著名物理學家霍金曾表示，“在未來一百年內，人類為生存必須離開地球，去太空尋求新的家園。”這句預言揭示出人類探索太空采礦的本質原因。

2021 年，中國“嫦娥 5 號”帶回 1731 克月壤的消息令人興奮，這讓近乎科幻的場景成為現實。同時，太空資源的開采利用也成為科學各界熱議的話題。

其實，早在 10 年前就有人關注到太空采礦，2009 年，一家名為“PR（Planetary Resources）”的小行星采礦公司成立。2015 年之后，隨著行業的進一步發展，歐美等發達國家先后對小行星采礦進行立法，甚至有的國家將“小行星采礦”提升至本國的戰略層面。

十幾年過去了，全球的小行星采礦公司已經取得了階段性的進展。從太空采礦這個大賽道的演進歷程來看，各國政府、私人機構、科研院所在這方面的投入越來越大。

為何社會各界對太空采礦具有如此高的熱情呢？

太空采礦或可破解地球礦產資源枯竭難題

由于人類開采強度及需求量日益增加，全球能源及稀缺礦產資源將面臨枯竭。

譬如，據 2021 年《世界能源統計年鑒》數據顯示，石油、天然氣和煤礦占全球一次能源消費的約 83%，其中石油、天然氣儲量僅能維持全球消費 50 年左右的。同時，據聯合國人口基金會預測，到 2050 年世界人口將達到 97 億左右。

而地球之外的資源極其豐富，可利用的資源也比地球存量資源要多得多。就太陽系而言，月球、火星、小行星等天體上都具有豐富的礦產資源及稀有金屬，類木行星和彗星上有豐富的氫能資源，行星空間擁有真空資源、輻射資源及超潔凈資源。

中國礦業大學教授、皇家墨爾本理工大學榮譽教授張克非在題為《太空采礦發展現狀、機遇和挑戰》（An investigation of space mining-current status，opportunities and challegges）的論文中提到：“為了破解地球礦產資源枯竭的難題，開發與利用豐富的太空資源勢在必行，由此太空采礦應運而生”，相關論文發表在 Journal China University of Mining&Technology上[1]。

該論文指出，太空資源的開發與利用既是大國博弈、科技競爭的關鍵，也是未來人類文明可持續發展的大勢所趨。太空資源探測、太空采礦智能機器人平臺的設計與制造、太空資源勘探與采選、采礦空間安全與資源原位利用已成為太空采礦迫切研究的四大命題。

張克非教授表示：“由于小行星上有很多鉑金屬元素，太空勘測器的著陸和****相對容易，所以，開采近地小行星的礦產資源是首選、也是未來發展的趨勢。”

開采月球等行星礦產資源變得可行

面對如此嚴峻的能源、礦產資源緊缺的挑戰，各國政府、私人企業和科研院所進行了長期的探索，2015 年 11 月 25 日，時任美國總統奧巴馬簽署了《美國商業太空****競爭法》，其中，太空資源勘探與利用部分賦予了私人企業太空采礦的合法性，間接推動了采礦領域的良性發展。

在此之后，盧森堡成為歐洲第一個宣布開采近地小行星上礦石資源的國家。2019 年，日本小行星“龍宮”探測器“隼鳥－２”于當年 ２ 月 22 日完成了首次小行星采樣。同年，起源太空公司作為中國首家致力于太空資源開發和利用的商業公司，開始從“找礦-探礦-占礦-采礦-返回”五個路徑來探索太空采礦。

2018 年，美國科羅拉多礦業大學（Colorado School of Mines）開設了全球太空資源領域的首個跨學科研究生專業—太空采礦，旨在培養下一代太空科學家和工程師，可持續研究月球、火星和小行星等資源的利用。

與此同時，中國礦業大學也成立了國內首個太空采礦國際研究中心，并設立太空采礦項目，積極地探索太空采礦。

在各國政府、私有企業和科研院所等力量支持下，開采月球等行星礦產資源或將變得可行。就該研究提及的月球而言，月球具有豐富的礦產資源，月面下稀有金屬的儲藏量比地球還多。同時，月球上含有大量的地球上最常見的17種元素。

以鐵為例，僅月面表層 5 厘米厚的月壤中就含有上億噸鐵元素，月球蘊藏著豐富的能源與礦產資源，具有非常高的開采價值。據估計，月球上的氦-3 （無污染的能源資源）– 能夠供應全球能源使用 100 年以上。

1959 年至今，美俄兩國已****了約 70 多個月球探測器和登月載人飛船，此外，中國也實現了嫦娥四號月面著陸器和巡視器，在月球探測方面積累了許多資料。目前，人類對月球已擁有相當程度的了解。因此，在月球上開采礦產資源已變得可行。

