“太空+” 時代來臨，有哪些新賽道值得關注？

據媒體最近報道，“十五五”時期，我國將謀劃推動太空旅游、太空數智基礎設施、太空資源開發、太空交通管理等新領域發展。那么，這些領域將催生哪些全新的市場機遇？為此，科研工作者需要攻克哪些技術難關？

太空“航班”造福旅游

遨游太空，俯瞰地球家園壯麗風光，是大眾夢寐以求的身心享受，也為太空旅游市場奠定了旺盛的需求。我國也將實現亞軌道太空旅游航班化運營，并逐步拓展軌道級太空旅游業務。

參考國外同行經驗，我國發展太空旅游事業，涉及兩大關鍵技術：一是研制合適的亞軌道和軌道級載人飛行器；二是健全航班化運營體系，可持續地運作、開發太空旅游市場。

具體來說，亞軌道載人飛行器會飛到約80～100公里高度，讓乘客短暫體驗太空失重狀態。軌道級載人飛行器有必要加速到約7.9公里/秒的第一宇宙速度，通常會進入200～400公里高度的近地軌道。

兩者提供的太空旅游內容也大不一樣。亞軌道載人飛行器強調快速完成“上升-返回”流程，幫助乘客從太空邊緣俯瞰地球弧線與黑色深空，體會數分鐘奇妙失重感。軌道級載人飛行器則要在太空中滯留數小時甚至數天，必要時還會對接空間站，讓乘客嘗試一些微重力環境下的太空專屬游樂項目。

想要促使太空旅游市場加速擴大，最終普惠大眾，盡快以數量級降低“船票”價格勢在必行。因此，載人航天航班化運營將是大勢所趨。就像高鐵每班列車會在每天固定時刻發車，按計劃駛向目的地，而載人飛行器未來也將進入航班化運營的新階段。

這意味著，載人/貨運航天器需要頻繁發射、回收，回歸交通工具的基本屬性。為此，可回收復用火箭及飛船、組合動力空天飛機等運輸工具將加速發展成熟，配合在軌服務航天器，確保更多人員和物資以更低的單位成本往返于天地之間。

未來，軌道級“換乘站”、空間站特殊艙段也有可能面世，幫助乘客們中途調整、換乘，接力飛向更遙遠的“旅游景 點”。

▲ 亞軌道載人飛行器開展太空旅游效果圖

光伏助力“算力上天”

未來，我國將建設吉瓦級太空數智基礎設施，構建“云、邊、端一體”太空體系架構，實現算力、存力、運力等深度融合，賦能“天數天算”“地數天算”“天地同算”。那么，“算力上天”有哪些好處？又面臨哪些挑戰呢？

當前，各類衛星服務飛速發展，傳統上衛星需要先將原始數據傳回地面處理，再轉交客戶使用。然而，隨著傳感器性能進步，衛星日常產生的原始數據往往是太比特級，下行傳輸需要消耗數小時甚至數天。以往先傳回、再處理的模式容易造成系統響應滯后，很難滿足應急救災等實時需求。

因此，借助在軌衛星或星座，建設“太空算力中心”或“算力集群”，有望實現數據在軌生成、在軌處理，再將數據量小得多的處理結果下傳到地面數據中心，甚至直接發送到用戶終端，從而顯著提升應急響應能力，擴大服務覆蓋范圍。

有觀點認為，“算力上天”是應對數據爆炸性增長、全球智能服務需求升級與地面算力、能源瓶頸的系統性破局之策。

當前，社會生產與大眾生活越來越離不開大型服務器、超級數據中心等。特別是人工智能時代大潮涌動，導致全社會對算力的需求持續飆升，隨之而來的是對電力、能源近乎無限的渴求。

然而，地面設施發電能力提升受到各種因素制約。例如，可控核聚變技術被寄予厚望，但實用化、產業化仍面臨不容忽視的難題。還要考慮到，地面數據中心的電源使用效率存在較大的提升空間，近三分之一電力可能被消耗在散熱上。

相比之下，衛星的光伏設備擺脫地球大氣層“干擾”后，光照條件更穩定，吸收的太陽能密度將是地面同等條件下的數倍，發電過程將更持續、更可靠。而且，太空低溫環境有助于解決散熱問題。

