“外空淘金”熱起來了嗎？

王邵飛 代坤 單文杰（中國運載火箭技術(shù)研究院研究發(fā)展中心）

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“外空淘金”熱起來了嗎？

王邵飛 代坤 單文杰（中國運載火箭技術(shù)研究院研究發(fā)展中心）

2015年11月25日，美國總統(tǒng)奧巴馬簽署了由美國國會審核通過的《美國商業(yè)太空發(fā)射競爭法案》，標志著美國成為第一個賦予私人外空采礦合法性的國家。一石激起千層浪，在國際外空條約進程緩慢的情況下，美國加快外空采礦活動的進程，引起各國對外空采礦的高度關(guān)注。2016年2月3日，歐洲“袖珍王國”盧森堡高調(diào)宣布，有意攜手兩家美國企業(yè)的飛行器一道前往近地小行星采礦，又給熱議的“外空淘金”添了一把柴。

1　外空—人類的新礦區(qū)

隨著人類的不斷開采，地球上寶貴的礦產(chǎn)資源終有枯竭的一天，人類開始將“觸角”延伸至外空。月球作為人類外空探索的前站，自然也成為外空淘金的試驗田。近年來，近地小行星也成為外空自然資源開發(fā)的關(guān)注焦點。

外空淘金第一站—月球

迄今為止，世界上共有127次月球探測活動。1959年9月12日，蘇聯(lián)發(fā)射的月球-2（Luna-2）探測器撞擊月球，成為首個到達月球的人造物體；1967 年7月，美國阿波羅-11（Apollo-11）飛船登月艙在月球著陸，航天員阿姆斯特朗在月球表面留下了人類第一個腳印；2014年12月14日，嫦娥-3成功在月球?qū)崿F(xiàn)軟著陸，中國成為第三個成功登月的國家。月球作為地球最便捷的外空自然資源開采基地，吸引著人類的目光。

蘇聯(lián)月球-2探測器撞擊月球示意圖

科學家預測，未來10～20年，月球采礦業(yè)將熱火朝天地開展起來。月球是一個優(yōu)良的天體礦區(qū)，由于月球沒有大氣，沒有明顯的構(gòu)造活動，所以其開采無需像地球上那樣進行大規(guī)模掘進。月球的引力場對天體開采計劃而言也是一個好消息，這意味著地球上開采黃金或其他礦物的設(shè)備，只需進行簡單改造即可滿足月球開采使用。

近地小行星采礦不斷升溫

近地小行星是指軌道遠日點和近日點分別位于地球軌道外側(cè)和內(nèi)側(cè)，能夠近距離飛掠地球的小行星，人類航天器能較為容易地抵達那里。截至2016年1月，在近地球軌道中有觀測記錄的小行星已達13000多顆。

美國已有兩家公司準備到近地小行星上去采礦。深空工業(yè)公司（DSI）于2013年初宣布了外空采礦計劃，打算開發(fā)近地小行星的礦物資源。行星資源公司（Planetary Resources）于2012年4月25日宣布了一項利用機器人到近地小行星進行勘探，并最終開采貴金屬和稀有礦產(chǎn)的計劃。他們估算，一顆直徑約80m的普通小行星可能含有價值1000億美元的金屬礦產(chǎn)。

美國阿波羅-11載人飛船登月艙在月面著陸

外空自然資源的開發(fā)利用是人類外空探索能力不斷增強的必然結(jié)果，可以預見，大規(guī)模開發(fā)利用外空自然資源將成為21世紀人類拓展生存空間的有效手段。

2　“外空淘金”價值幾何

人類環(huán)境資源分成4種：陸地、海洋、大氣層和外空。當前，人類已全面邁向外空時代，外空被視作地球自然資源的重要補充。

利潤誘人的外空礦產(chǎn)

