近期，嫦娥四號(hào)登陸了月球背面引發(fā)熱議。人類執(zhí)著探索太空的真正意義究竟在何方？讓我們跟隨天體物理學(xué)博士蘇萌的講述，探索漫漫銀河中深藏的寶藏。
星辰大海，浩瀚宇宙，永遠(yuǎn)充滿了驚喜。
講者 | 蘇 萌
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大家好，我是蘇萌。
演講開始前，我想問大家一個(gè)問題：大家家里有礦嗎？有礦的同學(xué)、朋友舉一下手，不要不好意思，如果家里有礦的話，我們結(jié)束后私聊。（笑聲）
家里沒礦怎么辦？你還可以上天！
沒礦的同學(xué)怎么辦？我今天給大家提供一個(gè)思路：上天開礦。天上的礦在哪里？我們就要從最近在朋友圈刷屏的中國(guó)的“嫦娥”探月工程說起。
嫦娥四號(hào)最近成功在月球背面著陸。月球的背面有什么不一樣呢？大家從這個(gè)圖里面可以看到，月球因?yàn)槌毕Φ脑?，它一面沖著我們，而另外一面我們?cè)诘厍蛏嫌肋h(yuǎn)看不到，除非我們飛到它的背面才能看到。
美國(guó)和蘇聯(lián)就曾經(jīng)成功飛到它的背面，但中國(guó)是首個(gè)探測(cè)器軟著陸月球背面的國(guó)家。這是人類歷史上第一次摸到月球背面的土壤。探測(cè)器可以告訴我們?cè)虑虮趁娴奈锢憝h(huán)境、地質(zhì)環(huán)境、地下的構(gòu)造等等。
為了傳遞這些極具價(jià)值的信息，中國(guó)發(fā)射了人類歷史上第一顆繞月中繼衛(wèi)星，把被月球擋住的信號(hào)，通過中繼衛(wèi)星傳遞回地球，所以我們才看到了這樣一個(gè)景象：
中國(guó)探月三步走計(jì)劃揭秘
中國(guó)嫦娥探月工程目前正處于第一個(gè)階段：無人探月。我們把月球表面的樣體采回來，通過科學(xué)分析，我們知道這些土壤是什么成分構(gòu)成的，這就有助于我們了解月球的起源歷史與礦物資源。
在此之后，我們還將進(jìn)行載人登月與長(zhǎng)久駐月計(jì)劃，這是未來10年、20年，乃至很長(zhǎng)遠(yuǎn)的時(shí)間，我們希望早日完成這一戰(zhàn)略。
除了我們國(guó)家在做這件事情，美國(guó)、歐洲、日本等很多國(guó)家都在做相關(guān)探索。舉一個(gè)例子，大家聽說過馬斯克同學(xué)（指Elon Musk），他試圖造一個(gè)巨大無比的火箭，發(fā)射到火星的表面，在2030年左右實(shí)現(xiàn)人類在火星長(zhǎng)期駐扎。這件事情非常不容易，很可能改變?nèi)祟惖臍v史。
說到這里，你可能要問為什么人類要發(fā)射這么多衛(wèi)星到天上去，去探索太空呢？
對(duì)一小撮人來說，那就是所謂科學(xué)家的好奇心。
科學(xué)家的好奇心帶領(lǐng)我們探索宇宙的奧秘
我就是這一小撮中的一分子，我們本身對(duì)這個(gè)世界充滿了好奇心。每個(gè)人或許對(duì)太空，黑夜、行星或多或少有一點(diǎn)好奇，而科學(xué)家與大眾的唯一區(qū)別就是把這些問題反復(fù)追問。
我們把一個(gè)問題分成十個(gè)問題，再把十個(gè)問題拆分成一百個(gè)問題，對(duì)每一個(gè)問題的每一個(gè)細(xì)節(jié)做出實(shí)實(shí)在在的最理性的回答。很多科學(xué)家把這些回答整合起來，試圖對(duì)這些問題進(jìn)行最大程度的回答，這就是我們這一小撥人正在做的事情。
在我們長(zhǎng)久地對(duì)太空的問題回答的過程中，由于好奇心和探索欲產(chǎn)生的知識(shí)積累，我們慢慢意識(shí)到：太空資源正在慢慢從遙不可及變得可以獲得。這也是很多國(guó)家探索太空的意義所在。
伴隨著天文學(xué)家研究的深入，我們正在一步一步地了解更多關(guān)于太空的細(xì)節(jié)知識(shí)。比如，像地球這樣適于人類居住的行星，宇宙中還存在嗎？什么樣的環(huán)境使得這些行星有生命存在？其實(shí)這就對(duì)這些大而化之的科學(xué)問題的進(jìn)一步拆分。
在現(xiàn)代天文學(xué)探索宇宙的過程中，人們也慢慢意識(shí)到：跟四百年前伽利略時(shí)代不同，我們現(xiàn)在早已不是一個(gè)人在家里面造一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡往天上看的時(shí)代了，慢慢地，我們回答這些問題的成本也正在逐漸提高。舉一個(gè)例子，我們知道今天宇宙不是靜止的，而是加速膨脹的，這是完全顛覆人們以前認(rèn)知的事實(shí)的。
