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中国‘十五五’将开展太空资源开发论证,有何意义和价值?

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处于地球大气层之外的太空资源,是那种能够被人类加以开发利用,进而带来经济以及其他效益的物质与否物质资源。在1月29日的时候,中国航天科技集团作出宣布,在“十五五”时期会开展“天工开物”重大专项论证,去建设太空资源开发综合实验还有地面支持系统,着重突破小天体资源勘查、智能自主开采、低成本转移运输、在轨处理等关键技术。这表明我国太空资源开发正从概念构想朝着系统性工程布局推进,有希望推动太空资源开发朝着低成本、可持续、规模化的方向前行。

我们为啥要费尽心思去开发以及利用太空方面的资源呢 ,“太空资源当中的种类 ,储量以及价值远远超过地球已经探明的储量 ,开发星际资源属于人类必然要做出的选择 ” ,中国工程院院士王运敏进行实例说明 ,月球 ,小行星 ,火星等天体蕴含着数量巨大的铂族金属 ,稀土等稀缺的战略资源 ,月球氦 - 3预估的储量超过100万吨 ,是地球储量的百万倍。另外,太空采矿会带动机器人、人工智能、新材料等各个领域的高技术取得突破,其技术所带来的好处会回过头来促进地面产业发展,推动新一轮的产业革命,催生出全新的太空制造、轨道服务等产业,开拓出万亿级别的市场。

王运敏称,因地球上浅部资源愈发难以契合人类发展所需,故而朝着深部、深海、深空寻求资源成了必然之选。然而,地球深部开采遭遇高地应力、高地温、高井深、高渗透压以及开采扰动等极端环境方面的挑战,深海开采则需应对超高压、低温腐蚀、低能见度、通信困难等诸多难题。“太空采矿鉴于其资源禀性的独特之处,相较于达成地球极深部资源开发更为容易,并且会推动一大批前沿理论、技术、装备的进步,将会成为未来资源战略的最终制高点。”。

中国‘十五五’将开展太空资源开发论证,有何意义和价值?(图1)

王运敏坦言,当前相关技术仍处在试验阶段,面临着许多挑战,高真空环境致使普通材料挥发、密封失效,极端温差对热管理系统进行考验,微重力环境让传统依赖重力的操作失效,强宇宙辐射威胁电子设备与宇航员安全,另外,火箭运载能力带来的质量限制,运载舱空间导致的尺寸约束,以及地外环境能源获取有限等诸多问题,还是太空资源规模化开采要突破的瓶颈。

多久才是太空采矿距离现实所存在的时长呢?月球,作为人类朝着深空前行的前哨站,同时也是天然实验室,其资源开发利用技术的发展,毫无疑问会给出最为理想的参考答案。

在安徽合肥的深空探测实验室那儿,科研人员借助太阳光来产生高温,并且结合3D打印技术,把月壤材料打印成结构坚实的砖体,或者打印成任意形状的构件;东华大学科研团队运用高温熔融和真空牵引技术,成功制备出直径仅仅10至20微米的超细月壤连续纤维,这为未来月面原位制造复合材料带来了可能;云南大学科研团队开发出一系列适配月表极端环境的提取技术,形成了激光真空热分解、氢还原、硅热还原和碳还原这四大技术路径,为水资源提取、稀土资源富集等奠定了基础;武汉大学研发的双电解槽装置,能够在月球重力环境下电解月壤来制备金属并且产生氧气……

中国工程院院士,称作陈杰的那位,来自哈尔滨工业大学,同时担任该校党委书记,他表示,未来月球科研站展开建设工作之际,其核心要点涵盖了月球原位取材,还有集群协同智造,以及自主智能作业这几个方面。

中国‘十五五’将开展太空资源开发论证,有何意义和价值?(图2)

想象一下未来在月面的建造场景,勘察机器人完结测绘工作,运输机器人负责搬运月壤,大型3D打印机器人堆积起主体结构,灵巧装配机器人开展高精度作业……陈杰称,实现这一愿景的关键之处,在于给予月球无人装备集群“群体智能”,而这需要进一步去攻克月面远距离那可靠的通信、高精度协同定位、异构无人集群智能规划以及自主控制等一系列核心技术。

着实让人感到欣喜的是,有一些通用性更为高些的关键技术,已然取得了重要的阶段性突破。其中,像中国矿业大学所研发的智能化钻探式太空采矿机器人,切实有效地解决了低重力星体作业时存在的漂移难题。另外,我国已经建成了自主的深空通信网络,借助统一的S/X波段测控技术达成了与“祝融号”火星车、玉兔二号月球车的数据传输。并且,通过量子微纳卫星,我国科学家成功达成了上万公里的星地量子通信等。

当下,我国的深空探测活动,正从工程技术突破,转而朝着重大科学发现,以及资源开发利用转变。随着月球科研站建设,载人登月任务,火星取样返回,木星系探测,和近地小行星防御与应用等重大工程,逐步地实施,还有太空资源开发利用等关键核心技术的突破,和应用,我国将会全面提升进出太空,利用太空的能力,进而书写太空探索新的篇章。

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