2021年5月22日，“科普中國(guó)-我是科學(xué)家”第34期“突破想象力！”演講現(xiàn)場(chǎng)，香港大學(xué)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行主任、Bruno Rossi Prize獲得者、費(fèi)米氣泡發(fā)現(xiàn)人、起源太空創(chuàng)始人蘇萌帶來演講：《去太空，去挖礦！》。
蘇萌演講視頻：
以下為蘇萌演講實(shí)錄：
2021.5.22 深圳
各位朋友們好，我是起源太空的創(chuàng)始人蘇萌。我是一名天文學(xué)家，天文學(xué)家的工作就是仰望星空。很多人問我，你為什么喜歡天文，為什么要仰望星空，到底有什么用呢？其實(shí)我也不知道。
從我記事起，就對(duì)宇宙、對(duì)星空充滿了好奇，看到它們特別興奮。所以到現(xiàn)在為止，我都一直從事著我從記事開始享受的事情。探索太空是一個(gè)職業(yè)，但從我個(gè)人的認(rèn)知里，我覺得仰望星空是根植在人類心中的一個(gè)火種，我們有對(duì)宇宙、對(duì)太空、這個(gè)世界的好奇心。
有什么用？可能沒有什么用。
為什么要仰望星空？我就是想知道。
就這么簡(jiǎn)單。就像我們探尋任何一個(gè)科學(xué)的未知之謎，道理都是一樣的。我們就是好奇，我們就想知道這樣問題的答案。正是這樣的好奇心，把我們今天人類的文明帶到現(xiàn)在這樣繁榮的程度，我們不斷去拓展人類文明的邊界，我們把人類文明的邊界從地球拓展到太空。
????向右滑動(dòng)查看
銀河 | ESO, Bruno Gilli
從上萬年前人類的先輩開始，我們?cè)谇缋实囊箍昭鐾强?，?huì)看到這樣的銀河。圖中每一個(gè)星點(diǎn)都是一個(gè)恒星，特別壯觀。很可惜這是一幅二維的圖像，我們并不知道每一個(gè)亮點(diǎn)距離我們多遠(yuǎn)。近幾百年來天文學(xué)家的工作告訴我們，宇宙其實(shí)是一個(gè)非常龐大的、很有趣的 三維結(jié)構(gòu) 。
它長(zhǎng)什么樣？
人類大腦的神經(jīng)元系統(tǒng)和宇宙的物質(zhì)分布 | Mark Miller, Virgo Consortium
這兩張圖里，其中一張是大尺度宇宙的物質(zhì)分布；另外一張是干擾項(xiàng)，是人類大腦神經(jīng)元系統(tǒng)。我們?nèi)说拇竽X有兩公斤重，從某種意義上來講，它的復(fù)雜程度跟整個(gè)宇宙的復(fù)雜程度非常相近，是非常有趣的巧合，背后可能有一些很有趣的科學(xué)答案。
這兩張圖真的非常相像，大家知道哪一個(gè)是哪一個(gè)嗎？
右邊這幅圖是宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)，左邊這張是人類的大腦。
在宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)里，這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)其實(shí)是看不到的，因?yàn)槲镔|(zhì)大部分由 暗物質(zhì) 組成。暗物質(zhì)，顧名思義是看不見的東西，所以這張圖片跟我們眼睛看到的銀河完全不一樣——這是現(xiàn)代天文學(xué)給我們帶來的宇宙新認(rèn)知。圖中每一個(gè)黃色亮斑里，都藏著一個(gè)像銀河系這么大的星系。銀河系是一個(gè)旋臂狀的星系，里面有數(shù)千億計(jì)的恒星。
銀河系 | NASA/JPL-Caltech
銀河系里還有我們看不見的東西。我們認(rèn)為，每個(gè)星系的中心都有一個(gè)黑洞，銀河系中心就有一個(gè)四百萬個(gè)太陽(yáng)這么重的黑洞。
費(fèi)米氣泡 | 蘇萌供圖
我們看不見“黑洞”，但十年前我做了一項(xiàng)有趣的工作。我們發(fā)現(xiàn)，黑洞每過幾百萬年要吃一次飯，它把周圍的物質(zhì)迅速吃到自己的肚子里，還要把一部分物質(zhì)以特別高能量的形式拋射出來，就像打了一個(gè)飽嗝一樣。我當(dāng)時(shí)的畢業(yè)論文說，銀河系里面有兩個(gè)氣泡，其實(shí)就是中心黑洞打的飽嗝。黑洞不停地吃，不停地噴，這樣能量和物質(zhì)就在整個(gè)星系里循環(huán)起來了。
