全民太空：地球以外的巨大商機(jī)

編譯 高斯寒

得了，承認(rèn)吧，誰(shuí)在心底不會(huì)想要飛入太空？事實(shí)已經(jīng)證明，對(duì)于亞馬遜公司創(chuàng)立人杰夫·貝佐斯（Jeff Bezos）和《星艦迷航》主演威廉·夏特納（William Shatner）來(lái)說(shuō)，離開我們的地球桎梏的誘惑十分強(qiáng)大，因?yàn)檫@兩人2021年先后乘坐藍(lán)色起源公司的飛行器進(jìn)入太空。2021年，理查德·布蘭森（Richard Branson）在維珍銀河公司的試驗(yàn)飛行中飛出地球。然而，太空旅游在不久后就可能不僅僅對(duì)億萬(wàn)富翁們開放。事實(shí)上，根據(jù)市場(chǎng)觀察（MarkeWatch）網(wǎng)站的預(yù)測(cè)，太空旅游市場(chǎng)會(huì)從2020年的8.86億美元不斷增長(zhǎng)，到2027年時(shí)達(dá)到25億美元。

太空旅游市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要原因是，可重復(fù)使用的太空飛行器大幅削減了發(fā)射開支。1981年時(shí)，當(dāng)美國(guó)宇航局（NASA）揭曉航天飛機(jī)的真面目時(shí)，將1千克的物資送入太空要花費(fèi)大約85 000美元。到2020年時(shí)，太空探索公司SpaceX的獵鷹重型運(yùn)載火箭已經(jīng)打破每千克1 000美元的單位酬載成本壁壘。越來(lái)越激烈的競(jìng)爭(zhēng)也有助市場(chǎng)的增長(zhǎng)。目前，商業(yè)航天和太空旅游業(yè)中，除了上面提到的幾家公司，還有太空探險(xiǎn)、歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)下屬的Astrium公司、犰狳航太、王劍鉆石、太空島集團(tuán)、波音公司和零至無(wú)限等航空公司。

在英國(guó)，早已存在五個(gè)“航天港”，其中包括康沃爾郡紐奎市附近的一個(gè)位于大西洋海岸旁的航天港。康沃爾航天港將成為維珍軌道公司的定期發(fā)射場(chǎng)地，并有望成為英國(guó)唯一的“水平型航天港”——意味著運(yùn)送火箭的飛機(jī)能在這兒起飛和著陸。至今為止，維珍公司已經(jīng)以單價(jià)45萬(wàn)美元售出大約100張?zhí)章眯凶唬€有大約700人的預(yù)訂。

獲取太空

但是，太空旅游僅僅是更廣泛的商業(yè)航天市場(chǎng)的一小塊而已，摩根士丹利預(yù)計(jì)商業(yè)航天市場(chǎng)到2040年能創(chuàng)造出1萬(wàn)億或更多的收入。它表示，最為重要的短期和中期商機(jī)很可能來(lái)自連接地球最偏遠(yuǎn)地區(qū)、提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)的衛(wèi)星。實(shí)際上，全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)在2020年時(shí)價(jià)值29.3億美元，預(yù)計(jì)到2030年時(shí)會(huì)增長(zhǎng)到185.9億美元。

既有的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)提供者——譬如休斯網(wǎng)絡(luò)和維阿薩特——目前在大軌道中使用一些大型高性能衛(wèi)星。以維阿薩特公司為例，它發(fā)射了三顆全新的6.4噸重衛(wèi)星進(jìn)入離地面36 000公里的地球靜止環(huán)赤道軌道。

這些衛(wèi)星將提供幾十兆字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)連接，以最少每月100美元的收費(fèi)給予用戶互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)資格。然而，其他公司——尤其是 SpaceX公司和它的星鏈系統(tǒng)——轉(zhuǎn)而著眼于將許多更小型、更便宜的衛(wèi)星送入太空。這些衛(wèi)星每顆的重量?jī)H有260千克，會(huì)在高度約為550公里的極近地軌道中飛行，這意味著大氣阻力會(huì)在數(shù)年內(nèi)將它們拖曳下來(lái)，因此這些衛(wèi)星最終不會(huì)變成太空垃圾。

星鏈系統(tǒng)擁有低至45毫秒的“延遲”。所謂延遲，就是在互聯(lián)網(wǎng)上開始做什么到你接收到響應(yīng)之間的時(shí)間差。星鏈的延遲與固定寬帶的延遲（14毫秒）相差不大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于維阿薩特（630毫秒）和休斯網(wǎng)絡(luò)（724毫秒），這使得星鏈很適合用于通話、游戲。星鏈的網(wǎng)速也更快，有些用戶報(bào)告說(shuō)下載速度早已達(dá)到400 MB/s。

