這家創企想在小行星採礦取水

圖1：Planetary Resources公司首席執行官克里斯·魯維奇（Chris Lewicki）

魯維奇接到老朋友彼得·戴曼迪斯（Peter Diamandis）的電話，後者創辦了著名的XPrize基金會，第一個開發出可重複使用火箭的人可以獲得1000萬美元大獎。魯維奇在國際天文學組織Students for the Exploration and Development of Space的會議上見到了戴曼迪斯。這個組織是戴曼迪斯1980年創辦的，旨在推動太空探索的熱情。魯維奇幫助其建立網站，幫助建立辦事處，甚至曾寫信給國會。他解釋說：「從那時起，我們就一直在彼此的領域裡。」

電話中，戴曼迪斯告訴魯維奇自己創辦了新的公司。它有一個雄心勃勃的目標：前往小行星上開採自然資源。戴曼迪斯正在物色一位CEO，詢問他是否對此感興趣。魯維奇回憶稱：「我只是告訴他，他瘋了！」然而，在那次談話之後的幾天里，魯維奇思考得越多，越覺得戴曼迪斯的計劃似乎也不那麼瘋狂。

首先，小行星採礦的概念在理論上是可行的。有100多萬顆小行星圍繞著我們的太陽運行，直徑從幾厘米到幾百千米不等，其中大部分是惰性岩石和泥土塊構成。然而，有些小行星在太陽系年輕時的狂暴騷動中被剝去了外層，只剩下最原始的核心部分。這些核心都是由純金屬構成的，通常為鎳、鐵和鉑。魯維奇說：「從太空中獲得豐富的鉑族金屬可以改變我們這個世界的運轉方式。就如當年我們發現如何從地球地殼中提取鋁時，大幅改變了我們與金屬的關係。」

圖2：Campo de Cielo隕鐵切片，其內部三角形圖案表明它並非形成於地球

此外，魯維奇曾參與美國宇航局的Near Shoemaker任務，即首次降落在小行星上Eros的太空任務，所以他了解第一手的知識。魯維奇說：「我們把人和機器人送到月球上，因為那是我們能夠理解、感覺極近的地方。但在靠近地球軌道的地方，也有近15000顆小行星在運轉，它們的軌道與地球軌道極為接近。在過去的20年中，我們發現，從工程學的角度來看，其中有5000個小行星比登陸月球更容易。」

當然，戴曼迪斯此前的想法也得到了回報，他是Space Adventures和Zero Gravity Corporation等太空公司的幕後支持者之一。魯維奇解釋說：「我曾經在美國宇航局工作了10年，開始意識到自己在私營部門中能對推動空間探索做出更多貢獻。」有鑒於此，魯維奇於2009年成為Planetary Resources的首席執行官，這是世界上首家致力於小行星採礦的初創企業。他不再認為這是個白日夢，他只是對沒人想到過這種方法感到驚訝。

2014年10月28日22點22分，魯維奇站在弗吉尼亞州沃洛普斯島上的大西洋中部地區航天發射場上觀察灣中，看著Planetary Resources製造的第一艘測試飛船Arkyd-3發射。Arkyd-3僅重4公斤，上面只有原型通信和控制系統，但沒有感測器。這不過是為國際空間站提供2300公斤有效載荷中的一小部分。

22點22分38秒，Antares 130運載火箭周圍的濃縮燃料輕輕翻滾，並噴發出猛烈的黃光和黑煙。半秒後發射塔倒掉，在噼啪作響的白色力量支持下，300噸重的火箭飛上了夜空。可是在發射十五秒後，距離大西洋上空不到60米的地方，主引擎突然發生爆炸。火箭極速上升，噴出2倍的煙火，隨後帶著Planetary Resources的首枚衛星落回地面。

魯維奇表示，雖然Arkyd-3的損失令人失望，但這並非重大挫折。他說：「我們信奉的哲學是：衛星應該是用後即拋的東西。」Arkyd-3墜毀後幾周內，Planetary Resources組裝了新的飛船。幾個月後，在後續發射中成功來到空間站。這個成就是多個「足夠好」的系統共同發揮作用的結果，也是魯維奇在美國宇航局遭遇挫折時吸取的教訓。魯維奇說：「標準的做法是飛船上只安裝1台計算機，它需要做所有事情，如果出現錯誤，你就會從天上掉下來。這形成了一種哲學：失敗絕非最佳選項，所以成功變得非常昂貴，也非常耗時。」

