俘獲天外“幽靈船”

“小行星”，提起這三個(gè)字，著實(shí)讓地球人既緊張又向往。我們害怕其“傳說(shuō)”中空襲地球的駭人威力，同時(shí)又憧憬它懷中可能遠(yuǎn)超地球儲(chǔ)量的金屬礦藏。如何趨利避害呢？“抓住它，上去看看?！泵绹?guó)人正打算這么干。

2013年4月10日，在美國(guó)白宮提交的2014財(cái)年聯(lián)邦預(yù)算申請(qǐng)中，美國(guó)航空航天局抓捕一顆小行星并將它拖拽到月球軌道的“要錢”條目赫然在列——啟動(dòng)資金1.05億美元，項(xiàng)目總耗資26億美元。此前，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬等政要已數(shù)次公開談?wù)摓楹我バ⌒行?，為小行星登陸而研發(fā)的新技術(shù)時(shí)有風(fēng)聞。

“我家”周遭寶藏飛

小行星是沿橢圓軌道繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的固態(tài)小天體，主要分布在火星和木星運(yùn)行軌道之間的小行星帶中，大約有50萬(wàn)顆。但也有一些不守規(guī)矩的，掙脫了“老家”的羈絆，溜達(dá)到了地球的公轉(zhuǎn)軌道附近，成為近地小行星，其已知總數(shù)約為9500顆。

在茫茫宇宙中，那些近地小行星猶如行蹤不定的“幽靈船”一般在地球周遭游來(lái)蕩去，時(shí)常讓人們繃緊神經(jīng)。且不說(shuō)考古證據(jù)揭示的史前“天地大沖撞”，無(wú)須贅述上世紀(jì)初“通古斯大爆炸”背后的小行星疑云，單是今年2月在俄羅斯中南部致傷上千人的隕石（此物多源自石質(zhì)小行星），就讓人足以想見其破壞潛力。

讀至此處，想必列位看官定要除小行星而后快了。且慢，小行星同時(shí)也是一艘“聚寶船”，只要你能做它的主人，那上面的寶藏便盡歸“船主”所有。

首先，小行星身世罕見。在太陽(yáng)系形成之初，木星“增重”得最快，受其運(yùn)行軌道干擾，木星附近的宇宙物質(zhì)無(wú)法匯聚成大行星，只能沉積、碰撞、碎裂成如今數(shù)以幾十萬(wàn)計(jì)的小行星。因此，這些小天體上極可能留有筑就太陽(yáng)系的原始物質(zhì)，獲取、研究它們有助于深入了解太陽(yáng)系的形成和演化，推測(cè)其未來(lái)生存發(fā)展軌跡。

第二大特點(diǎn)則更加實(shí)用——有礦，且可能多得超乎想象。對(duì)這個(gè)問(wèn)題的解釋需要借助“光譜”。光譜是由復(fù)色光分解出的單色光按照其波長(zhǎng)大小依次排列的光帶（如透過(guò)三棱鏡的七色光）。通過(guò)分析不同物質(zhì)發(fā)射和吸收光線的光譜，可了解其原子的能量值特點(diǎn)和分子的幾何形態(tài)，并對(duì)物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)定性、定量分析。

說(shuō)了這么多也就不難理解，迄今科學(xué)家了解小行星礦藏的主要渠道，就是觀測(cè)其光譜，當(dāng)然還有直接檢測(cè)砸到地球上的少數(shù)小行星碎塊。

依據(jù)空間探測(cè)數(shù)據(jù)，某些直徑約500米的小行星所蘊(yùn)含的鉑金資源相當(dāng)于迄今人類開采的鉑族金屬的總量。此外，近地小行星上幾乎都含水，其中不少還藏有鎳、鐵、金、鈷等富礦。而地球上的這些密度較大的金屬，早在宇宙洪荒之際便大多沉入了地核。

小行星的第三大優(yōu)點(diǎn)說(shuō)來(lái)有些科幻——有望成為載人駛向宇宙深處的一個(gè)個(gè)沿途中轉(zhuǎn)站。其天然資源可就地開采使用，補(bǔ)給過(guò)往飛船，免得從地球出發(fā)的航天員啥都得足額自備。

在了解這些之后，有志問(wèn)鼎太空之士怎能不希望為那些四處游蕩的“幽靈船”套上錨鏈，為己所用呢？美國(guó)人因此開始行動(dòng)了。

一網(wǎng)撈個(gè)小行星

美國(guó)人要“上天摘星星”，這充滿了童話般的浪漫。但真干起來(lái)，可不像采摘那樣簡(jiǎn)單。

依據(jù)美方計(jì)劃，首先要找到有價(jià)值的目標(biāo)：它得是一顆直徑約7米、質(zhì)量約500噸的中等大小近地小行星，它必須懷揣約100噸水、100噸富碳化合物、90噸金屬、200噸硅酸鹽……簡(jiǎn)直比選駙馬還難。

此外，即使那些曾讓觀測(cè)人員汗毛倒豎的危險(xiǎn)小行星，與地球間的距離也多在數(shù)百萬(wàn)千米（等同公里）之外。而且地球、小行星、未來(lái)發(fā)射的機(jī)械“捕快”都在動(dòng)，速度都在每秒數(shù)公里上下，運(yùn)動(dòng)方向還不一樣。如果把所有實(shí)際數(shù)字縮小一千倍左右，那相當(dāng)于兩輛相距數(shù)千公里、高速行駛的汽車，其中“地球車”向“小行星車”打一槍，子彈要飛到距離后者幾厘米的地方定住，然后二者同步飛行。當(dāng)然開槍的人可以遙控這枚子彈，但要記得子彈的飛行燃料很有限哦，而且目前不能保證操控人員一直掌握“小行星車”的最新準(zhǔn)確方位。這些都對(duì)軌道控制能力提出了非常高的要求。

