“太空采矿”是否太过科幻？中国越来越严肃了

【文/观察者网专栏作家白玉晶】当中国航天科技集团公司正式提出“天宫开物”专项空间资源开发项目，并将“空间采矿”提上重大专项议程时，这一问题立即成为国内外激烈争论的中心。再加上此前央视新闻播出的太空采矿机器人相关内容，人们首先通过直观的图像感受到了这一想法的现实轮廓，影响力被放大。过去，它只被认为是科幻场景，但现在它可以安全地被视为规划的一部分。显然，中国对于逐步将科幻变成现实是认真的。 太空采矿机器人许多人对“太空采矿”的理解仍然局限于去小行星上开采矿石并将黄金带回地球的想法。但中国正在实施的计划的目标远不止这些。它的主要重点是他对水冰等关键资源进行原位开采，以支持深空探索、长期任务和空间基础设施的持续运行。这与开采可以高价出售的贵金属相差甚远。因此，这个项目不仅仅是一个概念展览，而是作为一个现实项目正在系统地策划和推广。从这个意义上说，太空采矿似乎是科幻小说，但它并不是幻想。它不是基于想象，而是基于深空作业规模日益扩大的现实需要。 三轮三爪适应太空微重力环境。小而灵活的爪子。太空采矿不是“开采黄金”，而是“降低成本”。围绕太空采矿争论的最大误解是，太空采矿被理解为在小行星上“开采黄金”并将矿物带回地球出售。事实上，研究室主任王伟所讨论的文章的重点是中国航天科技集团的发展，根本不是这条路。他把太空资源开发的主要目标放在推进剂和补给上，这是深空作业中最昂贵、最困难的环节。坦率地说，太空采矿的首要问题不是是否能挖掘出任何有价值的东西，而是能否降低深空作业的成本。这里最重要也是最矛盾的一点就是水冰的重要性。在太空中，水不仅仅可以饮用。将水电解成氢气和氧气，液化并储存。它成为高性能火箭推进剂，那些能够在月球或小天体上稳定获取水的人可以在太空“就地加油”。这就是文献反复强调“就地资源利用”（ISRU）的原因。坦率地说，所谓ISRU的意思是，不是所有的物资都从地球上送来，而是从月球或地球等地外天体就地获取资源。机器人并就地加工以获得水、氧气、推进剂和其他直接可用的材料。 一张包含丰富信息的月球资源开发系统图。王伟院士通过一系列的成本比较，非常严谨地分析了这个问题。如果仅依靠地球供应，向地月系统关键地点输送推进剂的成本可能达到“10,000美元/公斤”。换句话说，从地球到L1日地点每公斤大约花费1美元2,000美元，到地球每公斤大约花费36,000美元。月球表面。如果建立月球资源利用系统，这些资源将在月球本地收集和供应，同时也发送到太阳和地球。凌晨 1 点，每公斤的成本约为 1,000 美元，一旦发送到月球，价格可能会降至每公斤 500 美元。换句话说，来自月球的供应比来自地球的供应便宜几个数量级。这不是修修补补的优化，而是对成本结构的彻底重写。只有这样，深空活动才有机会从高价值、低频探索任务转向标准化、可持续的工程系统。更有趣的是，文章还提出了一些非常工程化的想法。可以将水箱从月球送入轨道，并可以在轨道上生产电解氢和氧推进剂。与在月球表面完成整个过程相比，先输送水再电解在系统复杂性和能源使用方面更加灵活，并且更容易与在轨动力、储存和加油设施结合。毕竟，这不是一次性挖矿，而是一条功能性的深空供应链。因此，“挖矿”在这个系统中的作用本质上是“降低成本”。该公司希望利用深空作业的成本限制，而不是特定矿物的市场价格。因此，注意力自然会转移到下一步。 TRUE如果我们想要运行这个供应链，资源将在哪里存储、加工和补充？不同节点之间的“水推进剂补给”将采用什么样的运力运输方式？ “太空采矿”“一站式，永远” 在王伟院士构建的太空资源开发体系中，太空采矿从来不是单一的采矿作业，而是一系列高度耦合的工程系统。其运行可行性取决于两个最基本、最实际的条件：是否存在合适的航天中心以及是否有足够的运输能力。更直观的来说，它们是“站”和“路”。首先，让我们考虑一下“季节”。随着太空采矿从一次性示范走向深空长期运行，我们将面临一个不可避免的现实。空间资源不能通过“点对点”任务进行临时运输，而必须放置在“运输站”中进行储存、加工、运输和利用。奥瑟维因此，你开采的一切都将停留在实验水平，无法支持大规模运营。这正是太空中心/空间站的用途。这是负责资源存储、在轨处理、推进剂制备和填充、不同轨道之间传输程序等资源属性的基础设施。这也是学者王维在文章中多次提到拉格朗日点的原因。无论是在太阳与地球之间的L1、L2，还是在地球与月球之间的相关平衡点，这些位置在轨道动力学和能源消耗方面都具有独特的优势，并且可以显着降低不同天体和不同轨道之间的旅行成本，让资源真正流通，而不是被锁定在单一任务中。正因为如此，人们自然会想到美国正在修建的月亮门。