羅伯特?祖布林（Robert Zubrin），美國(guó)著名航空航天工程師，先鋒航天公司總裁，曾任洛克希德?馬丁航天公司高級(jí)工程師。他對(duì)載人火星計(jì)劃熱情非凡，創(chuàng)建了美國(guó)火星學(xué)會(huì)，還是“火星直擊”計(jì)劃的推動(dòng)者，其《趕往火星：紅色星球定居計(jì)劃》中譯本由科學(xué)出版社于2012年出版，《太空新時(shí)代: 航天革命與人類文明的無(wú)限可能》中譯本最新推出。

隨著SpaceX“獵鷹”系列運(yùn)載火箭的成功，人類在大幅提升運(yùn)載能力和降低航天發(fā)射成本方面取得了巨大進(jìn)步，我們從中看到了人類加快進(jìn)軍太空步伐的希望。地球的資源有限，終有一天會(huì)枯竭，而廣袤無(wú)垠的宇宙充滿了無(wú)限希望，那里有未知的新世界。《太空新時(shí)代:航天革命與人類文明的無(wú)限可能》講述了太空時(shí)代與人類文明未來(lái)發(fā)展的密切關(guān)系，為讀者打開(kāi)一扇新世界的大門(mén)。

太空新時(shí)代: 航天革命與人類文明的無(wú)限可能

〔美〕羅伯特·祖布林（Robert Zubrin）著

曲少杰, 宋華, 周惠譯

北京: 科學(xué)出版社, 2026. 1

（混沌沿岸）

本文分享其在太空旅游、在軌科研、太空商務(wù)、全球互聯(lián)、太空能源和地外資源利用等領(lǐng)域的洞見(jiàn)，帶您暢游“自由的太空”。

太空旅游

為什么有人想到太空中度假？對(duì)于那些厭倦了愛(ài)琴海島嶼等的人來(lái)說(shuō)，住在太空旅館可以帶來(lái)完全不同的體驗(yàn)，還有零重力的吸引力。有人說(shuō)，零重力對(duì)度蜜月的人 / 情侶來(lái)說(shuō)特別有吸引力。如果臥室套間里有一扇朝下的巨大透明玻璃，感受零重力的人就能看到旋轉(zhuǎn)的藍(lán)色地球（反之亦然），至少對(duì)一些人來(lái)說(shuō)，這種體驗(yàn)會(huì)很棒。對(duì)于有其他興趣的人來(lái)說(shuō)，玻璃窗可以面向無(wú)盡的太空海洋，無(wú)數(shù)清澈明亮的星星像鑲嵌在黑天鵝絨上的寶石一樣閃閃發(fā)光。在臥室休息之外的時(shí)間，旅客還可以在一個(gè)巨大的空間艙里進(jìn)行獨(dú)特的零重力運(yùn)動(dòng)，如打網(wǎng)球、做體操或練習(xí)武術(shù)等。旅客只需額外支付少量費(fèi)用，就可以參加艙外活動(dòng)課程，獲得穿航天服的認(rèn)證，并進(jìn)入軌道艙外的太空中活動(dòng)，還可以獲得一份適合裝幀的航天員證書(shū)。那些更喜歡久坐的人可以在旅館的天文臺(tái)里從事天文學(xué)或地球科學(xué)研究。為了使旅館更具有吸引力，還可以提供相親服務(wù)。

一旦軌道火箭飛機(jī)參與全球快速運(yùn)輸，這類業(yè)務(wù)會(huì)如何發(fā)展顯而易見(jiàn)。例如，火箭飛機(jī)不必從紐約飛到悉尼著陸，而是可以在太空軌道中停留數(shù)圈，將一小時(shí)的飛行變成一整天的旅行，然后再返回紐約降落。這種短期旅行合理發(fā)展后，旅游可能會(huì)從白天游延長(zhǎng)為過(guò)夜游，最終延長(zhǎng)為一周游。如果考慮多日游，一個(gè)更好的計(jì)劃是在軌道上建立太空旅館，所有的住宿設(shè)施都適合玩樂(lè)度假，火箭飛機(jī)只需把旅客送上去和帶他們回家。這樣的旅館已經(jīng)在建設(shè)中了。美國(guó)經(jīng)濟(jì)型酒店的老板、億萬(wàn)富翁羅伯特 · 畢格羅已經(jīng)成立了畢格羅航天公司來(lái)建造這樣的太空旅館，并已在太空中測(cè)試了居住艙技術(shù)。

