太空采矿，会是一场新的“矿业革命”吗？

近年来，世界太空大国、强国展开了新一轮竞争，太空产业飞速发展。太空采矿作为太空产业的关注焦点之一，越来越受到重视。各国纷纷开始规划本国的太空战略，希望在太空探索中占领先机，优先对太空中各类资源进行开发。2020年10月，美国宣布与澳大利亚、加拿大、英国等七国签订《阿尔忒弥斯协定》。协定中除明确各国可以拥有和使用月球资源外，还计划建立“安全区”以防止竞争对手干扰与破坏。

一、外空间丰富的矿产资源

随着地球矿产资源的不断开采，消费量不断增大，地球资源逐渐难以满足人类社会的需要。同时，航天技术的不断发展让人类逐渐走向更遥远的太空。在太空探索中，如何进行资源补给也是人类面临的一大难题。外空间数量众多的天体中蕴含了丰富的矿产资源，可作为新的开采目标。目前，月球以及近地小行星是较为可行的太空采矿目标。

（一） 月球资源

自上世纪以来，人类持续不断地探索月球。随着技术的发展，人类对月球资源的认识也在不断加深：月球上含有丰富的金属、稀土、氦－３等资源。月球上的月海区域富含钛铁矿，其中Fe质量分数在14%~17%之间。月海附近的高钛月海玄武岩的Ti质量分数较高，在5%~8%之间。月球高地岩石中含有富含铝元素，质量分数在10%~18%。月球上还蕴含有丰富的稀土元素以及钍、铀等放射性元素。此外，月壤中还含有丰富的氦－３。据估算月球表面约含有71.5万吨的氦－３，可作为核能原料开采。

（二）近地小行星资源

近地小行星是指轨道远日点和近日点分别位于地球轨道外侧和内侧，能够近距离飞掠地球的小行星。截至2016年7月，在近地球轨道中有观测记录的小行星已达14000 多颗。根据中国矿业大学张克非教授的文章，目前约有1500颗近地小行星可作为太空采矿目标。按照常用的光谱特征进行划分，小行星具体可分为三类: C类（碳质）小行星、Ｓ类（硅质）小行星、Ｍ类（金属质）小行星等。其中，C类小行星和M类小行星含有丰富的资源，具有较高的开采价值。C类小行星富含碳、氢、氧等元素，可作为行星探索的燃料补给站。M类小行星主要由铁、镍构成，部分含有铂、钴、铑等珍惜金属。以灵神星为例，根据美国国家航空航天局（NASA）的勘测数据，灵神星约含有5亿亿吨铁，5000万亿吨镍以及其他稀有金属。

二、外空间矿产开发的法律政策问题

1963年，联合国大会通过的《外空宣言》明确指出，任何国家不得将外空的任何部分据为己有，所有国家对外空的利用必须是和平用途。但《外空宣言》是对国家主体进行规范，未对私人公司的行为做出明确规定。1979年的《月球协定》则明确禁止了私人公司的商业开采，仅允许以科研目的占有。但是，《月球协定》的法律效力有限，联合国五大常任理事国均未加入该协议。  

2015年，美国通过了《2015外空资源探索和利用法》。该法案规定：“任何参与小行星或外空资源商业复苏计划的美国公民，都有权获得在小行星或外空的任何资源，包括根据法律获得的拥有、运输、使用、销售小行星及外空任何资源的权利。”该法案赋予美国私人企业太空采矿权。该法案认为小行星本身不归属于某个国家或企业，但开采出的矿物则归私人企业拥有。同年，卢森堡议会通过类似法案，允许私人公司进行太空采矿。

同《2015外空资源探索和利用法》一样，新近签署的《阿尔忒弥斯协定》也是宣称拥有月球开采出的资源的所有权，而非月球的主权。美国希望通过该协定明确其主导的探月活动国际法律基本原则，为进一步推行其太空战略、探索太空提供法律依据。

美国这种立法方式仍然具有较大的争议。有研究人员在《科学》杂志上撰文，呼吁各国说出他们对《阿尔忒弥斯协定》的反对意见，认为美国应该通过联合国条约程序，就太空采矿进行谈判。

三、国外外空间采矿的执行进展

小行星采矿方面，美国、日本等发达国家已完成了对近地小行星飞跃、交汇、绕飞、采样返回的任务。2020年10月，美国OSIRIS-Rex探测器精准抵达小行星“班努”的“夜莺”撞击坑并进行取样。2020年12月6日，日本隼鸟二号成功完成对小行星“龙宫”的取样并将样品送回。中国科学院微小卫星创新研究院邱成波先生的文章指出：目前，发达国家对于近地小行星深空探测方面的技术愈加成熟，更深层次的采样、行星防御、小行星抓捕与采矿等空间任务已经提上日程。

月球资源开采上，各航天强国也在积极推进本国的月球采矿计划。美国航空航天局（NASA）计划与私人企业合作开发月球资源。NASA计划采取私人企业对月球进行开采，然后对私人企业获取的月壤进行收购的模式。2020年9月10日，美国国家航空航天局发布询价文件，希望获取50~500克月岩或月壤样品。公司仅需提供采集到样品的证据，无需将样品运回地球。NASA将在之后的一项计划中将其收回。该项目将作为以后月球采矿的示范性工程。欧洲航天局2019年初与火箭制造商阿丽亚娜集团签署协议，计划在月球建设基地，探索于2025年前实现在月球表面采矿。

外空间丰富的矿产资源极为诱人。但是，在技术与经济效益上，以商业盈利为目的外空间采矿短期内仍然不具备可行性。

技术上，目前较为可行的开采方式是对太空资源进行原位加工，也是多数国家的科研公关目标。小行星采矿需要在零重力或微重力条件下完成矿物的处理、分离、提炼。人类目前还没有在如此苛刻的重力条件下对矿石加工处理的技术。相比小行星来说，月球采矿面临的技术难题更小。月球矿产资源可采用真空热分解、熔盐电解等方法，但这些方法仅适用于小规模生产，无法进行大规模开采。

经济上，国际宇航联空间运输委员会秘书长杨宇光先生曾对美国 Osiris-REx 小行星采样返回任务做出估算，该项任务的总投入大约9.84亿美元，而最终2023年采回地球的样本重量仅0.1～2公斤。太空采矿的成本远远高于在地球上直接开采。

五、总结

目前，太空采矿技术上不完善，经济成本高昂，远远高于在地球上直接开采。世界各国尚处在技术积累和人才培养阶段，为太空矿产战略进行准备。但是，关于太空资源的竞争已经如火如荼的开始了，各国都在积极规划，希望能在太空资源的竞争中占得先机。

笔者认为，对我国来说可从以下几个方面为我国太空采矿战略进行准备：

1.积极进行太空探索。积累深空勘测经验与勘测数据，增强我国对太空中各类天体的认识与了解。

2.加强关于相关立法的研究，制定适合于我国的太空采矿规划，为我国的太空采矿战略在政策上铺路。

3.开设相关专业，培养专业人才，为我国太空采矿战略进行人才储备。

我国著名空间飞行器总体信息处理专家叶培建院士曾就小行星采矿表示：“我国只要去做，10年内就能开展示范性工程，要实现大规模开采，大约需要50年左右。”（本文在写作过程中参考了李琛、符志明、孙亦丰、王国语等学者专家的研究成果，在此一并表示感谢）