重塑航天未来的十二项关键技术
参考消息网3月5日报道 世界经济论坛网站2月13日刊登题为《太空科技——专家指出重塑宇宙未来的12项变革性技术》的文章，内容编译如下：
太空技术正在飞速发展，卫星监测、材料科学和能源解决方案等领域的创新推动着经济和科学的进步。
随着人类向星辰迈进，到2035年，太空经济的规模有望达到1.8万亿美元。负责防务与太空事务的欧盟委员安德留斯·库比柳斯在达沃斯世界经济论坛2025年年会上说：“21世纪将真正成为太空世纪。”
尽管我们或许还未打造出《星际迷航》中的“企业”号星舰，但今天的各种新兴技术正在将科幻梦想转化为现实。以下是重塑宇宙未来的12项创新。
地球观测系统
现代地球观测技术已成为我们星球的诊断系统。如今超过50%的气候数据来自卫星。最新的系统将数百个光谱带与前所未有的空间分辨率相结合，运用了复杂的高光谱成像技术。正如麻省理工学院媒体实验室主任达瓦·纽曼所强调的，“我们一天都离不开这个”。
有关技术如今已接近科幻作品中设想的那种行星监测系统。其将量子传感器和先进的数据融合技术结合起来，以追踪从温室气体到地质活动的一切东西。世界经济论坛的分析显示，在未来5年内，这些能力每年有望帮助减少高达20亿吨的温室气体排放量——相当于让4亿辆汽车不再上路行驶。
时间表：现有系统已投入运行，新一代功能将在21世纪20年代逐步推出。
巨型卫星星座
由亚马逊旗下的柯伊伯系统公司、太空探索技术公司的“星链”计划等开发的下一代卫星网络利用卫星间激光链路来传输数据，传输速率超过每秒100千兆比特。
正如风险投资家扎克·博格指出的，“发射成本已至少降至原来的十分之一……未来10年则可能降至原来的百分之一”。成本不断降低使得发射数千颗卫星以构建巨型卫星星座网络变得更加可行。
这些网络融合了前沿的量子加密技术、自动防撞系统和主动碎片清除技术。先进的卫星星座将具备在轨维护能力，无需更换卫星就能更新硬件和软件。
时间表：现有网络已投入运行，计划到2030年部署具备更强能力的下一代系统。
天基太阳能(4.620, -0.04, -0.86%)发电
想象一下，有一个微型太阳在轨道上运行，全天候地向地球上各个地方输送清洁能源。这基本上就是日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的天基太阳能发电(SBSP)原型项目追求的目标。该项目使用跨度达数公里的大型太阳能电池阵列，转化效率超过45%，并通过精确定向的微波束将电力传输到地球上的接收站。
加州理工学院的太空太阳能发电项目在2024年初成功验证了在太空中无线传输电力的技术，让我们朝着从太空中获取无限清洁能源的梦想又迈进了一步。单套设施就能向地球上任何地点输送20亿瓦的电力——足以为约150万户家庭供电。事实上，由于中国、欧洲也在开展从太空中获取无限清洁能源的项目，这个梦想或许很快就会成为现实。
时间表：正在进行试点安装，预计21世纪40年代实现公用事业规模的部署。
生物太空服
麻省理工学院媒体实验室的生物太空服让鼓鼓囊囊的传统太空服看起来就像20世纪60年代科幻作品里笨重的机器人(17.610, 0.24, 1.38%)一样过时。在达瓦·纽曼博士的带领下研发出的这种革命性系统采用机械反压技术，使用精确校准的弹性材料对宇航员身体施加恒定的压力。
与当前款式的太空服相比，这种光滑、时髦的太空服要轻约60%，还能提供前所未有的机动性。它采用模块化结构，便于在实地快速维修。而先进的生物传感器能持续监测生命体征和环境状况。当我们最终踏上火星时，这些太空服或许会发挥关键作用。
时间表：处于高级测试阶段，预计会在21世纪30年代应用于火星任务。
太空制造业
虽然我们还远未达到在零重力环境下制造宇宙飞船的程度，但太空中的微重力环境将为实现一些在地球上无法复制的制造流程提供得天独厚的条件。国际空间站上的一些现有设施正在生产“超纯氟化物”光纤，其信号损耗仅为传统石英光纤的百分之一。
制药公司正在利用微重力结晶技术开发治疗阿尔茨海默病和癌症等疾病的更有效方法。下一代太空工厂将配备用于连续生产的自主机器人系统、用于制造大型结构的先进3D打印设施，还将具备生物制造能力，有朝一日或许能打印人体器官。
时间表：国际空间站上的研发工作范围正在扩大，计划在21世纪20年代后期部署专门的商业设施。
人工重力生成
如今，《2001太空漫游》中旋转式空间站的概念实际上已是在太空中制造重力的过时方法。当前的人工重力系统研究超越了基于旋转的简单方法。新设计将纳入可根据不同生理需求进行调整的可变重力区，而先进的磁系统有望实现局部重力控制。
相关研究正在探索将选择性人工重力与先进生物技术结合起来，以在长时间太空飞行中维持人类健康。该技术有望让人类长期停留在太空中，同时消除此前限制人类太空探索活动的、与接触微重力有关的许多健康风险。