从某些方面来说，这种关联并不令人意外。所有这些解决深空中继调度作业问题。但从航天资源开发的角度来看，中国需要的航天中心将具备更为复杂的能力。它不仅要服务载人任务，还要服务资源流动。它不仅是一个对接点，也是一个加工点和供应点。这将决定尺寸和功能。就系统复杂性而言，它可能远远超过美国月球门户。更重要的是，这样的太空中心不需要一步。从工程风险和业务节奏来看，也很有可能继续在验证和扩展流程上，先搭建一个基础节点，然后逐步增加资源处理和发放功能。这种循序渐进的做法与中国近年来的航天基础设施建设实践非常吻合。 长征九号重型运载火箭最大有效载荷约150吨s。我们再来看看“路”或者说运输能力的问题。如果说航天中心决定资源能否调动，那么运输能力则决定系统能否发挥作用。在传统的航天模型中，运载火箭是一种单任务工具。在空间资源开发体系中，运输能力本身就是基础设施的一部分。部署枢纽、运送大型设备以及在不同节点之间运输水、推进剂和材料，对运输能力的规模、频率和成本提出了前所未有的要求。在此背景下，人们开始认识到新一代大运力火箭的重要性。这并不意味着特定模型是唯一的解决方案，但能力水平的大幅提高是不可避免的先决条件。从公开信息来看，我国目前重型运载火箭项目（包括长征九号）已进入项目筹备阶段CT的建立和工程。客观上，规划节点与中长期空间资源开发预期节奏存在高度重合。特别值得注意的是，这些类型的大容量火箭不仅仅用于太空采矿。载人登月、深空探索、大规模空间基础设施部署都将同时受益。太空资源的开发只是暴露交通瓶颈的第一个也是最明显的应用场景之一。另一方面，正是因为这些挑战的重叠，才使得对大规模运输能力甚至可重复使用运输系统的需求有了现实基础。当“站”和“路”这两个条件放在同一工程平面上时，空间采矿的形态才真正清晰起来。这不再是一次希望取得单一突破的冒险行为，而是一个系统性的工作项目与深空探索的整个过程紧密相连。这也解释了为什么中国在“十五五”阶段选择以大型专项的形式提前谋划。并不是因为这个目标迫在眉睫，而是因为除非现在开始进行系统规划，否则未来的深空作战将不可避免地受到供应效率和成本的上限的影响。 长征九号可能在2033年至2035年间首飞。中国的航天设计取得了进步。如果按照时间顺序来分析，中国近年来在航天领域的举动其实有着非常明显的相似之处。也就是说，在很多方面，外界的反应速度往往跟不上中国航天领域的进步。往往事情已经发生了，人们才恍然大悟：原来中国航天已经到了这个地步！空间交通管理就是一个很好的例子。此前，这些问题主要局限于国际间的争论。国家标准和学术研究。然而，随着卫星发射密度和大型卫星星座的迅速增加，轨道拥塞和碎片的风险正在增加。至于实际问题。中国超越了概念层面，开始直接走向工程解决方案。到2025年底，中科这类项目进展迅速，因为它们解决的是已经存在的问题而不是假设。 “星眼”空间探测星座已正式启动。同样，还有近地小行星防御任务，正在从学术课题转向任务规划，而且步伐正在显着加快。最近成立了第一个星际导航学院，为长期深空作业预先保障了人员体系。这些行为不会引起注意，但它们都指向同一个地址。换句话说，中国的太空部署正在更长时期内扩大并在更大范围内。在此背景下，“十五五”推出纳入航天资源开发的名为“天谷开物”的重大专项，其背后的逻辑也就不足为奇了。这并不是一个凭空出现的激进想法，而是一系列先前发展的自然延伸。未来我们将长期在月球系空间运行，不可避免地会面临供给成本和运行效率的问题。一旦这个问题摆在桌面上，使用现场资源就几乎成为不可避免的选择。综合比较“十五五”规划提出的各种新方向，不难判断其现实重点。由于现实压力更加紧迫，工作管理航天项目已进入工程阶段。空间数字智能基础设施直接服务于现有空间系统，并且具有高度可操作性。相比之下，虽然太空旅行可能会直观上看，它面临监管、安全、保险和市场规模等多重限制，其商业可持续性具有高度不确定性。作为一个现实的比较，蓝色起源最近宣布暂停其亚轨道太空旅游业务。这本身就说明太空旅行并没有外界想象的那么成熟。随着中国新的飞机理念和新的训练方式，或许会有新的玩法。如此比较，虽然航天资源的开发周期较长，但目标明确，服务目标明确。从长远来看，这为未来几十年的深空活动创造了基础条件，并纳入国家体系规划。这意味着中国在思考太空问题时，不再只关心下一次任务能否成功，而是思考如何确保未来的太空活动真正能够走得更远、持续得更长久。本文为观察者网独家报道。文章内容纯属作者个人观点，不代表平台观点。未经许可不得转载。如果抄袭，将承担法律责任。微信关注观察者网，每天阅读有趣文章。
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