小行星采矿会对世界经济产生什么影响?

NASA 对小行星 16 Psyche 的任务已被推迟。 现在,审查小组正在审查延误。 图片来源:Maxar/ASU/P。 鲁宾/NASA/JPL-加州理工学院

大约十年前,人们对“小行星采矿”的前景产生了极大的兴趣。 这主要是由于商业太空部门的兴起以及从太空中获取资源很快就会成为现实的信念。 曾经是科幻小说和未来主义预言的东西现在在商界正在认真讨论,许多人声称资源开发和制造的未来在于太空。 从那以后,由于这些希望​​未能在预期的时间内实现,情况有所降温。

尽管如此,毫无疑问,人类在太空中的存在将需要从近地小行星 (NEA) 及更远的地方获取资源。 在最近的一篇论文中,来自中国宁波诺丁汉大学的一组研究人员研究了小行星采矿对全球经济的潜在影响。 根据他们的详细评估,包括市场力量、环境影响、小行星和矿物类型以及采矿规模,他们展示了怎样以符合《外层空间条约》的方式进行小行星采矿(即,为了全人类)。

这项研究由诺丁汉大学计算机科学系的三位研究人员孙鹤、朱俊峰和许一鹏共同完成。 他们隶属于一个名为 GemAI(人工智能股权建模小组)的研究小组,该小组探索数学建模、人工智能和社会科学(主要关注股权问题)之间的交集。 描述他们发现的论文目前正在接受审查,以便在《社会学年度评测》上发表。

简而言之,小行星采矿的前景取决于资源和人类文明的持续发展。 对此有很多理由,从确保人类和地球生命的生存(拥有“备用位置”或成为“多行星”)到满足探索和“漫游”的基本和祖先需求。 然后是通过采矿和制造来防止地球上的生态崩溃,或者通过将我们所有的资源开采和制造转移到近地空间、地月空间和更远的地方来引入“后稀缺”社会的想法。

已故的伟大物理学家、作家和科学传播者卡尔·萨根 (Carl Sagan) 对这些进行了精彩的总结,并讲述了两者怎样在直觉层面交织在一起。 正如他所说:

“开阔的道路仍在轻轻地呼唤,就像一首几乎被遗忘的童年歌曲。我们用某种浪漫投入到遥远的地方。我怀疑,这种吸引力是自然选择精心打造的,是我们生存的基本要素。漫长的夏天,温和的冬天,丰收的收获,丰富的游戏——它们都不会永远持续下去。你自己的生活,或者你的乐队,甚至你的物种的生活,可能都归功于不安分的少数人——被一种他们难以表达或理解的渴望所吸引,去未被发现的土地和新世界。”

从物质的角度来看,其基本原理是人类增长是一种指数现象,自旧石器时代晚期(约 50,000 至 12,000 年前)以来一直在发生。 此后的时期——全新世——见证了人类社会的迅速扩散及其对全球环境系统影响的增长。 这种趋势变得如此尖锐,以至于到 20 世纪中叶,地质学家开始将当前时代称为人类世,人类是地球上环境变化的最大驱动力。

今天,人类的未来在于太空这一信念得到了广泛的拥护,这在很大程度上要归功于商业太空(又名 NewSpace)行业的兴起。 另一个因素是确保有足够资源满足不断增长的人口需求的持续压力,以及气候变化的影响。 随着我们接近 21 世纪中叶,最大的挑战将是在气候变化的影响下为全球约 100 亿人提供食物。 争论的焦点是,如果我们的未来是有保障的,那么就必须利用地外资源。

He Sun 通过电子邮件向 Universe Today 解释说,对矿物的需求是确保资源丰富的主要因素:

“由于地球上的矿产总量有限,资源回收技术的不断进步并不能从根本上解决矿产枯竭的问题。在这样的背景下,小行星采矿的意义越来越明显。大型小行星矿业公司(包括Space X、Blue Origin等已经在该领域布局的公司)可能造成恶性竞争,为防止资本无序扩张和相关产业垄断,联合国有必要制定相关规定。”

