參考消息網(wǎng)3月5日報道 世界經(jīng)濟(jì)論壇網(wǎng)站2月13日刊登題為《太空科技——專家指出重塑宇宙未來的12項變革性技術(shù)》的文章，內(nèi)容編譯如下：

太空技術(shù)正在飛速發(fā)展，衛(wèi)星監(jiān)測、材料科學(xué)和能源解決方案等領(lǐng)域的創(chuàng)新推動著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)的進(jìn)步。

隨著人類向星辰邁進(jìn)，到2035年，太空經(jīng)濟(jì)的規(guī)模有望達(dá)到1.8萬億美元。負(fù)責(zé)防務(wù)與太空事務(wù)的歐盟委員安德留斯·庫比柳斯在達(dá)沃斯世界經(jīng)濟(jì)論壇2025年年會上說：“21世紀(jì)將真正成為太空世紀(jì)?！?/p>

盡管我們或許還未打造出《星際迷航》中的“企業(yè)”號星艦，但今天的各種新興技術(shù)正在將科幻夢想轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。以下是重塑宇宙未來的12項創(chuàng)新。

地球觀測系統(tǒng)

現(xiàn)代地球觀測技術(shù)已成為我們星球的診斷系統(tǒng)。如今超過50%的氣候數(shù)據(jù)來自衛(wèi)星。最新的系統(tǒng)將數(shù)百個光譜帶與前所未有的空間分辨率相結(jié)合，運(yùn)用了復(fù)雜的高光譜成像技術(shù)。正如麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室主任達(dá)瓦·紐曼所強(qiáng)調(diào)的，“我們一天都離不開這個”。

有關(guān)技術(shù)如今已接近科幻作品中設(shè)想的那種行星監(jiān)測系統(tǒng)。其將量子傳感器和先進(jìn)的數(shù)據(jù)融合技術(shù)結(jié)合起來，以追蹤從溫室氣體到地質(zhì)活動的一切東西。世界經(jīng)濟(jì)論壇的分析顯示，在未來5年內(nèi)，這些能力每年有望幫助減少高達(dá)20億噸的溫室氣體排放量——相當(dāng)于讓4億輛汽車不再上路行駛。

時間表：現(xiàn)有系統(tǒng)已投入運(yùn)行，新一代功能將在21世紀(jì)20年代逐步推出。

巨型衛(wèi)星星座

由亞馬遜旗下的柯伊伯系統(tǒng)公司、太空探索技術(shù)公司的“星鏈”計劃等開發(fā)的下一代衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)利用衛(wèi)星間激光鏈路來傳輸數(shù)據(jù)，傳輸速率超過每秒100千兆比特。

正如風(fēng)險投資家扎克·博格指出的，“發(fā)射成本已至少降至原來的十分之一……未來10年則可能降至原來的百分之一”。成本不斷降低使得發(fā)射數(shù)千顆衛(wèi)星以構(gòu)建巨型衛(wèi)星星座網(wǎng)絡(luò)變得更加可行。

這些網(wǎng)絡(luò)融合了前沿的量子加密技術(shù)、自動防撞系統(tǒng)和主動碎片清除技術(shù)。先進(jìn)的衛(wèi)星星座將具備在軌維護(hù)能力，無需更換衛(wèi)星就能更新硬件和軟件。

時間表：現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)已投入運(yùn)行，計劃到2030年部署具備更強(qiáng)能力的下一代系統(tǒng)。

天基太陽能(4.620, -0.04, -0.86%)發(fā)電

想象一下，有一個微型太陽在軌道上運(yùn)行，全天候地向地球上各個地方輸送清潔能源。這基本上就是日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)的天基太陽能發(fā)電(SBSP)原型項目追求的目標(biāo)。該項目使用跨度達(dá)數(shù)公里的大型太陽能電池陣列，轉(zhuǎn)化效率超過45%，并通過精確定向的微波束將電力傳輸?shù)降厍蛏系慕邮照尽?/p>

加州理工學(xué)院的太空太陽能發(fā)電項目在2024年初成功驗(yàn)證了在太空中無線傳輸電力的技術(shù)，讓我們朝著從太空中獲取無限清潔能源的夢想又邁進(jìn)了一步。單套設(shè)施就能向地球上任何地點(diǎn)輸送20億瓦的電力——足以為約150萬戶家庭供電。事實(shí)上，由于中國、歐洲也在開展從太空中獲取無限清潔能源的項目，這個夢想或許很快就會成為現(xiàn)實(shí)。

