學院的太空資源計劃應用地球技術和實踐來幫助推進星際探索

圖片來源：NASA

進入科羅拉多礦業學院的挖掘工程和地球力學研究所所在的巨大建築，走過大型的隧道掘進機、旋轉鑽機和衝擊鑽機，你將看到發展的新前沿——太空資源。

看起來像是一個巨大的沙箱和一輛卡車大小的漫遊車，這是礦業公司太空資源計劃正在進行的工作的一部分。大而淺的盒子裡的“沙子”是細碎的玄武岩，用來模擬月球表面。

22磅重的流動站配備了質譜儀（可顯示不同元素的成分），以及一臺鑽機，一個攝像頭和鐳射雷達（光探測與測距），利用光產生三維影象。

月球前哨站執行長賈斯汀·賽勒斯（Justin Cyrus）稱之為“探礦者”或者“小漫遊者”，是為了探索月球上可用的資源而建造的。賽勒斯還是第一個此類專案的礦山博士生，該專案利用地球上的技術和實踐，開發必要的資源，以維持越來越遠的太空任務。

“這是一種以陸地為生的方法。對於礦業來說，作為一所研究陸地資源已有145年曆史的大學，現在在地球以外的地方做這件事是很自然的事情，”該專案的負責人安傑爾·阿巴德·馬德里（Angel Abbud Madrid）說。

阿布德·馬德里說，這種在類似月球表面漫遊的小型自導航飛行器是下一次探礦的發展。

“這完全相當於礦工們在離這裡兩個街區遠的克利爾克里克（Clear Creek）試圖尋找黃金時使用的淘金盤。但這是一個非常複雜的版本，”Abbud-Madrid補充說。

根據從地球運送的補給，限制了太空任務的持續時間和距離。因此，大學、科學家、航空航天公司和美國國家航空航天局（NASA）一直在尋找太空旅行者如何利用他們要去的地方的可用資源。美國航天局將該領域稱為現場資源利用，或利用現有資源。

美國宇航局在一封電子郵件中說：“採礦和現場資源利用將在美國宇航局未來人類探索月球和火星的過程中發揮重要作用。太空採礦的好處，以及在你想探索的地方製造東西，而不是從地球帶來一切，是人類在地球軌道以外進行探索的總體成本和風險的降低。”

自從20世紀90年代，美國宇航局（NASA）前地質學家邁克杜克（Mike Duke）被認為是太空資源領域的先驅，他開始在礦業領域工作以來，礦業一直在從事太空資源研究。二十年前，學校召開了第一次地球外資源圓桌會議。來自美國國家航空航天局和其他大學的人蔘加了這次活動，從那以後，參與人數有所增加，Abbud-Madrid說。

現在，索沃斯是一位礦業教授，也是資源部的工作人員。在他宣佈要購買推進劑後，幾家剛起步的太空採礦公司向他索要意向書，他們可以將意向書帶給投資者。

“這是一點雞肉和雞蛋。所有的事情都需要自我約束。除非有客戶，否則你不能做供應商，除非有供應，否則就沒有產品需求。”索爾斯說。

然而，隨著美國國家航空航天局和航空航天公司希望在月球上停留更長時間並載人類一起前往火星旅行，開發補給的勢頭正在增強。人們需要在飛行中補充燃料、水和其他材料，可以說，如果這能奏效的話。

洛克希德·馬丁公司獵戶座服務艙主任保羅·安德森在一封電子郵件中說：“有效利用太空資源是支援人類在低地球軌道以外進行長期、可持續探索的關鍵技術。

洛克希德馬丁公司是美國航天局獵戶座的主要承包商，該公司的設計宗旨是長期探索外太空，最終將人類送上月球和其他行星。礦業校友安德森說，該公司從21世紀初就開始致力於開發利用太空資源的技術。

2018年秋季，礦業大學成為第一所提供太空資源碩士和博士學位的大學。該校稱，該計劃將採礦、資源經濟學、機器人學、先進製造、遙感、金屬/冶金、太陽能和核能等多個領域結合在一起。

“我們在2017年宣佈了這項計劃，全世界都對這項計劃感興趣，以至於我們不得不放棄把它放在校園裡的想法，”Abbud Madrid說。“它吸引了很多專業人士，航空航天的學生、金屬、礦業、企業家、投資銀行家、經濟學家，涉及各個領域。”

