我们为什么要捕获小行星并带回地球不光上面

在太阳系中，处于火星和木星之间，有一条宽阔的地带，这里分布着数不胜数的小行星，初步估测总数量超过50万颗，已经编号的达到了12万多颗。这些小行星个头差别很大，目前已经发现的最大小行星带天体是谷神星，其直径达到了公里。个头越小的小行星，其数量就越多。

小行星上的资源

由于受天体引力扰动以及相互撞击的影响，小行星带中的行星，经常会发生运行轨道偏移的现象，其中有一部直接向着地球飞来。这些“流窜者”很多被月球所吸引，直接撞向月球，另外还有相当一部分坠入地球大气层，在与大气剧烈摩擦过程中，因高温高压分解而完全烧蚀，只有质量较大的部分小行星，经受住了地球大气层的“考验”，从而砸向地面形成陨石。

地球陨石的成分千差万别，总体可以分为石陨石、铁陨石、石铁陨石和玻璃陨石四大类，人们可以根据这些成分的差异，推导出小行星本来的面貌。

我们日常生活中，所使用的大部分金属都埋在地球深处。因为在地球的诞生初期，整个星球几乎都处于熔融的状态，那些比重较大的金属元素，几乎都向地核深处沉陷，从而地球表面和浅层的金属资源并不是特别丰富。像金、锌、铂和其它贵金属矿脉，地球表面天然而生的就更少了，更多的类似矿藏，则来源于后期无数小行星的撞击所留。

而那些同样处在太阳系中的小行星，它们的形成过程，与地球有着很多相似之处，有的小行星甚至大部分都是由金属或者金属化合物所构成，相当于地球的“碎片”。对于人类来说，如果将这些小行星带回地球，那么无疑会填补大多数贵金属资源匮乏的问题，而且足可以够地球人几代人享用。

比如，小行星16Psyche上含有大约亿公斤的铁和镍，而这两种金属则是地球工业的重要原材料，大到钢材制造、楼体建造，小到手机、零件生产，都需要它们。如果我们将这颗小行星带回地球，那么几百万年的工业需求就能够得到保障。

再比如位于小行星带的灵神星，其直径公里左右，重达2.72万亿亿吨，其中的稀有金属含量异常丰富，比如黄金、铂以及铜，另外还含有大量的铁和镍，如果能将这颗“黄金星球”带回地球，想想都觉得兴奋。

距离太远了

当然，梦想终归是梦想，摆在这个目标面前的首要问题，从目前看最大障碍还是距离太远。即使是“近地”小行星，距离地球都有数千万公里，以人类目前探测器在太空中的最快速度（每秒十几公里）来衡量，少说还得需要半年左右的时间，这还不包括在接近小行星后所采取的减速和探查时间。

而且，如果在小行星上能够进行采矿，那么要想将这些矿石带回地球，那么探测器以及返回火箭的载荷能力必须大幅提升，这样无疑就会加大火箭所携带的燃料总重量，而且这些燃料的总质量，有可能还要超过火箭本身的质量，发射的成本势必会大幅增加。另外，采回的矿石中杂质以及无用成分肯定会非常多，耗费大量的财力和时间成本，把这些无用的东西采回来，毫无疑问是极不划算的。

所以，理想的方案是，可以尝试在小行星上实施矿石的精炼，建造一个相对完整的精炼设施，就地取材就地加工，然后再加精炼后的半成品或者成品带回地球，这样无疑会减少“旅途”中的能量消耗。

但是，这个方案从目前看，也存在着可行性很差的问题，那就是如何将精炼设备以及所需的辅助设施运送到小行星上，如何在小行星上选择合适的地点进行组装和测试，没有人类的直接参与，这些任务仅靠机器人很难实现。而载人航天从目前看，到达火星的目标都还没有实现，何况到距离更远、环境更复杂、条件更艰苦、不确定性更大的小行星上呢？

因此，虽然捕获小行星并将其带回地球，无效的能量浪费比较严重，但要想获取更多的矿产资源，目前最可行、最有可能达成的还是这种方案，谁叫我们的技术水平还不够高呢？

将“宝石”小行星带回地球

当然，依靠现有的技术条件，根本不可能将一颗巨大的小行星带回，因为要想改变这样小行星的运动轨道，所需投入的能量会极大，我们现在根本没有能力在那么远的地方实现这样的小行星变轨操作。

从年开始，美国宇航局曾经推动过捕获小行星的“简化”版本，即“小行星重定向任务”，目标是从近地小行星上，抓取一块长度在4米左右的石块，然后将其送回地月空间，让它在地球和月球引力作用下，“悬浮”在空间中，相当于给地球额外引入一个人为的新卫星，此后，我们可以在技术水平达到一定程度、需要特定的研究时，再上天对这块巨石开展相应的探测，为今后捕获更大的小行星奠定基础。

而驱动承担小行星重定向任务的能量来源，最为核心的是使用太阳能，利用航天器上面的太阳能电池板，吸收阳光并将其转化为电能，除供有效荷载能量之外，还可为离子发动机提供动力。在之前的文章中，笔者简要描述了离子发动机的原理以及使用环境，这种离子发动机的能量输出是“细水长流型的”，对于加速的作用不是很快，但是很持久也更有效率，可以最大程度地节省能源，并达到大幅度减轻航天器质量的作用。

遗憾的是，美国NASA于年取消了小行星重定向任务，其主要原因在于经费问题，最终论证的结果是这项任务从近期看，和美国深空探测的主要目标不符合。不过，这项任务的一些关键技术，在其它太空探测任务中得以延续和论证，比如探测本努小行星，再比如继续优化、改善和使用离子引擎等。如果这些技术得到突破，那么未来，我们捕获小行星的目标仍有可能实现，而且不单单是局限于小行星的一部分，甚至可以拓展到捕获一整颗小行星，然后将其送入地球附近的空间中。

近些年来，世界上的科学家们，在近地小行星中，发现和筛选了10多颗潜在的备选目标，这些小行星直径普遍在2-20米之间，完全有可能让它们改变原有运行轨道，并以每秒米左右的速度进入近地空间。而现在仍在研究和应用的离子推进器或者太阳能电力推进计划，都有可能做到这一点，尽管仍然需要较长的时间。

相信一旦小行星被我们带到近地的空间，再到上面开采“宝石矿”，其困难程度就会大大降低，届时我们地球不但能拥有更多的卫星，给我们提供更多的安全保障，也会缓解地球资源紧张的问题。关于捕获小行星带回地球的计划，虽然取消了，但后续的技术没有丢，希望在不久的将来，我们能够看到这一天的到来。