在回答加速膨脹證據(jù)過程中，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡扮演了很重要的作用。1990年哈勃望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空，到現(xiàn)在工作了29年，它的造價(jià)非常昂貴。后年要發(fā)射的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡也是NASA領(lǐng)銜的。在發(fā)射之前，這個(gè)新望遠(yuǎn)鏡就已經(jīng)花掉了一百億美元。
發(fā)射這樣一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，既找不到外星人在哪里，也不能回答宇宙怎么起源的，只能回答一些很細(xì)分的小問題。我們已經(jīng)花費(fèi)數(shù)百億美元才能得到這些問題的一些可能的答案。但只有我們進(jìn)一步突破這些瓶頸，得到更多的國(guó)家和社會(huì)資本的支持，科學(xué)家才可以滿足人類的好奇心，進(jìn)一步探索宇宙。
人類對(duì)宇宙的認(rèn)知，每一個(gè)時(shí)代和每一個(gè)時(shí)代的人非常不一樣。我們這個(gè)時(shí)代非常幸運(yùn)，為什么幸運(yùn)呢？幾百年前人類認(rèn)為：地球是宇宙的中心，所有東西都圍繞著地球轉(zhuǎn)。而今天，我們認(rèn)識(shí)到了人類在宇宙面前的渺小，愛因斯坦有一句名言：宇宙中最不可理解的事情，就是宇宙是可以被理解的。今天，我非常自信地給大家講述的宇宙歷史，在20年前、50年前的科學(xué)家看來是完全不可想象的。
我們?yōu)槭裁搓P(guān)心外星人?
歸根到底，是我們害怕孤獨(dú)
就好比，大家為什么關(guān)心外星人，歸根到底：我們害怕孤獨(dú)，每個(gè)人害怕孤獨(dú)，我們作為人類的群體，常往天上看，為什么沒有別的類似的、高智慧的生命跟我們一樣思考宇宙，也在尋找它的伙伴？對(duì)孤獨(dú)的恐懼，是我們?nèi)ふ彝庑侨说暮诵膭?dòng)力。
著名物理學(xué)家恩利克·費(fèi)米在1950年提出了費(fèi)米悖論：既然我們?nèi)祟愖鳛橹腔凵鐾强眨瑧?yīng)該也有其他的智慧生物也在做類似的事情。我們?yōu)槭裁催€沒有看到他們？為什么還沒有跟他們接觸？這是著名的費(fèi)米悖論。
這個(gè)費(fèi)米悖論跟我的研究有一點(diǎn)關(guān)系。我在這兒跟大家講一個(gè)小故事：我?guī)啄昵坝觅M(fèi)米望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的結(jié)構(gòu)，在此之前，大家曾經(jīng)認(rèn)為銀河系是盤狀的星系，而我發(fā)現(xiàn)：在銀河系垂直于銀盤（天文學(xué)術(shù)語，在旋渦星系中，由恒星、塵埃和氣體組成的扁平盤）的兩側(cè)，有非常巨大的氣泡狀的結(jié)構(gòu)。這是之前人類從來沒有認(rèn)識(shí)到的，只能通過伽馬射線望遠(yuǎn)鏡才可以發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)存在。
其實(shí)很久之前，英國(guó)有一個(gè)宗教，這個(gè)宗教說：外星人早早就在銀河系點(diǎn)了一個(gè)蠟燭，這個(gè)蠟燭一直在燒，燒到最后的人類就滅絕了。所以他們看到這個(gè)圖片以后，就說這是外星人做的，所以你會(huì)發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)天體物理學(xué)有一個(gè)新的發(fā)現(xiàn)，總是有人聯(lián)系到外星人。公眾與科學(xué)家對(duì)科學(xué)產(chǎn)生興趣的結(jié)合點(diǎn)，就是地外文明的存在與否。
太空資源的商業(yè)價(jià)值
給地球文明打個(gè)分，你猜我們能得多少分？
外星人的文明究竟是怎么樣的？文明的分為1.0、2.0、3.0。
