技術變革加速太空探索步伐

【科技創新世界潮】（392）

◎本報記者 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並進，繪製出令人振奮的太空探索新藍圖。

太空製造指日可待

太空中的微重力環境將為一些在地球上無法實現的製造流程提供創新“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石英光纖的百分之一。

製藥公司也在利用微重力結晶技術，開發能更有效治療阿爾茨海默病和癌症的新藥。日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）在微重力環境下開展的蛋白質晶體生長實驗，成功培育出了形態良好的晶體。這些晶體有助科學家更好地分析蛋白質結構，加速新藥研發進程。

科學家還計劃在國際空間站部署自主機器人系統和先進的3D打印設備。這些設備未來或許能打印出人體器官，為醫學領域帶來革命性突破。在製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，啓動了“奧林匹斯項目”。該項目旨在開發一款3D打印系統，利用月球表面的岩屑、礦物碎片和灰塵等資源，創建既能抵禦極端温度變化、又能防輻射的建築結構。這些結構內嵌生命支持系統，能循環利用98%的水和氧氣，同時採用生物再生系統。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，不捨晝夜地向地球各地輸送清潔能源。這並非科幻夢境，而是JAXA的天基太陽能發電項目的初衷。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，並在一些小行星上發現了碳、硅、鐵等元素以及水冰等物質。然而，現代小行星“採礦”概念不只採集貴金屬那麼簡單。新技術讓人們能在太空中直接加工原材料，生產出燃料、建築材料等。

為了更深入瞭解小行星的成分、結構等信息，先進的勘探系統應運而生。它們配備了中子光譜、深穿透雷達等傳感技術，精確繪製小行星的內部世界，幫助科學家進一步揭示地球等行星的形成過程。

由亞馬遜公司研發的柯伊伯互聯網星座、太空探索技術公司開發的“星鏈”等下一代衞星網絡，將利用衞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

隨着人類向太空發射的衞星數量不斷攀升，且功能日益複雜，對在軌服務的需求也日益迫切。從衞星維護修理到太空垃圾清除等，在軌服務有望成為商業航天領域的下一片藍海。

據統計，科學家已經追蹤到超過3.5萬塊碎片，它們時刻威脅着衞星和各種飛行器。為保障衞星設施的安全，科學家開發出了多款形態各異的碎片捕獲器：配備先進人工智能（AI）視覺系統的機械捕獲臂、以非接觸式方式操控碎片的電磁繫繩、能讓多塊碎片同時脱離軌道的“拖曳帆”等。這些系統還搭載了離子推進器和激光測距系統，每台系統每年能夠清除5—10個大型碎片。

在軌維護這一新興領域，也從延長衞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，能夠在軌道上執行各種複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、升級衞星硬件和軟件系統等。

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着力開發核熱推進系統，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，具有高比衝、大推力等優點。

先進的離子推進系統也不遑多讓。這些系統將使用新型推進劑和高功率太陽能電池陣列，實現電推進系統無法達到的推力水平。與傳統化學推進方式相比，離子推進具有高比沖和效率高等優勢，成為長距離航行任務的理想選擇。

脈衝航天公司等企業則致力於將衞星快速從近地軌道轉移至中地球軌道或地球同步軌道，從而為較高軌道開闢更多商業機會。該公司的“米拉”太空飛行器於去年首飛，可託管多個有效載荷並運送至不同軌道。

儘管目前人類想要飛出太陽系還不現實，但展望未來，隨着科技發展日新月異，人類終有一天能真正進入星辰大海。