Planetary Resources公司下一批衛星Arkyd-6，會將任務分配給每顆衛星的17個較小的電腦，所以如有1台電腦失敗，也不會危及整顆衛星。這種方法還可應用於其第一艘勘探者飛船Arkyd-200上，它有望於2020年發射。魯維奇說：「我們經常過度預測一年後會發生什麼，但我們幾乎總是預測十年後會發生什麼。」

圖3：Planetary Resources的高級機械工程師肖恩·哈加特（Sean Haggart）正在操作Arkyd-6的部署機制

Planetary Resources所面臨的最大挑戰是發射整個太空採礦業，魯維奇認為這不屬於技術挑戰，而是政治挑戰。2015年11月，奧巴馬總統簽署了《空間法案》，承認私人公司擁有在太空開採資源的權利。當《空間法案》獲得通過後，魯維奇欣喜若狂。然而，在國際上，這種反應卻沒有那麼積極。唯一的例外是盧森堡，去年通過了類似的立法。2016年4月，聯合國和平利用外層空間委員會第五十五屆會議期間，各會員國對美國法律表示反對。魯維奇說：「我們會考慮稀缺性和競爭。但在太空中，這些限制不適用。利用它們讓我們有機會思考如何發展和分享更多的東西，畢竟那裡有我們無法理解的資源。」

魯維奇認為，有理由保持樂觀。去年2月份，盧森堡副首相埃蒂安·施耐德(Etienne Schneider)宣布，計劃向太空資源初創公司投資1.71億英鎊，其中2100萬英鎊投資給Planetary Resources。除此之外，Planetary Resources還獲得其他投資，其中包括谷歌創始人拉里·佩奇（Larry Page）、谷歌執行主席埃里克·施密特（Eric Schmidt）、維珍集團創始人兼首席執行官理查德·布蘭森（Richard Branson）等，此前它已經獲得1800萬英鎊投資。魯維奇表示：「這種變化是深遠的。開始的時候，如果你提出要在小行星上採礦，可能會引人竊笑。但現在人們開始意識到，這在我們有生之年是可以實現的。」

Planetary Resources公司總部是一棟不倫不類的建築，位於華盛頓州雷德蒙德外面的工業區中。100米外就是伊隆·馬斯克（Elon Musk）旗下SpaceX的辦事處。魯維奇將厚厚的棕色頭髮撥到一邊，臉上蕩漾著略顯孩子氣的微笑。他穿著藍色格子襯衫和牛仔褲，擅長利用直白的話語解釋高度技術性的話題，讓你覺得也許也能理解火箭科學。

當我們坐在公司會議室中時，Planetary Resources首席運營官克里斯·沃爾西斯（Chris Voorhees）走了進來，舉著筆記本電腦大小、散發著光澤的鋸齒狀岩石。沃爾西斯說：「這是純度90%左右的精鍊級鐵，與鈷、鎳混合在一起。當你融化它時，就能得到鋼。」他所拿的是一塊隕鐵，是成千上萬墜入地球中的小行星碎片，它們為我們帶來了大氣層之外有關財富的線索。

圖4：Planetary Resources公司首席機械工程師皮特·伊爾斯利（Pete Illsley）與航天器機械工程師布列特·哈爾（Brett Hale）正在「清潔室」內準備Arkyd-6發射測試

沃爾西斯繼續說道：「在這塊隕石中，鉑金的比例遠超過地球上最富饒的礦山。地球上的礦工必須消耗巨大的能量和製造大量的廢料才能提煉這麼多金屬。但這是這個從幾公里遠的地方飛來的石頭中，金屬的純度非常驚人」。

可是最令魯維奇和沃爾西斯感興趣的是OSIRIS REx，它是美國宇航局當前正在執行的任務，希望在2018年到達Bennu。這是個直徑492米的近地小行星，主要由多孔碳形成，OSIRIS REx大約可攜帶60克樣品材料返回。該項目的首席研究員、亞利桑那大學教授丹特·勞蕾塔（Dante Lauretta）解釋說：「我們目前獲得的所有數據都顯示，Bennu上含有豐富的碳和水。OSIRIS-REx堪稱是探索小行星的探路者。」

然而，要決定在何處創建第一個空間資源提取站，Planetary Resources需要將自己的航天器發射到太陽系中，以便更近距離進行觀察。透過會議室的窗戶，可以看到兩個放在乾淨桌面上的太陽能電池板。這些就是Arkyd-6的演示衛星，它使用中等波長紅外感測器，將在今年晚些時候發送到低地球軌道上。Planetary Resources也正在開發高光譜成像感測器，它能夠分析光譜中40個點的光。魯維奇解釋稱：「通過分析特定的光譜指紋，即在這2個感測器留下反射光的物體，我們可以發現它到底是由什麼構成的。」

