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　　2020年4月，NASA公布《月球连续探究与开辟方案》，提出美国将加快施行“阿尔忒弥斯”方案，在月球南极建立“阿尔忒弥斯”营地，展开月球资本开采和原位资本操纵，撑持持久经济与科技举动，为21世纪30年月初次载人登岸火星奠基根底

　　2020年4月，NASA公布《月球连续探究与开辟方案》，提出美国将加快施行“阿尔忒弥斯”方案，在月球南极建立“阿尔忒弥斯”营地，展开月球资本开采和原位资本操纵，撑持持久经济与科技举动，为21世纪30年月初次载人登岸火星奠基根底。2020年9月，NASA公布“阿尔忒弥斯”方案纲领，提出将在月球演出示消费水、燃料和其他供给品，和制作设备的才能。2020年10月，美国与多国签署《阿尔忒弥斯协议》，其中心是太空资本条目。签订国提出太空资本的操纵可觉得宁静和可连续的太空举动供给枢纽撑持，从而造福人类；应在《外层空间公约》框架下展开月球、火星、彗星、小行星等太空资本的开采与操纵；许诺利用宁静区，鼓舞科学发明、手艺考证和宁静高效地开采和操纵太空资本。

　　俄罗斯联邦航天局在《2016—2025年联邦航天计划》中将月球定位为深空探测的研讨重点，方案于2025年前完成月球南极着陆和巡查使命，旨在考证原位资本操纵手艺。2023年8月11日，俄罗斯“月球”25探测器发射升空，重点研讨月球南北极地域的水及其他化合物，它是俄罗斯46年来的初次探月使命。但使人遗憾的是，它于8月19日呈现非常并失联。韩国提出了月球挥发物研讨方案，包罗发射韩国的“探路者月球轨道器”（KPLO），该探测器照顾中端波长的红外光谱仪（MWIR）用于寻觅月球水冰的间接证据。

　　跟着航天科技的快速开展，一系列月球与深空探测使命胜利施行，太空资本开辟研讨攻关力度加大，太空资本开辟触及的枢纽手艺和共性根底手艺已构成优良的根底，具有展开空间飞翔演示考证和范围化开采的手艺前提，以小行星采矿为代表的太空资本开辟已逐渐变成理想。太空资本开辟将催生“太空新经济”，把人类的经济举动拓展到新边境，关乎人类保存开展和人类文化的不竭持续。太空资本开辟不只将大幅削减地球补给、完成范围化深空探测与使用，也将为地球可连续开展注入新动力。近地天体的资本开辟是人类开辟太空资本的第一步，在此根底上构成的资本开辟才能和太空原位补给才能将为范围化和更深远的太空经济举动奠基根底，终极完成太阳系全域资本开辟。

　　2021年4月，美国大西洋理事会公布了《太空宁静的将来：将来30年的美国计谋》，指出将来30年太空政策的重点在地月空间。该计谋给出了美国将在短时间（2021-2025）、中期（2025-2040）、持久（2040-2050）三个工夫段内优先开展更新细化太空管理法令法例框架、成立太空宁静协作同盟、加快太空贸易化塑料包装质料优缺陷、开辟地月空间等四个标的目的，并完成科学观察、军事监测与通讯、和资本开采等。加快太空贸易化需加大太空发射、卫星星座运营、新动力和促进剂体系、在轨效劳和太空资本操纵（包罗从月球或小行星外表提取质料用于获得燃料或水）等枢纽根底手艺的重点投资。太空资本操纵将成为下一个从底子上增长太空举动和到场太空探究国度数目的手艺催化剂。太空资本操纵手艺在太空中开采、获得耗损性资本，将明显低落发射本钱，并终极完成从月球发射。太空资本开辟可带来明显的经济代价，一颗足球场巨细的小行星能够消费500亿美圆的铂。太空资本的开辟机会曾经成熟，将是将来30年确保空间宁静的枢纽。

　　21世纪以来，美国、欧洲、中国等国度和地域以月球资本开辟为重点，计划了手艺开展道路图并布置了一系列月面实验使命。美、日、欧等国度和地域已施行了多项小天体探测、特性辨认、采样返回、操纵处理等严重使命，具有小行星采样返回和开端操纵才能，展开了小行星资本普查，手艺与经济性评价。我国正在施行小行星探测工程使命，将对近地小行星2016HO3展开伴飞探测并取样返回。这一系列小天体探测使命，将为小行星资本开辟奠基根底。当前的次要航天大国以至一些新兴贸易航天公司已具有了近地天体的绕飞、着陆与探测的航天工程才能和理论经历。施行这些使命构成的工程和手艺才能为成立太空资本开辟根底设备供给了主要支持。