目前，在近地球軌道有觀測記錄的小行星中，貯藏著許多難以預估的水資源和貴金屬資源。美國航空航天局（NASA）研究認為，地球周邊1500顆小行星中，10%可能存在礦產(chǎn)資源。有關(guān)資料分析，外空中的礦物質(zhì)有鉑、鈷、銠、銥、鋨。據(jù)探測，有一顆直徑不到1km的小行星，內(nèi)核可能含有大約1億噸的鉑金。

氦-3可能成為人類未來新能源，它是一種高效安全的核聚變發(fā)電燃料。如果利用氦-3的核聚變反應堆能夠成功實現(xiàn)發(fā)電的話，我國每年的能源需求大約只需8噸氦-3就夠供應了，全世界每年的能源需求則只要100噸氦-3就夠了。根據(jù)美國“阿波羅”帶回的樣品分析，月球上氦-3資源量在100萬～500萬噸之間。根據(jù)搭載在嫦娥-1衛(wèi)星上的微波探測儀獲得的數(shù)據(jù)，我國科學家繪制出了全球第一幅“微波月亮”圖，并利用實際探測數(shù)據(jù)推導出月球土壤層的平均厚度為5～6m，而氦-3資源量更靠近100萬噸。此外，月球還有極其豐富的其他資源，如鈦、稀土、鈾礦、釷礦等。

外空采礦的成本

最新研究表明，到月球或者小行星采礦，其成本可能比在地球建設(shè)天然氣工廠要低。據(jù)澳大利亞新南威爾士大學研究，在距離太陽4.136×108km的矮行星谷神星（Ceres）上采礦的成本大約為270億美元，這包括發(fā)射10次火箭以運輸設(shè)備，開采金屬礦石、水以及建設(shè)太空設(shè)施。相比之下，雪佛龍公司（Chevron Corp）在澳大利亞的大型液化天然氣項目的建設(shè)成本，預計將高達540億美元。

據(jù)行星資源公司方面稱，他們對小行星每執(zhí)行一次采礦任務，只需要花費0.5億～1億美元，他們正在與一些礦業(yè)公司的勘探負責人就外空采礦計劃進行商談。中國力拓集團CEO曾表示，外空采礦如果確實能夠進行，力拓集團肯定會參與。

外空探索的支持者認為，地球與外空之間往返成本過高，有一種可行的思路是：外空采礦可以為在太空運行的產(chǎn)業(yè)提供原材料，從而對最終殖民火星等計劃提供支持。

中國嫦娥-1獲得的全月球影像圖

3　“外空淘金”是否合法

美國總統(tǒng)奧巴馬于2015年11月25日簽署的《美國商業(yè)太空發(fā)射競爭法案》，賦予私人外空采礦權(quán)以及財產(chǎn)所有權(quán)。盡管外空采礦這一行為的國際法律依據(jù)仍處于模糊狀態(tài)，但美國這一行動無疑加速了外空自然資源開發(fā)與利用的立法與技術(shù)研發(fā)進程。

美國2015年《商業(yè)太空發(fā)射競爭法案》解讀及評價

（1）法案要點解讀

該法案是一個前瞻性的法案，涉及美國在外空領(lǐng)域探索的諸多方面。美國承諾在未來10年內(nèi)加強對“國際空間站”的投資，將空間站的壽命從2020年延長至2024年，以保證相關(guān)商業(yè)計劃和科學實驗的正常進行。

法案的最大亮點是取消對私人航天企業(yè)的許多限制，以及賦予外空采礦合法性。法案稱：“任何參與小行星或外空資源商業(yè)復蘇計劃的美國公民，都有權(quán)獲得在小行星或外空的任何資源，包括根據(jù)使用法律獲得的擁有、運輸、使用、銷售小行星及外空任何資源的權(quán)利。”法案明文規(guī)定，商業(yè)開采的范疇僅限于沒有生物存在的小行星，“如果商業(yè)探查機構(gòu)在小行星上發(fā)現(xiàn)生物，就算是微生物，也不能利用該行星資源來進行牟利，否則將受到嚴處。”