一朵宇宙的煙花 | NASA哈勃望遠(yuǎn)鏡照片
銀河系就像一個(gè)生命體一樣不斷地成長(zhǎng)和繁衍。大質(zhì)量的恒星會(huì)走向衰老和死亡，它們消亡時(shí)劇烈爆炸，產(chǎn)生重元素或者說元素周期表里原子序數(shù)比較高的元素。這些元素在宇宙中飄蕩，由于引力的作用再次聚集，再形成新的恒星。這樣的事件反復(fù)發(fā)生，數(shù)十億年來積累的組成你我的元素，碳元素、鐵元素以及更重的元素都來自這里，我們?cè)?jīng)就是這樣的一團(tuán)焰火。
我們每個(gè)人其實(shí)就是一個(gè)宇宙。
地球是離太陽(yáng)第三近的行星，也是太陽(yáng)系里唯一一顆適宜人類居住的行星。但在銀河系里，太陽(yáng)只是一顆非常普通的恒星。火星是太陽(yáng)系里被認(rèn)為跟地球環(huán)境最相像的一顆行星——就在一周前，中國(guó)第一個(gè)火星探測(cè)器“天問一號(hào)”著陸——但距離我們有4億公里遠(yuǎn)。即便如此，在天文學(xué)的尺度里，這是一個(gè)非常非常小的距離。
太陽(yáng)系有八大行星。二十年前，天文學(xué)家認(rèn)為行星的形成是一件非常困難的事情。我們太陽(yáng)系太特別了，所以才有了生命演化的基礎(chǔ)，有了地球。二十年過去了，通過天文望遠(yuǎn)鏡尤其是太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)，我們發(fā)現(xiàn)了數(shù)以千計(jì)的行星。我們現(xiàn)在認(rèn)為，銀河系里面有幾千億顆恒星， 至少有幾千億顆行星 ，有很多跟地球差不多的行星就在那里，等待著在座的朋友們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。
地球的大氣層就像一層迷霧一樣遮住了天文學(xué)家的眼睛，很多宇宙的輻射信號(hào)傳不到地面來，所以我們一定要把這些望遠(yuǎn)鏡發(fā)射到太空中，去了解生命的起源、行星的起源、物質(zhì)的起源、宇宙的起源……
用于天文觀測(cè)的望遠(yuǎn)鏡 | NASA
天文學(xué)家的好奇心帶動(dòng)了空間探測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展。半個(gè)世紀(jì)以來，我們已經(jīng)發(fā)射了數(shù)十個(gè)上百個(gè)專門用來進(jìn)行天文觀測(cè)的望遠(yuǎn)鏡， 沒有任何功利心，不計(jì)回報(bào) 。
“但凡人能想象之事，必有人能將其實(shí)現(xiàn)” | 蘇萌供圖
著名的科幻作家凡爾納說過一句話，叫做“但凡人能想象之事，必有人能將其實(shí)現(xiàn)”，我非常喜歡這句話。這是我在深圳機(jī)場(chǎng)拍的一張照片，我覺得能把這句話放在機(jī)場(chǎng)的大屏幕廣告牌上的城市，一定是一個(gè)神奇的年輕的有創(chuàng)造力的城市。
在我看來，走向太空是根植在人類心中希望的火種。我們應(yīng)該感謝每一個(gè)曾經(jīng)仰望星空的人們，感謝每一個(gè)為此付出畢生精力的人們，正是因?yàn)樗麄儫o私的奉獻(xiàn)，正是因?yàn)樗麄兊暮闷嫘?、無功利的追求，我們?nèi)祟惖奈拿鬟_(dá)到了今天的狀態(tài)，我們有了如此對(duì)宇宙、對(duì)世界的理解，甚至可以清晰地知道宇宙目前的年齡約為138億年。
天文學(xué)每天都有讓人激動(dòng)人心的進(jìn)展。五百年前，我們還認(rèn)為自己是宇宙的中心；四百年前，伽利略才第一次造出來一個(gè)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡來進(jìn)行天文學(xué)的觀測(cè)。而今天，我們可以把宇宙的歷史清晰地畫出來，告訴大家宇宙成分里暗物質(zhì)是主導(dǎo)的，我們能肉眼看到的世界無非是宇宙里面1%都不到的物質(zhì)。