　　（2）增进地球绿色可连续开展。从太空获得计谋性矿产资本，将打破地球资本限制，为地球开展翻开新窗口，并且太空资本开辟将完成太空产业化，构成太空矿业、太空冶金、太空制作、太空数据中间等新财产。这将为地球可连续、绿色、低碳开展供给变化性的新手艺和新动力。

　　太空资本开辟可在地外天体极度情况前提下，以较低的风险、价格和本钱，开辟并操纵地外天体物资资本，消费制作效劳于大范围空间举动、地外天体探究和地球可连续开展的质料和产物。按使用目的，太空资本开辟整体上可分为两大类：一是效劳于太空探究与开辟的资本操纵（For Space），它更夸大因地制宜，在地外天体上辨认、获得和操纵原位天然物资资本和人类烧毁资本，以得到有效的产物和效劳，间接支持太空探究与开辟举动，和将来能够的地外移民和持久寓居，这普通被称为ISRU；二是效劳于地球可连续开展的资本操纵（For Earth），它从地外天体获得地球开展所需的枢纽资本，并运回地球操纵，这普通被称为太空采矿（Space Mining），包罗小行星采矿（Asteroid Mining）、月球采矿（Lunar Mining）等。

　　在不远的未来，人类的保存开展空间会向太空不竭拓展。在综合了美国埃隆•马斯克提出数十万人在火星上糊口、美国杰夫•贝佐斯提出数百万人在地月空间糊口和事情，和美国结合发射同盟公司的地月1000愿景的根底上，猜测将来太空生齿范围及所需求的水如表2所示。按表1数据停止估量，在月球极区开采水并消费氢氧促进剂，为地月空间举动供给补给效劳，相较从地球供给，2025年可节流56亿美圆塑料包装质料优缺陷，2040年可节流540亿美圆，而到2055年则可节流可达910亿美圆。

　　经由过程在月球外表开辟水资本，为月面和月球轨道加注原位制备的促进剂，可有用支持载人登月使命，大幅低落范围化使命本钱。比方，美国NASA乘坐载人舱从“流派”（Gateway）空间站间接输送到月球外表，每次着陆使命都需求14~50t的促进剂。假定每一年有两次载人登月使命（每次需25t促进剂）和一次大型货船使命（需50t促进剂），则月面促进剂的总需求为100t/年。利用5.35:1的促进剂混淆比，这与水的氢氧元本质量比8:1差别，则需求约150t/年的月球水资本。若在月球极区开采水并消费氢氧促进剂，相较从地球供给塑料包装质料优缺陷，该类使命每一年可节流53.3亿美圆的本钱。

　　载人火星使命对水基制备的原位促进剂需求量更大。洛马公司的火星大本营观点方案提出操纵地月L1点作为火星动身的集结地。每2年发射一次使命，每次都需求在地月L1点加注280t的促进剂。这意味着每一年需求从月球或近地小天体开采420t的水资本。相较从地球供给，该类使命每一年可节流23.1亿美圆的本钱。

　　（1）稀土元素（REEs）。共有17个元素，包罗了原子序数从57到71的15个从镧到镥的镧系元素和与镧系元素具有类似化学性子的原子序数为21的钪和39 的钇（Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu），普遍用于航天、军事、能源、制作等高科技范畴。

　　表4 按估量利润排序前5 的主带小行星（停止到2023 年7 月共1196092 颗）亿美圆

　　尽人皆知，地球上的石油是当代国度百姓经济的血脉，石油产业也是当代财产的根底产业之一。水是性命之源，也是人类完成持久地外保存的中心物资要素。更加主要的是，水能够经由过程太阳能光电催化间接消费氢和氧，既可为持久地外保存供给氧气，又可为各种太空举动供给氢能和太空运输所需的促进剂。能够预感，跟着太空探究与开辟举动的频度和范围增长，对水资本和衍生的氢氧的需求量也大幅增加。期近将到来的太空时期，水将是太空经济的命根子，太空水产业也将成为太空产业化的根底。在木星之内的太阳系范畴，太阳能较为充沛、获得便利，经由过程在太空可原位获得的太阳能和水资本来制备氢氧促进剂，是低落大范围太空举动本钱的枢纽。固然核能不依靠太阳能，功率密度大，但因为核能是不成再生能源，核宁静请求高、本钱昂扬，并且还需求不竭弥补促进剂物质，大范围太空举动时需从空中供应大批核燃料和促进剂，在相称长的期间内难以低落本钱，不相宜大范畴操纵。

