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随着将小行星带的物质带回地球的首个任务正在进行中,商业小行星勘探和采矿这个长期以来科幻小说中的桥段,已经向未来的行业专业人士发出了“正在招聘”的信号,包括那些“拥有扎实的轨道力学、小行星天文学、化学工程和耐心背景”的人,亚利桑那大学的 Dante Lauretta 说道。
Lauretta 是行星科学教授,也是 NASA OSIRIS-REx 小行星样本返回任务的首席研究员,该任务的航天器将于 2018 年与小行星 Bennu 会合,并从其表面带回样本进行分析。亚利桑那大学有超过 150 名学生参与该项目,补充了 NASA 的研究团队。
小行星矿工的“金矿”是水。Lauretta 和其他小行星采矿先驱表示,“一种主要商品是我们能从这些小行星上的水中提取的火箭燃料”,这将推动星际探索。只有一小部分小行星含有大量水分,因此“勘探是开采的第一阶段”,OSIRIS-REx 将证明其可行性,为商业企业开辟道路。
由于小行星的局部重力和太阳辐射的综合作用,“围绕一颗小行星飞行航天器是最大的挑战,”Lauretta 说,并且“在可预见的未来需要机器人勘探器”。在 Embry-Riddle Aeronautical University (ERAU),航空航天工程助理教授 Hever Moncayo 正在领导研究生们进行一项 NASA 资助的研究项目的第二阶段,该项目旨在改进微型航天器在局部重力环境下运行的自主能力。“自主性在这里指的是一个系统从极端环境中恢复、适应和做出智能决策的能力,”Moncayo 说。设想中的“袋鼠式”勘探任务将从“母船”上部署“数百个自由飞行的微型航天器”来搜寻资源。
ERAU 与无人机制造商 Honeybee Robotics 合作,目前正在开发一个局部重力试验台,用于安装其小型采样系统,并验证其自主运行此类飞行器的制导、导航和控制算法。至于这项工作所需的学术培训,“所有这些学生都拥有不同的技能,”Moncayo 谈到他的团队时说,同时提到了该行业将需要的机械、电气、航空航天、计算机和自主车辆工程等学科。
关于星际资源所有权的法律担忧,随着 2015 年《促进私人航空航天竞争和创业法案》(SPACE Act)的通过,在很大程度上得到了解决。该法案承认美国公民拥有和开发他们获得的小行星资源的权利,从而刺激了对该行业的投资。
如今,有几家商业小行星采矿公司活跃着。西雅图的 Planetary Resources 计划在 2020 年启动一项小行星勘探任务。(该公司目前有十几个工程师和技术员的职位空缺,包括首席科学家、电气系统总监、推进系统工程师和亚热系统工程师。)另一家位于加州的 Deep Space Industries,在卢森堡政府的支持下,已计划了两项采矿任务:《Prospector-X 航天器》将在低地球轨道平台上测试其深空采矿技术;《Prospector-1》将登陆并研究近地小行星。
Lauretta、Moncayo 和其他专家估计,商业采矿运营将在 10 到 20 年后实现,但在此期间的机会似乎无限。
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