为了防止小行星采矿和未来的太空经济成为“狂野西部”式的局面,许多人呼吁起草法律以防止恶性竞争并确保矿产财富用于造福全人类。 这符合美国、苏联和英国于 1967 年签署的《外层空间条约》,它们是当时太空领域最具影响力的参与者。 该条约已由 112 个国家签署和批准(截至 2022 年 2 月),并且仍然是有史以来通过的最重要的太空立法。

据美国国家航空航天局称,《外层空间条约》是《阿尔忒弥斯协议》背后的灵感来源,《阿尔忒弥斯协议》是一套管理国际伙伴关系以推进阿尔忒弥斯计划的原则和最佳实践。 正如第一部分——目的和范围所述,协议“旨在提高操作安全性,减少不确定性,并促进全人类可持续和有益地利用太空。” He Sun 说,该条约也作为团队分析的背景:

“一方面,它反映了联合国对小行星采矿的关注(小行星稀土金属的重要价值,公司和国家航天机构不断增长的太空力量),”他说。 “另一方面,我们的论文提供了 [the UN] 改进计划政策,以防止垄断、资源诅咒等可能出现的情况对全球公平产生负面影响。”

何孙和他的同事们从评估全球形势和各国太空探索能力开始他们的分析。 然后他们专注于创建一个模型来衡量太空采矿对全球公平的影响,并制定政策以确保(尽可能)所有人都能分享利益。 第一步是计算每个国家的统一股票指数(UEI),其中包括对六个因素的分析:经济、教育、科技、健康、环境和社会稳定。

简而言之,他们考虑了一个国家的 UEI 将怎样受到财富不平等(基尼系数)、国内生产总值(GDP)、失业、平均教育水平、专利和研究支出的平均数量、预期寿命和健康结果、环境问题和犯罪率。 由此,他们根据每个国家的 UEI 的熵获得了整个世界的股票指数。 这将他们带到了第二步,根据所开采小行星的类型模拟小行星采矿的影响。

这是基于科学家用来对小行星进行分类的三大类:C 型、S 型和 M 型。 C 型(球粒陨石)小行星——最常见的——含有大量碳,主要由粘土和硅酸盐岩石组成,而 S 型(“石质”)小行星则由硅酸盐矿物和金属(镍铁)组成, M型多为金属材质。 他们还考虑了哪些实体参与(私人、国家、国际)以及随着时间的推移不断变化的矿产价值。

何孙说:“此外,我们通过一个灰色关联矩阵来定义矿业和股权的影响,该矩阵源自一个典型国家(美国)过去 50 年的矿产开发数据以及这些指标的数据。这个灰色关联矩阵被用作小行星采矿未来全球股权影响的桥梁。我们使用这些灰色相关系数、每个实体未来小行星采矿计划的规模以及 20 个国家随时间推移的股权变化来预测小行星采矿的影响关于未来几十年的全球公平。”

特别是,他们的模型着眼于 2025 年至 2085 年间矿物价值将怎样变化,这与本世纪小行星采矿的预期增长相吻合。 最终,他们的模型表明,如果没有监管,具有太空竞争力的实体(拥有太空计划的国家、拥有先进太空能力的公司)与其他实体之间的差距将大大增加,国家内部的公平性将变得更加严重。 为此,他们提出了一些具体的建议。

“我们建议联合国在更新版的《外层空间条约》中增加矿业信息政策、矿产遗产政策、互助政策、反垄断政策和交易指导政策,”孙和说。 “太空中有难以想象的巨大资源,如果我们不明智地开发和分配它们,后果将很严重。”

当然,He Sun 和他的同事在提出这些建议的同时警告说,小行星采矿仍然是一项假设性的冒险,主要是因为相关成本仍然高得令人望而却步。 在它成为一个有望将资源开采转移到太空并迎来“后稀缺”经济的行业之前,还有很多工作要做。 这包括进一步降低发射成本、在近地轨道 (LEO) 和我们打算开采的任何其他地方建立基础设施,以及在太空中廉价加工矿物的能力。

然而,毫无疑问,小行星采矿的前景正在逼近,需要事先解决多个法律、伦理和经济问题。 与人类太空未来的许多方面一样,这些努力旨在防止可能将太空变成下一次资源、领土和帝国冒险的“混战”。 如果太空要为全人类所用,我们就需要采取必要措施,确保它不会被少数人占有和利用。