把自己所在的行星所有的資源充分利用的話，這樣的文明定義為文明1.0 ；不僅利用了所在行星的資源，而且把行星繞轉(zhuǎn)的恒星的資源，也充分利用了的話，我們就將其定位為文明2.0 ；3.0可想而知，不僅把恒星，而且恒星所在星系的資源都利用起來，就是文明3.0。
我們地球文明在宇宙的標(biāo)尺上仍處于初級(jí)文明的階段。今天我們的文明大概抵達(dá)了哪里？大概在0.7，即地球能源還未充分利用起來。未來，我們將進(jìn)入一個(gè)新的階段，隨著人類對(duì)太空科技進(jìn)一步的提升，我們將跨越1.0這樣一個(gè)狀態(tài)。人類能不能往前走，很大程度上就取決于我們有沒有辦法，不僅把地球的資源利用起來，而且把太陽系的資源也充分利用了起來，這也是太空資源開采的一個(gè)重要意義。
外星考古、突破攝星，
在我們談?wù)撨@些計(jì)劃時(shí)，我們?cè)谡務(wù)撌裁矗?/strong>
在去年，人類發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)太陽系外飛來的天體，有一些天文學(xué)家就提出：這可能是以前的智慧文明留下來的殘骸，是外星人造的，總之不是天然的。
這其實(shí)是一個(gè)很有趣的例子。我們希望以后通過更多望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)實(shí)例來尋找更多的例子，接觸到文明范圍外的另一個(gè)文明的考古遺址現(xiàn)場(chǎng)。
最近20年來，天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一件很有趣的事情，類似于地球的潛在宜居星球，經(jīng)常性地出現(xiàn)在我們周圍的恒星里面。在新的觀測(cè)設(shè)備影響下，我們會(huì)經(jīng)常地發(fā)生類似于這樣的顛覆性認(rèn)知改變，這是天文學(xué)研究的有趣之處。
霍金在他去年去世之前曾提出這樣一個(gè)計(jì)劃，“突破攝星計(jì)劃”，也就是說，既然我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)地球旁邊的恒星系統(tǒng)里面有宜居星球，那么我們有辦法到達(dá)那里嗎？
這個(gè)潛在的星球離地球4光年多，現(xiàn)在以人類的最高的技術(shù)，可以把很小的一個(gè)探測(cè)器加速到0.2倍光速。也就是說，我們可以花20多年的時(shí)間飛到這個(gè)星球。
上天挖礦，人類將跨入多星球時(shí)代！
講了這么多，我們回到今天正題——上天挖礦，開采太空資源是地球文明未來發(fā)展的新機(jī)遇。讓我們跨過1.0的可能性，走向多星球的時(shí)代。
潛在的資源在哪里呢？除了月球、火星之外，很重要的一個(gè)資源就是小行星，小的天體各有不同，太陽系中的小天體大部分圍繞火星和木星軌道運(yùn)行，還有幾萬顆在地球的附近，天文學(xué)上稱它們?yōu)榻匦√祗w。這些小天體的開采難度，比月球還要容易。因此，這些天體逐漸成為下一個(gè)階段重要發(fā)展的目標(biāo)。
如圖所示，這些天體長(zhǎng)這樣，看起來像大大小小的石塊，還有一些隕石坑，跟月球的表面是類似的。
開采這些資源有什么用呢？
第一，是地球的需求，把稀有金屬帶回來，地球上的重金屬在形成早期就已經(jīng)沉在了地球的地心里。地面很少，我們做戒指用的鉑金，從哪兒來的？其實(shí)就是幾十億年來，天體小行星撞到地球表面以后留下的殘骸。
第二個(gè)，是太空探測(cè)的訴求，這些小天體里面有很多元素，還有水。那么以后人類在太空上生活的話，我們就不需要把水搬到天上去，只需要直接把行星的水開采出來。這些水在太陽能的作用下變成液氫、液氧，而這就是我們能源的主要來源，也是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的主要來源。所以這就可以打開我們對(duì)太陽系深度探測(cè)的需要。
天空飛過1.7萬億美元，
我們就這樣錯(cuò)過了這么大一筆財(cái)富！
2017年7月，一個(gè)重金屬豐度很高的小行星掠過地球。這個(gè)小行星是個(gè)橢球體，它的大小是半公里乘一公里。當(dāng)時(shí)的近地點(diǎn)距離僅僅是地月距離的6倍左右（240萬公里），是非常近的掠過。地面和空間望遠(yuǎn)鏡對(duì)它進(jìn)行了連續(xù)的觀測(cè)。