此外，隨著科學與技術的發展，特別是空間技術和現代采礦技術的發展以及人類深空探測能力的不斷增強，開發和利用小行星，尤其是近地小行星上豐富資源將不再是幻想。

加盟中國礦大為礦業 4.0 提供前沿性研究

張克非表示：“近年來，我國航天工程取得的重大成就有目共睹，這標志著我國航空航天技術進入世界先進水平行列。事實上，由于****能力和基礎研究的不足，我們距離真正的太空資源開發與利用還有很遠的路要走。我們對于火星、月球及近地小行星的勘測活動及相關技術尚處于起步探索階段。”

中國礦業大學作為中國唯一一所以礦業命名的高校，有使命、也有義務作為太空資源開發與利用的“排頭兵”。但是，整個太空采礦領域還剛剛起步，在快速發展的中國市場中將涌現出諸多新機遇。

遠在大洋彼岸的張克非時刻關注著中國的太空采礦發展動態，結合自身的職業發展需求，他于 2020 年回國加盟中國礦業大學，并組建了自己的團隊，希望為礦業 4.0 或者未來采礦提供一些前沿性的研究。

張克非認為，接下來將重點研究太空采礦迫切需要在太空資源探測、太空采礦智能機器人平臺設計與制造、太空資源勘探與采選和太空采礦空間安全與資源原位利用四個方向。加盟中國礦業大學后，張克非將聚焦以下三個方面研究：

第一，把衛星導航技術（GNSS）應用到大氣探測，做極端天氣和氣候變化的研究。據悉，該成果之一（GNSS 掩星技術）已于 2012 年被澳大利亞氣象局采用，主要應用于中長期天氣預報，對南半球的氣象預報具有明顯的改善。

第二，人和物的跟蹤。張克非研究的礦山地下人員跟蹤項目，是當初被澳大利亞體育總局提供贊助的項目，起源于澳大利亞體育總局提供贊助的小型化體育競技項目，作為奧林匹克競技的一個“神秘武器”，可以實現無縫定位或者人和物的全員定位，在這方面，張克非團隊已獲得多項國際專利。

第三，研究空間的環境管理。從 1959 年底至今，人類已經進行了大約七千余次的衛星****，由于****活動、各種空間實驗、衛星相碰事件、以及廢棄的衛星在空間中互相碰撞而產生大量的太空垃圾，這給太空衛星的正常運行帶來了很大的威脅。

張克非表示：“很多垃圾的運行速度比子彈飛速高很多倍，即使米粒大小的垃圾，打到衛星上都有可能帶來毀滅性的影響。所以，對于空間環境的管理已成為空間研究的熱點問題之一，空間碎片或太空垃圾的探測管理、避障和碰撞分析變得極其重要。”

發展太空采礦技術，既是前沿性的科技探索，又是大國實力的展示。張克非希望，可以為礦業 4.0 的發展盡一點微薄之力。

值得關注的是，中國已經有一些太空采礦企業在該賽道布局，如起源太空。該公司成立至今發展迅速，2021 年自主研發的“仰望一號”太空望遠鏡和“起源太空 NEO-01”太空采礦機器人成功****

起源太空創始人蘇萌表示：“這兩個航天器的成功****，對我們來說具有‘里程碑’式的意義”。

“NEO-01”的主要任務是將攜帶的模擬小行星目標拋出并捕獲，該實驗將驗證“開采小行星”的第一步技術；“仰望一號”太空望遠鏡持續在軌工作，它在可見光-紫外雙波段的觀測，填補了國內天文領域在這一方面的空白。

“仰望一號”于 2021 年 8 月 25 日正式獲得國際天文學聯合會認證的天文臺站編號，成為亞洲第一個獲得國際認證的小天體觀測空間天文望遠鏡。

談及如何看待起源太空所做的業務時，張克非說道：“起源太空所做的事情非常具有前瞻性，由于太空采礦研發剛剛起步，中國企業有有望在國際上做到領先水平。”

為了探討破解地球礦產資源枯竭的難題，及探索空間資源域科研理論研究與工程技術發展進展，“第一屆國際太空資源論壇”將于 2022 年 1 月 8 日在線舉辦。屆時，張克非教授將作為受邀嘉賓出席。

參考：
1.Zhangkefei et al.,Journal China University of Mining&Technology 6，1026-1034（2020）
http://zgkd.cbpt.cnki.net/WKD/WebPublication/paperDigest.aspx?paperID=0c454977-a321-4ad0-b888-d94f0078b9a0