一个巨型充气袋或成捕捉小行星与太空垃圾的“神器”

  据美国有线电视新闻网报道，小行星中蕴藏着大量的贵金属与普通金属。尽管获取这些资源面临诸多明显挑战，但一些初创公司认为，这些天体能够为地球矿物开采提供可持续的替代方案。毕竟，地球矿物开采正面临着资源供应减少、环境破坏等诸多难题。

  一场获取小行星丰富资源的竞赛已然拉开序幕。总部在加利福尼亚州的TransAstra公司，便是致力于解决这一问题的企业之一。该公司研发并测试了一种名为“Capture Bag”（捕获袋）的设备，它是一种尺寸各异的充气袋，目标是从微小的石块到房屋大小的巨石，各类物体都能被其捕获。该公司表示，该设备还可用于清理人造太空垃圾，而这一问题正日益成为政府和科学家们担忧的焦点。

  “小行星采矿是一项极具危险性和挑战性的事业，”在加州理工学院任教的航空航天工程师、TransAstra公司创始人乔尔·塞尔说道，“要解决小行星采矿问题，实际上必须同时解决其他四个问题，我们叫做检测、捕获、移动和处理。”换句话说，小行星采矿系统一定要具有探测待开采太空岩石的能力，能够成功捕获它，将其安全移动到太空中的合适位置，最后对其做处理以提取矿物。

  “我们在所有这些领域都拥有有关技术，”塞尔补充道，“据最新统计，我们已拥有约21项专利，而且大约每个月都会有一项新专利获批。”

  今年10月初，TransAstra公司在国际空间站上完成了对捕获袋的初步测试，不过此次测试并未进行实际捕获操作。借助私人和美国国家航空航天局（NASA）的资助，该公司目前正准备制造一个更大、功能更强大的设备版本。

  塞尔深知哪些小行星值得开采，他的目标是将搜索重点放在那些绕太阳轨道高度类似地球的特殊天体群上：“它们在地球附近的漂移速度极为缓慢，距离仅有几十亿公里。”他说，“我们已掌握了数百个这类天体的位置信息，我们计划在2028年获取第一个，我们大家都认为，这将在太空中引发一场真正的工业革命。”

  截至目前，TransAstra公司已从私营部门的风险投资中筹集了约1200万美元，从合同和赠款中筹集了约1500万美元，这中间还包括与NASA和美国太空军的合同与赠款。

  从小行星上采集样本既困难重重又成本高昂。在该领域开展业务的两家初创公司——行星资源公司和深空工业公司，在取得任何重大成果之前就已倒闭。迄今为止，仅有三项任务带回了小行星样本，这些任务均由美国和日本的政府机构执行，耗资数亿美元。

  TransAstra公司已在亚利桑那州、加利福尼亚州和澳大利亚设置了大约十几台望远镜，该网络的任务是寻找适合采矿的小行星。第四个观测地点已计划设在西班牙。

  该公司将这些望远镜命名为“Sutter”，以加利福尼亚州的Sutters Mill命名。“那里是加利福尼亚发现黄金的地方，由此引发了淘金热，”塞尔解释道，“我们大家都认为，利用望远镜勘探小行星将引发太空‘淘金热’。”

  一旦某颗小行星被判定为合适的目标，TransAstra公司计划使用其捕获袋进行抓取。该袋子由航空航天领域常用的材料制造成，如凯夫拉纤维和铝，具备防漏功能。它能安装在运载器上，运载器会将其释放到目标附近，此时袋子会膨胀以容纳目标物体。

  Capture Bags有六种尺寸，从微型到超大型不等：“微型袋子可以放进咖啡杯里，”塞尔说，“它们能够捕获西瓜大小的碎片。”

  TransAstra公司在国际空间站上测试了下一个尺寸的袋子——直径约一米。“我们在七个月内，从白板上的草图完成了飞行演示硬件的交付，这在太空业务领域是闻所未闻的，”塞尔说。该设备由猎鹰九号火箭发射，由宇航员带入空间站，并安装到我认为是空间站外部气闸室内部的位置。随后，它在微重力和真空环境中进行了测试，并且成功通过了考验。

  拟议中最大的捕获袋将足够大，能够容纳一颗重达10000吨的小行星，其大小与一座小建筑相当。

  目前，TransAstra公司正在开发一款10米版本的袋子，即“大”尺寸版本，项目资金为500万美元，其中一半来自NASA。塞尔表示，该项目将在一年多时间内完成，之后将具备进行太空飞行的条件。不过，在寻找有价值的太空岩石之前，该袋子将先用不那么引人注目的太空碎片来测试，塞尔称其为“整个小行星采矿任务的风险缓解措施”。

  “那个10米长的捕获袋足够大，能够捕获位于墓地轨道但可能会引起导航问题的卫星。它会将这些卫星捕获并转移到更安全的地方，这是一项重要使命，”塞尔说，“但它也足够大，可以出去寻找小行星，所以我们目前正在与工业合作伙伴共同制定一项计划，以获取一颗可能重达100吨的小行星。”

  塞尔认为，将开采的材料带回地球没有经济意义。他坚信，开采小行星将使人类能够在太空中直接加工生产太空硬件所需的材料，并制造硬件。

  太空垃圾清除和小行星捕获都吸引了大量的关注与投资。今年早一点的时候，总部在美国的初创公司Astroforge推出了Odin探测器，这是一种旨在评估小行星以进行采矿目的的探测器。这是有史以来第一次私人小行星任务，作为IM - 2登月任务的一部分发射，但Astroforge公司在发射后与Odin探测器失去了联系。

  太空垃圾捕获测试多年来已取得不少成功，但目前尚未部署全面的解决方案，而与轨道碎片相关的风险却在持续不断的增加。人们提出了许多不同的技术解决方案，从复杂的机械臂到磁铁，甚至鱼叉。

  塞尔称，与更复杂、精密的太空物体抓取方法相比，捕获袋的一个优点是它成本低且坚固耐用：“只要袋子足够大，同一个捕获袋就可拿来捕捉不一样的形状的物体，”他说，并补充道最初每个袋子将花费数百万美元，但随着大规模生产，这种成本将一下子就下降，比机器人系统更具竞争力。

  布法罗大学机械与航空航天工程系副教授埃莱奥诺拉·博塔虽未参与TransAstra公司的项目，但她表示，捕获袋的主要特征是能够固定不一样的形状、大小和旋转动力学的物体。“这种多功能性对于小行星捕获很有价值，对于管理太空碎片更是如此，”她补充道，“主要的工程挑战之一在于在太空的真空和微重力条件下部署大型、高度灵活的结构；随着系统从基于国际空间站的实验版本向更大规模发展，这方面将至关重要。令人鼓舞的是，TransAstra公司最近获得了资金，将与NASA合作推进这一扩展工作。”

  同样是布法罗大学的机械工程教授约翰·克拉西迪斯，他与NASA、美国空军等机构合作监测空间碎片，但未参与TransAstra公司的项目。他表示，该公司在小行星采矿方面采用了一种极具创新性的方法，首先是用于在太空中寻找和跟踪小行星的萨特望远镜。“如果它有效，那么它将真正为小行星采矿打开大门，因为那里有很多我们现在看不到的小行星，”克拉西迪斯说，“最大的问题是：他们能否找到足够多的小行星来使其成本可行？我们会发现——在我看来，2028年这个目标相当雄心勃勃，但我想让他们能成功。”