殖民月球经济学:月球采矿旅游,是可行目标,还是亿万富豪们的异想天开?
后阿波罗时代,我们寄希望于NASA等机构来实现我们建立太空基地的梦想。四十多年后,我们仍在等待“Moonbase Alpha”(*出自影片《太空1999》)。宇航员、企业家、梦想家们总是不断追求着殖民月球的梦想。
而现在,技术、金钱和政治的利益融合正推动着这一梦想的实现,科幻场景如今更接近现实。
在本文记者对太空科学家、行业官员和未来学家的采访中,似乎可以看到一幅非官方的殖民月球的蓝图。
首先,私营的航天公司降低发射成本。目前,SpaceX表示Falcon 9的发射成本是6200万美金,而更高端的Falcon Heavy预计发射成本是9000万美金。如果大量生产购买,还会有折扣。SpaceX正将食物和供给带到国际空间站,并希望在2019年的某个时间运送宇航员到太空。
其次是飞行轨道平台。中国计划2020年发射一个地球轨道空间站,而NASA已要求合约私营公司在2022年前在月球附近开发出一个“月球轨道平台 - Gateway”。这可能是NASA未来探险月球和火星的基地发射台。
与此同时,像Moon Express这样的私营公司,在中国,印度和欧洲也有很多,他们都在研发推进机器人着陆器和漫游车。
最后一步就是让人类登上太空。也许是成立政府基地,或者是私人月球度假村。
据位于华盛顿州雷蒙德市的创业公司Planetary Resources首席执行官Chris Lewicki表示,NASA长期的月球研发是私人公司在月球表面建立基地的关键。该公司计划在太空开采小行星,用于火箭燃料和水。
“政府计划就像购物中心的主力租户,”Lewicki谈到NASA和未来的月球基地时表示, “如果没有这些大型租赁公司,所有小企业都无法谋生。没有美国宇航局,私营公司就很难探索太空。”
有人说这一切都可能在未来10年内发生。也有人说,在开发常规月球发射技术之前至少需要20年时间,直到成本降低,有了实际上的消费需求。
布朗大学的行星科学家James W. Head III以前在NASA工作,曾为为阿波罗任务选择登月点。他认为这一过程发展缓慢,就好像新世界殖民地的建立,并非一蹴而就。 他表示:“发现,探索细节和剥削之间存在着滞后。”
为什么要登月?
很多人相信月球殖民地会让我们更好地了解如何进一步深入太阳系。一生中,有机会亲自登上月球也是难得的体验。月球比火星更接近地球,需要三天时间到达那里,而火星则需要九个月。
还有人提出“月球采矿”的想法。
一些中国和欧洲的研究人员认为,月球表面含有大量的氦-3,这是一种稀有元素,可以作为未来的能源,为从地球进一步向太空运行的火箭提供燃料。 (缺点是将氦3加工成可用的东西需要大量的能量。)月球的极地区域也有“冷冻水”:可以通过电解将其分解为氢气和氧气,帮助呼吸,同时这也是另一种火箭燃料来源。这听起来可能还有很长的路要走,但欧洲和中国月球计划的领导人已经表示,他们计划在接下来的月球探索中着重研发这一块。
殖民月球还有一个重要原因:人类的生存。 阿波罗16号宇航员John Watts Young曾说:“只能生存在某一特定行星上的物种无法存活,寻找新的星球可能不是求生的坏策略,这一动机迟早会促使我们建立月球基地。”
月球经济如何运转?
