科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

在世界經(jīng)濟(jì)論壇2025年年會(huì)上，歐盟負(fù)責(zé)防務(wù)與太空事務(wù)的委員安德留斯·庫(kù)比柳斯表示，預(yù)計(jì)到2035年，太空經(jīng)濟(jì)的規(guī)模將達(dá)到1.8萬(wàn)億美元。21世紀(jì)將成為真正的太空世紀(jì)，眾多變革型技術(shù)正攜手并進(jìn)，繪制出令人振奮的太空探索新藍(lán)圖。

太空制造指日可待

太空中的微重力環(huán)境將為一些在地球上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的制造流程提供創(chuàng)新“沃土”。

例如，國(guó)際空間站上已有設(shè)備正在生產(chǎn)“超純氟化物”光纖。這種光纖的信號(hào)損耗僅為傳統(tǒng)石英光纖的百分之一。

制藥公司也在利用微重力結(jié)晶技術(shù)，開發(fā)能更有效治療阿爾茨海默病和癌癥的新藥。日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）在微重力環(huán)境下開展的蛋白質(zhì)晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，成功培育出了形態(tài)良好的晶體。這些晶體有助科學(xué)家更好地分析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，加速新藥研發(fā)進(jìn)程。

科學(xué)家還計(jì)劃在國(guó)際空間站部署自主機(jī)器人系統(tǒng)和先進(jìn)的3D打印設(shè)備。這些設(shè)備未來(lái)或許能打印出人體器官，為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)革命性突破。在制造月球和火星棲息地方面，美國(guó)3D打印公司艾康在美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）資助下，啟動(dòng)了“奧林匹斯項(xiàng)目”。該項(xiàng)目旨在開發(fā)一款3D打印系統(tǒng)，利用月球表面的巖屑、礦物碎片和灰塵等資源，創(chuàng)建既能抵御極端溫度變化、又能防輻射的建筑結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)內(nèi)嵌生命支持系統(tǒng)，能循環(huán)利用98%的水和氧氣，同時(shí)采用生物再生系統(tǒng)。NASA希望到2040年在月球上3D打印出房屋。

資源利用前景可期

想象一下，一個(gè)“微型太陽(yáng)”在軌道上運(yùn)行，不舍晝夜地向地球各地輸送清潔能源。這并非科幻夢(mèng)境，而是JAXA的天基太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目的初衷。該項(xiàng)目利用數(shù)公里寬的巨型太陽(yáng)能電池陣列，將45%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，再通過(guò)精確定向的微波束，將電力傳輸至地面接收站。2024年，加州理工學(xué)院的太空太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目成功驗(yàn)證了太空無(wú)線傳輸電力技術(shù)，讓人類從太空獲取無(wú)限清潔能源的夢(mèng)想又近了一步。中國(guó)和歐洲也在積極開展從太空獲取清潔能源的項(xiàng)目。

除利用太陽(yáng)能外，科學(xué)家也將目光投向了小行星。人類已探索了數(shù)百顆小行星，并在一些小行星上發(fā)現(xiàn)了碳、硅、鐵等元素以及水冰等物質(zhì)。然而，現(xiàn)代小行星“采礦”概念不只采集貴金屬那么簡(jiǎn)單。新技術(shù)讓人們能在太空中直接加工原材料，生產(chǎn)出燃料、建筑材料等。

為了更深入了解小行星的成分、結(jié)構(gòu)等信息，先進(jìn)的勘探系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。它們配備了中子光譜、深穿透雷達(dá)等傳感技術(shù)，精確繪制小行星的內(nèi)部世界，幫助科學(xué)家進(jìn)一步揭示地球等行星的形成過(guò)程。

由亞馬遜公司研發(fā)的柯伊伯互聯(lián)網(wǎng)星座、太空探索技術(shù)公司開發(fā)的“星鏈”等下一代衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，將利用衛(wèi)星間的激光鏈路來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。傳輸速度超過(guò)每秒100千兆比特，為人們提供高速、低延時(shí)的寬帶接入服務(wù)。

在軌服務(wù)大有可為

隨著人類向太空發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量不斷攀升，且功能日益復(fù)雜，對(duì)在軌服務(wù)的需求也日益迫切。從衛(wèi)星維護(hù)修理到太空垃圾清除等，在軌服務(wù)有望成為商業(yè)航天領(lǐng)域的下一片藍(lán)海。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，科學(xué)家已經(jīng)追蹤到超過(guò)3.5萬(wàn)塊碎片，它們時(shí)刻威脅著衛(wèi)星和各種飛行器。為保障衛(wèi)星設(shè)施的安全，科學(xué)家開發(fā)出了多款形態(tài)各異的碎片捕獲器：配備先進(jìn)人工智能（AI）視覺(jué)系統(tǒng)的機(jī)械捕獲臂、以非接觸式方式操控碎片的電磁系繩、能讓多塊碎片同時(shí)脫離軌道的“拖曳帆”等。這些系統(tǒng)還搭載了離子推進(jìn)器和激光測(cè)距系統(tǒng)，每臺(tái)系統(tǒng)每年能夠清除5—10個(gè)大型碎片。

在軌維護(hù)這一新興領(lǐng)域，也從延長(zhǎng)衛(wèi)星和航天器的使用壽命拓展到綜合維護(hù)和升級(jí)。新型維修工具巧妙融合了精密機(jī)器人技術(shù)與AI驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)計(jì)數(shù)器，能夠在軌道上執(zhí)行各種復(fù)雜的維修與改裝任務(wù)，包括在軌組裝大型結(jié)構(gòu)、使用3D打印技術(shù)維修部件、升級(jí)衛(wèi)星硬件和軟件系統(tǒng)等。

推進(jìn)技術(shù)日新月異

為滿足人們更快到達(dá)火星等其他星球的亙古夢(mèng)想，科學(xué)家正奮力研發(fā)更先進(jìn)的太空推進(jìn)技術(shù)。

NASA與美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局正著力開發(fā)核熱推進(jìn)系統(tǒng)，其有望將火星之旅的時(shí)間縮短40%。核熱推進(jìn)利用核反應(yīng)堆釋放的巨大能量，加熱推進(jìn)器，再導(dǎo)入熱噴管轉(zhuǎn)換為噴射動(dòng)能，具有高比沖、大推力等優(yōu)點(diǎn)。

先進(jìn)的離子推進(jìn)系統(tǒng)也不遑多讓。這些系統(tǒng)將使用新型推進(jìn)劑和高功率太陽(yáng)能電池陣列，實(shí)現(xiàn)電推進(jìn)系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到的推力水平。與傳統(tǒng)化學(xué)推進(jìn)方式相比，離子推進(jìn)具有高比沖和效率高等優(yōu)勢(shì)，成為長(zhǎng)距離航行任務(wù)的理想選擇。

脈沖航天公司等企業(yè)則致力于將衛(wèi)星快速?gòu)慕剀壍擂D(zhuǎn)移至中地球軌道或地球同步軌道，從而為較高軌道開辟更多商業(yè)機(jī)會(huì)。該公司的“米拉”太空飛行器于去年首飛，可托管多個(gè)有效載荷并運(yùn)送至不同軌道。

盡管目前人類想要飛出太陽(yáng)系還不現(xiàn)實(shí)，但展望未來(lái)，隨著科技發(fā)展日新月異，人類終有一天能真正進(jìn)入星辰大海。