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人類首次月球原位資源利用測試專案定檔,美國計劃明年執行任務

2024-11-18 22:13:59

商業化資源開採的觸角,要伸到地球之外了。

隨著世界各國對太空資源的興趣日益濃厚,月球正逐漸成為人類下一個開發的目標。明年,一艘小型著陸器將可能抵達月球南極,攜帶著一個重約 80 磅的鑽頭。這顆鑽頭將會深入月球的灰藍色風化層,嘗試探明從洞中挖出的月球塵埃中能找到多少水。

這就是被命名為極地資源冰採礦實驗-1(Polar Resources Ice Mining Experiment-1,PRIME-1)的計劃。該專案由 NASA 與休斯頓太空探索公司 Intuitive Machines 合作開展,將是首次在月球上測試原位資源利用(In-situ Resource Utilization,ISRU),即就地直接利用月球上的資源。

太空中的水,不僅是生命的基礎,也是火箭燃料的關鍵原料。在月球上利用這些水資源,是建立宜居基地的關鍵一步,將為人類繼續探索火星、小行星帶,甚至更遙遠的太空打下基礎。

除了水資源,月球和小行星上還富含鐵、鎳、鋰和鉑等寶貴的礦物質,這些資源可用於建造宇宙飛船、工廠和火星基地。相對於渺小而資源有限的地球來說,這些太空資源在理論上可以說是難以窮盡。如天體物理學家尼爾·德格拉斯·泰森(Neil deGrasse Tyson)所說,第一位萬億富翁或許會誕生在太空中。

隨著人類太空探索的不斷深入,ISRU 的前景正愈發吸引天文學家和風險投資者的關注,而 PRIME-1 是其中最具代表性的專案之一。

PRIME-1 屬於 NASA 商業月球有效載荷服務(Commercial Lunar Payload Services,CLPS)的一部分,該計劃旨在透過商業合作伙伴向月球發射裝置和探測器。CLPS 的目標是透過私營公司加速月球科學探測,從而幫助 NASA 降低成本、提高靈活性,並進一步開發人類的月球探測能力。

PRIME-1 是 Intuitive Machines 承擔的第二項 CLPS 任務,任務計劃將一個名為“TRIDENT”的鑽探裝置送至月球南極,驗證在月球極端環境下進行資源開採的可行性。TRIDENT 鑽探裝置能夠深入月球表面約 1 米,以獲取樣本,檢測水冰和其他揮發物的存在情況。這將是迄今為止此類技術在月球上的首次展示。

除了 TRIDENT 鑽探裝置,專案還配備了 MSolo(Mass Spectrometer observing lunar operations)質譜儀,用於分析鑽取樣本中的揮發物。該質譜儀將透過檢測揮發物來確認月球土壤中的水和其他關鍵資源。

PRIME-1 任務還將包括一個名為 NIRVSS(Near-Infrared Volatiles Spectrometer System)的紅外光譜儀,用於實時監測鑽探過程中的揮發物排放。NIRVSS 將幫助科學家們瞭解月球表面不同區域的成分分佈,並更好地評估月球極地區域的資源潛力。

不過,研究人員並不完全清楚這些水冰的確切位置及其物理和化學形態。Intuitive Machines 的首席科學家 Ben Bussey 解釋道:“所以,我們並不知道開採起來到底有多容易。用陸地採礦業的術語來說,這就是‘資源’和‘儲備’之間的區別。”[3]

PRIME-1 配備的鑽頭和質譜儀是固定的,無法移動。因此,著陸點的選擇至關重要。

夏威夷行星科學研究所高階科學家 Norbert Schörghofer 對任務表示謹慎樂觀。他指出,在光學波長下,永久陰影區域並沒有發現冰的直接證據,因此前景並不確定。他說道:“這是一場賭博”,但如果運氣好的話,月球航天器硬體陣列有可能會找到月球冰。“著陸點的溫度太高,冰無法積聚,但如果富含冰的物質從附近的隕石坑噴出,它可能還能存活下來。”

除了鑽探任務外,PRIME-1 還將部署諾基亞提供的 4G/LTE 網路,測試在月球上建立通訊網路的可能性,這將為未來的人類月球基地提供通訊支援。

此外,該專案還搭載了 NASA 支援的 Micro-Nova Hopper,這個小型探測器將在火箭驅動下繞月球跳躍,拍攝月球表面的高解析度影象,為月球地質學研究提供資料。

在跳躍過程中,Micro-Nova Hopper 將利用匈牙利 Puli Space Technologies 提供的中子光譜儀,首次直接測量月球表面的氫含量,這是判斷水存在的關鍵指標。

Bussey 補充說“Micro-Nova Hopper 還將飛入一個永久陰影的隕石坑,首次提供來自這些冷阱的表面資訊。”

PRIME-1 的技術測試,將為 NASA 後續的阿耳忒彌斯(Artemis)任務提供重要資料和技術支援,進而幫助美國重返月球。

這一專案背後的公司,Intuitive Machines 是一家位於美國得克薩斯州休斯頓的太空探索公司,成立於 2013 年,由多位曾在 NASA 有十年以上經驗的精英工程師建立。公司主營業務包括月球接入服務、軌道服務、月球資料服務及空間產品和基礎設施,致力於支援人類和機器人對月球、火星及更遠處的探索。

自 2018 年被 NASA 選中有資格參與 CLPS 專案以來,Intuitive Machines 已成功獲得多項任務合同,其中包括在 2024 年 2 月利用其“奧德修斯(Odysseus)”著陸器實現的歷史性軟著陸,成為 50 多年來首個在月球軟著陸的美國探測器。

今年 9 月 17 日,NASA 又宣佈與該公司簽下一份價值高達 48.2 億美元的“近太空網路”合同,旨在為月球周圍的任務提供通訊和導航服務。透過建立月球中繼衛星網路,為未來的月球基地建設奠定通訊和資料傳輸的基礎。

在近期的業績交流會議中,該公司表示,特朗普上任後,將與中國進入下一代太空競賽。發展可持續性的月球開發以及太空探索的戰略性地位或將得到提高。

再加上其前三季度營收同比大幅增長,達到 2023 年的兩倍以上。種種利好之下,Intuitive Machines 在最近兩週內股價從 8 美元迅速上漲至 12.4 美元,最新市值達到 7.8 億美元。

多家券商將公司目標價上調至 15 美元,並給予“買入”評級。不少分析師也看好其未來,甚至認為 Intuitive Machines 有望成為下一隻“十倍股”。

但與此同時,該公司表示二次登月任務 PRIME-1 將由此前宣佈的 2024 年 12 月或 25 年 1 月推遲至 25 年 2 月,但沒有給出具體日期。

而這項任務能否成功,取決於探測器能否遇到冰層,而這完全要靠運氣。

如果失敗,下一個前往月球南極探測水冰的專案,將會是中國於 2026 年執行的嫦娥七號計劃。

參考資料:

1.https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20230007582/downloads/SRR%20PRIME-1.pdf

2.https://www.planetary.org/space-missions/clps

3.https://spacenews.com/ice-hunting-lunar-trailblazer-im2-nearly-ready-january-2025-launch/

運營/排版:何晨龍

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