法案還規(guī)定，若沒有重大事故發(fā)生，美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）無權(quán)干涉私人太空旅游行業(yè)；反對私人太空旅游公司讓付費游客自己承擔旅行風險。

（2）基本評價

該法案取消了此前美國法律對私人航天企業(yè)的種種法律限制，賦予私人企業(yè)外空采礦權(quán)。這意味著，美國任何公民都有權(quán)將其發(fā)現(xiàn)的外空資源帶回地球。雖然小行星本身不可能歸屬于某個國家或企業(yè)，但新法案認為若在外空開采出有價值的礦物質(zhì)，則這些財產(chǎn)就歸屬于該企業(yè)。到目前為止，還沒有企業(yè)在小行星上開采出有價值的礦物資源，新法案的法律架構(gòu)無疑為該行為保駕護航。

美國霍夫斯特拉大學國際法教授朱利安·庫認為，法律注重私權(quán)恰好避免了與國際條約的碰撞，“其他航天國家可以允許本國公民這樣做。只要他們沒有宣示主權(quán)，”他說，“如果沒有一個明確的國際條約來規(guī)范商業(yè)外空資源的開發(fā)，那么就需要每個國家自己立法。”

（3）各方爭論

法案為商業(yè)航天鋪路，在美國國內(nèi)獲得兩黨議員廣泛支持，受到支持外空商業(yè)開發(fā)團體的歡迎，被稱為“美國對外空開發(fā)領(lǐng)導力的里程碑”。美國共和黨議員拉默爾·史密斯認為，新法案為美國的私人航天企業(yè)提供了保障，它們也能反哺國家，確保美國處在航天科技的最前沿，創(chuàng)造更多就業(yè)機會，最后還能激勵下一輩的航天人探索外空。

而倫敦空間政策與法律研究所負責人莫斯特謝爾·賽義德對《華爾街日報》說，“在我看來，任何美國企業(yè)獲得小行星的資源都是違反國際法的，空間活動不是賦予美國的權(quán)利，美國政府不能分配給它的公民如此權(quán)利，它不具有條約性。”

外空自然資源開發(fā)的國際法律適用

目前，關(guān)于外空自然資源開發(fā)的國際法依據(jù)有1966年聯(lián)合國大會通過的《外空條約》與1979年12 月5日聯(lián)合國大會通過《月球協(xié)定》。《外空條約》明確指出，任何國家不得將外空的任何部分據(jù)為己有，所有國家對外空的利用必須是和平用途；《月球協(xié)定》規(guī)定了外空資源不能被私人所有，也就是禁止商業(yè)開發(fā)。

遺憾的是，有關(guān)外空自然資源開發(fā)僅有的兩處國際法依據(jù)并未說明私人外空采礦的合法性。《外空條約》指出了“國家不得據(jù)為己有”原則，而國際法的主體是國家，而非個體，私人外空采礦受一國國內(nèi)法的約束，不受國際法約束，因此該原則對“私人外空采礦”沒有約束力。《月球協(xié)定》雖然明確了禁止私人商業(yè)外空自然資源開采，然而聯(lián)合國5個常任理事國都未簽署，為私人外空采礦留下空間。

美國是《外空條約》簽署國之一，并未簽署《月球協(xié)定》。其新法案賦予私人外空采礦合法性屬于國內(nèi)法范疇，允許將所得礦產(chǎn)據(jù)為己有是國內(nèi)法當中財產(chǎn)法的內(nèi)容，不受《外空條約》約束。同時，美國未簽署《月球協(xié)定》，保留了本國對月球開采的權(quán)力，可謂鉆了法律的漏洞。

4　“外空淘金”的先行者

外空自然資源開發(fā)目前雖面臨耗資大、風險高等難題，但不少企業(yè)已躍躍欲試。美國深空工業(yè)公司、行星資源公司、月球快遞公司（Moon Express）與比格羅航天公司（Bigelow Aerospace），是美國在外空自然資源開采方面已擁有關(guān)鍵技術(shù)能力、明確實施計劃與初步實踐的公司。前兩家公司專注小行星采礦，后兩家致力于月球自然資源開采。