时间表：相关研究正在进行中，预计到21世纪40年代用于深空任务的系统将投入运行。
月球和火星栖息地
下一代行星栖息地系统已在突破可能性的边界。艾康公司的“奥林匹斯项目”正在开发自主式3D打印系统。这种系统会利用当地的风化层建造能够抵御极端温度变化和微陨石撞击的防辐射结构。
这些栖息地融合了先进的生命支持系统，能够循环利用高达98%的水和氧，同时采用生物再生系统，将废物处理与食物生产结合到一起。
时间表：首批月球栖息地预计在21世纪30年代初投入运行，火星栖息地估计在21世纪40年代投入运行。
碎片清除系统
如果《机器人总动员》中的机器人“瓦力”有个太空“表亲”，它的样子可能就类似于现代的碎片清除系统。超过3.5万块已被追踪到的碎片威胁着卫星和各种飞行器。为了应对这种情况，这些高科技垃圾收集器结合了多种技术：配备先进人工智能视觉系统的机械捕获臂、以非接触方式操控碎片的电磁系绳，以及能让多块碎片同时脱离轨道的创新型“拖曳帆”系统。
这些系统配备了用于完成精确飞行动作的离子推进器，以及用于准确追踪碎片的激光测距系统。每台太空碎片清除系统每年可以清除5到10个大型碎片类物体。
时间表：正在开展初步演示任务，预计到21世纪30年代开始全面运行。
生物医学研究
目前，国际空间站在每组乘员轮岗期间(大约6个月)会开展约250项科学任务，其中很大一部分致力于生物医学研究。JAXA在微重力环境下进行的蛋白质晶体生长实验会产生形态格外良好的晶体，这有助于更好地分析蛋白质结构，以及加速药物研发进程。这些进展对长期太空任务而言尤为关键。未来也可能在月球栖息地开展此类研究。
时间表：研究正在进行，预计21世纪30年代会取得多项重大突破。
太空推进技术
脉冲航天公司等企业正在开发相关系统，目标是将卫星快速从近地轨道转移至中地球轨道或地球同步轨道，从而拓展较高轨道中的商业机会。磁等离子体动力推进器方面的突破性进展带来了实现高推力和高效率的可能性，而新型可变比冲系统则使在不同任务阶段实现性能优化成为可能。
虽然曲速引擎和超光速推进装置可能仍只存在于科幻作品中，但太空推进技术将变得越来越具有未来感。相较于化学火箭，美国国家航空航天局和国防部高级研究计划局目前正在开发的核热推进系统有望将火星之旅的时间缩短40%。先进的离子推进系统使用新型推进剂和功率较高的太阳能电池阵列，将实现科学界先前认为电推进系统无法达到的推力水平。
时间表：到21世纪30年代初，首个核热系统预计投入运行，先进的电推进系统则已经部署。
小行星资源利用
虽然我们还未达到《苍穹浩瀚》中展现的资源开采水平，但现代小行星采矿概念已远远超出了单纯采集贵金属的范畴。新技术让人类能在太空中直接加工原材料。自动精炼厂能生产燃料、建筑材料、甚至复杂的制成品。
先进的勘探系统将结合多种传感技术，包括中子光谱术、激光诱导击穿光谱术和深穿透雷达，以精确描绘小行星的成分和结构。该系统也许能获取价值数万亿美元的资源，同时为太空制造业和推进剂生产活动提供关键材料。
时间表：21世纪20年代末开展初步勘探任务，21世纪30年代启动试点开采作业。
在轨维护工具
在轨维护这一新兴领域正从简单的使用寿命延长任务转变为综合维护和升级能力。各种现代维修工具将精密机器人技术与人工智能驱动的自动技术结合起来，能够在轨道上执行复杂的维修和改装任务。新能力包括在轨组装大型结构，使用3D打印技术来维修部件，以及升级卫星硬件和软件系统。
这些维护工作将得到先进诊断系统和新的标准化接口的支持。前者能预测潜在故障；后者为日常维护操作提供便利。
时间表：目前处于原型开发阶段的基本维护功能应该在2030年前就能用上了，先进的维修和升级功能将在21世纪30年代结束前逐步上线。（编译/朱捷）
海量资讯、精准解读，尽在新浪财经APP
相关知识
重塑航天未来的十二项关键技术
筑梦天宫！这些关键技术来自上海航天
未来太空探索中的关键技术需求
“神舟十二号”飞天，“南航智慧”为航天员的健康“保驾护航”
2025 年 3 月 5 日科技新闻深度解析：AI、航天、生物科技等领域突破加速 今天的科技新闻涵盖了人工智能、航天探索、生物技术、健康科技、电影产业、电动车充电革命等多个关键领域，这些进展正在重塑未来...
东方红与航天技术：引领大健康未来的新动力
如何让宇航员吃得更好，竟关乎人类未来？
航天医学：保障航天员健康的关键
专访东方红丨 以航天技术引领大健康产业未来
解构自动驾驶：有哪些关键技术、爆点在哪里、未来趋势怎样？
网址: 重塑航天未来的十二项关键技术 https://m.trfsz.com/newsview1609276.html