在軌科研

在兩次為期十天的任務(wù)中，零重力實(shí)驗(yàn)幫助研究人員確定了某些動(dòng)物病毒的結(jié)構(gòu)，從而開(kāi)發(fā)出了經(jīng)濟(jì)價(jià)值高達(dá)數(shù)十億的獸用疫苗。作為航天飛機(jī)計(jì)劃的一部分，太空居住公司成功創(chuàng)建并出租了它的定期搭載航天飛機(jī)進(jìn)入太空的實(shí)驗(yàn)艙。一個(gè)擁有專業(yè)人員長(zhǎng)期駐留的專用太空實(shí)驗(yàn)室所提供的不僅僅是實(shí)驗(yàn)室空間。有了成本較低的運(yùn)載火箭來(lái)支持其運(yùn)作，可以想象價(jià)格會(huì)下降到這樣的程度——即投資太空實(shí)驗(yàn)室獲得的回報(bào)將比投資地面研究設(shè)施更具競(jìng)爭(zhēng)力。

在軌道上，重力導(dǎo)致的變形影響幾乎不存在，這為生產(chǎn)和測(cè)定各種類型的晶體和其他化合物的結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了條件。此外，低地球軌道提供了非常高質(zhì)量的真空條件，這在地球上的實(shí)驗(yàn)室中需要很高代價(jià)才能獲得。在這些環(huán)境中進(jìn)行的研究所產(chǎn)生的知識(shí)能夠使一系列產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成為可能，從疾病治療到新型超級(jí)計(jì)算機(jī)的“大腦”，這些超級(jí)計(jì)算機(jī)如此先進(jìn)，其倡導(dǎo)者聲稱它們將徹底改變地球上的生活。潛在的微重力或高真空研究產(chǎn)品具有巨大價(jià)值，主要產(chǎn)品形式包括疫苗、合成膠原蛋白、靶向藥物、結(jié)構(gòu)蛋白、晶體材料、超純外延薄膜產(chǎn)品、獨(dú)特的聚合物和合金等。這些產(chǎn)品可能在半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)、儀器、生物技術(shù)和藥物制造等高增長(zhǎng)領(lǐng)域進(jìn)行突破性應(yīng)用，這些領(lǐng)域目前的商業(yè)基礎(chǔ)每年超過(guò)2400億美元。

太空商務(wù)

第一個(gè)客戶可能是在軌科研機(jī)構(gòu)。這很合理；正如我們所看到的，在迄今討論過(guò)的所有在軌商業(yè)活動(dòng)中，科研業(yè)務(wù)在近期技術(shù)條件下最可能實(shí)現(xiàn)高盈利。在研究過(guò)程中，研究公司可能會(huì)發(fā)現(xiàn)某種獨(dú)特的產(chǎn)品，與他們最初的預(yù)期相反，這種產(chǎn)品只能在軌生產(chǎn)。在這種情況下該公司不得不向園區(qū)運(yùn)營(yíng)商增租加壓艙段作為工廠空間。若有必要，運(yùn)營(yíng)商將擴(kuò)建太空商務(wù)園區(qū)，增加加壓艙段以滿足需求。軌道工廠的運(yùn)營(yíng)可能產(chǎn)生足夠規(guī)模效應(yīng)，降低在軌設(shè)施供應(yīng)成本，從而提高太空旅游的經(jīng)濟(jì)性。到那時(shí)，太空酒店開(kāi)發(fā)商將獲得所需的資金，運(yùn)營(yíng)商將隨之增建配有鏡面墻的豪華臥室艙段。

