零距離科學:地球稀有金屬買少見少,可將整顆小行星帶回來採礦?

零距離科學:地球稀有金屬買少見少,可將整顆小行星帶回來採礦?
太空採礦會否在一、二百年後成為常態?

我們想讓你知道的是

當地球上可供採集的稀有金屬數量下降,最新一集的《零距離科學》,正要跟大家審視「太空採礦」的可能性。

文:吳家亮(香港中文大學通識教育基礎課程講師)
圖:香港電台

不知大家有沒有玩過「掘金」小遊戲?現實中的採礦當然不是把金塊、寶石用勾吊上來,而是需要大型的鑽挖。隨著我們使用愈來愈多的電子產品及機械,工業界對於稀有金屬的需求日益增加。

以我們不能離手的智能電話為例,屏幕需用上銦(Indium),電池則要鈷(Cobalt),震動器則要釹(Neodymium)。再者,暫時還沒甚麼有效的辦法循環再用這些稀有金屬。

Asteroid_1
我們今天所用的智能電話,使用了不少稀有金屬。

當地球上可供採集的稀有金屬數量下降,便讓人萌生一些開源的念頭,其中一個方法是向小行星下手,把其上的礦物帶回來!最新一集的《零距離科學》,正要跟大家審視太空採礦的可能性。

天上的財寶

為何我們要向小行星下手?這其實跟地球的地質歷史有關。地球跟小行星由大同小異的物質構成,都有著不少的稀有金屬。但是,早期的地球處於鎔化狀態,她較大的地心吸力把親鐵元素吸進地球核心,讓冷卻後的地殼缺少這些稀有金屬。小行星的中心引力則較小,沒能達到這個效果。

後來,地球經歷了被小行星不斷撞擊的時期,這才讓稀有金屬重回地球表面,讓我們今天還可以開採到工業所需的原材料。既然小行星是現今地球稀有金屬的源頭,那選擇小行星作為太空採礦的目標便自然不過了。

Asteroid_2
火星與木星之間的小行星帶,含有豐富的稀有金屬。

難題一:我們該向哪顆小行星下手?

不過,也不是每一顆小行星也滿載著稀有金屬。小行星主要分為三類:C-型小行星數量最多,主要成分是碳;數量第二多的S-型小行星則由矽化物組成;至於數量最少的M-型小行星則由金屬構成為主。那我們當然要向M-型小行星下手。

但我們如何知道哪一顆是M-型小行星?科學家透過光譜分析解開了這個謎團。地球上有不少小行星遺留下來的禮物,我們稱之為隕石。科學家可以準確知道它們的成分和光譜。透過比對小行星跟隕石的光譜,我們便可以估計小行星的構成元素。

Asteroid_5
M-型小行星主要由金屬構成,是太空採礦者的下手目標。

正如小偷選擇下手對象一樣,除了觀察他們是否「身光頸靚」,也要判斷他們是否易於埋身。科學家發現,有些小行星的公轉軌道有時相當接近地球,那便可以大大節省來回時間及運輸成本,所需的燃料甚至比到訪月球更少。

難題二:遠在天邊的寶藏要如何帶到眼前?

那我們是否有足夠的技術去這些目標小行星「掘金」呢?至今,有兩個由日本牽頭的太空任務成功抵達系川星和龍宮星(見另一篇文),收集了小行星的泥土和石塊樣本送回了地球。不過,兩次都是採取著地後即飛離(Touch and go)的策略,並沒有把探測器牢牢地固定在小行星表面……那在其上採礦是否真的可能?

讓我們審視一下以下兩個「掘金」的方案:

(1) 就地採礦再帶回地球

要就地採礦,就必須把採礦所需的機械運至小行星,然後好像打樁般釘在它表面的岩石上。先撇除太空運輸的高昂成本,一個更關鍵的問題是:小行星是由很多小石塊構成,結構並不緊密,而且引力比地球小很多,如何把採礦機械固定在小行星上還需仔細研究。

(2) 把整顆小行星帶回來

這看來是一個天方夜譚的構思,概念是把小行星變成一件貨物,以太空船拖回地球附近,譬如是國際太空站或是月球的軌道。但這個方法牽涉改變一個運轉中的小行星的軌迹和速度,或會令結構鬆散小行星直接瓦解。此外,即使能把小行星運回地球附近,也要在往後面對方案(1)的就地採礦問題。

Asteroid_6
其中一個太空採礦的方案:把小行星以太空船拖回地球附近。
Asteroid_4
小行星的結構鬆散,用一個巨型袋子裝起,帶到地球軌道開採,可行嗎?

幻想與現實的距離

幻想與現實,似乎還存在著很大的差距。但沒有人敢於幻想,又那會有發展上的突破?太空採礦在今天看來是天馬行空,但可能一、二百年後便成了常態。還是,我們應該聚焦在地球上的已有資源,把科技產品中的稀有金屬循環再用?自給自足是不是一個更理想的經濟模式?

《零距離科學》(節目網站)集合世界各地有趣的科學紀錄片,網羅與大眾息息相關的科學資訊,啟發觀眾的好奇心和求知慾,節目逢星期五晚9時30分在港台電視31播映。本集於2月19日播出。港台網站及流動程式RTHK Screen視像直播及提供節目重溫。

相關文章:

責任編輯:Alvin
核稿編輯:Alex


猜你喜歡


辦公室突擊!交出你的Photoshop祕技吧!麻瓜也會上手的設計指南

辦公室突擊!交出你的Photoshop祕技吧!麻瓜也會上手的設計指南

我們想讓你知道的是

Photoshop 是設計師必備的工具,我們來到關鍵評論網媒體集團辦公室突擊四位設計師,看看他們平時都是怎麼應用 PS 製作出精彩的時事插畫、社群宣傳與節目吧!