　　（3）催生太空新经济并改动环球经济格式。太空资本开辟将触发新手艺反动，将催生自产业反动以来的又一次新供应的经济扩大，完成贸易化、范围化，构成新财产系统，构成新质消费力，从而增进将来环球经济的快速开展。

　　到2050年，环球生齿数目估计将超越90亿。跟着环球生齿连续增加，对计谋性枢纽矿产的需求疾速增长。很多计谋性枢纽矿产因为其有数性，难以进一步增长产量，将来的资本供给没法满意疾速增加的资本需求。比方，环球稀土元素储量足以保持1个多世纪，但是，因为可开采的高级次矿石的稀缺性，难以保证将来的连续供给，因而，在将来100年内，稀土元素和其他枢纽性矿产资本的需求能够会疾速超越供给。2024年4月27日，中国地质查询拜访局环球矿产资本计谋研讨中间公布了《环球矿产资本储量评价陈述2024》。陈述显现，停止2022年末，环球铁、锰、铬、磷、钾盐、锂、钒、钛、镁、钨、铌、钽和铂族金属储量丰硕，铟、锡、锑、铅、锌、铋、镍、铝、铜等资本的保证水平较低，需进一步加大勘查力度和资金投入。

　　以月球开辟、小天体采矿为代表的太空资本开辟正逐渐变成理想。它不只是完成范围化深空探测与使用的主要根底，也将催生新的太空经济，无望处理地球面对的资本匮乏塑料包装质料优缺陷、能源危急等一系列限制性成绩，为地球可连续开展注入新动力，给人类带来宏大的经济代价。引见了太空可得到的资本范例和代价，分离国际开展态势，从太空水冰开辟的原位操纵代价、太空其他矿产开辟的原位操纵代价和太空枢纽矿产开辟的地球操纵代价3个方面，讨论太空资本开辟的经济代价，并瞻望了将来开展趋向。

　　将来太空根底设备的制作将需求铝、镁、钛、铁、硅等大批金属和非金属质料。从地球向太空运输物质价格昂扬，向月球输送1kg的建立质料用度能够抵达36000美圆，向火星运输建立质料本钱更加昂扬。月球、小天体和火星等地外天体的探测表白，它们赋存了大批的矿产资本，能够加工成相似于地球的修建质料和金属与非金属质料等。比方，小行星遍及存在精辟级铁、镍和钴，和钼、铝、硅、钛和铂族金属（PGM）等。矿石档次明显高于地球，开采、冶炼难度小。镁、铝和硅险些完整以氧化物情势存在于硅酸盐、氧化物和碳酸盐等化合物中，可接纳星壤熔融电解等工艺停止化学还本来提取金属元素。铁能够3价（如磁铁矿等）、2价（如橄榄石、辉石等）和0价（如铁镍金属）的情势存在于小行星中。硅、铝、铁、钛等质料在地球上储量丰硕，无需运回地球利用，但具有宏大的太空使用潜力。轻金属铝和镁合用于制作大型桁架或梁等构造，钢的机能在某些前提下比铝或镁更有劣势，若没有发射质量和本钱的束缚，太空炼制的钢铁将有严重需求。太空电力可经由过程由硅制成的太阳能光伏电池来供给。其他金属，如镍、钴、铜和稀土元素也具有特别使用。当具有了在太空中冶炼消费的才能后，经由过程开辟地外天体资本得到的金属和非金属质料来展开太空根底设备制作和枢纽构造部件、光伏电池等制作，以至能够比返回地球的贵金属更有代价。经由过程操纵太空原位资本，将大幅削减从地球的物质运输量，有用低落建立本钱塑料包装质料优缺陷。以表2为例，至2040年近地轨道站、地月L1轨道站、月眼前哨站、火卫一前哨站和火表前哨站的职员范围为别离为218、79、68、12、20人，均超越“国际空间站”6~7名航天员的范围。与当前“国际空间站”重约420t、电功率75~90kW、寓居体积388m3的范围比力，将来的这些根底设备范围将大幅超越“国际空间站”，整体体积和质量宏大，建立本钱也会十分昂扬。即便假定将来建立的地月L1空间站的质量范围为420t，若经由过程月球原位资本来停止建立，参考表1的数据，则可节流约46亿美圆的发射本钱。