太空商務(wù)園區(qū)方案具有漸進(jìn)式發(fā)展的優(yōu)勢(shì)：其初始形式的太空活動(dòng)（研究）即使在當(dāng)前發(fā)射成本下也可行，且能建立在國(guó)際空間站運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，但相比前者具有諸多優(yōu)勢(shì)。例如，太空商務(wù)園區(qū)必將消除國(guó)際空間站那種卡夫卡式的活動(dòng)審批流程。此外，即使國(guó)際空間站將其實(shí)驗(yàn)室租金補(bǔ)貼至免費(fèi)程度，私營(yíng)制藥公司通常仍傾向于花高價(jià)在能夠保密研究成果的專屬在軌研究空間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

全球互聯(lián)

在過(guò)去的20多年里，全球無(wú)線通信的數(shù)據(jù)流量和傳輸速度增長(zhǎng)之快令人驚訝。2000年，全球數(shù)據(jù)總流量為每月4000TB，2019年接近每月4000萬(wàn)TB，預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)到每月40億TB。2000年，只有發(fā)達(dá)國(guó)家的少數(shù)人才能使用移動(dòng)電話。到了2019年，世界上已有1/3的人口擁有智能手機(jī)，上網(wǎng)速度能夠支持電視廣播。預(yù)計(jì)到2030年，數(shù)據(jù)網(wǎng)格將覆蓋地球上幾乎每一個(gè)人，具備能夠控制和協(xié)調(diào)數(shù)十億輛自動(dòng)駕駛車輛的能力。

目前的通信衛(wèi)星運(yùn)行在地球同步軌道上，距離地球表面 3.6 萬(wàn)千米，要從如此遠(yuǎn)的距離傳輸信號(hào)，衛(wèi)星的體積和能源需求都很大，因此價(jià)格昂貴。此外，無(wú)線電信號(hào)從地球表面到地球同步軌道往返 7.2 萬(wàn)千米行程需要約 0.25 秒，這對(duì)雙向通信會(huì)造成嚴(yán)重問(wèn)題。對(duì)于長(zhǎng)途電話來(lái)說(shuō)，單向 0.25 秒的信號(hào)延遲都很令人頭疼。

如果衛(wèi)星能夠在較低的軌道上運(yùn)行，比如 1200 千米，那么時(shí)間延遲可以縮短到原來(lái)的 1/30 ，雙向傳輸所需的功率可以減少至原來(lái)的 1/1000 。但是，在這個(gè)高度上，當(dāng)衛(wèi)星沿著軌道運(yùn)行時(shí)，每顆衛(wèi)星只能覆蓋有限的地面區(qū)域。如果想用這個(gè) 高度上的衛(wèi)星提供全球通信，需要數(shù)千顆。繼世界唯優(yōu)（ WorldVu ）公司（后更名為一網(wǎng)公司）和三星公司之后，馬斯克于 2017 年 5 月宣布太空探索技術(shù)公司（ SpaceX ）部署自己的星座 ，名為 “ 星鏈 ” （由小衛(wèi)星組成）。這些衛(wèi)星預(yù)期產(chǎn)生的收益非常高，即使以目前的發(fā)射成本計(jì)算，部署它們也是可以實(shí)現(xiàn)盈利的。但隨著發(fā)射成本大幅下降，經(jīng)濟(jì)性將變得更好，這無(wú)疑將催生出技術(shù)更先進(jìn)的下一代衛(wèi)星星座，全球競(jìng)爭(zhēng)者都會(huì)參與其中。這一切將導(dǎo)向何方還不得而知，但有一點(diǎn)是肯定的：通信革命才剛剛開(kāi)始。

太空能源

許多將太空商業(yè)視為文明發(fā)展推動(dòng)力的人，將目光投向了可為地球發(fā)電的大型太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星系統(tǒng)（也可稱為太空發(fā)電站）。大型太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行將需要大量可重復(fù)使用的中型和重型運(yùn)載火箭。真正廉價(jià)的太空通道——涵蓋所有載荷能力的助推系統(tǒng)——將迅速被開(kāi)發(fā)。這樣的商業(yè)可以為大型拓疆地、高軌太空城市的發(fā)展奠定經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，這一愿景已經(jīng)激勵(lì)了許多太空企業(yè)家，尤其是藍(lán)色起源公司的創(chuàng)始人杰夫·貝索斯。

