隨著地球資源的日益枯竭，人類的目光逐漸投向了太空，尤其是蘊藏豐富礦產資源的月球、火星、近地小行星等。太空采礦，這個以往在科幻小說和電影中出現(xiàn)的場景，正在逐步走向現(xiàn)實。
前不久，我國首臺太空采礦機器人在中國礦業(yè)大學誕生。一起去看看未來的“星際礦工”是什么樣↓↓↓
國內首個“星際礦工”誕生
中國礦業(yè)大學劉新華教授團隊研發(fā)的多功能太空采礦機器人，與時下火爆的人形機器人以及機器狗等不同，太空采礦機器人的基本形態(tài)為六足模式，有三個輪足和三個爪足。劉新華教授告訴記者，之所以這樣設計，主要是為了適應太空中的微重力環(huán)境。
太空采礦機器人要在地外星體上完成地質勘探和礦物采集任務，鉆探屬于必備技能。在地球重力環(huán)境下，機器人本身的重量就足以支撐鉆頭鉆進，而月球重力只有地球的六分之一，小行星上大多是低微重力，如何讓鉆頭順利鉆進星體表面就成了大問題。
為了解決失重帶來的漂移，科研團隊想到了模擬昆蟲的爪刺結構，于是，為太空采礦機器人設計了特殊的爪刺足。
中國礦業(yè)大學機電工程學院教授 劉新華：這屬于一個陣列式的爪刺，微重力環(huán)境下，它的附著能力更強，抓地能力更強。在微重力環(huán)境下能夠讓它固定住進行采樣，還能夠根據地形進行移動。
不僅能適應太空的微重力環(huán)境，“采用仿生六足移動結構”，機器人足末端有車輪和錨固結構兩種配置，也讓它可以在小行星坑洼不平的地面上行走。目前，太空采礦機器人原型機已經向有關部門申請專利，并且通過了初審。
中國礦業(yè)大學機電工程學院教授 劉新華：我們實現(xiàn)了這種微重力的等效實驗，這個機器人在模擬月壤的環(huán)境下，實現(xiàn)行走、錨固，甚至采樣。
“星際礦工”的“十八般武藝” 如何練成
太空采礦機器人要在太空星體上完成探礦采礦工作，不僅要面對微重力的問題，還要面對極端溫差、真空、太空輻射以及重量體積限制等一系列難題。如何讓機器人練就“十八般武藝”？劉新華教授團隊給太空采礦機器人搭建了一個特殊的“訓練場”。
中國礦業(yè)大學機電工程學院副教授 華德正：我們搭建這個環(huán)境主要考慮兩個方面，一個方面就是模擬近地小行星表面的風化程度，主要是以沙壤為主。另一塊就是微重力環(huán)境，我們設計的這種懸吊機構，通過垂直的懸吊抵消它的重力，實現(xiàn)微重力的變化。
團隊成員介紹，經過在沙盤上不斷訓練，目前，通過六足差動系統(tǒng)懸架、離合器等協(xié)同工作，太空采礦機器人已經可以根據工作環(huán)境調整自身結構形狀，適應地外星體的復雜地表環(huán)境。
要掌握更多勘探的絕活，太空采礦機器人還需要到中國礦業(yè)大學深地工程智能建造與健康運維全國重點實驗室進行“進階訓練”，這里可以精準模擬月球表面極端環(huán)境。
中國礦業(yè)大學深地工程智能建造與健康運維全國重點實驗室副教授 李瑞林：這個設備主要是將月球的原位環(huán)境模擬出來。六分之一G重力場，超高真空的環(huán)境。月球上白天可以達到130℃的高溫，晚上可以達到-180℃，甚至在極區(qū)可以達到-250℃的低溫。
不僅實現(xiàn)對月球小重力場等極端環(huán)境的長時間、高精度模擬，這一裝置中正在開展的兩個研究，“月球資源特征與儲層物性原位探測方法與裝備”“月球極區(qū)水冰資源溫控貫入開采與原位制氫方法與裝備”，也都是太空采礦研究的重點科研項目。
中國礦業(yè)大學深地工程智能建造與健康運維全國重點實驗室副教授 李瑞林：將環(huán)境模擬出來以后，我們再采用和月壤性質相似的模擬月壤，將月球地層的特性高保真重現(xiàn)出來。實際上它就是跟月球上基本一致的狀態(tài)。這時候我們再去做實驗，實際上跟月球上的數據是接近的。
人類有望試驗性開采 近地星體上的太空資源
開發(fā)太空資源不僅是科技競爭的制高點，更承載著未來人類文明可持續(xù)發(fā)展的希望。專家介紹，基于現(xiàn)有的空間科學技術、航空航天技術以及采礦技術等，人類有望在幾十年內實現(xiàn)試驗性開采近地星體上的太空資源。
專家介紹，在有限的地球資源最終將面臨枯竭困境的威脅下，人類走向太空是必然選擇。月球作為地球唯一的天然衛(wèi)星，同時具有距地球相對較近的優(yōu)勢和豐富的資源，目前對月球資源的探索研究全球關注度最高，科研投入也最大。
中國礦業(yè)大學環(huán)境與測繪學院教授 李懷展：月亮表面的氦-3，它可以作為核燃料，還有月球背面水冰資源。
月球資源或成人類最先 開發(fā)利用的太空資源
專家介紹，20世紀50年代末以來，全球成功登月并開展探測任務的月球探測器和載人飛船已有80多個，積累了豐富的月球探測相關資料。目前中國、美國、俄羅斯等國都制定了載人登月計劃，月球資源極有可能成為人類最先開發(fā)利用的太空資源。
此外，太陽系中數量眾多的小行星也蘊藏著豐富的礦產資源，其中近地小行星運行軌道距離地球較近，同樣開發(fā)利用相對便利，目前已初步掌握有1500多顆近地小行星具有非常高的開采價值和可采性。
中國礦業(yè)大學環(huán)境與測繪學院教授 李懷展：小行星主要是稀土資源，還有就是鐵、鎳、鈷這種金屬。通過前期的探測，這些資源是確定存在的。
人類在與太空采礦有關的 關鍵技術上取得大量成果
據了解，目前全球科技界在地外天體鉆孔技術、太空中原位資源利用等與太空采礦有關的多個關鍵技術上取得了大量成果。太空3D打印技術等一大批新興技術涌現(xiàn)，也讓我們對在太空制造組裝采礦裝備和利用太空資源充滿期待。
中國礦業(yè)大學深地工程智能建造與健康運維全國重點實驗室副教授 李瑞林：向外太空發(fā)展是人類社會未來發(fā)展非常重要的一個階段，是人類文明發(fā)展非常重要的一個階段。去外星球發(fā)展，第一步就是資源，要解決資源的問題。所以這就是我們國家也包括我們自己做研究，重點在聚焦太空采礦，或者說月球資源的原位開采利用放在首位的原因。