　　比年来，贸易航天也主动展开太空资本开辟举动。2012年，美国建立了行星资本公司（Planetary Resources），它是环球第一家努力于小行星资本开采的科技公司，该公司提出分批发送大批机械人进入太空，搜索具有开采代价的小行星并对其停止开采，最初将矿产资本带回地球的计划。2013年，美国深空产业公司（Deep Space Industries）建立，计划了勘察、开采、加工和制作4个阶段的小行星资本开辟操纵使命。勘察使命由“萤火虫”飞翔器完成，它操纵光谱探测等情势对小行星停止环抱探测，对水、铁矿石、有数金属等资本停止勘察；开采使命由“蜻蜓”飞翔器完成，在小行星外表收罗样品并停止别离，保存有数、代价较高的矿物；加工使命由近地空间的资本处置站停止深度加工，完成物资的别离与提取，获得制作质料；制作使命将由微重力制作厂停止，经由过程3D打印手艺制作高密度、高强度金属零部件，用于制作飞翔器舱段、巨型构造等空间设备。2022年1月，美国建立AstroForge草创公司，并得到1300万美圆的种子基金，其目的是重点开采地球上需求量很大的铂族金属（PGM）小行星资本，今朝已开辟测试了处置小行星质料的新手艺。

　　别的，在近地轨道的举动也对水基制备原位促进剂有主要的需求。经由过程在近地轨道上为上面级运载东西加注促进剂，可以使得运载才能进步2.7倍以上。若每一年有3次这类超重型发射使命，就会有每一年高达210t低地球轨道的促进剂加注需求。思索到从月球运输水资本和制备的促进剂到低地球轨道，原位促进剂的需求会增加到1260t/年，这需求每一年开采1880t的水资本。这些使用将组成太空水资本的晚期市场需求。

　　经由过程空中和空间的遥感观察，国际上已得到大批的小行星数据，并成立了公然数据库。比方，Asterank数据库包罗60多万颗小行星，分离小行星的质量、构成、轨道等主要数据，预算开采小行星的本钱和收益，能够快速得到最有代价的、最合算的、最简单到达的小行星排序信息。近地小天体是现阶段最相宜开采的目的，具有非常可观的代价和利润（见表3），主带小行星开采代价更大，大批小天体的单颗代价和利润均超越100万亿美圆，小行星带的典范小行星资本和代价估量如图8和表4所示。

　　月球和小行星等地外天体储藏着丰硕的、可支持地球可连续开展的计谋性枢纽矿产。月球共同的克里普岩富含丰硕的稀土资本和钍、铀等放射性物资，探测数据表白，在月球正面风暴洋地区能够就是克里普岩的散布地区，估量厚度约10~20km，开端预算表白克里普岩中稀土元素、钍、铀的资本量别离约为6.7亿吨、8.4亿吨和3.6亿吨。月壤中还富含地球上稀缺的氦-3核聚变能源资本，总储量估量超越60万吨。阐发表白，10吨氦-3就可以满意我国一年一切的能源需求，100t氦-3便能供给全天下利用一年的能源。

　　2023年，笔者团队在持久研讨、手艺攻关和体系论证的根底上，提出了“天工开物”太空资本开辟计划假想，瞻望了太空资本开辟带来的太空新时期远景。月球资本开辟是太空资本开辟的第一步，将为地月空间经济化和终极的全太阳系资本开辟供给物资根底。月球资本开辟系统以水冰资本开辟为目的，重点建立月球极区采冰站、地月L1资本补给站，成立低本钱月面发射体系和地月运输体系，构成低本钱地月供给链体系，支持常态化地月空间举动，并为近地小天体采矿和其他行星开辟重点供给空间促进剂补给。进一步，以人类社会开展严密相干的计谋性矿产资本开辟为中心，以水冰资本开辟和水基促进制备为根底，以地球为中间，由近及远，分阶段建立月球资本开辟系统、近地小天体采矿系统、火星资本开辟系统、主带小行星采矿系统、类木行星探究开辟系统及老手星探究开辟系统，逐渐构建全太阳系资本的开辟才能（见图6）。