好了，不提困難，反正美國(guó)人是要克服困難硬上了。按照他們的“如意算盤”，在2017年至2019年間，一枚宇宙神-5火箭將送“無(wú)人小行星捕獲器”上路。它裝有兩個(gè)太陽(yáng)能電池板，展開后左右寬約35米。當(dāng)靠近目標(biāo)小行星時(shí)，捕獲器會(huì)放出一個(gè)直徑約15米、像手風(fēng)琴的折疊風(fēng)箱一樣緩緩拉開的大網(wǎng)或者口袋，并借助激光定位設(shè)備將小行星全身罩住。然后這位“捕快”會(huì)啟動(dòng)裝有約300公斤燃料的太陽(yáng)能離子電推進(jìn)系統(tǒng)，施加反作用力，為邊飛邊旋轉(zhuǎn)的小行星“除轉(zhuǎn)”。等后者不再鬧騰后，就把它“押解”到距地球約38萬(wàn)千米的月球附近軌道上。這一過(guò)程將耗時(shí)兩年有余。

假如該小行星一直順從地與月球相伴，美國(guó)將在2021年左右將航天員送往這顆小天體。按照洛克西德·馬丁公司擬定的“移民石”方案，將有兩艘新型“獵戶座”飛船升空，一船裝載乘員兩人，另一船運(yùn)載所有物資，它們將在地球附近對(duì)接上路。在抵達(dá)后，1人將出艙，摘取固定在飛船艙外的各種工具和儀器，爾后借助機(jī)動(dòng)裝置飄浮到小行星上提取土壤和巖石樣本、開展實(shí)驗(yàn)。5天后，這兩位航天員將駕駛客船與貨船分離，繼而返航。整個(gè)任務(wù)預(yù)計(jì)耗時(shí)6個(gè)月。

探礦挖寶細(xì)思量

在美國(guó)航空航天局局長(zhǎng)博爾登看來(lái)，“俘獲小行星意味著人類能更好地保護(hù)家園”。這種大規(guī)模試驗(yàn)將為應(yīng)對(duì)小行星未來(lái)某天不期而至，積累實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。即使在試驗(yàn)中，被捕的上述小行星脫逃甚至墜向地球也不用擔(dān)心，直徑7米上下的小天體會(huì)與地球稠密大氣劇烈摩擦，燒得灰飛煙滅。

與此同時(shí)，在有志問(wèn)天的私營(yíng)企業(yè)眼中，探礦挖寶才是主攻方向。2012年4月，谷歌公司聯(lián)合創(chuàng)始人佩奇、著名導(dǎo)演卡梅隆等投資者，共同成立了“行星資源”公司，準(zhǔn)備在一兩年內(nèi)發(fā)射2至5個(gè)近地軌道望遠(yuǎn)鏡，找到具有潛在開采價(jià)值的小行星。此后，再派遣一組探測(cè)器獲取候選目標(biāo)的“體貌”、“五臟六腑”、“行為方式”等詳細(xì)資料，以期最終確定其礦脈所在。

預(yù)計(jì)每實(shí)施一次這樣的探測(cè)，其成本都在兩千萬(wàn)美元以上。如果順利，“行星資源”將操控太空機(jī)器人，最快在10年內(nèi)登上小行星、開采礦藏資源，甚至進(jìn)行礦石精煉，再將產(chǎn)品送回地球。

無(wú)獨(dú)有偶，2013年1月，新成立的美國(guó)“深空工業(yè)”公司也宣布，將從2015年開始發(fā)射一系列名為“螢火蟲”的小型探測(cè)器，勘測(cè)小行星資源。然后發(fā)射“蜻蜓”探測(cè)器，從選定的小行星采樣并帶回分析。其最終目標(biāo)是從小行星上開采黃金、鉑金等貴金屬，再運(yùn)回售賣。

在商言商，無(wú)可厚非。同時(shí)，其為商業(yè)目的而開發(fā)的勘測(cè)、操控、太空冶煉和鑄造技術(shù)，有望拉動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)革新，帶來(lái)全新商機(jī)。例如，“深空工業(yè)”公司曾透露已經(jīng)掌握“微重力鑄造”技術(shù)——運(yùn)用3D打印原理，在小行星上用激光按照模具加工金屬鎳，制成高強(qiáng)度的零部件并且就地使用。

然而，凡事都有正反面。認(rèn)為開采小行星礦藏純粹是在“燒錢”者不在少數(shù)。美國(guó)加州理工學(xué)院的一項(xiàng)研究顯示，如果將一個(gè)500噸的小行星拖到月球軌道，然后再開采，光是拖的成本就要260億美元，礦石開采和運(yùn)輸可能還需數(shù)億美元的投入。即使小行星采礦成功，也會(huì)帶來(lái)金融問(wèn)題。物以稀為貴，突然有數(shù)百噸鉑金涌入地球經(jīng)濟(jì)體系，必定導(dǎo)致其價(jià)格大跌，甚至引發(fā)金融動(dòng)蕩。

但不管怎樣，天外多種珍稀金屬登陸地球，至少將推動(dòng)以這些金屬作為催化劑的制藥、環(huán)保、化工等行業(yè)，給人們帶來(lái)更多質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的產(chǎn)品、更高的生活品質(zhì)和更加清潔的環(huán)境。

（作者為中國(guó)空間技術(shù)研究院《國(guó)際太空》月刊執(zhí)行主編、中國(guó)科普作家協(xié)會(huì)理事）