太空采矿：脚踏实地，目标星辰大海

近期，我国首位太空采矿领域博士研究生、中国矿业大学2024届环境与测绘学院大地测量学与测量工程专业学生段亚博毕业，太空采矿研究引发广泛关注。

段亚博在进行太空采矿仿真模拟

与此同时，中国矿业大学研发团队发明的全国首台多功能集成化太空采矿机器人申请国家发明专利，已通过初审，即将进入实质审核阶段。这台机器人不仅能适应太空的微重力环境，还配有仿生六足移动结构，可以在小行星坑洼不平的地面上行走。

这是中国矿业大学太空采矿领域研究取得的新进展。

何为太空采矿？简单说就是开采地球外的矿物资源。太空采矿不仅仅是传统意义上的挖矿，涉及全系勘探、无人开采和原位利用，需要综合利用空间科学与技术、采矿学、行星学、天体力学、天体物理学、地质工程等理论与方法，研究与矿产资源、轨道资源、太阳资源等太空资源开发与利用相关的，从近地到深空、从表层到深部的定位定向、资源评估、全息探勘、无人开采、智能分选和原位利用的科学与技术。

2012年，时任中国矿业大学校长的葛世荣与中国工程院院士李德仁碰头，计划在中国矿业大学推动太空采矿领域研究。2016年，长期从事卫星定位及大地测量学研究的张克非入职中国矿业大学，牵头推进太空采矿领域研究。2018年初，中国矿业大学成立太空采矿国际研究中心。中国矿业大学资源环境技术研究院院长张克非任太空采矿国际研究中心主任。

据了解，太空采矿国际研究中心围绕太空采矿的关键技术与目标，依托中国矿业大学在矿业领域的研究优势，借助武汉大学在多光谱遥感方面领先的遥感技术、中国空间科学技术研究院航天航空发射和装备的经验优势、澳大利亚皇家墨尔本理工大学的太空导航与空间环境管理技术和理论优势开展研究。

该中心设立5个研究方向，即太空导航基准与遥测、太空采矿智能装备、太空资源勘探与采选、太空采矿空间安全、太空资源综合利用。

近年来，太空采矿国际研究中心依托中国矿业大学“双一流”学科建设，形成以张克非为核心的太空采矿科研团队。该团队集成中国矿业大学采矿、测绘、地质、化工等学科优势，强化学科交叉融合。同时，依托本硕博多条培养途径，加强太空采矿通识教育，为太空采矿领域研究储备专业人才。段亚博即是太空采矿国际研究中心培养出的首位博士研究生。

太空采矿国际研究中心成立以来，已开展两个阶段的研究工作。第一阶段主要研究深空基准构建与导航定位、深空矿物智能感知与资源勘探、太空机器人采矿技术、失重状态下矿物原位分选加工与利用以及太空采矿发展现状、机遇和研究方向凝练等内容；第二阶段主要研究太空采矿机器人导航与定位、小行星资源普查与感知、太空采矿大数据决策及原位处理、太空采矿机器人研发与应用、太空矿产资源智能分选及原位利用等内容。

目前，太空采矿国际研究中心已完成第一阶段内容研究，正在进行第二阶段内容研究，并申请国家自然科学基金重大科研仪器研制项目。

张克非表示，太空采矿涉及太空资源勘查、地外天体钻孔、原位资源利用等关键技术。目前，国内外在这些技术领域研究取得一定进展，但太空采矿在空间基准与导航定位、资源勘查与开采、资源分选与利用等方面缺乏系统深入研究，太空采矿的工业性试验还未有突破。

张克非建议，在太空资源探测方面，建立近地空间资源光谱数据库，构建多源遥感协同定量反演模型。综合考虑多种因素，利用地理信息系统和大数据分析确定太空资源开采的行星，并编目分析其可行性；在太空采矿智能机器人平台研发方面，开展太空环境微重力研究，确保机器人在微重力下能稳定作业；在太空资源勘探与采选方面，针对太空微重力环境下资源勘探与采选的紧迫需求，开展一系列关键技术研究；在空间安全与资源原位利用方面，开展太空采矿的安全理论与技术、采矿的安全监测与监管技术等研究，为太空采矿提供资源保障。

近地小行星的类别

近地小行星，是指那些轨道与地球轨道相交，近日点距离小于1.3个天文单位的小行星。它们主要分布在火星与木星之间的主小行星带以及海王星外部的柯伊伯带。别看这些小行星个头不大，它们可都是太阳系形成早期的行星残骸，蕴藏着极为丰富的矿产资源，堪称宇宙中的 “资源宝库”。根据矿物组成的不同，近地小行星主要分为三类：C型（碳质小行星）、S型（硅质小行星）和M型（金属小行星）。每一类小行星都有着独特的矿物组成和巨大的资源开发潜力。

C型小行星：水与有机物的宝库

C型小行星是数量最多的一类小行星，约占近地小行星总量的40%。它富含水、富氢化合物和碳化合物，对于了解太阳系早期演化、地球生命起源以及小行星资源开发利用都有着重要意义。日本 “隼鸟2号” 探测器探测的小行星 “龙宫” 就是C型小行星的典型代表。“龙宫” 表面主要由磁铁矿、铁菱镁矿、白云石和磁黄铁矿等矿物组成，镶嵌在蛇纹石和电化石的基质中。其表面的水冰和水合矿物可以通过太阳能加热转化为水蒸气，这对于航天器的推进系统或生命维持系统来说，是极为宝贵的资源。此外，C型小行星的有机材料还能通过微生物发酵产生甲烷，可用于工业应用和航天器推进。

C型小行星上的潜在矿物及其矿物晶体结构

S型小行星：硅与金属的富矿

S型小行星约占已发现小行星总量的17%，是小行星中的第二大类。这类小行星表面反照率适中，主要矿物成分为橄榄石和辉石，与普通球粒陨石的组成成分十分相似。日本 “隼鸟1号” 探测器探测的小行星 “丝川”，其表面土壤颗粒主要由橄榄石和辉石组成，硅、镁、铁等元素的含量较高。S型小行星的硅质矿物是生产硅的优质来源，而硅在太空太阳能光伏发电中有着不可或缺的作用。另外，S型小行星上的陨硫铁（FeS）可以通过热解和氧化工艺产出硫酸，用于溶解其他硅质材料。

S型小行星上潜在的矿物成分

M型小行星：稀有金属的 “金矿”

M型小行星因含有大量铁、镍等金属而被称为金属小行星，在近地小行星中占比较少。M 型小行星的金属含量特征与其成因密切相关：早期太阳系中行星间的剧烈碰撞，使得其内部铁镍合金内核外露，经过长期宇宙风化作用，最终形成了含有大量纯金属铁镍合金的M型小行星。以M型小行星 “神灵星” 为例，其表面的铂族金属含量预计在0.35%左右，是地球铂族矿床开采品位的几十倍。M型小行星上的稀贵金属很可能是以单质的形式嵌在铁镍合金中，这使得我们可以通过微波或太阳能加热技术进行高效提取。

M型小行星上潜在的金属材料和金属丰

新闻报道作者：本报记者王世雅 通讯员李怀展 版面编辑：王世雅

来源：中国煤炭报、现代快报、科技前哨

参考文章：《近地小行星矿物分离与资源提取的挑战与展望》，刊发于《宇航学报》，作者中国矿业大学能源资源高效加工与洁净化利用教育部国际合作联合实验室

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