然而非?？上В覀円院闷嫘臑橹鲗?dǎo)的對(duì)宇宙的探索達(dá)到了一個(gè)天花板。我小時(shí)候聽說過的望遠(yuǎn)鏡叫哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，三十年了，今天的小朋友聽說的還是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡。為什么沒有什么進(jìn)展？因?yàn)橘F。哈勃的造價(jià)達(dá)到了100億美金，下一代所謂的哈勃的繼任者詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，耗資已經(jīng)超過了100億美金。所以，完全靠好奇心的無功利的追求其實(shí)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè) 不能不計(jì)成本 的狀態(tài)，我們對(duì)宇宙的了解速度放慢了。
耗資巨大的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡與哈勃太空望遠(yuǎn)鏡 | The ESDC Newsletter
但我覺得，正是因?yàn)閷?duì)這些宇宙起源問題反復(fù)地孜孜不倦地回答，才讓我們今天對(duì)宇宙產(chǎn)生了這樣的認(rèn)知。我們應(yīng)該上哪里去？要到太空去，這是我們?nèi)祟惖拿\(yùn)，我們不可能永遠(yuǎn)待在地球的襁褓里。
再去回到起源問題，我們是從哪來的，太陽(yáng)系是從哪來的。太陽(yáng)系在46億年前形成時(shí)只是一團(tuán)氣體，由于冷卻和引力的效應(yīng)不斷坍縮，最后變成一個(gè)盤狀物質(zhì)的分布狀態(tài)。這個(gè)盤狀物質(zhì)不斷碎裂，逐漸形成了太陽(yáng)和八大行星；還有相當(dāng)一部分物質(zhì)沒有變成行星的一部分，我們把它叫做小行星、小天體，它從太陽(yáng)系形成的一刻開始就待在那里，就像太陽(yáng)系的化石一樣攜帶著太陽(yáng)系形成之初最原始的信息。我們地球已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，而這些小天體攜帶了太陽(yáng)系起源最關(guān)鍵的信息，所以研究它們有很大的 科學(xué)價(jià)值 。
我們不僅發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系的天體，2017年，我們甚至看到了從其它的“太陽(yáng)系”偶然闖入到我們太陽(yáng)系的一個(gè)小天體，當(dāng)時(shí)震驚了天文學(xué)家。所以我們對(duì)這些小天體的研究有廣闊的空間，而且有很多超乎我們想象。
我們今天做到什么程度了？我們想知道這些小天體是怎么來的，于是發(fā)射了很多太空望遠(yuǎn)鏡，也包括地面的望遠(yuǎn)鏡。我們現(xiàn)在知道，太陽(yáng)系里有將近一百萬個(gè)被人類探測(cè)到的小行星；離地球比較近的我們叫“近地小行星”，已經(jīng)達(dá)到了兩萬五千顆。據(jù)天文學(xué)家評(píng)估，地球周圍直徑超過10米的小行星有將近一千萬個(gè)。
大量小行星攜帶著信息等待我們?nèi)ヌ剿骱屯诰颉，F(xiàn)在美國(guó)、日本，還有歐洲，都已經(jīng)發(fā)射了航天器，把小行星上的物質(zhì)帶回到地面的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究，我們國(guó)家也在規(guī)劃小行星的深空探測(cè)項(xiàng)目。
除了科學(xué)價(jià)值之外，你可以想象地球周圍飄著幾千萬個(gè)小石頭，跟地球一樣繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。在四十多億年地球演化史上，這些小石塊不停地在擊打地球。月亮上有大量的環(huán)形山，但地球上的環(huán)形山更多——曾經(jīng)有不知道多少個(gè)小行星撞擊過地球。
小行星“絲川”與“龍宮” | JAXA
所以，整個(gè)地球的演化史就是小行星的撞擊史。如果沒有6500萬年前那個(gè)十二公里的小行星砸到地球的話，聽我講座的大概會(huì)是一群恐龍，而不是在座的各位。
是不是今天小行星就不會(huì)撞到地球了？很遺憾，它們還會(huì)不停地撞到地球。
小行星“2019 OK”與地球擦肩而過 | Phoenix7777
