PNAS:太空采矿能够促进可持续增长

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期刊：PNAS

中文题目：太空采矿能够促进可持续增长

英文题目：Mining in space could spur sustainable growth

作者：Maxwell Fleminga, Ian Langea, Sayeh Shojaeiniaa and Martin Stuermerb

发表日期：2023-07-07

摘要

随着资源消耗和环境外部性的增长模型通常假设地球是一个封闭的经济体。然而，像蓝色起源（Blue Origin）和SpaceX这样的私人公司，在过去十年里已经将火箭发射成本降低了20倍。如果这些成本继续下降，使小行星或月球的采矿变得可行，将会对经济增长和环境产生什么影响？本文提供了关于成本趋势、地质和采矿对地球及潜在太空环境影响的典型事实。我们将一个新古典主义增长模型进行扩展，以探讨从地球采矿到太空采矿的转变。我们发现，这种转变可能允许金属使用量继续增长，同时限制地球上的环境和社会成本。尽管围绕这一主题存在高度不确定性，但我们的论文为研究太空采矿如何促进地球可持续增长的研究提供了起点。

研究背景

上个世纪，随着人口增长和平均生活水平的提高，矿产资源的开采量增加了60多倍。虽然通过回收利用和更有效地使用材料，这一趋势可能会得到缓解，但清洁能源转型需要大量增加铜、钴和镍等关键金属的使用和生产。这可能导致价格上涨，可能会延缓清洁能源转型。

我们借鉴了资源与环境外部性增长文献，这些文献通常假设地球是一个封闭的经济体，技术变革（TC）会增强资源。我们通过提供一个简单的增长模型，为这一文献做出贡献，但该模型不再假设封闭经济体，而是将太空采矿纳入其中。

研究结果

（1）典型增长模型的计算

图1 展示了在地球和太空采矿资本方面的投资过渡。在初始阶段，随着研发的累积历史和更高的初始生产率，地球采矿资本投资正在增加，这为继续投资提供了理由。大约在第30期，排放上限开始生效，投资转向太空采矿资本。这仅在已经进行了一些初步研发以提高太空采矿的生产率之后才发生。在某一点上，没有资本投资，因为所有未消费的资源都用于太空采矿的研发，这比资本投资更有价值。

图1 地球和太空的资本投资演变



(2)太空金属生产中技术变革

图2 描绘了地球和太空金属生产研发投资的优化时间路径。最初在地球上进行了一些研发，因为相对于排放上限，地球金属生产还有一定的扩展空间。

图2. 地球和太空采矿研发投资的演变



图3中的生产标量演变描述了随着研发支出的增加，劳动力和资本在太空和地球的各种组合所带来的产量增长。在地球上，随着排放上限的约束，研发仍然带来正回报，生产标量最初会增加。随着上限的生效，研发增加了太空生产的标量，而地球生产的存量知识允许折旧，导致地球生产标量的下降。

图3 地球和太空生产函数的标量



研究结论

本文的目标是开发一个简单的增长模型。更复杂的模型应该包括一个微观基础的太空部门，并允许分散投资。更详细的生产结构，其中资源用作总产出的输入，也将允许明确地推导全球经济的增长路径。面临的挑战是开发允许在广泛边缘增长的模型。目前的模型通常通过集约边际工作。技术变革被假定为要素增强型，而生产要素保持不变。包括内生技术变革对资本成本和要素生产率的影响的模型将允许人们计算对资源增强型和资源扩展型技术的投资的最优组合。外部性可以扩展到影响效用函数，正如其他增长模型和综合评估模型更现实地预测转型的时机和对研发的激励。理想情况下，模型还可以考虑第二个时刻，即采矿部门技术变革的不确定性。

《外层空间条约》规定，天体是“人类的共同财产”，这意味着太空资源的利益应与所有国家共享。目前尚不清楚什么是最佳的利益收集机制（例如税收、技术转让等），同时也鼓励私人投资。最后，与其他行业相比，目前太空资源市场存在大量风险。政府如何帮助“降低”风险以鼓励私人投资？公共与私营部门之间的伙伴关系如何为各方提供潜在收益的公平分配？

文章来源：

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2221345120

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以上中文翻译为译者个人对于文章的概略理解，论文传递的准确信息请参照英文原文。

中国经济研究

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