來(lái)源：光明日?qǐng)?bào)

近日，科學(xué)家在嫦娥六號(hào)月壤樣品中研究識(shí)別出富銅特征的顆粒，并獲得了鐵、銅元素價(jià)態(tài)協(xié)同演化的相關(guān)證據(jù)；在嫦娥五號(hào)月球樣品中發(fā)現(xiàn)鎂嫦娥石、鈰嫦娥石等新礦物。那么，未來(lái)在月球上會(huì)不會(huì)發(fā)現(xiàn)更多高價(jià)值稀有礦物？

而在不久前，馬斯克高調(diào)宣布“月球城市”計(jì)劃，暫緩前些年“火星移民”而優(yōu)先“重返月球”，印證著新一輪探月熱潮正席卷全球。

采礦和建城，是當(dāng)前月球探測(cè)、開(kāi)發(fā)的兩大熱點(diǎn)，我們應(yīng)如何選擇？針對(duì)這一前沿話題，本刊特邀深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室專家一抒己見(jiàn)。

上世紀(jì)阿波羅計(jì)劃的歷史表明，脫離堅(jiān)實(shí)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和可持續(xù)商業(yè)模式的航天工程難以持久。我國(guó)新型舉國(guó)體制不同于美國(guó)商業(yè)資本體系，不僅要肩負(fù)國(guó)家使命“一步一個(gè)腳印開(kāi)啟星際探測(cè)新征程”，也要學(xué)習(xí)借鑒商業(yè)思維，降低工程成本。我們認(rèn)為，中國(guó)航天應(yīng)避免跟風(fēng)建設(shè)月球城市概念，而是聚焦能夠創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值并反哺可持續(xù)發(fā)展的月球采礦。

1、一座蘊(yùn)藏巨量戰(zhàn)略資源的“富礦”

月球作為距離地球最近的天體，不僅是深空探索的“跳板”，更是一座蘊(yùn)藏巨量戰(zhàn)略資源的“富礦”。積極參與并引領(lǐng)月球資源開(kāi)發(fā)，對(duì)培育航天領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力、保障國(guó)家戰(zhàn)略資源安全具有深遠(yuǎn)意義。中國(guó)探月工程特別是嫦娥五號(hào)、嫦娥六號(hào)在月壤采樣與科學(xué)研究上的突破，已為礦產(chǎn)資源勘查運(yùn)返奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

首先看清潔能源燃料氦—3。它是未來(lái)核聚變的理想燃料，其反應(yīng)幾乎不產(chǎn)生放射性廢物。據(jù)科學(xué)家估算，月球表面月壤中氦—3的理論儲(chǔ)量可能高達(dá)100萬(wàn)~500萬(wàn)噸。理論上，100噸氦—3通過(guò)核聚變釋放的能量可滿足全球一年的能源需求。當(dāng)然這依賴于未來(lái)氦—3聚變技術(shù)的成熟與商用。

其次看關(guān)鍵金屬與稀土資源。月海玄武巖富含鈦鐵礦，其含量最高可達(dá)30%。月球特有的克里普巖中稀土元素儲(chǔ)量約為225億~450億噸，是高端制造業(yè)、新能源技術(shù)、電子信息產(chǎn)業(yè)不可或缺的原材料。

再次看特殊元素礦物。中國(guó)科學(xué)院有關(guān)研究表明，月球深部物質(zhì)組成可能與地球地幔存在顯著差異，蘊(yùn)含一些地球上稀少或尚未發(fā)現(xiàn)的特殊元素或礦物相。近年嫦娥五號(hào)、嫦娥六號(hào)返回的月壤樣品研究已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)含銅、鐵類礦物，在未被采樣的更廣闊月面可能存在更多種類特殊元素礦物。

地球礦產(chǎn)資源從勘探、開(kāi)采、加工到利用的產(chǎn)業(yè)生態(tài)已經(jīng)成熟，相關(guān)技術(shù)裝備升級(jí)改造遷移應(yīng)用到月球環(huán)境，相比白手起家建設(shè)月球基地難度較小、速度較快。此外，月球采礦運(yùn)返的礦產(chǎn)資源價(jià)值可以部分覆蓋并支撐后續(xù)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、技術(shù)研發(fā)乃至人員駐留的成本。因此，相關(guān)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合發(fā)展具備可持續(xù)性，減少對(duì)國(guó)家力量“輸血”等外部激勵(lì)的依賴。