　　2021年6月，中国国度航天局正式公布了《国际月球科研站道路年前后集合展开国际月球科研站建立，完成在轨和月面的能源、通讯和运输等设备建立和月球ISRU研讨探究等使命。月球科研站是一个可以持久不变运转、具有自立决议计划才能，能够展开科学探测、科学研讨和原位资本开辟操纵的综合平台。月球科研站开端由中枢掌握模块、能源模块、通讯模块、运输模块、原位采样和制作模块、科学研讨模块、人机分离模块等根本功用构成。在月球南极四周建立科研站，既能够完成部门时段与地球停止间接通讯，也能够经由过程月球轨道中继卫星停止通讯。2024年4月25日，吴伟仁院士在中国航天大会上提出月球科研站建立假想：根据“整体计划、分步施行、边建边用”的准绳，国际月球科研站建立将根据2个阶段分步施行，方案2035年前建成根本型，以月球南极其中心，建胜利用根本完备、要素根本配套的综合科学设备，展开常态化科学尝试举动和必然范围的资本开辟操纵；2045年前建成拓展型，以月球轨道站为关键，建胜利用完美、相称范围、不变运转的装备设备，展开月基综合性科学研讨和深度资本开辟操纵，为载人登岸火星展开相干手艺考证和科学尝试研讨。国际月球科研站由月面段、月轨段和空中段组成，由能源动力体系、批示信息体系和月面运输体系等根底设备构成，具有能源供给、中枢掌握、通讯导航、地月往复、月面科研等功用，可持久连续展开科学探测、资本开辟、手艺考证等多学科、多目的、大范围科学和手艺举动。裴照宇和王琼以中国提倡的国际月球科研站整体架构和立异开展需求为指点思惟，根据“资本可分类，操纵需综合”的月面资本操纵目标，计划了月面资本操纵处景（见图4），表达了能源动力、物资转化、月基制作的拓扑干系，和各种资本操纵举动之间的内在联系关系和拓展使用干系，并提出了近-中-远三期月球资本综合操纵的开展目的和开展道路 月面资本综合操纵处景及内在联系关系拓扑场景计划包为民院士对地月空间探究和开辟停止了深化论证，以为地月空间是人类走向深空的第一站，存在着各种物资、能源、情况、地位等稀缺计谋资本，是将来很长一段工夫内助类保存与开展的计谋空间。地月空间探究与开辟由地月空间航天运输系统、地月空间资本探测与开辟系统、地月空间根底设备系统等三大硬件设备和法令法例系统支持完成。此中地月空间资本探测与开辟系统卖力对地月空间各种资本施行勘察、收罗和操纵，包罗地月空间飞翔、月面持久事情撑持、月面挪动与操纵和资本开辟操纵等效劳（见图5）。将来需具有以下才能需求：（1）勘察才能。构建地月空间资本勘察才能，完成对地月空间资本范例、散布的片面评价。（2）收罗才能。展开地月空间资本发掘、深层资本钻取，完成水冰、矿产等各种资本的搜集。（3）操纵才能。与地月空间根底设备系统配合完成对地月空间各种资本的操纵，削减对地球资本的依靠性，保证人类地月空间举动的可连续开展。

　　从物资来源、天体演变的角度来看，各类元素在宇宙中普遍散布，宇宙物资的存在具有广义的遍及性和同一性。学者遍及以为，太阳系是由一团扭转的气体和灰尘份子云在本身引力的感化下坍缩构成的，太阳构成于质量中间地位，其他坍缩的身分构成行星盘继而演变为当今的太阳系。太阳系内氢、氦、氧、碳等元素具有很高的品貌，并具有各类金属和矿物资。从地外天体获得物资资本，将使地球从物资封锁体系改变为物资开放体系，为地球可连续开展供给不竭动力。

　　瞻望将来，以太空资本开辟为基石的太空新时期和催生的“太空新经济”将对人类社会带来以下几个方面的严重影响。（1）拓展人类保存开展新空间。经由过程操纵地外天体原位资本，可在其他星球上获得人类保存和举动所需的根本能源和物质。这将大大削减从地球的补给需求，低落太空探究的发射质量、本钱微风险，真正在地外天体成立人类故里。

　　月球和近地小天体的水冰资本开辟是范围化太空举动的根底。当人类具有了近地天体的水冰开采才能，并在此根底上构建了地月空间的水基促进剂的供给链后，将激活全部地月空间的经济举动，在此根底上，将把人类举动逐渐拓展到全部太阳系。表1给出了从地球和从月球供给促进剂的本钱比力，能够看出，即便在近地轨道供给促进剂加注效劳，月球促进剂也具有本钱劣势；关于向地球静止轨道、地月L1轨道供给促进剂，月球供给比地球供给的本钱低一个量级；而关于月面使用，月球供给比地球供给的本钱低近两个量级。因为近地小天体的引力很小，不像月球需耗损燃料来打破月球引力阱的限定，因而，从近地小天体开采水冰资本所需的速率增量能够更小，小天体供给水的本钱更低。

　　（2）裂变元素（U，Pu，Th）。次要用于发生核能的放射性元素。铀、钚和钍是唯一的3种能够被稀释的天然元素，因而被用作核反响堆的裂变燃料。跟着核电的开展，这些元素将变得更有代价，需确保不变供给。（3）铂族元素（PGE，包罗铑Rh、钯Pd、锇Os、铱Ir、铂Pt等）。它是化学性子相似于铂的过渡金属。这些元素最经常使用做产业过程当中的催化剂和合金身分。

