到太空采矿去?

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近日，一颗编号为2011 UW 158的小行星从距离地球200多万千米（约为地月距离的6倍）处与地球“近距离遭遇”，有媒体报道，这颗小行星可能含有约1亿吨铂金，并称之为“铂金小行星”。据估算，小行星2011 UW 158重约90万吨，直径约为460米，据推测，这颗小行星上的铂金价值可能达到5.4万亿美元。

不得了了，我们这是眼睁睁地看着巨额财富飞走了吗？这起平常的近地小行星飞越地球事件，由于引人遐想的铂金矿产资源而引爆各大论坛，掀起了去太空采矿的热烈讨论。行星资源公司等一些商业航天公司也跃跃欲试，表示将开发相关技术以开采这类小行星。

小行星上的珍稀矿产 深空工业公司提出的开采小行星资源的飞行器（概念图）（图片来源：Bryan Versteeg/深空工业公司）

太空中富含珍稀矿产的小行星并不少。在地球公转轨道附近就有近万颗直径超过150米的小行星。2012年，耶鲁大学的科学家们还发现过一颗名为55巨蟹e的“钻石行星”，这颗行星表面主要被石墨和钻石覆盖，但距离地球约40光年，实在太远了。

2011 UW 158之所以被称为铂金小行星，依据的理由是这颗小行星的外壳已经被剥掉，只剩下富含金属的内核，其中包括镍、锰、铂、铱、钯等金属元素。这些金属元素有的在地球上也很丰富，价值并不是太高。而铂族金属是指元素周期表中第Ⅷ族元素，包括铂、钯、锇、铱、钌、铑六种金属。因此，铂金小行星并非人们认为的做饰品用的铂金，其价值不可相提并论。

目前，获知小行星的物质成分主要依据其光谱特征、密度等数据进行推测，但对这些数据的精准解读还存在困难，因而也存在各种误差。就像登陆月球采样后，科学家才探明月球上富含氦-3等重要资源。因此，只有发射深空探测器登陆采样，才能准确测定它们的物质成分，确认小行星上是否含有高价值矿产。此外，也可以发射探测器飞越或环绕这些小行星开展探测。近日新视野号探测器就是采用飞越方式探明冥王星北极氮冰和甲烷冰的含量。如此看来，即便人们对去铂金小行星采矿的热情高涨，也需等待科学家先确认其核心是否真是铂金才不至空欢喜一场。

哪些小行星会成为考察对象

要开采小行星上的珍贵资源，首先就要飞到小行星附近进行操作。而只有那些在地球附近的小行星，才会成为太空采矿的目标。位于火星和木星轨道之间的主带小行星，与地球距离遥远，暂时还不能进入矿老板们的“法眼”。

小行星的个头差异很大，大的如谷神星（2006年国际天文学会将其归类为矮行星）直径能达上千千米，小的可至直径几十米甚至几米的石块。在已发现的超过70万颗（据估计小行星的数目应该有数百万）小行星中，大部分小行星的运行轨道位于火星和木星的轨道之间，远在地球公转轨道之外，被称为主带小行星。那些位于地球公转轨道附近的近地小行星，由于存在撞击地球的潜在风险和可能利用的资源，成为本世纪深空探测活动的重要目标。

近地小行星是指运行轨道的近日点在1.3个天文单位以内（即火星轨道以内），运行轨道多与地球轨道相交的小行星。按运行轨道分类，近地小行星可分为三种主要类型：（1）阿登（Aten）型小行星群，这一类小行星的平均轨道半径小于1个天文单位，近日点通常位于地球轨道以内，但远日点有时位于地球轨道以外，因此可能会与地球轨道交叉，存在撞击地球的潜在风险――当然，这些小行星到达轨道交叉点时，未必会与地球相遇。（2）阿莫尔（Amor）型小行星群，这些小行星的近日点在地球轨道以外，介于1.017至1.3个天文单位之间，一般来说，这类小行星不会与地球相撞，但若受木星、火星、地球或其他小行星的引力扰动后，也有可能改变轨道，从而对地球构成潜在威胁;（3）阿波罗（Apollo）型小行星群，这类小行星的平均轨道半径位于地球轨道外，近日点位于地球轨道内，可深入到金星甚至水星轨道以内。阿波罗型小行星的体积都很小，由于其运行轨道为具有较大偏心率的椭圆轨道，因此存在与地球轨道交叉而发生碰撞的风险。 近地小行星的三种主要类型（制图/郑永春）

