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近日，美國1枚獵鷹9火箭發射了大量商業(ye) 載荷，其中1個(ge) 載荷僅(jin) 僅(jin) 在太空運行了數小時就再入大氣層燒毀，卻引起了航天界的高度重視，認為(wei) 它對未來的火星任務、太空製造行業(ye) 都可能起到重要作用，助力太空垃圾再利用。

節約成本太空“淘金”

這個(ge) 任務叫做“火星前哨演示-1”，載荷比較簡陋，甚至算不上完整的衛星，隻是功能模塊。“前哨”暗示：火星任務更像是展望遠大目標。而根據項目發起人的解釋，任務載荷的首要目標是在太空裏演示切開金屬，卻又不產(chan) 生切屑。

從(cong) 事過金屬切削的人都知道，無論是什麽(me) 材料的刀具，隻要與(yu) 金屬高速接觸，必然會(hui) 把一小部分金屬剝離下來，變成細小的金屬碎屑。在機械加工車間裏，每天都會(hui) 產(chan) 生大量切屑，也是工廠固體(ti) 廢物的主要來源。

在地球上，這些金屬碎屑可以作為(wei) 冶金原料，加入機械製造行業(ye) 的大循環。但在太空至今還沒有規模化收廢品服務，又是微重力環境，如果按傳(chuan) 統方式進行金屬切削，切屑就會(hui) 以數公裏/秒的高速亂(luan) 飛，威力恐怕比機槍子彈掃射還可怕。

那為(wei) 什麽(me) 要在太空裏切削金屬呢？因為(wei) 項目發起人認為(wei) ，人類當前的航天器製造模式實在太燒錢了！無論是衛星、深空探測器，還是飛船、空間站，都是在地球上造好後發射到太空裏，一旦到壽，往往變成太空垃圾，難以回收。而航天器上的材料大多是高性能、高價(jia) 值的，直接拋棄太可惜了。此外，為(wei) 了把航天器送進太空，往往還要使用火箭上麵級，又增加了成本。火箭把大質量航天器送入太空，使其達到足夠的速度和軌道，還需要消耗大量價(jia) 格不菲的航天推進劑。

隨著商業(ye) 航天如火如荼，節約成本逐漸受到航天業(ye) 者的關(guan) 注。美國SpaceX公司等已經實現了火箭第一級回收複用，那麽(me) 已經報廢的在軌航天器是不是也能考慮“變廢為(wei) 寶”呢？

在太空環境中製造及回收在軌航天器，是航天界長期研究的課題，但截至目前還遠遠沒正式大規模實踐，畢竟這方麵的難度比地球上的電子產(chan) 品回收要大得多。

作為(wei) 高度集成化、異常複雜的工業(ye) 產(chan) 品，航天器由不計其數的電子元器件、精密機械零件組成，使用金屬、陶瓷、橡膠及各種複合材料。僅(jin) 以金屬為(wei) 例，既包括航天器結構主體(ti) 材料鋁合金，又少不了合金鋼和鈦合金，有些位置還要用上金、銀、鉑等貴金屬。隨著航天電子設備發展，除利用銅、鋅等傳(chuan) 統金屬材料，鋰電池等供電裝置也越來越複雜。

從(cong) 理論上講，太空“淘金”活動大有“錢”途。最受歡迎的應該是電路板，因為(wei) 在電子器件的觸點上需要塗覆金、銀、鉑等，隻要用特殊液體(ti) 溶解再提煉，就有希望獲得大量貴金屬。

可惜暴利的背後是高難度。在地球上，廢舊電子產(chan) 品回收繁瑣複雜，僅(jin) 拆卸、分解作業(ye) 就需要投入大量人力。但這在太空中是不現實的，特別是把不同屬性的材料分解，航天員將麵臨(lin) 很大風險，隻能期待人工智能技術進展到新階段。