　　枢纽矿产（Critical Minerals）是指对经济社会开展和国度宁静相当主要，因为供给欠缺存在较大风险，大概具有必然劣势可对环球供给具有较强影响力的矿产资本（见图7）。2018年美国地质查询拜访局制定了枢纽矿产清单，2022年更新为50种。

　　2015年，美国国度航空航天局（NASA）马歇尔空间飞翔中间建立了太空2100 研讨组，对2050 年地月经济圈态势停止了猜测，包罗高度收集化、国际化的太空产业和地月根底设备。研讨指出，原位资本操纵（ISRU）和原位3D制作将是枢纽手艺，需展开在有人监视下的机械人月球外表或小行星上的采矿功课。月球四周将成立可包容300人的栖息地，包罗停止采矿功课、直达站和制作设备的职员。这个栖息地将供给辐射屏障和野生重力，演示食粮消费和其他手艺，操纵太空原位资本完成根本自力更生。

　　小天体采矿是获得计谋性枢纽矿产的主要路子。小行星中密度较高的金属塑料包装质料优缺陷，包罗铂族矿物和稀土元素，相对平均地散布在全部小行星中，简化了采矿历程，钻探相对较浅、矿石档次很高。小行星带包罗约8%的富金属（M型）小行星和75%的富挥发性碳质（C型）小行星。碳质小行星富含氢、碳、氧塑料的品种有哪些、氮等元素，可以为太空探究供给水和燃料，而金属质小行星次要由铁、镍组成，有些小行星中铂系金属元素含量丰硕，包罗铂、钴、铑、铱、锇等有数金属。富含铂的小行星档次高达每吨100g，是南非露天铂矿的10~20倍。这意味着一颗500m直径的富含铂的小行星能够含有近175倍的环球铂的年产量。

　　日本国会经由过程了《增进与探究和开辟太空资本有关的贸易举动法》，鼓励日本公司在月球开辟举动中占有主导职位。日本各行业公司曾经开端了月球贸易化举动，鞭策与月球相干的营业和效劳。2021年，日本建立月球产业愿景委员会，公布《月球产业愿景：地球6.0》白皮书，指出月球及地月空间将成为新的太空产业生态体系前沿，新月球产业将为地球开展带来主要代价。

　　今朝航天器次要的构造质料包罗铝、镁、钛等合金。铝合金价钱相对自制，导热性、导电性优良且抗腐化机能好，是今朝卫星上使用最普遍的轻金属质料。镁合金是经常使用合金材猜中密度最低的质料，且减振才能好，易切削加工，但强度相对较低。钛合金比拟于其他轻金属质料的劣势在于比强度最高，耐腐化性高，线收缩系数小，而且上下温力学机能好，能在550℃高平和零下250℃高温下持久事情而连结机能稳定。

　　跟着航天科技的疾速开展，以月球开辟、小行星采矿为代表的太空资本开辟正逐渐变成理想（这里所说的太空资本次要是指太空物资资本）。它不只将大幅削减地球补给、有用低落太空探究的使命本钱，是完成范围化深空探测与使用的主要根底，也将无望处理地球面对的资本匮乏、能源危急等一系列限制性成绩，为地球可连续开展注入新动力。太空资本开辟将激活太空经济举动，催生地月经济圈、太空制作、太空物流、太空能源等新兴财产，是将来国度间气力合作的一项主要判定尺度，也将成为列国新的经济增加点。

　　（4）增进国际协作和人类文化调和开展。跟着地球资本的日趋干涸，资本争取招致的国度间抵触将日趋加重。太空资本开辟将翻开近乎有限的资本宝库，是减缓资本抵触的主要基石，将为人类运气配合体的将来发睁开辟宽广远景，增进人类文化调和开展。

　　2019 年， ESA提出太空资本计谋（ESA Space Resources Strategy）（见图3），以原位资本操纵完成月面持久保存为愿景，施行三阶段方案：勘察、探究和手艺成熟（20年月晚期）；端到端演示考证（20年月中期）；在探究使命系统下的集成ISRU实验工场（30年月中期）。同年，ESA与火箭制作商阿里安团体（Ariane Group）签约，方案成立基地从月球开采太空资本。卢森堡2020年颁布发表成立欧洲太空资本立异中间（ESRIC），并经由过程与ESA协作，旨在使该中间成为太空资本范畴科学、手艺、贸易和经济方面的特地常识实体，展开包罗月球水、小行星矿物等太空资本的操纵塑料的品种有哪些。2022年6月，ESA公布了新天下载人探究计谋道路图（Terrae Novae 2030+ Strategy Roadmap），提出了近地轨道、月球和火星的载人探究道路和重点使命，同时，将太空资本计谋交融到这个计谋道路 ESA 的太空资本操纵开展计谋