在太空中，太陽(yáng)能可以 24 小時(shí)利用，不會(huì)受到地球大氣層消光效應(yīng)的影響。此外，大多數(shù)地面太陽(yáng)電池陣的方位是固定的，而軌道太陽(yáng)電池陣可以跟蹤太陽(yáng)。太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星通過(guò)微波將其產(chǎn)生的電能傳輸至地球，由地面的整流天線接收。隨后，微波能量被轉(zhuǎn)化為高壓交流電，并入用戶電網(wǎng)提供使用。該傳輸過(guò)程將損失約一半的功率，由此，軌道太陽(yáng)電池陣相對(duì)于地面太陽(yáng)電池陣的凈優(yōu)勢(shì)將降至原來(lái)的 1/3 。然而，還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)可以作為補(bǔ)償，用于接收太空電能的地面整流天線比地面太陽(yáng)電池陣更小，也更經(jīng)濟(jì)，而且?guī)缀蹩梢园惭b在世界上任何地方，包括那些由于天氣原因經(jīng)常無(wú)法使用太陽(yáng)能的地方。因此，一旦有一顆太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星在某半球上空運(yùn)行，一個(gè)相對(duì)便宜的整流器就可以安裝在這個(gè)半球的幾乎任何地方來(lái)獲得電力。

但是，按照目前的發(fā)射成本和太陽(yáng)能電池板的重量，太空發(fā)電站的商業(yè)案例完全不可行。要使太空發(fā)電站成為一種具有商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的基載電力來(lái)源，不僅發(fā)射成本需要下降到原來(lái)的 1/25 ，而且太空發(fā)電站的重量也需要下降到原來(lái)的 1/50 ，這可能是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。太空發(fā)電站的電力有什么獨(dú)特的屬性可以證明其較高的價(jià)格是合理的？幸運(yùn)的是，它有一個(gè)：它可以立即投射到任何地方。因此，與其將太空發(fā)電站視為提供廉價(jià)大宗電力的千兆瓦級(jí)市政核電站或天然氣發(fā)電廠的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，不如將其視為一種向偏遠(yuǎn)地區(qū)按需供電的技術(shù)，取代目前為電網(wǎng)之外的北極石油鉆探站或孤立的軍事基地提供電力的 1 ～ 10 兆瓦級(jí)柴油發(fā)電機(jī)。與其設(shè)計(jì) 8000 噸的千兆瓦太空發(fā)電站系統(tǒng)來(lái)與廉價(jià)的電網(wǎng)電力競(jìng)爭(zhēng)，不如專注于 40 噸的 5 兆瓦系統(tǒng)，為那些真正需要并愿意付費(fèi)的離網(wǎng)用戶提供優(yōu)質(zhì)電力。與奧尼爾對(duì)太陽(yáng)能衛(wèi)星的宏偉構(gòu)想相比，這樣的市場(chǎng)商機(jī)似乎太微不足道了，但宏圖偉業(yè)，始于微末 —— 誰(shuí)又說(shuō)得準(zhǔn)呢？

地外資源利用

我們正處在一個(gè)太空新時(shí)代的邊緣。企業(yè)家們已經(jīng)開(kāi)辟了一條低成本的太空之路。緊接著，各種各樣的近地太空商業(yè)活動(dòng)將很快變得不僅可行而且有利可圖?？梢灶A(yù)期私營(yíng)企業(yè)將投資開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的可復(fù)用運(yùn)載火箭，以持續(xù)降低進(jìn)入軌道的成本，并使全球快速旅行成為可能。它們還可能資助大規(guī)模的人類在軌活動(dòng)，如軌道實(shí)驗(yàn)室。這之所以現(xiàn)在成為可能，是因?yàn)榇罅康恼Y金已經(jīng)為這些發(fā)射和軌道運(yùn)行所需的技術(shù)、運(yùn)營(yíng)方法以及相當(dāng)一部分市場(chǎng)支付了成本。遵循著一種近乎普遍的歷史模式，即地球的太空疆界首先由政府或社會(huì)團(tuán)體出于某些偉大目的而打開(kāi)，然后才由私人商業(yè)來(lái)發(fā)展。

