隨著地球資源日益枯竭,,人類開始將目光投向太空,,特別是月球,、火星和近地小行星等富含礦產(chǎn)資源的地方。太空采礦這一以往只在科幻小說(shuō)和電影中出現(xiàn)的概念,,正逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),。
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)劉新華教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出國(guó)內(nèi)首臺(tái)多功能太空采礦機(jī)器人。該機(jī)器人采用六足模式,,包括三個(gè)輪足和三個(gè)爪足,,旨在適應(yīng)太空中的微重力環(huán)境。在地球上,,機(jī)器人的重量足以支撐鉆頭鉆進(jìn),,但在月球或小行星上,由于重力較低,,如何讓鉆頭順利鉆進(jìn)星體表面成為一大難題,。為此,科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了特殊的爪刺足,,這種結(jié)構(gòu)在微重力環(huán)境下具有更強(qiáng)的附著能力和抓地能力,,使機(jī)器人能夠在固定位置進(jìn)行采樣,并根據(jù)地形移動(dòng),。目前,,這款太空采礦機(jī)器人原型機(jī)已申請(qǐng)專利并通過(guò)初審。
除了適應(yīng)微重力環(huán)境,,太空采礦機(jī)器人還需應(yīng)對(duì)極端溫差,、真空,、太空輻射以及重量體積限制等一系列挑戰(zhàn),。劉新華教授團(tuán)隊(duì)為機(jī)器人搭建了一個(gè)模擬近地小行星表面環(huán)境的“訓(xùn)練場(chǎng)”,,通過(guò)懸吊機(jī)構(gòu)抵消重力,實(shí)現(xiàn)微重力的變化,。經(jīng)過(guò)不斷訓(xùn)練,,機(jī)器人已經(jīng)能夠調(diào)整自身結(jié)構(gòu)形狀,適應(yīng)復(fù)雜地表環(huán)境,。此外,,機(jī)器人還需要在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)深地工程智能建造與健康運(yùn)維全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行更嚴(yán)格的測(cè)試,以模擬月球表面的極端環(huán)境,,如六分之一地球重力,、超高真空以及極端溫度變化。
開發(fā)太空資源不僅代表科技競(jìng)爭(zhēng)的新高度,,也承載著未來(lái)人類文明可持續(xù)發(fā)展的希望,。基于現(xiàn)有的空間科學(xué)技術(shù),、航空航天技術(shù)和采礦技術(shù),,人類有望在未來(lái)幾十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)近地星體上的太空資源的試驗(yàn)性開采。月球作為地球唯一的天然衛(wèi)星,,距離較近且資源豐富,,是當(dāng)前全球關(guān)注度最高的目標(biāo)。月球表面的氦-3可作為核燃料,,背面水冰資源也是重要資源,。此外,太陽(yáng)系中數(shù)量眾多的小行星也蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源,,尤其是稀土資源和金屬資源,,初步估計(jì)有1500多顆近地小行星具有高開采價(jià)值。
目前,,全球科技界在地外天體鉆孔技術(shù),、太空中原位資源利用等關(guān)鍵技術(shù)上取得了大量成果。新興技術(shù)如太空3D打印技術(shù)的發(fā)展,,進(jìn)一步推動(dòng)了太空采礦裝備的制造和組裝,。這些進(jìn)展使得人類在太空資源的開發(fā)利用方面充滿期待。向外太空發(fā)展是人類社會(huì)未來(lái)發(fā)展的重要階段,,解決資源問(wèn)題是關(guān)鍵一步,。因此,太空采礦及月球資源的原位開采利用成為研究的重點(diǎn),。