2、許多未知可能性有待探索

除了已知資源，行星科學(xué)研究指出，月球可能還蘊(yùn)藏著超出我們當(dāng)前認(rèn)知的物質(zhì)與能量形式，這為未來(lái)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了更廣闊的想象空間。

美國(guó)國(guó)家航空航天局重力回溯及內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)顯示，月球內(nèi)核可能仍存在部分熔融狀態(tài)，其熱流機(jī)制和物質(zhì)循環(huán)可能催生獨(dú)特的地質(zhì)化學(xué)過(guò)程。有行星科學(xué)家在《自然·地球科學(xué)》上撰文提出假說(shuō)，認(rèn)為在月球歷史的早期，其內(nèi)部可能形成過(guò)特定的高壓高溫環(huán)境，理論上具備生成一些特殊合金或高密度硅酸鹽的條件。

此外，月球幾乎沒(méi)有大氣和磁場(chǎng)，長(zhǎng)期直接暴露于太陽(yáng)風(fēng)和高能宇宙射線之下。其表面物質(zhì)特別是月壤顆粒，通過(guò)太空風(fēng)化作用形成了特殊的表面電荷分布，并可能引發(fā)表面月塵的靜電懸浮現(xiàn)象（如觀測(cè)到的“地平線輝光”）。這種獨(dú)特的“空間風(fēng)化產(chǎn)物”及其可能蘊(yùn)含的能量狀態(tài)，是地球?qū)嶒?yàn)室無(wú)法復(fù)制的，在新型材料或能源存儲(chǔ)領(lǐng)域可能有未知的應(yīng)用潛力。

對(duì)這些未知可能性的探索，本身就是月球科學(xué)的核心價(jià)值之一。月球采礦活動(dòng)不僅是獲取資源的過(guò)程，更是最直接、最深入的“原位”科學(xué)探測(cè)。這種科學(xué)與產(chǎn)業(yè)的深度融合，將驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)研究的突破，并可能意外打開(kāi)一扇通向全新物質(zhì)與能源應(yīng)用的大門，注入當(dāng)前尚無(wú)法估量的遠(yuǎn)期價(jià)值。

3、從易到難，由采礦而孕育城市

主張“采礦先行”并非只是基于我國(guó)的技術(shù)裝備自信，而是基于一套清晰的、漸進(jìn)式的工程邏輯。月球重力僅為地球的1/6，晝夜溫差超過(guò)300℃，且處于高真空、強(qiáng)輻射狀態(tài)。在此環(huán)境下，直接建設(shè)復(fù)雜城市系統(tǒng)的工程風(fēng)險(xiǎn)與成本極高，短時(shí)間內(nèi)自給自足水、氧氣、食物循環(huán)近乎天方夜譚。

相比之下，以無(wú)人化、智能化裝備為先導(dǎo)的礦產(chǎn)資源開(kāi)采，是更務(wù)實(shí)且風(fēng)險(xiǎn)可控的突破口。我國(guó)先進(jìn)采礦作業(yè)已經(jīng)通過(guò)無(wú)人化智能化促進(jìn)降本增效，更驗(yàn)證了人機(jī)協(xié)同、脫離現(xiàn)場(chǎng)的月球采礦工程邏輯。相關(guān)科研團(tuán)隊(duì)已構(gòu)建了月球資源智能化協(xié)同開(kāi)發(fā)技術(shù)體系和模擬試驗(yàn)平臺(tái)，隨著科技創(chuàng)新與智能采礦產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合發(fā)展，有望較快實(shí)現(xiàn)遷移應(yīng)用于月球采礦場(chǎng)景。