時間表：正在進(jìn)行試點(diǎn)安裝，預(yù)計21世紀(jì)40年代實(shí)現(xiàn)公用事業(yè)規(guī)模的部署。

生物太空服

麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的生物太空服讓鼓鼓囊囊的傳統(tǒng)太空服看起來就像20世紀(jì)60年代科幻作品里笨重的機(jī)器人(17.610, 0.24, 1.38%)一樣過時。在達(dá)瓦·紐曼博士的帶領(lǐng)下研發(fā)出的這種革命性系統(tǒng)采用機(jī)械反壓技術(shù)，使用精確校準(zhǔn)的彈性材料對宇航員身體施加恒定的壓力。

與當(dāng)前款式的太空服相比，這種光滑、時髦的太空服要輕約60%，還能提供前所未有的機(jī)動性。它采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于在實(shí)地快速維修。而先進(jìn)的生物傳感器能持續(xù)監(jiān)測生命體征和環(huán)境狀況。當(dāng)我們最終踏上火星時，這些太空服或許會發(fā)揮關(guān)鍵作用。

時間表：處于高級測試階段，預(yù)計會在21世紀(jì)30年代應(yīng)用于火星任務(wù)。

太空制造業(yè)

雖然我們還遠(yuǎn)未達(dá)到在零重力環(huán)境下制造宇宙飛船的程度，但太空中的微重力環(huán)境將為實(shí)現(xiàn)一些在地球上無法復(fù)制的制造流程提供得天獨(dú)厚的條件。國際空間站上的一些現(xiàn)有設(shè)施正在生產(chǎn)“超純氟化物”光纖，其信號損耗僅為傳統(tǒng)石英光纖的百分之一。

制藥公司正在利用微重力結(jié)晶技術(shù)開發(fā)治療阿爾茨海默病和癌癥等疾病的更有效方法。下一代太空工廠將配備用于連續(xù)生產(chǎn)的自主機(jī)器人系統(tǒng)、用于制造大型結(jié)構(gòu)的先進(jìn)3D打印設(shè)施，還將具備生物制造能力，有朝一日或許能打印人體器官。

時間表：國際空間站上的研發(fā)工作范圍正在擴(kuò)大，計劃在21世紀(jì)20年代后期部署專門的商業(yè)設(shè)施。

人工重力生成

如今，《2001太空漫游》中旋轉(zhuǎn)式空間站的概念實(shí)際上已是在太空中制造重力的過時方法。當(dāng)前的人工重力系統(tǒng)研究超越了基于旋轉(zhuǎn)的簡單方法。新設(shè)計將納入可根據(jù)不同生理需求進(jìn)行調(diào)整的可變重力區(qū)，而先進(jìn)的磁系統(tǒng)有望實(shí)現(xiàn)局部重力控制。

相關(guān)研究正在探索將選擇性人工重力與先進(jìn)生物技術(shù)結(jié)合起來，以在長時間太空飛行中維持人類健康。該技術(shù)有望讓人類長期停留在太空中，同時消除此前限制人類太空探索活動的、與接觸微重力有關(guān)的許多健康風(fēng)險。

時間表：相關(guān)研究正在進(jìn)行中，預(yù)計到21世紀(jì)40年代用于深空任務(wù)的系統(tǒng)將投入運(yùn)行。

月球和火星棲息地

下一代行星棲息地系統(tǒng)已在突破可能性的邊界。艾康公司的“奧林匹斯項目”正在開發(fā)自主式3D打印系統(tǒng)。這種系統(tǒng)會利用當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)化層建造能夠抵御極端溫度變化和微隕石撞擊的防輻射結(jié)構(gòu)。

這些棲息地融合了先進(jìn)的生命支持系統(tǒng)，能夠循環(huán)利用高達(dá)98%的水和氧，同時采用生物再生系統(tǒng)，將廢物處理與食物生產(chǎn)結(jié)合到一起。

時間表：首批月球棲息地預(yù)計在21世紀(jì)30年代初投入運(yùn)行，火星棲息地估計在21世紀(jì)40年代投入運(yùn)行。

碎片清除系統(tǒng)

如果《機(jī)器人總動員》中的機(jī)器人“瓦力”有個太空“表親”，它的樣子可能就類似于現(xiàn)代的碎片清除系統(tǒng)。超過3.5萬塊已被追蹤到的碎片威脅著衛(wèi)星和各種飛行器。為了應(yīng)對這種情況，這些高科技垃圾收集器結(jié)合了多種技術(shù)：配備先進(jìn)人工智能視覺系統(tǒng)的機(jī)械捕獲臂、以非接觸方式操控碎片的電磁系繩，以及能讓多塊碎片同時脫離軌道的創(chuàng)新型“拖曳帆”系統(tǒng)。