配備了一套完整的感測器，Planetary Resources將發送小型航天器，以檢查其可能潛在接近的小行星目標。其中的模擬小型航天器就是放在會議室角落中的Arkyd-200，它有不超過1米寬的環形推進劑貯箱，小到足以讓幾艘航天器與更大的主要載荷一起被送入太空軌道，它們被設計成以自身推進力通過低重力空間，到達預定的目標小行星。

2015年7月，大約9000萬噸固體鉑沖入距離地球240萬公里遠的地方，這個距離是地球和金星距離的1/30。452米長的UW-158隻是許多含有巨量鉑族金屬的小行星之一。這些都是魯維奇希望找到並可開採的貴金屬。然而，他的重點仍然是發現最珍貴的物質：水。

水在地球上十分豐富，但在太空中卻極為罕見，這使得它的價值極高。魯維奇表示：「我們現在讓每噸貨物脫離地球引力、到達國際空間站的費用需要5000萬美元，但是很多小行星的重力卻非常低。在這些小行星上，這些水不僅可用於支持生命，而且也可作為火箭燃料。我們可以把它變成液態氧和氫，這些都是推動美國宇航局135次太空梭飛行任務的原料。」

要了解在太空加油能力的區別，可以計算下，目前航天器運輸每噸貨物需要消耗大約十噸燃料。而通過多級設計、投棄乏燃料箱到海洋中減輕重量等，當前的發射系統部分緩解了燃料壓力。不過，一旦你將其他因素計算其中，比如空氣阻力，擺脫地球引力，火箭依然需要90%的純推進劑。每增加一噸發射火星所需的推進劑，你需要再加10噸燃料，才能將它們從地球表面送入太空。

現在想像下，你不必帶著燃料了，而是由環繞在地球引力邊緣的太空服務站（小行星）提供。在你前往火星的下個階段前，這裡可為你加滿燃料和水。魯維奇表示：「這會帶來多大的改變！如果你能把你在火箭里的能量帶到太空再加滿，你就可以到達冥王星。」

究竟如何提取水仍然是正在研究中的問題。早期的概念設計涉及到機器人航天器，它將完全包裹住小行星，加熱水，然後允許它們在這個小行星容器的外壁上冷凝，然後將水輸送到地球軌道上的加油站里。沃爾西斯指出，它所需要的關鍵資源已經可通過空間環境提供。他說：」你可利用太陽能加熱水，而水將很容易在真空中揮發。在外太空的幽暗環境中，將有助於重新讓水凝結。」

圖5：這是Campo De Cielo隕石的切片，它比地球上任何礦藏中含有的鉑金都更豐富。圖中這個手掌大小的月球登錄器是利用3D列印技術製造的

對於魯維奇來說，這就是人類利用機器人探測器擺脫地球重力，然後對整個太陽系進行自動探索的方法。他說：「我們已經看到這種未來，因為SpaceX公司和Blue Origin在回收火箭方面越來越純熟。小行星是我們能夠進一步擴展到太空、獲得資源的最方便形式。支持我們在前往火星的途中建立基礎設施，然後在火星上建立永久居住地。我們不再需要從地球運送全部補給，外星殖民就是這樣開始的。」

這不僅意味著在具備太空中加油的能力，實際上也涉及到在那裡建造燃料。正是在這種環境下，而不是在地球上，那些軌道上的純金屬塊將發揮最大的作用。魯維奇表示：「目前，有關飛船的大部分工程和設計都集中在其生命的前9分鐘上，它必須被裝在運載火箭頂端的小膠囊里，必須經受住火箭飛行的振動和加速。而且，即使只是坐在我們的辦公室里，它也必須能夠在地球引力下控制自己的重量。但是如果我把它建在太空中，我就不必去管那些東西了。」

Planetary Resources已經在實踐了。在他們的辦公室外面的走廊里，魯維奇打開大盒子，取出裡面手掌大小的物體。他說：「不要掉在地上。」這是個出奇沉重的月球登錄器，非常複雜而微妙。它可能很小，僅僅具有裝飾性的功能，但它是直接利用小行星粉末利用3D列印技術製造出的首個物品。

魯維奇說：「現在想像下，你可能在太空中列印物品。你可以製造出無限大但卻輕而精緻的結構，而這些結構永遠不必在擺脫地球引力的激烈環境中生存。這將創造出與科幻小說中相似的東西，因為它們完全不同於今天的工程學。在地球上，要在摩天大樓上增加第100層，你必須考慮到下面的99層樓是如何支撐它的。而在太空中卻不同，你可以不停地增加層數，沒有任何限制。」

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