具體而言，驗(yàn)證月球采礦的可行性應(yīng)聚焦于幾個(gè)關(guān)鍵場(chǎng)景：以智能遙感探測(cè)技術(shù)為先導(dǎo)，鎖定意向采集區(qū)域；依托適應(yīng)月面環(huán)境的機(jī)器人，克服極端環(huán)境采樣“挖礦”；依賴可重復(fù)火箭實(shí)現(xiàn)資源地月運(yùn)輸返回。在攻克低重力自適應(yīng)挖掘、多智能體協(xié)同作業(yè)、礦物分選與冶煉加工等關(guān)鍵技術(shù)后，地球成熟的能源、通信、機(jī)器人技術(shù)可遷移應(yīng)用到月球。通過(guò)月球采礦演示任務(wù)既能產(chǎn)出具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的研究樣本或資源產(chǎn)品，又能為后續(xù)更大規(guī)模的工程積累數(shù)據(jù)、錘煉裝備。

值得關(guān)注的是，由于可重復(fù)運(yùn)輸火箭漸成現(xiàn)實(shí)，微重力環(huán)境下的礦物分選甚至可以下移到地球進(jìn)行。如此，月球采礦技術(shù)難度和總體成本有可能優(yōu)于地球深海、深地環(huán)境采礦作業(yè)。同時(shí)，月球極端環(huán)境條件下智能采礦的技術(shù)成果和外溢紅利，將反哺到深地、深海極端環(huán)境場(chǎng)景和其他地面產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)機(jī)器人、新材料、量子通信、超級(jí)儲(chǔ)能等全域高技術(shù)突破。

馬斯克的“星艦”方案試圖以超大運(yùn)力一次性投送大量物資建設(shè)城市，但其技術(shù)成熟度、可靠性與經(jīng)濟(jì)性存疑�；仡櫲祟惏l(fā)展歷史，由采礦而孕育興起的城市鱗次櫛比，而靠外部資源建設(shè)的城市終將坍縮�！安傻V先行”路徑遵循由易到難、“以戰(zhàn)養(yǎng)戰(zhàn)”的原則，通過(guò)開(kāi)采資源獲得收益，再利用收益逐步升級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施，最終自然演化出支持人類活動(dòng)的基地。這才是符合工程規(guī)律和商業(yè)邏輯的穩(wěn)健選擇。

4、“星際文明”離不開(kāi)礦產(chǎn)資源支撐

人類社會(huì)發(fā)展的歷史與礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用的歷史相伴相生，鐵器、化石能源、硅基材料的開(kāi)采利用分別伴隨著三次工業(yè)革命。未來(lái)產(chǎn)業(yè)革命勢(shì)必推動(dòng)“地球文明”向“星際文明”邁進(jìn)，所涉及的新型能源、新質(zhì)生產(chǎn)力均離不開(kāi)礦產(chǎn)資源支撐，轉(zhuǎn)向深空地外天體的未知礦物成為必然。

從歷史視角審視，月球采礦是人類文明演進(jìn)的關(guān)鍵一步,它標(biāo)志著人類活動(dòng)空間和資源利用范疇的根本性拓展。在月球建設(shè)太陽(yáng)能光伏電站，將電能注入礦物電池中原位儲(chǔ)能或者有償使用，可以視為月球采礦的衍生應(yīng)用。礦物、能源的經(jīng)濟(jì)屬性可以形成商業(yè)閉環(huán)，為更大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用深空創(chuàng)造現(xiàn)金流，將深刻改變?nèi)祟悓?duì)資源、能源和生產(chǎn)方式的認(rèn)知。通過(guò)月球采礦基地的試錯(cuò)機(jī)制，訓(xùn)練人機(jī)協(xié)同智能體在陌生、嚴(yán)酷環(huán)境中構(gòu)建自維持、可擴(kuò)展的系統(tǒng)，再循序漸進(jìn)建設(shè)地外城市或者基地。

而月球城市的開(kāi)發(fā)成本高度依賴地球資本的輸入。月球城市可能包含算力中心等新興概念，但數(shù)字硅基世界需要持續(xù)巨量的資本投入，可能會(huì)加劇人類社會(huì)財(cái)富的異化和矛盾。一旦遭遇工程技術(shù)瓶頸或者資金鏈危機(jī)，建設(shè)的月球城市將成為鏡花水月。另外，月球城市如果只是少數(shù)人體驗(yàn)而不能為普通人使用，那這個(gè)城市將失去文明意義。