　　2016年，美国结合发射同盟公司（ULA）以为30年（2046年）后，1000人能够会在地月空间糊口和事情，提出了一个可自我保持的太空经济形式——地月1000（Cislunar1000）方案。水是撑持人类举动的必须品，而且简单经由过程电解别离成氧和氢。氧气对人类呼吸氛围相当主要，当液化后，氢和氧是幻想的化学促进剂。因而，水资本开采与操纵是地月经济的枢纽，开采月球水冰作为促进剂多是月球资本的主要经济举动。图2给出了假想的地月空间经济市场，潜伏的地月空间举动包罗太空促进剂消费、新质料和制作、人类太空糊口和事情、近地小天体采矿，和科学探究、太空碎片办理、卫星效劳与加注、“国际空间站”、载人探究、空间太阳能电站、自保持寓居地等。地月高速公路-空间运输根底设备观点包罗促进剂加注站、轨道拖船、直达中间、效劳站等塑料的品种有哪些，和对自立采矿装备的需求。

　　别的，在太空或地外天体外表建立根底设备，因为不需求阅历发射段和着陆段的强过载，和使用于低/微重力情况下，其构造构件的强度和刚度请求大幅低落，会明显节流制作质料的需求量和制作工夫。比方，假如在月球外表制作射电千里镜，因为重力低且没有静态载荷，与美国西弗吉尼亚州制作的直径为182m、质量36000t的射电千里镜比拟，质量能够会低落到约4000t。若经由过程月球原位资本来停止建立，参考表1的数据，则可节流约1420亿美圆的发射本钱。

　　（4）有数金属和类金属（RMs）。有数金属（Ga、In、Zr、Nb、Co、Ta）在新兴手艺中有主要需求。此中4种元素是过渡金属，属于3个差别的周期群和2个周期；别的2种元素是类金属。与稀土元素差别，这些元素具有十分差别的化学性子。

　　以月球促进剂消费为代表的月球资本开辟举动将大幅低落太空运输本钱，激活并有用增进地月空间的经济举动，催生地月经济新业态，鞭策人类文化跨入新阶段，并将在月球创立人类的“第二故里”。月面资本开辟激发的“太空新经济”会给人类带来不成估计的经济代价。正如汗青上美洲新大陆的发明，月球资本将吸收各航天大国的开辟者和探险家，和风险本钱和财产举动的会聚。针对地球可连续开展面对的计谋性资本欠缺成绩，国际上鼓起了“太空淘金热”，以小行星采矿为目的的公营公司如雨后春笋般出现。估计将来20年，国际大将逐渐施行小行星资本勘察、小行星采矿演示考证，并终极完成贸易化运转。多家机构对太空资本的经济代价停止了经济学猜测，美国美林团体（Merrill Lynch）和环球出名经济智库美国米尔肯研讨院（Milken Institute）以为，地月空间贸易举动的消费总值每一年将高达2.7万亿美圆，而火星、小行星带等的代价超越7万亿美圆，将改动环球经济格式（图1）。整体上看，太空探究进入到太空资本开辟的新阶段，将为人类翻开宏大的资本宝库。

　　2016年，欧空局（ESA）提出国际“月球村”方案，将结合全天下航天堂家的力气，在月球外表建立一个由一切感爱好的集体和国度到场的协作营地，展开科学探究资本开辟以致贸易性项目。约有来自30多个国度的150名成员组成的月球村协会（Moon Village Association，MVA）牵头展开计划设想，增进完成永世月球基地的愿景。ESA以为月球基地将激发新一轮手艺立异，包罗因地制宜，操纵3D打印手艺制作月球基地等，和操纵立方星手艺展开月球资本及情况探测、开展贸易化的月球探测撑持才能等。ESA以投资研发或付费利用的方法开展将月球物资原位转化为氧气和水的手艺，以保证将来载人深空探测举动。2017年ESA公布通告，开展月球原位资本操纵手艺，每项赞助额度20万~50万欧元，包罗研制探测器、有用载荷、仪器等产物，展开手艺考证，目的是演示在月球外表消费氧气的ISRU相干手艺，和勘察将来载人探测地区的ISRU资本特性。

