科技日報記者 劉霞
在世界經濟論壇2025年年會上，歐盟負責防務與太空事務的委員安德留斯·庫比柳斯表示，預計到2035年，太空經濟的規(guī)模將達到1.8萬億美元。21世紀將成為真正的太空世紀，眾多變革型技術正攜手并進，繪制出令人振奮的太空探索新藍圖。
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法實現的制造流程提供創(chuàng)新“沃土”。
例如，國際空間站上已有設備正在生產“超純氟化物”光纖。這種光纖的信號損耗僅為傳統(tǒng)石英光纖的百分之一。
制藥公司也在利用微重力結晶技術，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)機構（JAXA）在微重力環(huán)境下開展的蛋白質晶體生長實驗，成功培育出了形態(tài)良好的晶體。這些晶體有助科學家更好地分析蛋白質結構，加速新藥研發(fā)進程。
科學家還計劃在國際空間站部署自主機器人系統(tǒng)和先進的3D打印設備。這些設備未來或許能打印出人體器官，為醫(yī)學領域帶來革命性突破。在制造月球和火星棲息地方面，美國3D打印公司艾康在美國國家航空航天局（NASA）資助下，啟動了“奧林匹斯項目”。該項目旨在開發(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構。這些結構內嵌生命支持系統(tǒng)，能循環(huán)利用98%的水和氧氣，同時采用生物再生系統(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“微型太陽”在軌道上運行，不舍晝夜地向地球各地輸送清潔能源。這并非科幻夢境，而是JAXA的天基太陽能發(fā)電項目的初衷。該項目利用數公里寬的巨型太陽能電池陣列，將45%的太陽能轉化為電能，再通過精確定向的微波束，將電力傳輸至地面接收站。2024年，加州理工學院的太空太陽能發(fā)電項目成功驗證了太空無線傳輸電力技術，讓人類從太空獲取無限清潔能源的夢想又近了一步。中國和歐洲也在積極開展從太空獲取清潔能源的項目。
除利用太陽能外，科學家也將目光投向了小行星。人類已探索了數百顆小行星，并在一些小行星上發(fā)現了碳、硅、鐵等元素以及水冰等物質。然而，現代小行星“采礦”概念不只采集貴金屬那么簡單。新技術讓人們能在太空中直接加工原材料，生產出燃料、建筑材料等。
為了更深入了解小行星的成分、結構等信息，先進的勘探系統(tǒng)應運而生。它們配備了中子光譜、深穿透雷達等傳感技術，精確繪制小行星的內部世界，幫助科學家進一步揭示地球等行星的形成過程。
由亞馬遜公司研發(fā)的柯伊伯互聯網星座、太空探索技術公司開發(fā)的“星鏈”等下一代衛(wèi)星網絡，將利用衛(wèi)星間的激光鏈路來傳輸數據。傳輸速度超過每秒100千兆比特，為人們提供高速、低延時的寬帶接入服務。
在軌服務大有可為
隨著人類向太空發(fā)射的衛(wèi)星數量不斷攀升，且功能日益復雜，對在軌服務的需求也日益迫切。從衛(wèi)星維護修理到太空垃圾清除等，在軌服務有望成為商業(yè)航天領域的下一片藍海。
據統(tǒng)計，科學家已經追蹤到超過3.5萬塊碎片，它們時刻威脅著衛(wèi)星和各種飛行器。為保障衛(wèi)星設施的安全，科學家開發(fā)出了多款形態(tài)各異的碎片捕獲器：配備先進人工智能（AI）視覺系統(tǒng)的機械捕獲臂、以非接觸式方式操控碎片的電磁系繩、能讓多塊碎片同時脫離軌道的“拖曳帆”等。這些系統(tǒng)還搭載了離子推進器和激光測距系統(tǒng)，每臺系統(tǒng)每年能夠清除5—10個大型碎片。
在軌維護這一新興領域，也從延長衛(wèi)星和航天器的使用壽命拓展到綜合維護和升級。新型維修工具巧妙融合了精密機器人技術與AI驅動的自動計數器，能夠在軌道上執(zhí)行各種復雜的維修與改裝任務，包括在軌組裝大型結構、使用3D打印技術維修部件、升級衛(wèi)星硬件和軟件系統(tǒng)等。
推進技術日新月異
為滿足人們更快到達火星等其他星球的亙古夢想，科學家正奮力研發(fā)更先進的太空推進技術。
NASA與美國國防部高級研究計劃局正著力開發(fā)核熱推進系統(tǒng)，其有望將火星之旅的時間縮短40%。核熱推進利用核反應堆釋放的巨大能量，加熱推進器，再導入熱噴管轉換為噴射動能，具有高比沖、大推力等優(yōu)點。
先進的離子推進系統(tǒng)也不遑多讓。這些系統(tǒng)將使用新型推進劑和高功率太陽能電池陣列，實現電推進系統(tǒng)無法達到的推力水平。與傳統(tǒng)化學推進方式相比，離子推進具有高比沖和效率高等優(yōu)勢，成為長距離航行任務的理想選擇。
脈沖航天公司等企業(yè)則致力于將衛(wèi)星快速從近地軌道轉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)機會。該公司的“米拉”太空飛行器于去年首飛，可托管多個有效載荷并運送至不同軌道。
盡管目前人類想要飛出太陽系還不現實，但展望未來，隨著科技發(fā)展日新月異，人類終有一天能真正進入星辰大海。