那么，去往其他世界的旅程又如何呢？人們可以很勇敢，但資本是膽怯的，它更傾向于在那些經(jīng)過(guò)嘗試和驗(yàn)證的、可靠的方式中自我增殖。如果你的根本目標(biāo)就是賺錢(qián)，那么比起冒險(xiǎn)進(jìn)入未知領(lǐng)域，還有遠(yuǎn)為可靠的方法。因此，在地球上，為盈利而開(kāi)發(fā)新邊疆，往往是在那些地區(qū)已經(jīng)被出于其他目的的人們以相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn)和成本進(jìn)行探索和開(kāi)拓之后才發(fā)生的。政府的太空計(jì)劃已經(jīng)馴服了近地太空，使其成為私人企業(yè)的潛在競(jìng)技場(chǎng)。全球快速運(yùn)輸將為真正低成本的可復(fù)用發(fā)射系統(tǒng)提供市場(chǎng)，這也將使軌道旅游成為現(xiàn)實(shí)。由太空制造站提供補(bǔ)給的軌道實(shí)驗(yàn)室，將提供一系列可能給醫(yī)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來(lái)革命的產(chǎn)品。

這套體系的價(jià)值是顯而易見(jiàn)的，但其意義卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了實(shí)踐層面，而進(jìn)入了社會(huì)歷史層面。我們將看到各個(gè)國(guó)家完全聯(lián)系在一起，進(jìn)而導(dǎo)致文化的深度融合和人類知識(shí)傳播的徹底泛化。從真正意義上來(lái)說(shuō)，通過(guò)低成本太空活動(dòng)而建立的全世界范圍內(nèi)的通訊和運(yùn)輸服務(wù)，是人類完全達(dá)到 Ⅰ 型文明水平的最后一步。然而，人類今天面臨的根本問(wèn)題 —— 創(chuàng)造真正的行星際太空 Ⅱ 型文明 —— 不可能通過(guò)在近地空間發(fā)展軌道私營(yíng)企業(yè)來(lái)解決。人類永遠(yuǎn)不會(huì)在地球軌道上定居，因?yàn)槟抢餂](méi)有什么東西可以定居。我們需要到更遠(yuǎn)的地方去。企業(yè)家?guī)椭峁┑统杀镜倪\(yùn)輸和其他服務(wù)，以幫助最初的前哨基地發(fā)展成定居點(diǎn)，這將是至關(guān)重要的。通過(guò)創(chuàng)建前往月球或火星所需的多種飛行系統(tǒng)，企業(yè)家正在大幅降低阻礙政治領(lǐng)導(dǎo)人做出啟動(dòng)此類計(jì)劃的決策所面臨的成本、風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間門(mén)檻。然而，最終我們需要做出決定，人類社會(huì)要接受來(lái)自更遠(yuǎn)世界的挑戰(zhàn)。而那條開(kāi)拓者之路將由那些為希望而不是為金錢(qián)而活的人來(lái)開(kāi)辟。

本文摘編自《太空新時(shí)代: 航天革命與人類文明的無(wú)限可能》[〔美〕羅伯特·祖布林（Robert Zubrin）著; 曲少杰, 宋華, 周惠譯. 北京: 科學(xué)出版社, 2026. 1] 一書(shū)“第2 章 自由的太空”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

（混沌沿岸）

責(zé)任編輯：侯俊琳 常春娥

本書(shū)可供對(duì)太空與宇宙探索感興趣的讀者閱讀，也是面向社會(huì)公眾的重要科學(xué)教育讀物。

（本文編輯：劉四旦）

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