深空工業(yè)公司

深空工業(yè)公司打算在一些小行星上部署迷你衛(wèi)星，以評估礦物質(zhì)儲量并收集樣本。2013年，該公司宣布將在10年內(nèi)發(fā)射由多個空間探測飛行器組成的“太空探測艦隊”，在經(jīng)過的小行星中偵察探測各種金屬礦物，并開采近地小行星的礦物、水和其他資源，以及可供人類工業(yè)用的金屬以及硅等礦產(chǎn)，例如，用于建造外空通信平臺及太陽電池板所需要的材料等。這些探測飛船進入外空后將首先伸出支架與圍繞地球運轉(zhuǎn)的通信衛(wèi)星掛鉤，以節(jié)省所需消耗的電源。

2015年，該公司啟動了“螢火蟲”（FireFly）小型空間探測器研制計劃，質(zhì)量約25kg，任務為篩查飛經(jīng)地球附近的小行星，執(zhí)行完單程之旅，即完成任務后不再返回地球。未來還將發(fā)射名為“蜻蜓”（DragonFlies）的小型空間探測器，對確認有開采價值的小行星進行取樣研究，以進一步摸清其資源情況。

行星資源公司

行星資源公司是2012年4月成立的一家致力于外空探索與自然資源開采的科技公司。公司愿景是出售從小行星上開采回來的原材料，為全球新增數(shù)萬億美元的GDP。該公司由“X獎金”基金會主管彼得·戴蒙迪斯和NASA前火星探索項目主管克里斯·列維奇擔任聯(lián)合主席。

美國A3R探測器在軌飛行示意圖

行星資源公司借助2014年發(fā)射入軌的空間望遠鏡已經(jīng)確定一些目標小行星，2015年7月又成功部署第一個小行星探測器，該探測器被命名為Arkyd-3 Reflight（A3R），執(zhí)行為期90天的任務。A3R探測器用于演示關(guān)于軌道飛行控制的幾個核心技術(shù)，比如控制系統(tǒng)、飛行軟件、電子設(shè)備等，該公司希望A3R探測器能夠在未來進入太陽系深處對富含貴金屬資源的小行星進行勘察，掌握太陽系內(nèi)豐富的小行星資源，為大規(guī)模開采小行星提供前期的技術(shù)支持。

未來2年，該公司預計將首個小行星探測器送入距地球表面160～1600km高度的近地軌道運行，觀察和探測近地小行星，以尋找適合開掘的對象。

深空工業(yè)公司與行星資源公司預計2017年開始外空探礦，最早2020年開始采礦。

月球快遞公司

自1972年12月14日阿波羅-17飛離月球表面后，美國空間飛行器再也沒有在月球上完成受控著陸。月球快遞公司的微型空間飛行器MX-1結(jié)束了這段歷史，并宣布2020年公司將開始帶回月球樣本。該公司CEO鮑勃·理查德斯指出，MX-1是空間的蘋果手機（iPhone），這種微型空間飛行器用過氧過氫作燃料，一次可以運送約60kg貨物到月球表面，也可把月球樣本帶回地球，甚至可以用作“空間拖船”。

該公司規(guī)劃2016年將與NASA、谷歌公司（Google）合作，實現(xiàn)第一次登陸，把小的太空車放到月球上。2018年將會配置遠程望遠鏡，攜帶在太空車上面，通過網(wǎng)絡(luò)向全世界互聯(lián)網(wǎng)用戶直播望遠鏡觀測到月球上所發(fā)生的一切，2020年實現(xiàn)從月球取回樣品。