　　地球是人类的摇篮，但人类不克不及够永久被束厄局促在摇篮里。当前，重返月球、载人登岸火星等极具应战性的探究使命正逐渐施行。正如人类学家、将来学家阿尔文•托夫勒所猜测的那样，“第四次海潮”将是以人类进入太空寓居为标记的太空时期。人类文化向太空的拓展势必带来太空的产业化，同时将具有新产业反动的信息化、收集化、智能化等新特性。以太空资本开辟为代表的“大航天时期”是太空产业化的第一步，也是太空产业化的主要基石，将催生太空采矿、太空资本加工、太空制作、太空运输等一系列新兴产业范畴。

　　（5）成立国际新划定规矩并构成国际新次序。太空是人类的配合财产，但将来唯一少数科技强国具有开辟太空资本的才能。需在现有国际公约根底上，列国增强交换协作，深化对太空资本开辟触及的政治、经济、文明、科技等多角度的熟悉，协商处理太空资本开辟触及的各种成绩。

　　2022年11月，美国白宫科技政策办公室公布《国度地月空间科技计谋》，该计谋是美国当局太空优先事项之一，为建立地月生态体系奠基了根底。该计谋提出美国将基于太空优先框架，指点其负义务、和安然平静可连续地探究和利用地月空间，提拔美在地月空间科学、探究和经济开展举动方面的太空劣势。该计谋是美国当局太空优先事项之一。为完成这一愿景，美国当局订定了以下4项枢纽目的：（1）鼓舞科技研发，完成美国在地月空间的持久开展；（2）扩展地月空间国际科技协作；（3）加强地月空间态势感知才能；（4）进步可扩大和可互操纵的地月空间通讯及定位、导航和授时（PNT）才能。第一个目的的主要子目的为：增进人类在地月空间持久驻留和保存，努力于研发令人类可以在地月空间持久驻留和保存的才能和手艺，并为将来载人火星及更远深空使命供给撑持。它包罗：（1）撑持轨道和月球外表手艺的开展和其他可扩大的才能，包罗可加注月球着陆器、情况掌握和性命保持手艺、月球外表动力体系、挪动和辐射太空服等。（2）对月球资本停止评价，促进对月球资本操纵的研讨、开辟及演示，包罗资本表征和勘察、操纵原位质料制作装备组件、自立装配构造和处置水、氧等有效份子等。（3）展开减轻空间情况对人类形成负面影响的相干研讨，包罗辐射对机组职员事情和安康的影响、微重力影响等。（4）鼓舞深空载人探究和永世寓居相干的社会科学范畴研讨，诸如人类向空间扩大的指点伦理、空间开展的持久协作形式和空间社区的公允管理构造等。

　　计谋性矿产资本（Strategic Mineral Resources）是一组主要的化学元素，它是环球经济开展高需求、高代价商品的枢纽限定身分。这些元素包罗：

　　自1959年美苏开端发射月球探测器以来，颠末60多年的开展，人类发射了大批月球与深空探测器，对太阳系的次要天体展开了飞掠、抵近、环抱和着陆探测，获得了大批科学数据，对太阳系天体的元素构成、资本散布、赋存形态有了比力片面、深化的熟悉。并且，经由过程多种路子施行了月球和小天体的采样返回，得到了多品种型的地外样品，展开了地质、矿物学等方面的研讨，为太空资本操纵供给了主要科学根底。大批探测数据表白，太阳系各天体具有丰硕的天然资本。比方，月球极区富含约6亿吨水冰资本，月球外表会聚了高达60万吨氦-3核聚变资本，月球克里普岩（KREEP）富含钾（K）、稀土元素（REE）和磷（P），和钍、铀等放射性元素，总稀土元素资本量为225亿~450亿吨，钍和铀资本别离达8.4亿吨和3.6亿吨。别的，月球还储藏丰硕的铬、镍、钾、钠、镁、铜等金属矿产资本。小行星具有丰硕的矿产资本，具有宏大的开采代价。碳质小行星不只富含碳、氢、氧、氮等元素，可以为深空探究补给物质，并且铂系金属元素含量也很丰硕。金属质小行星次要由铁、镍组成，富含铂族矿物和稀土元素。火星外表存在大批水资本，包罗极地永世水冰盖、次表层冰冻圈、矿物分离水、水蒸汽等。火星大气富含二氧化碳，浓度达95%。

　　月球和火星都被挑选作为载人探测的目的，并将完成大范围的地外移民。地月经济圈的建立和将来地火空间的拓睁开发，将伴跟着一系列范围化、经济性和可连续的太空根底设备建立，包罗地月空间站、月球基地与火星基地，和太空资本开辟、太空制作、太空物流、太空能源等设备。这些根底设备的开展仍面对严重应战，障碍了人类完成离开地球的保存才能和太空资本开辟的才能。