为了实现月球基地,经济基础是必要的。已经有一个不断增长的“低地球轨道”经济体(简称LEO)正在将卫星送入太空,为它们提供服务并准备为人们在地球轨道上建立工作站。
LEO经济数字不断增长。根据总部位于弗吉尼亚州亚历山大市的咨询公司布莱斯太空科技公司(Bryce Space and Technology)2018年5月的一份报告,自2000年以来,已有180多家初创企业投资超过184亿美元的投资。 SpaceX估值为280亿美元,是商业太空产业的巨头,其CEO埃隆·马斯克希望能够做到以下所有的内容:发射一颗地球轨道卫星,将人们送到月球周围,最终建立一个火星基地。
如大家熟知,马斯克经常不能按时完成工作,无论是交付特斯拉Model 3还是他雄心勃勃的太空计划。但SpaceX火箭发射的频率——自2017年初以来有28次——使其成为世界上最成功的商业太空发射公司之一。
SpaceX一边研制如何重复使用火箭,一边设法降低发射成本。这可能为在地球周围和月球周围建立一套新的zero-G 进站提供了可能。这些私人休息站最终可能取代NASA耗时20年耗资1000亿美金建立的国际空间站,这一空间站正处在最后一个阶段。白宫表示,希望2024年之后,可以让其他机构来运营该空间站,以便NASA能够将目标放在让人们重返月球和火星上,尽管目前,这一提议并没有得到国会的同意。
总部位于休斯顿的Nanoracks公司在空间站运营自己的实验室,为商业以及大学里的客户发射名为“立方体卫星”(cube-sats)的10英寸的小型卫星。该公司的首席执行官Jeffrey Manber表示,从“低地球”经济向月球经济的转变是切合实际的。
“我们将在五年内建设LEO酒店,十年后将会有不断发展的基础设施,”Manber表示, “将来,会有分散在边境的酒店、仓库、油库、商业以及月球殖民地。”
你也许会觉得Manber很疯狂,但他所说的许多事情实际上正在发生。比格罗航天公司航空航天公司(Bigelow Aerospace)是一家太空科创公司,他们2016年在空间站建造了一个充气宇航员工作模块,并计划在2022年前将其中一个模块放到月球轨道中运行。该公司由美国Budget Suites酒店的创始人、亿万富翁Robert Bigelow所有。他坚信地球上曾有过UFO的来访。
目前,像Bigelow一样积极探索月球的亿万富翁还有Blue Origin 的Jeff Bezos(亚马逊创始人),SpaceX的Musk,Virgin Galactic的Richard Branson。
他们的财力雄厚,无需每季度收益回报,这有助于推动技术向前发展。他们建造火箭,让像Bigelow和Nanoracks这样的公司飞离地球,进驻月球。在阿波罗年代,只有NASA能够匹敌他们的烧钱能力。Bezos最近表示,他每年卖出10亿美元的亚马逊股票来供给Blue Origin。
Blue Origin正在开发Blue Moon着陆器,它可以将货物运送到月球表面,以准备基地,以及New Glenn火箭,该火箭在今年7月测试成功。
殖民月球现实吗?
红极一时的科幻小说《火星救援》,2015年被改编成了电影,并由马特达蒙主演。这本书的作者Andy Weir后续写了一篇关于月球殖民的的书《阿耳特弥斯》,描述了在月球上争夺矿产资源的计划。Weir将故事架构在21世纪80年代,他相信真实的月球基地是可能的:火箭发射经济系统的形成是人类登月的转折点。
Weir说:“拥有Heinlein式(20世纪50年代的科幻作家Robert Heinlein)未来的关键就是使得脱离地球引力变得更便宜,一旦做到这一点,一切便顺其自然了。”
Weir对数据进行解构,来计算如何让太空游客在月球度假村享受仅需7万美元的假期。他的粗略估计是,火箭发射的成本必须从目前的每公斤4,635美元(2015年美元)降至每公斤35美元左右。这是一个很大的下降,但实现这一降价的过程可能没我们想象得那么久。
Weir认为,月球本身已经拥有了建造城市的自然资源,所以我们只需要等待解决上述问题即可。
“即使在你把价格降到LEO的标准,你仍然需要当地资源,”Weir说, “早期的开拓者并不是带着木材托盘来建造他们的房屋的,月球资源富饶,这些资源正是人民需要建造月球基地的东西,比如,长石岩,覆盖了月球表面的大片区域,它可以分解为铝,氧,钙和硅(用于玻璃)。”
但经过研究,Weir意识到,海底,地球的极地和撒哈拉沙漠其实都比月球更容易殖民。他指出,你还必须携带可呼吸的氧气,防止太空辐射的装备以及食物和水。
“问题在于我们仍然不想把人送到月球上,”Weir说。 “人民想发送机器人。人类很脆弱,会死亡。而机器人则不然,没有人在他们死的时候感到不安。”
中国已经在努力解决这个问题。中国计划在今年12月向月球的远端发射着陆器和漫游车。中国领导人还谈到了到2036年将宇航员送上月球,而白宫则表示希望美国宇航局重返月球,但没有给出具体日期。
与中国合作的行星科学家Head认为,中国政府拥有技术研发所需的大量资金。中国的太空计划不必担心向NASA那样,向国会支付费用,也不用靠出售股份来资助亏损的太空公司。
“对中国来说,最终的目标是让宇航员登上月球,他们肯定会朝这个方向前进,”Head说, “中国很有可能先我们一步,带着人类重返月球。”
*本文编译自Future Human栏目
原文作者
Eric Niiler,
Science writer @WIRED, science writing teacher at Johns Hopkins.