5、構(gòu)建“大航天”時(shí)代的可持續(xù)發(fā)展模式

當(dāng)前，深空資源開(kāi)發(fā)利用已成為全人類的共同夢(mèng)想，“大航天”時(shí)代的未來(lái)充滿想象。月球是人類可望又可及的地外空間和資源寶庫(kù)，同時(shí)可以為智能化生產(chǎn)時(shí)代提供產(chǎn)能釋放空間。以“大航�！睔v史觀照“大航天”，必須構(gòu)建資源反哺機(jī)制和可持續(xù)發(fā)展模式。我國(guó)已制訂《推進(jìn)商業(yè)航天高質(zhì)量安全發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》，通過(guò)開(kāi)放國(guó)家科研項(xiàng)目、推動(dòng)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化、構(gòu)建創(chuàng)新平臺(tái)等措施培育產(chǎn)業(yè)新生態(tài)。按照商業(yè)閉環(huán)的邏輯，有可預(yù)期回報(bào)的資本價(jià)值結(jié)果，才能驅(qū)動(dòng)過(guò)剩的資本和技術(shù)產(chǎn)能向新興領(lǐng)域進(jìn)軍。月球采礦對(duì)運(yùn)輸體量的需求遠(yuǎn)超當(dāng)前近地衛(wèi)星發(fā)射運(yùn)輸業(yè)務(wù)，商業(yè)航天運(yùn)輸產(chǎn)能轉(zhuǎn)化為“星際礦車”的運(yùn)力，才能消化和吸引商業(yè)資本持續(xù)進(jìn)軍航天新質(zhì)領(lǐng)域。

近在眼前的“大航天”時(shí)代，須以史為鑒，通過(guò)構(gòu)建“商業(yè)閉環(huán)—技術(shù)反哺—開(kāi)放生態(tài)”的可持續(xù)發(fā)展模式，塑造以國(guó)家戰(zhàn)略和商業(yè)利益并重的新時(shí)代開(kāi)拓精神。月球采礦具備明確的商業(yè)回報(bào)預(yù)期，可通過(guò)國(guó)家立法形式確�！罢l(shuí)投資、誰(shuí)受益”，政府可通過(guò)采購(gòu)商業(yè)發(fā)射及運(yùn)輸服務(wù)等方式創(chuàng)造初始市場(chǎng)需求和現(xiàn)金流，設(shè)立基金引導(dǎo)耐心資本投資并持續(xù)涌入，激發(fā)企業(yè)作為創(chuàng)新主體進(jìn)行長(zhǎng)期、高風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)攻關(guān)。同時(shí)，將個(gè)人成就與國(guó)家榮耀、人類進(jìn)步相結(jié)合，形成更深層、更持久的冒險(xiǎn)動(dòng)力。

深空探測(cè)不僅是探索宇宙未知的科學(xué)事業(yè)，更是推動(dòng)人類文明永續(xù)繁榮的戰(zhàn)略抉擇。只有讓收益驅(qū)動(dòng)冒險(xiǎn)精神，讓制度保障長(zhǎng)遠(yuǎn)投入，讓資源反哺形成閉環(huán)，這場(chǎng)邁向星辰大海的遠(yuǎn)征才能真正成為人類文明的新篇章。

展望未來(lái)，以月球采礦為起點(diǎn)逐步形成涵蓋資源勘探、太空運(yùn)輸、軌道服務(wù)、深空制造等產(chǎn)業(yè)生態(tài)，讓月球成為人類在星辰大海中的資源前哨和工業(yè)支點(diǎn)。這條道路或許不如“月球城市”的藍(lán)圖那樣激動(dòng)人心，卻更加堅(jiān)實(shí)、可持續(xù)，并真正承載著人類向宇宙深處穩(wěn)健邁進(jìn)的共同夢(mèng)想。

（作者：陸文強(qiáng) 楊洪倫 史平彥，分別系深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室高級(jí)工程師、副研究員、總工程師）