兩年前，有一顆大概直徑一百米的小行星，2019 OK，差一點(diǎn)就撞到地球。它從很接近太陽(yáng)的方向飛來，我們白天用望遠(yuǎn)鏡看不到，在它飛近地球僅僅幾小時(shí)前才發(fā)現(xiàn)，最后從地球旁邊擦肩而過，離地球最近的距離只有地球到月球距離的五分之一。這樣一顆小行星如果撞到地球，會(huì)釋放相當(dāng)于幾十顆廣島原子彈爆炸的能量。
今天，文明依然無比脆弱 | NASA
如果小行星真的撞到了地球，今天的我們有辦法嗎？可以說，每年研究小天體的科學(xué)家都在進(jìn)行相關(guān)研究，但每年的答案都非常讓人失望。即便我們提前將近十年的時(shí)間去預(yù)知某顆小行星會(huì)撞擊地球，然后集合全世界的力量防御，結(jié)果依然是失敗的。換句話說，我們的文明發(fā)展到了今天這么高級(jí)，好像很牛，但我們跟恐龍沒有本質(zhì)區(qū)別。如果這些小行星今天就要撞擊，我們沒有辦法，只有面臨滅頂之災(zāi)唯一選擇。
霍金在世時(shí)曾不停表達(dá)這樣的擔(dān)憂。我們以為自己很強(qiáng)，其實(shí)面對(duì)這種天外威脅時(shí)，盡管概率很低，但一旦發(fā)生沒有任何辦法。我們文明的試錯(cuò)成本太高了，一旦發(fā)生這樣的事件我們沒有辦法，沒有后路。
所以，我們?yōu)槭裁匆剿魈?，一方面我們想研究太?yáng)系的起源，另一方面我們想保護(hù)自己，保護(hù)地球，讓人類文明不要被這些低概率、但一旦發(fā)生我們毫無辦法的事件所打敗。
我覺得，我們已經(jīng)達(dá)到了這樣一種文明的狀態(tài)，我們可以試著走出地球的襁褓，走向太空——這是文明必然的發(fā)展方向。
演講嘉賓蘇萌：《去太空，去挖礦！》| 拍攝：Vphoto
自從人類進(jìn)入太空以來，已經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)了。但人類發(fā)射到太空中的物體加起來不過八千噸，因?yàn)殡x開地球引力勢(shì)的成本太高了。我們需要巨型的火箭、高昂的燃料，才可以把一點(diǎn)點(diǎn)東西發(fā)射到太空中去。其實(shí)，太空中的小天體本身就脫離地球引力勢(shì)，如果我們利用它們進(jìn)行在軌的原位利用開發(fā)，就可以開采太空資源，使得我們突破地球的局限，真正走向一個(gè)多星球的文明新時(shí)代。
所謂太空資源，就是地球有什么，天上就有什么。我們地球其實(shí)是最不適合進(jìn)行資源開采的一顆行星，因?yàn)閹资畠|年前地球還是熔融狀態(tài)時(shí)，那些重的金屬已經(jīng)早早沉到地核里面去了。我們現(xiàn)在缺鉑金嗎？我們不缺，但重的金屬全都在地心里面。只不過，今天我們開采的重金屬大部分是地質(zhì)活動(dòng)重新翻上來的，其實(shí)跟太陽(yáng)系里面平均的元素豐度相比非常弱。
我們其實(shí)已經(jīng)在利用著太空資源。比如，我們今天用的鉑金屬和鈀金屬主要來自兩個(gè)隕石坑，這就是小行星偶然間砸到地球留下來的痕跡。你可以想象，如果我們真正到太空中實(shí)際開采利用這些小行星，可以開采的太空資源幾乎是無窮量。我們利用小行星的太空資源開展太空工業(yè)，可以為地月空間經(jīng)濟(jì)圈發(fā)展帶來新的可能性。我們國(guó)家也提出，2050年前地月經(jīng)濟(jì)圈的經(jīng)濟(jì)體量要達(dá)到十萬億美金。而且，我們形成太空資源的工業(yè)化開采后，還可以把這些重要的重金屬帶回地球表面，服務(wù)人類生活，這樣我們就不用再去破壞地球環(huán)境，這是一個(gè)能源物質(zhì)的 終極解決方案 。
進(jìn)行太空資源開發(fā)與利用的商業(yè)公司 | 蘇萌供圖
今天，國(guó)際上已經(jīng)有好幾十家商業(yè)公司進(jìn)行太空資源的開發(fā)與利用。 起源太空 是我國(guó)第一個(gè)也是目前唯一一個(gè)致力于進(jìn)行太空資源開發(fā)與利用的商業(yè)公司。三周前，我們發(fā)射了全世界第一個(gè)太空采礦機(jī)器人。我們現(xiàn)在雖然還不能真的把一個(gè)小行星開采回來，但通過在地球的近地軌道空間，在一個(gè)真實(shí)的微重力環(huán)境下進(jìn)行開采技術(shù)的展示和打磨，希望在未來不久就可以真正去開采一個(gè)小行星。
