太空制造：为什么地球的工业有一天会离开我们的星球

如果保护我们星球的关键……在于离开它呢？嗯，至少在一定程度上是这样。随着人们对气候变化的担忧日益加剧，以及太空资源获取竞赛日趋激烈，一些专家和富豪 CEO 正在认真考虑将我们的工业迁往地球之外。这意味着利用机器人从小行星、月球和其他行星上开采矿产，来建造卫星和空间站。这是科幻小说中的情节吗？绝大多数是。但建造这个地外基础设施的大部分技术已经存在。

据中佛罗里达大学的行星科学家 Phil Metzger 称，这种被称为“就地资源利用”的应急计划不仅对于减少全球变暖是必要的，甚至可能是我们物种持续增长的关键。在此之前，Metzger 在 NASA 工作了 30 年，并联合创立了 Swamp Works，这是一个开发太空采矿和星际生活技术的实验室。

Metzger 说：“太阳系能够支持比我们地球大十亿倍的工业。当你的文明规模扩展到远超行星所能支撑的范围时，文明能够做的事情是我们难以想象的……我们可以在促进全球各地健康社会的同时，减轻地球的环境负担。”

根据半导体行业协会 2015 年的一份报告，除非在量子计算方面取得突破，否则到 2040 年，地球将无法生产足够的能源来为全球计算机供电。随着稀土金属供应的枯竭，太阳能电池板和风力涡轮机的原材料也可能耗尽。

与此同时，小行星和其他宇宙天体是丰富的金属和其他贵重资源的现成来源，并且常常含有火箭燃料的成分。将工业转移到太空也意味着将这些排放转移到地外。对许多有远见的创业者和科学家来说，太空工业正变得不可避免。

太空公司

当 Angel Abbud-Madrid 于 1999 年加入科罗拉多矿业学院担任教授时，该学院开始举办一年一度的“太空资源圆桌会议”，汇集了太空专业人士、经济学家、政策分析师以及采矿和金属行业的成员，共同讨论太空采矿的价值。毕竟，小行星中蕴藏的贵金属，如铂、钴和钌，几乎是取之不尽的。

如果能够将这些有价值的材料中的一部分带回地球，是否有利可图？

Mines 太空资源中心主任 Abbud-Madrid 说：“我们得出的结论是，不行。在地球上开采黄金和铱仍然更便宜。但在大约七年前，情况发生了变化。Shackleton Energy 和 Deep Space Industries 等公司开始参加这些圆桌会议，讨论小行星采矿。”

Abbud-Madrid 回忆道：“听到这些还有点奇怪。然后我们开始看到更多的公司加入进来：韩国、日本、印度、俄罗斯在大约三四年前开始涉足这项活动。卢森堡，一个欧洲的小国，大力投资于太空资源。”

去年秋天，美国地质调查局也开始认真对待太空采矿这一想法。这种转变源于航天工业。进入太空的成本大幅下降，该行业开始更多地考虑利用采矿资源在太空建造基础设施，而不是将其带回地球。

一些科技亿万富翁认为，在未来几十年里，一个蓬勃发展的太空产业将变得至关重要。SpaceX 创始人埃隆·马斯克坚称太空探索是延续人类的关键。本月，亚马逊首席执行官杰夫·贝索斯重申了他的信念，即利用太空资源和殖民月球是“拯救地球”的关键。Metzger 同意，但他认为时间很紧迫。

Metzger 说：“问题是，地外事物能否足够快地变得经济可行，以便我们能够足够快地将工业迁出地球，从而防止所有环境破坏？”

但 Abbud-Madrid 说，我们离将工业迁往太空还差得很远。他说，目前，重点是为商业活动和太空探索奠定基础。但是，如果技术跟得上雄心，很快我们就可以开始进入一些看起来真正科幻的场景了。

星际供应链

2014 年，一家名为 Made In Space, Inc. 的硅谷初创公司成为第一家在零重力环境下 3D 打印物体的公司。国际空间站 3D 打印机项目经理 Niki Werkheiser 当时在新闻稿中说：“这次首次打印是提供地球以外按需机加工能力的第一步。”

去年，Made In Space 公司赢得了一份 NASA 合同，用于建造一个名为 Vulcan 的机器人太空制造系统，该系统将使用包括不锈钢、钛、铝和热塑性复合材料在内的 30 多种材料制造“精密加工的金属零件”。该公司希望他们的系统能够制造载人任务可能需要的任何东西，例如月球轨道空间站生命支持系统的外壳。

但是，自主机器人不仅可以在太空建造飞船，还可以承担其他重要任务，如采集燃料并将太阳能传回地球。

通过将激光聚焦在小行星上，飞船会激起水冰，水冰可以被收集并分解成氢和氧——这是某种火箭燃料的成分。NASA 最近授予 Trans Astronautica 公司一笔拨款，用于开发基于该设计的太阳能动力机器人飞船，但这项工作仍处于早期阶段。

我们还可以通过将地球上的发电厂转移到近地轨道来关闭它们。在太空中，太阳能不会受到云或黑暗等因素的干扰——太阳能电池板可以无限期地收集能量，然后通过微波将其传送到你家。这项技术可能对未来的月球基地至关重要。

NASA 马歇尔太空飞行中心科学家 Les Johnson 在 2017 年写道：“收集阳光……并通过微波将其传输到地表的这项技术今天已经可用。”中国、印度、日本和欧盟已经研究这个概念好几年了，尽管 NASA没有此类项目的计划。

从月球到火星及更远

当我们着眼于地球之外的资源和新的机遇时，另一个问题也摆在了面前。在太空测试和建造技术可能实际上是 equation 中比较容易的部分——更具挑战性的担忧可能是政治和社会方面的。如果某些国家率先获得太空资源，它们可能会垄断这些资源，从而加剧地球上的贫富差距。

Draper Laboratory 的高级航天系统工程师 Danielle DeLatte 说：“建立一个不断增长的太空经济的基础设施将需要大量的工程、技术和科学人才。但是，为了确保公平地获取太空资源，并对我们的各种科学和任务优先事项有共同的理解，新兴的太空国家、公司和关键利益相关者必须从一开始就被纳入进来。”

但我们可能正在与时间赛跑。地球的自然资源不会永远存在，如果耗尽了，我们可能会永远被困在这里。而且，也许将地球上一些最具破坏性的做法——采矿和化石燃料开采——转移到太空并不是好事。上个月，两位研究人员呼吁将太阳系中近 90% 的区域指定为受保护的“荒野”区域。

他们辩称：“我们没有任何充分的理由相信，这样一个地外经济会以与陆地经济截然不同的方式行事。一旦我们开发了我们的太阳系，就没有其他可能且可接近的新边疆了。”