比格羅航天公司

比格羅航天公司已向美國NASA提出私人開采月球資源的申請，并計劃發(fā)射月球表面礦物開采著陸器，如果一切順利的話，可以部署第一個采礦設(shè)備。

月球采礦的首要任務是驗證地球和月球之間的物資轉(zhuǎn)移通道，其次是進行采礦技術(shù)的測試，最后將把樣本帶回地球。科學家估計在未來10年或20年內(nèi)部署工業(yè)規(guī)模的月球礦物開采和加工系統(tǒng)。早期在月球采礦的機器人不需要非常龐大，體積可以很小，一張辦公桌大小的機器人就可以勝任。比如NASA研制的“堅定者”（RESOLVE）機器人旨在獲得月球上的水資源，這個平臺將是月球礦物開采的先鋒裝置。

除以上4家公司外，美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）、藍色起源公司（Blue Origin）、維珍銀河公司（Virgin Galactic）也在外空采礦領(lǐng)域進行了嘗試。

5　思考與啟示

在不遠的將來，外空自然資源的開發(fā)利用必將成為各國關(guān)注的焦點。無論從國家戰(zhàn)略層面、關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展路線、商業(yè)開發(fā)與成本核算方面，還是出臺相關(guān)政策法規(guī)方面，我國都應未雨綢繆、超前謀劃，做好充分準備。

將開發(fā)外空資源納入國家安全戰(zhàn)略

美國空間戰(zhàn)略與歷屆政府的空間政策中都體現(xiàn)出對外空利益的長遠規(guī)劃，其始終未簽署聯(lián)合國大會通過的1979年《月球協(xié)定》，這就體現(xiàn)出其在月球資源開發(fā)方面的考慮。2015年11月25日，美國正式賦予私人外空自然資源開發(fā)合法性。

無論從國家外空安全利益考慮，還是從航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度出發(fā)，我國都應將外空自然資源開發(fā)計劃納入國家安全戰(zhàn)略。在國際法規(guī)定模糊的現(xiàn)狀下，在國家層面開展以科學研究為目的的先期論證，將外空自然資源開發(fā)與利用的關(guān)鍵技術(shù)與政策法規(guī)作為預研課題同步開展。同時，高度重視自然資源采樣與勘探，探明外空礦區(qū)處女地的豐富資源，以免被他國先占。

從戰(zhàn)略實施進程上，可考慮分3個階段：一是以科學研究為目的的外空自然資源儲備與分布情況勘探；二是實施外空自然資源采樣任務；三是支持私人商業(yè)公司的資源勘探行為。

制定深空探測技術(shù)發(fā)展路線圖

外空自然資源開采按目的可分為科學研究采樣、自然資源勘探、商業(yè)開采等，按階段可分為前期勘探階段、中期小規(guī)模開采階段、后期大規(guī)模開采或就地利用階段，所需的技術(shù)成熟度與技術(shù)指標有所差異。

外空自然資源開采需要解決大推力火箭、低溫空間運輸系統(tǒng)長期在軌、在軌組裝或在軌加注等關(guān)鍵技術(shù)。例如，月球少量采樣任務技術(shù)，利用目前我國長征-5運載火箭可在短期內(nèi)實現(xiàn)，但更大規(guī)模的開采需要更大推力的運載火箭，越大的載荷對運輸系統(tǒng)要求越高，甚至需要研制重型運載火箭。而探測一些距離較遠的小行星或火星，則需要解決低溫空間運輸系統(tǒng)長期在軌技術(shù)、在軌組裝或在軌加注等關(guān)鍵技術(shù)。

NASA于2012年12月5日發(fā)布《戰(zhàn)略空間技術(shù)投資計劃》（SSTIP），為NASA未來4年的空間技術(shù)投資提供指導，關(guān)注可能徹底改變探索、發(fā)現(xiàn)以及在外空工作中所需要的各類突破性技術(shù)，并分為核心的（core）、相鄰的（adjacent）與互補的（complementary）3個層次。該計劃框架中共有8項核心技術(shù)，其中第一項就是發(fā)射和空間推進技術(shù)，包括發(fā)射推進系統(tǒng)、大功率空間推進技術(shù)、低溫儲存與轉(zhuǎn)移技術(shù)。這是深空探測任務的基礎(chǔ)能力，也是外空自然資源開發(fā)的核心技術(shù)與能力。