該專案的45名學生來自美國、波蘭、義大利、澳洲、瑞士、沙烏地阿拉伯和阿聯酋等三大洲和12個不同國家。

礦山太空資源工作人員已投入努力建立一個國家研究所，以研究外層空間的自然資源可用於前往遙遠地點的旅行。科羅拉多州代表，共和黨人斯科特·蒂普頓和民主黨人埃德·佩爾穆特正在發起一項將建立太空資源研究所的法案。蒂普頓在一份新聞稿中說，目標是建立一箇中央樞紐，“以支援基礎科學和技術的發展以及利用空間資源的選擇。”

那麼，月球、小行星和其他行星上有什麼是有用的，人們如何提取呢？這些問題正是礦業、其他大學、美國宇航局和航空航天業的學生和研究人員試圖回答的問題。金屬，如鉑或金，可能會浮現在腦海中。

“事實上有很多事情，”Abbud-Madrid說。“整個太陽系都有太陽能、低重力、超高真空、水、礦物和氣體。

Abbud-Madrid補充說：“不僅僅是把這些資源帶到地球上，這看起來很有吸引力，還關係到當我們擴充套件到月球、火星和太陽系其他地方時，太空中的這些資源如何幫助我們。”。

事實上，太陽能是科學家們想為地球帶來更多能量的資源之一。據《悉尼先驅晨報》報道，據說中國的研究人員正在研究向地球輸送穩定太陽能的空間站。該報說，科學家們正在考慮在太空中建造一個空間站，這樣就不必從地球上發射空間站了。

其他國家的研究人員也正在探索這一想法，索沃斯說。

索沃斯說：“我們可以利用月球資源在地球軌道上建立一個衛星網路，收集太Sunny並將能量射向地球，創造出一種取之不盡，用之不竭的，永遠是完全綠色的能源。這不是科幻小說，這可能是未來的二三十年會發生的事情。太空可以永遠解決地球的能源問題。”

在戈爾登礦業大學校園的一個實驗室裡，正在獲得太空資源碩士學位的亨特·威廉姆斯正在創造儘可能類似月球上的條件。他正在使用一臺3D印表機將模擬的月球塵埃轉化為一層層建築材料，如果人們在月球上建立基地，就需要這些材料。Sunny可以用來給印表機供電。

“在太空中，把一公斤的東西送到月球上要花費5萬美元，而你通常不會一次性完成。你一公斤也發不出去，”威廉姆斯說。“制磚是第一步，但隨著我們對這項技術的改進，我們將生產扳手、機器人零件等產品。”

在同一個實驗室裡，本·斯里夫特是一名博士生，他有一桶桶的材料，用來製造與小行星表面成分相似的物體，包括那些含有水合礦物的物體。然後，他使用一盞強光燈和橢圓反射鏡，模擬集中的太陽能，加熱這種材料，從礦物中提取水分。

“我們可以製造水。我們也可以得到二氧化碳。研究教授克里斯·德雷爾說：“從水裡，我們可以製造火箭推進劑，這是你在太空中首先要做的事情，以實現運輸。”。

將水分解為氧氣和氫氣，將產生用於向火箭發射燃料的推進劑。研究人員說，月球、小行星和火星上有很多水。

在瞄準月球和更遠的地方的同時，學生和月球哨所的執行長塞勒斯（Cyrus）也是專業人士和企業家中的一員，他們想辦法讓自己的技術在離家更近的地方工作，以保持公司的發展。該公司的漫遊探礦者軟體和其他系統可用於導航和繪製地下礦山地圖。

這家初創公司幫助當地學校開發了定製的空氣品質感測器，並從彭博慈善機構那裡為丹佛市的太陽能無線裝置網路贏得了100萬美元，用於太陽能和無線裝置網路。這項技術源於月球前哨基地的一項工作，該工作旨在減輕月球土壤沙礫對月球空氣品質的影響，因為沙礫不利於人類呼吸，而且會對機器人系統產生不良影響。

“很明顯，我們需要一種方法讓燈一直亮著。第二，我們希望在我們的背景下產生積極的影響。

塞勒斯也很希望看到他的探礦者被美國國家航空航天局（NASA）指定的公司運送到月球上。洛克希德馬丁公司和另一家科羅拉多州公司Deep Space Systems於2018年11月被指定有資格投標提供商業月球有效載荷服務。

賽勒斯說：“如果你看看大多數月球車，它們都是微型貨車的大小。“所以，我們要做的是降低這些大型漫遊車的成本、體積、功率和所有要求，以便我們能夠以經濟有效的方式將成群的漫遊車分佈在月球表面。”

太空礦工的出現拉開了星際殖民的序幕，看，阿凡達時代臨近了！