這個(gè)觀測(cè)告訴我們：這顆小行星上的主要成分是鐵、鎳、鈷、鉑、水和其他重金屬。上面的鉑金大概有5.8萬噸，比地球上已有的鉑金儲(chǔ)量都要高。如果按照市值的計(jì)算的話，大概價(jià)值1.7萬億美元，比2017年加拿大GDP的還多，確實(shí)是富可敵國(guó)。所以我們就這樣眼睜睜地看著價(jià)值1.7萬億美元的小天體從天上飛過去。
我們現(xiàn)在人類是不是已經(jīng)可以開采太空資源了呢？實(shí)際上已經(jīng)開采了。日本人在這件事情上走得非常超前，2010年的時(shí)候，日本的隼鳥一號(hào)就已經(jīng)完成小行星采樣返回。去年，日本隼鳥二號(hào)和美國(guó)的研究飛船分別對(duì)兩顆小行星進(jìn)行了采集，以科研為主要的訴求，帶回了一些樣本以供科學(xué)分析。
其實(shí)，早在2009年，電影《阿凡達(dá)》中就為人類描繪了未來星際采礦的圖景。這部電影的導(dǎo)演的詹姆斯·卡梅隆也在這部電影上映了之后投資了世界第一家商業(yè)小行星采礦的公司，叫行星資源公司。行星資源公司發(fā)布過這么一張想像圖“什么叫太空采礦”。
美國(guó)高盛公司有一句話:小行星采購(gòu)是未來的潛力領(lǐng)域。目前，太空采礦所面臨的心理障礙，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大過技術(shù)的障礙和資金的難關(guān)。大家一聽天上的東西帶回來很科幻，很不現(xiàn)實(shí)。但是因?yàn)榫薮蟮馁Y源價(jià)值與商業(yè)潛力。我們也應(yīng)該盡早布局，盡快把這個(gè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
國(guó)際上現(xiàn)在小行星采購(gòu)公司有20多家，我們成立中國(guó)第一家小行星采購(gòu)公司叫起源太空，各位有興趣的話，歡迎隨時(shí)跟我聯(lián)系。
從地理大發(fā)現(xiàn)到宇宙新探索
其實(shí)我覺得今天這個(gè)時(shí)代非常幸運(yùn)。400年前，歐洲人揚(yáng)帆出海來到了東方，就是尋找黃金和香料。每一個(gè)時(shí)代的發(fā)展，其背后都是人類對(duì)資源的訴求。大航海時(shí)代在之后的幾百年時(shí)間里，很大程度上決定了世界文明里各民族的命運(yùn)與架構(gòu)。
我們今天也將進(jìn)入這樣一個(gè)大航天的時(shí)代，太空資源的開發(fā)和利用，將在幾十年，幾百年，甚至更長(zhǎng)的時(shí)間里，決定地球發(fā)展的進(jìn)程。
最近有一部美劇《The Expanse》，中文名字叫《太空無垠》。這個(gè)美劇到今年是第四年了。它的劇情是這樣的：2020年，小行星采礦已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，人類文明的架構(gòu)被徹底改變。地球也不再是人類的母星。人類文明已經(jīng)占據(jù)了太陽系的各個(gè)角落，火星文明、地球文明和小行星文明已經(jīng)成為文明的三大支柱。這部美劇所講的故事，也就是在這些文明之間相互產(chǎn)生的故事。
大家可以想像，只要幾十年、上百年的時(shí)間，我們?nèi)祟惖纳婕軜?gòu)和社會(huì)架構(gòu)將產(chǎn)生巨大的改變，而這些改變起因之一，正是來自于對(duì)太空資源的訴求。
作為一個(gè)天體物理學(xué)家，我想告訴大家，我們?cè)诿總€(gè)時(shí)代觀察到的、了解到的宇宙都完全不一樣。宇宙中永遠(yuǎn)充滿了驚喜，人類一直在反復(fù)經(jīng)歷這樣的驚喜，但你永遠(yuǎn)不必為此感到不可思議，因?yàn)檫@就是宇宙。
我的演講就到這里，謝謝大家。
講者簡(jiǎn)介
蘇萌，哈佛大學(xué)天體物理學(xué)博士，今日頭條科學(xué)創(chuàng)作者，頭條號(hào)名為“上天挖礦”。蘇萌博士的主要研究方向?yàn)橛钪嫫鹪磁c演化、高能天體物理學(xué)，是高能天體物理學(xué)最高獎(jiǎng) Rossi Prize 最年輕的獲得者、銀河系巨型氣泡結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)人。
制版編輯 | 皮皮魚
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