小行星带

太阳系内小天体的主要分布区域。除图中所示小天体之外，在海王星以远，还有以冥王星为代表的柯依伯带和长周期彗星的发源地奥尔特云等小天体密集区域。

捕获小行星有多难？

2013年2月，NASA提出了总投资超过26.5亿美元的“小行星捕获”计划，目标是在2020年之前发射一艘特制捕捉舱，于2025年前后将一颗直径约7米、重约500吨的近地小行星用一个大“口袋”套住，再借助太阳能电推进系统，将其拖到环绕月球的轨道。如果顺利，NASA计划于2025年前实现载人登陆小行星。

捕捉小行星需要具备三个必不可少的技术条件：首先是要找到满足“小行星捕获”计划要求的近地小行星，这就需要提升人类搜寻和探测小行星的能力;其次是要研发大功率的太阳能电推进技术，保证近地小行星的行星际长距离运输;最后，将小行星准确无误地移动到月球附近，使之成为月球的卫星绕月飞行，并最终实现载人登陆小行星。

目前，人们利用地面望远镜观测，每年大约能发现数十颗直径小于10米的小行星，其中 有两三颗小行星的轨道符合任务要求。而小行星数据库中已有数百颗符合直径要求的小行星，有望成为候选目标。随着地面观测的不断深入，将有更多的候选小行星陆续被发现和提出。

然而，捕获小行星并进行载人登陆，面临着高难度的技术挑战。目前人们正在研发的新一代猎户座载人飞船、太阳能电推进系统、成熟的生命保障系统等，都为未来载人登陆小行星做着技术储备。

太空采矿：理想丰满，现实骨感

且不论太空采矿在技术上能否实现，单从成本考虑，也是真心不划算。太空运输成本高昂，靠人去登陆小行星采矿，目前来说还不现实。以阿波罗载人登月为例，除阿波罗13号因故障紧急返回地球外，从阿波罗11号到阿波罗17号六次载人登月任务，航天员从月球上总共采集了381.7千克的样品运回地球，但整个计划耗费了250亿美元，动用了约30万人，取回这些月球样品的成本其实远远超乎了采矿本身的意义。所以就目前的航天技术来看，即使含金量99%的黄金，要从小行星上运回地球，也是吃力不讨好的亏本生意。

如果靠发射机器人登陆小行星采矿，难度也不小。多数近地小行星的质量小，引力弱，结构松散，无法靠引力捕获航天器，被形象地称为“不合作天体”。日本曾发射隼鸟号探测器登陆丝川小行星，太空飞行历时6年，于2010年返回地球，只带回1500个微粒，每个颗粒的大小仅为1毫米的千分之一，总重量还不到1毫克。 小行星捕获计划中航天员登陆并包裹小行星的设想图（图片来源：NASA）

目前，美国的行星资源公司将小行星采矿作为具有商业远景的项目来规划，主要目的是研发相关的自动操作技术并实现商业推广。以当前的技术能力来看，小行星采样只能带回极少量的样品供科学研究使用，还远远不到实现太空采矿的程度。

就目前来说，研发捕获小行星、改变其运行轨道的技术，有助于早日实现载人登陆小行星，规避小行星撞击地球的危险，探索太阳系的起源和行星的早期历史。

展望未来，航天运输的成本将大幅下降，太空采矿也有望成为具有很好前景的商业行为。