模擬切火箭暗藏玄機

“火星前哨驗證-1”任務發起方、美國納堆疊公司高級副總裁米歇爾·史密斯表示：“如果人類想進入深空，去火星，去其他地方，必須在太空中建造航天飛行器，而不是完全依賴從(cong) 地麵發射所有部件再組裝。‘火星前哨驗證-1’任務是朝著這個(ge) 目標邁出的第一步。今後還有更多載荷用來驗證太空金屬切割、焊接等技術。”為(wei) 進一步降低成本，這些金屬同樣沒必要全部從(cong) 地麵發射，太空垃圾提供了充足的原料。

據介紹，“火星前哨驗證-1”功能模塊包括6個(ge) 組成部分：測控天線、測控無線電設備、有效載荷、有效載荷天線、有效載荷無線電設備及服務平台。其中，服務平台能為(wei) 有效載荷提供電力、熱控和結構支撐。整個(ge) 模塊相當簡約，甚至連姿態控製分係統都沒有。

服務平台上沒有常見的太陽翼，僅(jin) 安裝了2塊鋰電池。這就意味著它不可能在軌工作很久，本次任務中有效演示時間不超過10分鍾。

具體(ti) 來說，“火星前哨驗證-1”的有效載荷是密封盒子，裏麵有3片耐腐蝕鋼樣品，材料和美國即將發射的火神-半人馬座火箭上麵級外殼相同，大概隻有商場優(you) 惠券那麽(me) 大。最重要的設備是美國麥克薩爾公司開發的1台機械臂，前端裝有切割工具，可以高速轉動，利用摩擦產(chan) 生的高溫來把耐腐蝕鋼切開，基本不會(hui) 產(chan) 生切屑。

根據2個(ge) 攝像頭提供的操作現場視頻，機械臂沿彎曲路徑切開了3片金屬樣品。紅外熱傳(chuan) 感器時刻采集數據，監控整個(ge) 試驗過程。視頻和數據都已及時發回地球。

下一個(ge) 階段，納堆疊公司打算在遠地點538公裏、近地點531公裏、傾(qing) 角97.5度的太陽同步軌道開展類似試驗，未來加工目標包括報廢的太陽同步軌道衛星。

根據試驗材料來看，為(wei) 謹慎起見，納堆疊公司瞄準火箭上麵級作為(wei) 太空切削加工對象。火箭上麵級的結構相對簡單，雖然也有一些電子元器件，但主體(ti) 還是外殼、儲(chu) 罐、發動機等圓柱形金屬構件，主要材料是鋁合金和合金鋼，用機器人來處理更有可行性。

事實上，把火箭上麵級切削成碎片隻是第一步——獲取太空製造的原材料。接下來，可以考慮把火箭上麵級改造成新的航天器，但麵臨(lin) 的難度相當大。畢竟航天器設計、製造離不開複雜的工藝和工序，在地球上都是高難度工作，在太空中用廢舊器材來製造，連安裝精度都難以保證。

從(cong) 項目名稱含有“火星”來看，外界大概可以推測：納堆疊公司的主要目標並非直接在太空裏製造成品，雖然不排除簡單加工一些實驗艙段，但重點是把太空垃圾處理成原料狀態，再運送到火星附近大規模利用。

如今，太空3D打印是航天製造研究的熱門領域。如果能在太空中把鋁合金、合金鋼等還原成粉末狀態，提供給3D打印機，就能製造出複雜的新零件。但在太空裏很難部署重型金屬粉碎機，那麽(me) 先派機器人把報廢航天器切成小塊，再轉運、粉碎，或許是可行的方案。

然而，這將帶來新問題：在無國境的宇宙空間裏，報廢航天器屬於(yu) 什麽(me) 性質的資產(chan) 呢？完整的報廢航天器可能相對容易確定“所有權”，那麽(me) 某種程度的碎片呢？不難預計，隻要在軌回收再利用技術大規模鋪開，太空垃圾重新擁有價(jia) 值，企業(ye) 組織之間、國家之間的糾紛必然愈演愈烈。因此，暢想太空垃圾變廢為(wei) 寶，不僅(jin) 要攻克技術難題，也不能忽視法律問題。

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