太空采矿发展现状、机遇和挑战

太空资源开发与利用是目前大国博弈的新疆域,也是科技竞争的制高点,承载着未来人类文明可持续发展的希望,更是关乎我国未来发展的一个重大战略问题.本文在详细介绍太空采矿发展现状的基础上,描绘了太空资源开采目标,分析了开发与利用这些目标上所蕴含资源的可能性,认为基于现代技术及空间资源价值,开采近地小行星上的矿产资源是人类发展的大趋势.提出了太空采矿迫切需要开展研究的四个重点方向,分别为太空资源探测、太空采矿智能机器人平台设计与制造、太空资源勘探与采选和太空采矿空间安全与资源原位利用,并构筑了我国太空采矿发展的愿景.

登月——到月球去采矿

我国航天技术进一步成熟,今后可以登月进行太空采矿,由月球取回氦3(3H)供人类发电用,据称,10t氦3可以满足中国一年用电量。

智能采矿新工科建设若干问题刍议

新工科建设为采矿工程等传统工科的升级改造指明了发展方向,提供了充足的专业建设平台与空间。随着智能装备在矿业领域的快速研发、生产和应用,智能采矿建设产生了“循演论”与“跃进说”的分歧,并由此产生了智能采矿专业与采矿装备两者之间的“本末之争”。当前部分高校在智能采矿专业的国际化方面存在“过激”行为,就太空采矿对智能采矿提出的新要求认识不足。高校的智能采矿新工科专业建设要以采矿为本,循序渐进,积极应对国际化与太空采矿所带来的机遇与挑战。

基于微观岩石力学试验和NWA13618陨石的小行星岩石力学参数分析

未来人类的地外天体勘探、太空资源开发、地外基地建设等活动都离不开岩土工程技术的发展。目前,人类获得太空岩石样本仅有太空飞行器取样和收集陨石两种途径。由于陨石存量稀少、价格昂贵、尺寸小并且形状任意,因此难以加工成传统力学试验与模拟(mechanical testing&simulation,简称MTS)材料试验机等宏观岩石力学试验所需要的高质量标准岩样。基于微观岩石力学试验和统计分布模型,发展了适用于小尺寸陨石的力学参数测量新技术。首先,应用矿物自动定量分析系统(TESCAN integrated mineral analyzer,简称TIMA)获得NWA13618陨石成岩矿物组成、含量和分布。然后,利用网格纳米压痕技术进行大量压痕试验获得多点弹性模量;之后,利用高斯混合模型,统计求解NWA13618陨石中4种主要矿物的力学参数。橄榄石、辉石、铁镍金属、长石的弹性模量分别为116.73、101.77、87.24、70.74 GPa;最后,基于岩石力学试验结果,采用Mori-Tanaka均质化方法获得NWA13618陨石宏观cm尺度弹性模量为90.48 GPa。提出的微观岩石力学试验技术和尺度升级方法为预测L4型陨石母星小行星的力学性质提供了理论基础和技术手段。