開采小行星使用的技術(shù)其實(shí)可以做另外一件事情：清理在太空中的垃圾。
太空采礦機(jī)器人拍攝的地球畫面 | 起源太空
這是我們太空采礦機(jī)器人今天早晨剛剛拍的地球照片，看起來非常干凈，怎么會(huì)有垃圾？但其實(shí)在過去半個(gè)多世紀(jì)，人類有六千多顆衛(wèi)星發(fā)射到太空中去，而且在未來十年可能還有數(shù)以十倍計(jì)的衛(wèi)星會(huì)進(jìn)入太空。這些衛(wèi)星死亡以后，留下的尸體就在太空中運(yùn)行，互相碰撞產(chǎn)生更多的碎片，就像車禍現(xiàn)場(chǎng)一樣。不斷地，這些碎片又會(huì)去碰撞其他衛(wèi)星，產(chǎn)生更多碎片。目前，比網(wǎng)球大的碎片有數(shù)萬個(gè)，比乒乓球大的有數(shù)十萬個(gè)，比小鋼珠大的有數(shù)億個(gè)。這些碎片都以比子彈快十倍的速度圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，太空中的航天器和宇航員都會(huì)面臨被碎片擊中的風(fēng)險(xiǎn)，后果不堪想象。
人類已發(fā)射的6000多顆衛(wèi)星產(chǎn)生的碎片情況的真實(shí)模擬圖 | ESA
有一種現(xiàn)象叫 凱斯勒現(xiàn)象 （Kessler Syndrome）。什么意思？如果人類不斷發(fā)射航天器到太空中，被一個(gè)碎片擊中變成更多的碎片，這些碎片又變成更多的子彈打到更多的航天器，那所有的航天器最后都會(huì)變成碎片。一旦地球被碎片所包圍，人類以后就再也進(jìn)不到太空去了——一旦進(jìn)入，我們就會(huì)被自己發(fā)射的子彈所擊毀。如果我們今天不去清除這些垃圾的話，我們面臨的后果就是我們的后代不再有進(jìn)入太空的機(jī)會(huì)，這是一件非常嚴(yán)重的事情。
全球第一個(gè)太空采礦機(jī)器人 | 起源太空
我們的太空采礦機(jī)器人就可以幫助大家清理太空垃圾。
我們不僅了發(fā)射第一個(gè)太空采礦機(jī)器人，下個(gè)月還會(huì)發(fā)射全球第一個(gè)商業(yè)化的光學(xué)和紫外太空望遠(yuǎn)鏡。就像我剛才所說，太空望遠(yuǎn)鏡造價(jià)已經(jīng)太高了，我們不能完全通過無功利的好奇心的政府支持的項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)，那我們就應(yīng)該用更多方式去，集合更多資源發(fā)射更多太空望遠(yuǎn)鏡，幫助我們了解小行星在哪，它們有哪些資源；幫助我們了解太空碎片在哪里，我們應(yīng)該如何去清除它。
六萬多年前，現(xiàn)代人類的先祖智人離開了非洲，拓展了我們當(dāng)時(shí)智慧生命的邊界。如果他們當(dāng)初沒有走出非洲，我們現(xiàn)在也不會(huì)坐在這里。他們?yōu)槭裁匆叱龇侵?？就是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的智慧人類有好奇心，他們要拓展自己生存的疆界，他們不知道遠(yuǎn)方有什么困難或風(fēng)險(xiǎn)，但就是要走出去。如果A不走出去，B不走出去，總有一個(gè)C會(huì)走出去。
五百年前，西方的探險(xiǎn)家航海家離開了歐洲，到東方尋求黃金和香料，他們也是面臨著極大的死亡的、沉船的風(fēng)險(xiǎn)。為什么還要走出來？這是人類內(nèi)心對(duì)資源的渴望，或者說好奇心和探索精神驅(qū)使著我們不斷突破文明的疆界。
今天，我們來到了一個(gè)新的時(shí)代——大航天時(shí)代，我們?nèi)祟愐欢〞?huì)在不遠(yuǎn)的將來真正走出地球，通過利用太空資源建立太空工業(yè)，然后真正走出襁褓，實(shí)現(xiàn)新的文明的跨越。我相信，這一天由于太空資源的開發(fā)與利用將會(huì)很快到來。
謝謝大家。
演講嘉賓蘇萌：《去太空，去挖礦！》| 拍攝：Vphoto
作者：蘇萌
監(jiān)制：吳歐
策劃：吳歐
編輯：史唯歡 尹寧流
校對(duì)&排版：尹寧流
掃碼下載APP
科普中國(guó)APP
科普中國(guó)
科普中國(guó)
京公網(wǎng)安備11010202008423號(hào)