未来，伴随技术进步和国际合作深化，太空矿产开发有望加速从探测阶段逐步迈向实际应用。
中国矿业大学近日研发出的我国首台太空采矿机器人引发广泛关注。该校科研团队负责人、机电工程学院教授刘新华在接受《中国能源报》记者正常采访时表示，国际太空矿产探测已取得显著成果，太空采矿正逐步走向现实。
近年来，各国以建成月球科研站为目标，纷纷加速布局资源勘探和开发。由于地月运输成本高，开发利用月球赋存的水冰、氦—3和钛铁矿等资源，能够有效补充能源和建材供应，并满足未来月球科研站的长期运行需求，同时能和地球缺乏的资源形成互补。不过，世界各国的太空采矿技术体系和基础理论研究仍处于起步阶段，如何在低重力、高温差、强辐射的极端条件下实现高效、智能化的资源开采仍是挑战。未来，伴随技术进步和国际合作深化，太空矿产开发有望加速从探测阶段逐步迈向实际应用。
根据联合国《月球公约》规定，月球资源开采遵循“先到先得”规则，所以当前月球开发竞争激烈。中国航天科技集团有限公司嫦娥五号探测器系统总指挥兼总设计师杨孟飞指出，我国月球资源开发利用已日益紧迫、刻不容缓。
2024年，我国嫦娥六号实现世界首次月球背面采样返回。将于2026年发射的嫦娥七号将前往月球南极探测水冰资源和生命信号，计划2028年前后发射的嫦娥八号，将构建国际月球科研站基本型，并开展资源利用试验验证。
2017年，美国批准阿尔忒弥斯计划，其目标是月球南极长期驻留和资源开采，并为未来火星载人登陆任务铺就道路。今年以来，美国接连向月球发射两个着陆器，今年3月发射并着陆的“雅典娜”号携带了钻探设备，计划探测月球表层下的水冰资源。俄罗斯计划2035年左右在月球上建立基地、开发月球矿产资源。此外，欧盟、日本、印度、以色列近年也宣布或启动了探月计划。
有研究显示，地月运输成本高达每千克5万—9万美元。要建设月球科研站，从地面大规模运输能源、材料成本过高，需尽最大可能利用月球资源，实现月面物资自给。极端温度和真空环境下，月球上的水以冰和水汽的形态赋存于月壤中，而由于两极不会被太阳直射，因此水冰资源赋存量大、易于开发，是当前月球资源探索的核心。此外，氦-3和钛铁矿也是月球的重要资源。
开采水冰资源，首先能够解决未来月球科研站运行、航天员驻扎和生存的用水需求，是实现月球科研站点长时间运行和人员常驻的前提。此外，通过电解水可以生成氢气和氧气，持续的氧气供应是航天员生存和驻扎的必备条件，而氢气在液化后则是优质的火箭燃料，不仅仅可以降低地月往返运输成本，也可有效解决月面运输、甚至是向火星等更远星球飞行的燃料需求。
氦—3是未来可控核聚变的理想燃料，地球上的储量极为稀缺，每千克价格约600万美元，而月球上的储量或达到110万吨，可作为清洁核原料供地球使用约1万年。钛铁矿与氢气通过化学反应可以生成水，是除水冰开采外，解决月球用水需求的最主要途径，铁、钛金属也是月球科研站建设的重要材料。
尽管月球矿产资源储量丰富，但开采也存在巨大难度。首先，月球资源分布复杂，水冰、氦-3、钛铁矿等可能共存，怎么来实现多资源共采仍是难题。此外，水冰等挥发性资源在开采过程中易升华，需开发低温开采和快速转化技术。月球资源分布不均匀，开采过程需高精度定位和操作，对设备的智能化也有极高要求。
刘新华指出，解决多资源共采难题，一定要通过多功能机器人实现勘探、开采与基地建设的协同作业，减少设备数量需求，实现钻探、采样、分选、存储等多功能设备设计，让单台设备可同时处理多种资源。“此外，采矿设备还需要被设计为可拆卸、可重组的模块化系统，根据任务需求灵活调整功能。例如美国的RASSOR机器人，就可通过更换工具头实现不同资源的开采。”
“目前，国际太空矿产探测已取得显著成果，月球极区水冰、小行星矿物资源成为重点目标。”刘新华指出，各国在探测设备、采矿机器人及原位利用技术方面已取得突破，中国、美国、欧洲国家和日本处于领头羊。“未来，随技术进步和国际合作深化，太空矿产开发将逐步从探测迈向实际应用。”
另一方面，太空采矿作为一项前沿技术，尽管在探测和设备研发方面已取得显著进展，但有关技术体系和理论研究当前仍处于起步阶段，一系列“卡脖子”难题仍待攻克。刘新华表示，除多资源共采外，月球资源开采还需解决低重力、高温差、强辐射等一系列问题。“月球重力仅为地球的1/6，设备易漂移或失去稳定性，需要开发适应低重力的锚固和移动技术，使机器人着陆后能够稳定附着于地表。同时，月球表面温度在-173℃至127℃之间波动，采矿设备需要具备高效的热控系统，同时材料也需要在极端温度下保持稳定性能。此外，真空环境导致散热困难，高辐射环境会对电子元件和材料造成损害，这需要设备采用抗辐射加固设计和多层隔热材料。”
另外，探测设备也面临巨大的通信延迟挑战。由于信号需跨越数百万公里的距离，单次传输信号往返需要几十分钟甚至更久，导致传回的探测数据存在严重滞后，地面发送的指令到达时，机器人可能已处于新环境状态。因此，这类机器人需配备自主智能系统，可以通过自身传感器实时感知环境，如出现设备故障、地形突变等突发状况，自主判断并调整作业方案。