這些系統(tǒng)配備了用于完成精確飛行動作的離子推進(jìn)器，以及用于準(zhǔn)確追蹤碎片的激光測距系統(tǒng)。每臺太空碎片清除系統(tǒng)每年可以清除5到10個大型碎片類物體。

時間表：正在開展初步演示任務(wù)，預(yù)計到21世紀(jì)30年代開始全面運(yùn)行。

生物醫(yī)學(xué)研究

目前，國際空間站在每組乘員輪崗期間(大約6個月)會開展約250項科學(xué)任務(wù)，其中很大一部分致力于生物醫(yī)學(xué)研究。JAXA在微重力環(huán)境下進(jìn)行的蛋白質(zhì)晶體生長實(shí)驗(yàn)會產(chǎn)生形態(tài)格外良好的晶體，這有助于更好地分析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及加速藥物研發(fā)進(jìn)程。這些進(jìn)展對長期太空任務(wù)而言尤為關(guān)鍵。未來也可能在月球棲息地開展此類研究。

時間表：研究正在進(jìn)行，預(yù)計21世紀(jì)30年代會取得多項重大突破。

太空推進(jìn)技術(shù)

脈沖航天公司等企業(yè)正在開發(fā)相關(guān)系統(tǒng)，目標(biāo)是將衛(wèi)星快速從近地軌道轉(zhuǎn)移至中地球軌道或地球同步軌道，從而拓展較高軌道中的商業(yè)機(jī)會。磁等離子體動力推進(jìn)器方面的突破性進(jìn)展帶來了實(shí)現(xiàn)高推力和高效率的可能性，而新型可變比沖系統(tǒng)則使在不同任務(wù)階段實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化成為可能。

雖然曲速引擎和超光速推進(jìn)裝置可能仍只存在于科幻作品中，但太空推進(jìn)技術(shù)將變得越來越具有未來感。相較于化學(xué)火箭，美國國家航空航天局和國防部高級研究計劃局目前正在開發(fā)的核熱推進(jìn)系統(tǒng)有望將火星之旅的時間縮短40%。先進(jìn)的離子推進(jìn)系統(tǒng)使用新型推進(jìn)劑和功率較高的太陽能電池陣列，將實(shí)現(xiàn)科學(xué)界先前認(rèn)為電推進(jìn)系統(tǒng)無法達(dá)到的推力水平。

時間表：到21世紀(jì)30年代初，首個核熱系統(tǒng)預(yù)計投入運(yùn)行，先進(jìn)的電推進(jìn)系統(tǒng)則已經(jīng)部署。

小行星資源利用

雖然我們還未達(dá)到《蒼穹浩瀚》中展現(xiàn)的資源開采水平，但現(xiàn)代小行星采礦概念已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了單純采集貴金屬的范疇。新技術(shù)讓人類能在太空中直接加工原材料。自動精煉廠能生產(chǎn)燃料、建筑材料、甚至復(fù)雜的制成品。

先進(jìn)的勘探系統(tǒng)將結(jié)合多種傳感技術(shù)，包括中子光譜術(shù)、激光誘導(dǎo)擊穿光譜術(shù)和深穿透雷達(dá)，以精確描繪小行星的成分和結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)也許能獲取價值數(shù)萬億美元的資源，同時為太空制造業(yè)和推進(jìn)劑生產(chǎn)活動提供關(guān)鍵材料。

時間表：21世紀(jì)20年代末開展初步勘探任務(wù)，21世紀(jì)30年代啟動試點(diǎn)開采作業(yè)。

在軌維護(hù)工具

在軌維護(hù)這一新興領(lǐng)域正從簡單的使用壽命延長任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合維護(hù)和升級能力。各種現(xiàn)代維修工具將精密機(jī)器人技術(shù)與人工智能驅(qū)動的自動技術(shù)結(jié)合起來，能夠在軌道上執(zhí)行復(fù)雜的維修和改裝任務(wù)。新能力包括在軌組裝大型結(jié)構(gòu)，使用3D打印技術(shù)來維修部件，以及升級衛(wèi)星硬件和軟件系統(tǒng)。

這些維護(hù)工作將得到先進(jìn)診斷系統(tǒng)和新的標(biāo)準(zhǔn)化接口的支持。前者能預(yù)測潛在故障；后者為日常維護(hù)操作提供便利。

時間表：目前處于原型開發(fā)階段的基本維護(hù)功能應(yīng)該在2030年前就能用上了，先進(jìn)的維修和升級功能將在21世紀(jì)30年代結(jié)束前逐步上線。（編譯/朱捷）

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