換句話說，在太空光伏幫助下，“算力上天”更有機會實現工程閉環與成本可控，收獲近似“零碳算力”。不過，這一切的前提是軌道級航天發射能力大幅提升，單位成本顯著下降，確保大量具備人工智能和光伏設備的計算衛星盡快入軌運行。顯然，可回收復用火箭、快速周轉的箭星超級工廠等將迎來“用武之地”。

▲ 太空計算星座與地面設施協作示意圖

挖掘太空“聚寶盆”

目前，我國已啟動“天工開物”重大專項論證，計劃通過建設太空資源開發綜合實驗和地面支持系統，突破小天體資源勘查、智能自主開采、低成本轉移運輸、在軌處理等關鍵技術，逐步實現從基礎能力建設到全面深空資源利用的目標。

對于外星球蘊藏的礦產、水冰等深空資源，怎樣有效開發？簡單來說，要解決3個問題：找到目標資源；“挖出”資源并原位利用；將高價值資源或加工成果運往目的地。

當前，國際航天界主要依賴光譜分析和雷達成像來勘探外星球資源，往往受限于探測距離和分辨率。未來，更高靈敏度的傳感器和人工智能輔助的數據分析技術有望在勘探任務中發揮關鍵作用。

有方案提出，將外星球表面劃分為若干區域，釋放“蜂群”無人機，自主完成各區域的地形、地質、氣象等信息采集，再借助先進算法處理、融合海量數據，從而在較短的時間內掌握外星球資源分布情況，提高對潛在高價值目標區域的分析效率。

值得注意的是，在重力情況復雜、高輻射、極端溫差的深空環境中，傳統采礦設備難以正常使用。因此，航天科研人員有必要“跨界”合作，研制出輕量化、高可靠性的外星球自主采礦系統，實現自主決策和采礦作業。

例如，在現有月球資源原位勘測、自動采樣和封裝設備的基礎上，可以進一步優化設備的耐久性，降低能耗，提升智能水平，催生更適應復雜地質條件的采礦設備。

想要低成本轉移運輸高價值資源和加工成果，高性價比的太空接駁運輸系統必不可少。未來，使用化學推進劑的可回收復用重型/大型火箭有望充當“天地擺渡船”，在外星球與附近軌道的“太空工廠”或“中轉站”之間承擔往返運載任務。

隨著航天動力技術革新和深空資源開發范圍擴大，基于太陽能或核熱推進的新概念航天運載工具或許會在各外星球之間構建起物流“主干道”，形成可持續的深空貨運系統。

▲ 太空計算星座與地面設施協作示意圖

“交管”護航太空經濟

隨著航天發射日益頻繁，近地軌道越來越“擁擠”和危險。在軌道、頻譜資源有限的前提下，我國需要積極參與“太空交通管理”相關國際規則制定工作，開展空間碎片監測、預警、清除等關鍵技術攻關，以便贏得太空問題治理話語權，維護空間基礎設施安全運行。

在技術層面，航天科研人員將不斷完善天地相關技術能力，主動化解風險。針對空間碎片威脅，通過地基、天基多源信息融合監測及編目工作，為航天器提供可靠的碰撞預警與風險評估。同時，航天器應具備主動規避及防護能力，避免輕易因碰撞失能，甚至產生更多空間碎片。而且，航天器退役之際會嚴格執行鈍化流程，確保安全離軌。

此外，加強研究空間碎片清理技術，如機械臂抓取、磁吸、激光燒蝕等，不僅有助于緩解空間碎片威脅，還有潛力開拓全新市場。

在政策層面，我國需要健全相關法規體系，明確空間物體登記、軌道資源使用、碎片減緩與責任承擔等制度，同時深度參與國際治理工作，推動構建起公平、透明、包容的國際多邊規則框架，在軌道分配、數據共享、安全標準等方面爭取制度性話語權，保障國家空間資產安全與航天可持續發展。

總之，完善“太空交通管理”，涉及技術、法律、外交等領域。我國通過推動制定公平合理的國際規則，將在未來“太空秩序”構建中發揮負責任大國的關鍵作用，為人類通向星際文明鋪墊基石。

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來源/中國航天報、《飛天科普周刊》

文/黎明

編輯/楊斯爽

審核/宿愿

監制/姜軍

本文轉載自公眾微信號：中國航天科普

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