不論是畫面生動又讓人秒懂的圖解插畫,還是清晰俐落的報導配圖,關鍵評論網的讀者們想必於這些視覺素材不陌生,你是否好奇它們是怎麼做出來的呢?這次我們請到關鍵評論網媒體集團的編輯與設計師們,來跟大家分享他們各自拿手的 PS 技巧!讓設計麻瓜也能上手!

Cool3C 編輯討喜小姐:身為插畫家,我推薦 Photoshop!

010
Photo Credit: The News Lens Brand Studio

第一位登場的是 Cool3C 內容部編輯討喜小姐!她平時畫插畫也負責影像合成的工作,從漫長的新聞事件到艱深的新科技產品,全都透過討喜小姐的畫筆「一圖看懂」。Photoshop 是愛畫畫的討喜從小就開始使用的繪圖軟體,因為爸爸工作的緣故,討喜小姐五年級就開始使用Photoshop,這也是她最早接觸的 Adobe 軟體,使用PS的時間甚至比Word更早!

PS 筆刷討喜最常用的功能,要創造出風格插畫,筆觸與材質是不可忽略的重要細節。在工具列裡面有非常多預設的筆刷樣式,「可以選擇你看得最順眼的,再進行筆刷設計的調整,調整過後插畫線條就會變得非常不一樣!」討喜邊說邊向我們示範了幾個他愛用的筆刷。

☞ 打開你的Photoshop,設定出專屬筆刷!

020
Photo Credit: The News Lens Brand Studio

想要讓插畫更有風格的話,討喜小姐建議可以為你的畫作套用一些 PS 濾鏡效果,或者將照片調整成黑白之後,作為質感的肌理,直接在 Photoshop 裡與你的插畫疊圖,透過更改圖層的混合模式,就可讓插畫更有層次。

030
Photo Credit: The News Lens Brand Studio

接下來討喜也教大家用 Photoshop 做出機器感十足的「像素字」。首先在 Photoshop 用文字工具輸入你要的文字內容,字體選用新細明體之後,將字體的「平滑度」改成無,再調整字的大小就可以輕鬆做出像素字,不論在海報設計或 banner 設計的時候都超實用!

☞ Photoshop 是你做社群宣傳的最佳幫手!

視覺設計部設計師 San:Photoshop 幫你把腦中的靈感具現化

040
Photo Credit: The News Lens Brand Studio

表情總是酷酷的 San 是關鍵評論網的視覺設計師,負責網頁設計與許多報導配圖的製作。在 PM 提供專案需求後,San 會先蒐集一些與主題相關的視覺素材,像是情境照片加上牛皮紙張等來做質感搭配。

050
Photo Credit: The News Lens Brand Studio

San 用一張報導的主視覺示範他平時的 PS 相片拼貼流程,「我先將照片中要使用的人物去背、抽色,在背後加上一個輪廓,讓他有種從紙張上剪下來的感覺」,再用另一種紙張做質感圖層,更改圖層屬性讓紙張的材質跟人物融合,最加入報導相關的物件、Logo、標題,為畫面打上陰影就完成了!

☞ 用 Photoshop 拼貼出吸睛的主視覺

社群行銷 Stellina:打開 Photoshop 是一件很自然的事

060
Photo Credit: The News Lens Brand Studio

在關鍵評論網擔任社群行銷的 Stellina,另一個身份是一位插畫家,他常根據時事的來畫幽默的漫畫,發佈在 Instagram 和 Twitter 等社群平台,也經常跟編輯合作繪製資訊圖表。「我大概是 2016 年開始接觸 Photoshop,」Stellina 習慣用 Photoshop iPad 版為插畫上色,「它有一個像是電腦 option 鍵的功能,壓著就會變成橡皮擦,兩指手點一下就會還原。」他分享了幾個在平板上操作 PS 超好用的手勢。在不同載體之間,都能輕鬆使用Photoshop。

070
Photo Credit: The News Lens Brand Studio

☞ iPad修圖與畫畫首選 Photoshop

內容部節目組 Sid:想把討厭的人變不見?推薦你使用 Photoshop!

080
Photo Credit: The News Lens Brand Studio

最後登場的是內容部節目組的 Sid,他的工作主要是負責內容視覺設定以及平面影像合成,像是國際大風吹、國際值日生等熱門節目,都是由他負責。冷面笑匠 Sid 說他常用自己的身體當成合成要素,「跟大家介紹一個非常方便的物件選取工具,稍微滑一下游標就會發現,我的身體已經被含括在這個選取的範圍了。」只需要幾秒 Photoshop 就能判斷圖片中的物件,讓我們用 PS 去背更輕鬆。

☞ 下載Photoshop,一秒去背輕鬆貼

090
Photo Credit: The News Lens Brand Studio

擷取好手部的素材之後,Sid 將素材與既有的底圖結合,「利用遮色片搭配筆刷工具,既不會破壞原本影像,還可以做更多變化。」除此之外,Sid 還介紹了 Adobe 近期應用機器學習開發的功能 Nerual Filters,在濾鏡欄點擊 Nerual Filters 後開啟「彩色化」的選項,既可以在幾秒鐘內將黑白照片變成彩色照片囉。

看完設計師們的分享,是不是也想自己動手試試看呢?不管你是資深使用者,還是從未接觸過修圖軟體的設計麻瓜,習慣用電腦合成或用平板繪圖,Photoshop 都能滿足你所有的需求,現在就下載 Photoshop 感受魔法般的功能吧!


猜你喜歡