然而，最為重要的是，星鏈的收費(fèi)可能更低廉，部分原因是SpaceX公司一次最多能發(fā)射60顆衛(wèi)星。SpaceX公司早已發(fā)射1 584顆星鏈衛(wèi)星來(lái)提供近乎覆蓋全球的服務(wù)，而且公司已經(jīng)獲得美國(guó)當(dāng)局的批準(zhǔn)，可以發(fā)射12 000顆衛(wèi)星，最終全球星鏈衛(wèi)星總數(shù)達(dá)到3萬(wàn)顆。一網(wǎng)是另一個(gè)來(lái)自美國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)者，迄今為止已經(jīng)發(fā)射358顆衛(wèi)星，到2022年末時(shí)會(huì)用648顆衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。

我也看見立方衛(wèi)星做出許多成績(jī)，這種鞋盒大小的衛(wèi)星最初發(fā)明出來(lái)時(shí)是針對(duì)學(xué)生的教育工具。立方衛(wèi)星制造起來(lái)比傳統(tǒng)衛(wèi)星更快也更便宜，早已有數(shù)千顆立方衛(wèi)星在繞地球作軌道運(yùn)行。大學(xué)、政府和新創(chuàng)企業(yè)發(fā)射的這些立方衛(wèi)星能執(zhí)行各種各樣的任務(wù)，包括監(jiān)測(cè)森林砍伐，追蹤標(biāo)記無(wú)線電的瀕危動(dòng)物。它們的工作壽命通常不會(huì)超過(guò)五年，最后會(huì)燃燒殆盡。日本太空清潔工公司Astroscale甚至將立方衛(wèi)星用于捕捉太空垃圾的測(cè)試中，他們先是釋放一顆立方衛(wèi)星，再利用磁性系統(tǒng)將它重新抓獲。

當(dāng)然，因?yàn)榇蠖鄶?shù)太空發(fā)射都依賴化石燃料，太空產(chǎn)業(yè)以環(huán)境為代價(jià)。然而，這方面也正在取得很大的進(jìn)展。貝佐斯的藍(lán)色起源公司的火箭早已實(shí)現(xiàn)由液氫和液氧混合物供能，這種燃料在燃燒時(shí)排放的二氧化碳極少，或者根本沒有。與此同時(shí)，英國(guó)太空發(fā)射公司Orbex在開發(fā)一種可重復(fù)使用的軌道火箭Prime。該火箭由超低碳的生物燃料供能，碳排放量會(huì)比使用化石燃料的火箭減少86%。Orbex公司也在致力于抵消來(lái)自火箭和地面運(yùn)轉(zhuǎn)的碳排放量，確保每一次發(fā)射都做到碳中和。2022年晚些時(shí)候，Prime火箭會(huì)在蘇格蘭北部進(jìn)行首次發(fā)射。

加州的旋轉(zhuǎn)發(fā)射公司采取了另一種有趣的做法，他們正在研發(fā)一種真空密封的離心機(jī)，先讓火箭高速旋轉(zhuǎn)，再將火箭拋入太空。2021年11月，該公司用概念驗(yàn)證系統(tǒng)首次進(jìn)行了成功的試驗(yàn)發(fā)射。旋轉(zhuǎn)發(fā)射公司說(shuō)，最終它只會(huì)需要傳統(tǒng)火箭的四分之一燃料，就能將火箭送入太空，發(fā)射成本僅僅是一次標(biāo)準(zhǔn)火箭發(fā)射費(fèi)用的十分之一。

光明的未來(lái)

航天產(chǎn)業(yè)的一個(gè)問(wèn)題是，各國(guó)之間對(duì)于誰(shuí)能做什么事，缺乏清楚明確的協(xié)定。我們迫切需要發(fā)展一個(gè)合理的全球性框架來(lái)管理太空交通，以及對(duì)付太空垃圾這一問(wèn)題。鑒于即便是一小塊殘骸都能損壞一整顆衛(wèi)星，假如有效載荷很可能落得被摧毀的下場(chǎng)，那么還有誰(shuí)會(huì)想要發(fā)射太空飛行器？

將這個(gè)問(wèn)題暫時(shí)擱置一邊，現(xiàn)在當(dāng)然是航天產(chǎn)業(yè)的繁榮期。譬如說(shuō)，英國(guó)最近慶祝第100家新創(chuàng)公司加入了歐洲空間局的英國(guó)商業(yè)孵化中心，該中心宣稱是全球最大規(guī)模的針對(duì)新創(chuàng)企業(yè)的航天創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。馬斯克關(guān)于到2050年時(shí)建立火星聚居地的許諾也許看來(lái)有點(diǎn)過(guò)于樂觀，但不要低估了更靠近地球家園的這片太空的商業(yè)潛力。

資料來(lái)源 Physics World