因此，我國應將大推力火箭、低溫空間運輸系統(tǒng)長期在軌技術(shù)、在軌組裝或在軌加注技術(shù)作為空間技術(shù)發(fā)展重點，這對開展深空探測，包括外空自然資源勘探開發(fā)都十分必要。

充分論證外空資源開采成本

從小行星開采鐵、鎳等原材料的可行性已探討數(shù)十年，但是完成這樣的工作所需的成本、科學經(jīng)驗及技術(shù)依然是主要障礙。研究表明，在月球上采礦只需花費90億美元就可以建造簡單項目的設(shè)備，在近地小行星采礦僅需4.92億美元。

NASA預計，航天員登陸小行星仍將需要10年以上時間，耗資數(shù)百億美元。深空工業(yè)公司和行星資源公司等企業(yè)認為，小行星上的鎳、鐵礦石、金、鉑等能支撐航天工業(yè)的礦產(chǎn)，首要目標在于尋找這些小行星可能存在的固態(tài)水。水不僅可以供人飲用，還可以為航天器提供氫燃料。在小行星上開采到水，就能成為火星探測器、衛(wèi)星的“加油站”，節(jié)省數(shù)以億計的“送水費”。

此外，如若將開發(fā)礦產(chǎn)攜帶返回地球，任務所需成本將大大增加，若非價值巨大的氦-3等稀有礦產(chǎn)，外空采礦將面臨“生意賠本”。但若將外空自然資源作為深空探測的“補給站”，可以減少火箭發(fā)射載荷，從而降低從地球發(fā)射的成本。

從現(xiàn)有對月球以及小行星的自然資源勘探情況推測，其資源品種比地球多，在真空環(huán)境下，金屬冶煉、加工、提純，金屬的純度會很高；在真空無氧、沒有內(nèi)在雜質(zhì)的狀態(tài)下，礦藏的內(nèi)在結(jié)構(gòu)也要更好。

深入研究相關(guān)國際法適用依據(jù)，推動我國商業(yè)航天立法盡快出臺

美國成為第一個以國家法律形式允許私人外空采礦并規(guī)定所得資源歸個人所有的國家，其合法性在國際法上仍有爭議。美國總統(tǒng)奧巴馬簽署該法案，表面是迫于本國私人公司的強烈要求，實質(zhì)是其國家戰(zhàn)略與一貫空間政策的延續(xù)。美國政府的空間政策目標在于保持外空絕對優(yōu)勢，同時大力發(fā)展商業(yè)航天。美國政府將私人航天企業(yè)當作馬前卒，將前沿技術(shù)開發(fā)與擁有成熟空間技術(shù)的相關(guān)項目都交給私人航天企業(yè)，一方面可以試探空間前沿技術(shù)的國際反應，另一方面還可以集中財力發(fā)展維護國家安全利益的空間項目。私人企業(yè)的逐利性使其被外空開發(fā)的高利潤所吸引，但因外空法與美國國內(nèi)法在外空自然資源開發(fā)領(lǐng)域始終未做出明確規(guī)定，為避免外空自然資源開采行為的合法性與開采物的所有權(quán)問題帶來的法律風險，這些已具備技術(shù)能力的私人航天企業(yè)，始終不敢采取實質(zhì)性行動。新法案的簽署賦予了私人外空采礦行為的合法地位。

目前，我國尚缺乏商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)政策指導與支持，在國內(nèi)航天法出臺之前，可積極推動制定商業(yè)航天政策法規(guī)，包括外空自然資源開采的單行法理論準備與調(diào)研工作。

Is the Planetary Mining Rush Hot？