火星殖平易近新路径：从小行星开采金属并当场临盆火箭燃料

在大年夜众文化中，小行星经常以“威逼者”形象出现，比如好莱坞片子《世界末日》中，宇航员和油井工人试图在太空中炸毁一颗“德州大年夜小”的小行星。 然而，从科研视角看，小行星更接近一座“漂浮矿山”，其价值不在于摧毁，而在于开辟应用，为在另一颗行星上“建世界”供给资本。

研究指出，扶植火星殖平易近地不仅是工程难题，更是严格的物流挑衅。 一个真正可持续的火星基地，不仅须要食物和氧气，还须要大年夜量金属——如用于栖身举措措施的构造钢材、设备所需的铝材，以及制造和维修对象所需的铁等，而这些部件在经久运行中势必会磨损、破坏并须要改换。 假如每一次补给都依附地球发射，把金属当“补给品”运以前，从经久看既不经济也弗成持续。

今朝，从地球发射火箭，每吨货色的成本以数切切英镑计，飞往火星的路程则须要大年夜约六到九个月，具体取决于地火两星在各自轨道上的相对地位。 在如许的时光和成本前提下，试图用传统方法保持一个“星际五金店”式的补给体系，几乎没有实际可能。

EPFL团队在新研究中建立了一个复杂的计算模型，对“从小行星向火星输送金属”的全流程进行了模仿与定量分析。 太阳系内存在数以百万计的小行星，个中富含金属的 M 型小行星，本质上就是由铁、镍以及其他名贵金属构成的巨大年夜“金属块”，在行星轨道间漂行。 研究的核心问题是：在现有或可预感的航天技巧前提下，人类可否以足够低的能量和成本达到这些目标小行星、完成资本开采并将金属安然运抵火星。

团队开辟的计算法度榜样，会在多条潜在供给链筹划中“穷举搜刮”，测试和比较成千上万种组合，以寻找最优解。 模型综合推敲了多个关键变量：包含飞船在不合小行星和火星之间转移所需的能量、可实际开采和运输的金属质量，以及义务往返所需的推动剂量等。 研究结论认为，在特定前提下，构建如许一条“太空金属供给链”在理论上是可行的，不过其可行性高度依附于目标选择和义务设计的精细程度。

燃料问题是全部筹划中的关键一环，也是研究提出“奇妙转折”的处所。 部分小行星属于富含碳和水冰的碳质小行星，假如能在这些天体上对资本进行处理，就可以直接在太空中制造火箭推动剂，而无需从地球为往返航程携带全部燃料。 新研究将“在小行星当场临盆燃料”的假想纳入供给链计算之中，这意味着部分运输义务可以在太空实现自给自足，从而明显进步整体义务的经济性和灵活性。

经由过程对不合轨道前提和小行星类型的模仿分析，研究团队给出了若干在现有航天技巧才能范围之内、具有实际可达性的目标候选。 这些目标小行星在轨道能量需乞降潜在可开采资本之间实现了相对均衡，使得往返义务在理论上具备“赚得回”成本的可能；相反，选择欠妥的小行星，则可能在推动剂消费上得不偿掉，其燃料消费甚至跨越所输送金属的价值。

研究还强调，一些碳质小行星，比如编号为 253 的“马蒂尔达”（Mathilde）等，凭借其富含水冰和碳的成分，有望成为将来太空义务中制造燃料的“加油站”和原料基地。 与此同时，富金属小行星则更合适作为“粗加工矿源”，为火星地表的扶植活动供给钢铁、合金等基本材料，两类天体在供给链中各司其职，互相弥补。

尽管距离真正意义上的小行星采矿行动仍有相当长的技巧和工程距离，但这项研究的意义在于，从物流与体系工程的角度证清楚明了问题在理论上“可解”，而非天方夜谭。 研究提出了一条完全的构思路径：经由过程在小行星上开采金属、在太空中当场制造燃料，再将这些资本输送至火星，为那边的殖平易近地供给扶植所需的关键物质。 在这幅愿景中，火星不仅须要扶植者和工程师，也须要新的“物流总监”，负责治理从小行星到火星的星际供给链，而最新研究则展示了这种体系在科学与工程层面是有望实现的。

这项工作以《从物流视角看：应用小行星采矿支撑火星殖平易近》为题揭橥在预印本平台 arXiv 上，由 Serena Suriano、Shamil Biktimirov、Dmitry Pritykin 和 Anton Ivanov 等人结合签名。 研究在宇宙飞翔经济性、小行星资本应用和行星基地可持续性之间建立了体系性的接洽，为将来筹划火星经久驻留义务供给了重要的理论基本，也为“若何让火星成为第二个家园”这一问题供给了新的思路。