推进剂，给这些燃料耗尽的卫星“空中加油”。

绕地卫星加油机

当然，希望短期内彻底改变目前卫星的设计方法是很困难的。但从长远来看，则很可能会彻底改变这个行业。即使对于近地轨道卫星，从月球到达它们所需的能量也远低于从地球到达它们所需的能量。

太空有哪些资源？

太空资源既丰富又有价值，比如一些小行星就含有大量的铁、镍、金和铂族金属，可用于建筑和电子产品。而我们的卫星月球，其表土（岩石和土壤）含有氦-3，如果未来核聚变可控并推广的话，氦-3可将成为一种宝贵的资源。另外，英国Metalysis公司已经开发了一种从月壤中提取氧气的方法。

在月球两极附近的永久阴影陨石坑中，很可能存在冰；火星、小行星和彗星表面下也很有可能有冰。这些冰可以用来形成维持生命的水资源，甚至可以制造氧和氢，进而制造火箭推进剂。

如何实现太空采矿？

一些关于太空采矿的设想与地球上采矿类似。例如，我们可以用斗轮挖掘机挖掘月球表土，或者用隧道掘进机挖掘小行星。目前相关的研究包括涉及测试探索技术如何在月球和火星上实现，其他工作包括火星上冰开采的经济性模型分析，以及对月球上采矿结构的稳定性进行计算机模拟分析等。

地球上的采矿机

还有的设想是使用生物法进行太空采矿，这种技术将通过向小行星投放某种细菌的方式，消耗某些矿物质，并产生所需的气体资源，然后再通过探测器进行收集。

巨大的挑战依然存在

同时， 太空采矿未来在技术和经济上都存在许多挑战。

（1）发射成本要满足经济性。

• 同样的发射成本，也意味着将采矿设备送上太空的成本很高，这使得许多人渴望开始在地球外采矿。采矿作业必须尽可能轻，以达到成本效益（甚至可行）。

（2）自动化采矿和控制难题

• 考虑到将人类送上太空的额外挑战——如需要生命支持、避免辐射和额外的发射成本，所以太空采矿需要实现自动化和远程控制。因此需要在采矿机器人方面实现技术飞跃，因为目前即使是地球上的采矿系统也还没有完全自动化。

（3）信号传输的延时问题

• 物体离地球越远，信号到达地球所需的时间就越长。在向火星探测车发送命令并确定其是否成功时，延迟最长可达40分钟。月球的通讯延迟只有2.7秒，所以远程挖掘可能更容易。

（4）安全可靠性问题

• 虽然航天器目前已经多次在小行星上实现了着陆，甚至实现了样本采样和回收，但目前在小行星和彗星上着陆的总体成功率还是很低。（2014年，发送给67P/Churyumov/Gerasimenko彗星的Philee着陆器在一次失败的着陆尝试中不慎坠入深沟中。）

欧洲航天局（European Space Agency）的菲莱彗星着陆器（Phile lander）

（5）环境问题

• 在太空采矿可能有助于减少地球上所需的采矿量。虽然在太空收集资源可能意味着不必从地球上发射它们，但随着太空经济的发展，不可避免地会进行更多的发射。

工作正在进行中

虽然现在太空采矿还为时过早，但许多公司目前已经在开发用于太空采矿、空间资源勘探和其他空间用途的技术了。比如加拿大太空采矿公司正在开发支持太空生命所需的基础设施，包括氧气发生器和其他机械；而总部位于美国的OffWorld公司正在开发用于在地球、月球、小行星和火星上运行的工业机器人等等。

期待技术的进步解决这些问题，实现太空探索的“中继自由”。