大空工業 無限可能

相比于宇宙138億年的漫長歲月，誕生至今只有百萬年的人類只能算是個很小的“嬰兒”。地球是人類的搖籃，但我們不可能永遠躺在搖籃里，我們必須要站起來、走出去走出地球、走出太陽系、走出銀河系，去看一看宇宙的繁華！

現在人類文明的卡爾達肖夫指數約是0.73，還是個非常“落后”的文明。達到1，才表示人類文明能充分利用所在星球的全部能源才剛剛觸碰到星際文明的門檻。這個過程還需要大約幾百年的時間。你覺得由0.73提升到1容易嗎？人類目前利用地球能源的比例尚不足1%，考慮到未來工業效率提升，生產相同產品的能源消耗減少，可能人類要將地球經濟規模擴大上千倍，才能使卡爾達肖夫指數達到1。

卡爾達肖夫指數是根據一個文明所能夠利用的能源量級，來量度文明層次及技術先進程度的一種假說。1964年，蘇聯天文學家尼古拉·卡爾達肖夫首先提出用能量級把文明分成三個等級：I型、II型和III型。I型文明使用故鄉行星的所有可用能量，II型文明使用故鄉行星所圍繞的恒星所有的能量，III型文明使用所處星系的全部能量。

按照目前世界經濟發展的速度，經濟總量大約30年能翻一番。要達成卡爾達肖夫指數達到1的目標，大致需要400年。當然，這里沒有考慮突然爆發的科技革命帶來的提速，以及可能發生的世界大戰帶來的生產力毀滅性大倒退。

400年，說短不短，畢竟人類文明也只有萬年；但說長也不長，相對于百萬年的人類史，400年不過短短的一瞬間。就讓我們把目光投向那個并不遙遠的未來，提前仰望一下400年后的燦爛星空吧！

那時的人類，已經大規模移居在月球和火星，太陽系的其他行星、衛星及太陽系外的星球上，也已經出現人類的身影。太空中存在多座太空城，太空城建造技術日趨成熟，居住在太空的人口達到數億的規模。

龐大的太空人口對物質的需求是巨大的，如果這些物資全部由地球生產，再發射到太空，那成本肯定是難以承受的。不難想象，絕大部分物資在太空中就地生產。

太空工業是一片具有巨大潛力的藍海。太空活動所催生的一系列商品，必將為人類的生產和生活帶來全方位的實質性改變。太空科技的持續高速發展，也必將會帶來更多的應用。在這個過程中，太空工業會得到迅速發展，產生越來越高的經濟效益，同時也為人們提供越來越多的工作機會。

那時的人類在太空中都生產什么呢？

如果是在太空城內部，由于這里的環境充分模擬地球，所以地球上能生產什么，太空城里就能生產什么。另外，太空采礦也是一個前景非常廣闊的行業。

隨著人類太空探索的腳步，我們終將離地球越來越遠，當人類的太空基地離地球足夠遠時，就需要在太空中就近實現“家中有礦”。目前被觀測并記錄到的小行星共有110多萬顆，僅僅在火星和木星之間的小行星帶上，就已經發現了50多萬顆。小行星的結構和成分有很多種：其中大約75%"的小行星屬于C型（chondrite），也就是碳質類小行星，類似于巖土的結構，富含有機物和水，開采價值較小；大約17%的小行星屬于S型（stony），也就是巖石類小行星，主要由硅酸鹽和少量鐵鎳合金構成，開采價值也不是太大；大約8%的小行星屬于M型（metallic），也就是富含大量金屬、比重在6.0以上、類似地核的“金屬球”，不言而喻，M型的小行星開采價值最大。

地球上有的物質，太空中全部有；地球上罕有的元素，太空某些天體上未必稀少。比如鈦、銥、氙、氦-"3，它們在地球上稀缺，但在太空中含量豐富；再比如稀土，地球已探明儲量為1.3億噸，而月球上的儲量目前估算有225億至450億噸！

在地球上開采困難的，在太空中未必也困難。比如黃金，雖然地球深處的黃金含量非常高，如果把地心、地幔的黃金全部挖出來，能把陸地全部鋪滿，且厚度能達到12米，但是黃金在地表淺層非常稀缺，在現有技術下把全部黃金開采出來，極不現實；在大空中，有些行星因為撞擊等原因而破碎，只要找到其原先的內核進行開采，就容易多了，而且還都是含量極高的超級富礦！

有一顆著名的小行星——靈神星（16"Psyche），平均直徑為236千米，質量大約為2.72億億噸。它的成分中，大約82.5%為金屬，主要成分有鐵、鎳、金、鉑、銅、銀和一些稀有金屬。如此巨大的超級富礦小行星，可以說是價值連“球”，估值超過一千億億美金！如果你對這么一個超級數字沒什么概念的話，那換句話說：從人類誕生那天算起，創造至今的全部財富都不到它的零頭！

顯而易見，太空采礦是個前途無量的行業。隨著太空資源的不斷開發，太空工業也將迎來巨大的發展。利用太空中的稀有金屬和礦產資源，可以生產出更高性能的材料和組件，促進人類的科技進步和產業升級；同時，太空資源的開發還將催生出新的就業機會和經濟增長點，助力人類文明的可持續發展。

太空工業可不僅局限于太空城內和其他星球上。太空的高真空、微重力、超低溫、衛生無菌等環境特性，可是地球上很多產品夢寐以求的生產條件。現在，我們就來看看在太空都能生產些什么吧！

1.太陽能發電

太陽能發電應該是太空中最早實現產業化的行業！在太空中，可以把光伏板放在沒有陰影的地方時刻直面太陽，24小時發電，沒有陰雨天、霧霾、大氣層的散射、塵埃的阻擋，同樣一塊光伏板的發電效率比地球上高得多。在地球上鋪光伏板，還怕它侵占陸地面積，在太空中則沒有這個顧慮。

在太空中太陽能發電的成本遠低于地球，那么發出的電怎么傳回地球（或太空城、太空工廠）呢？不用擔心，能量的微波傳輸已經是非常成熟的技術了。早在1995年，東南大學的張國興教授就發表了《外層空間微波電力傳輸與微波真空器件》的文章。30年來，相關的研究論文越來越多，技術也越來越成熟。

除了微波輸電，還可以采用激光輸電。1991年浙江海鹽電器廠的高翔凌發表于《電氣時代》的文章，就提及微波輸電和激光輸電。之后，華北電力大學等多家高校都對其做了深入研究。

太空電廠可以為地球、太空城和其他星球提供源源不斷的綠色、廉價電力。

2.合金

在地球上進行金屬冶煉，地球重力導致的浮力對流、沉降及流體靜壓等，都會對金屬冶煉過程產生或大或小的影響，而太空中的重力幾乎可以忽略，所以只有表面張力和擴散是生產中需要控制的主要因素。

在太空中冶金可以讓不同密度的金屬均勻地混合在一起，可以輕易制造出不含氣體和雜質的特優鋼材和各種合金，其強度、塑性和其他性能相較于地球產品都會有較大的提升。

在地球上冶金必須在熔爐中進行但在太空微重力環境下，金屬熔液是懸浮的，不需要熔爐，只要用電磁線圈（及配套系統）就可以——給電磁線圈通電。會使被熔煉的金屬因電磁感應而產生渦流，溫度逐步升高到熔點以上。不使用熔爐還可以避免可能的爐壁污染，還可以抑制非均勻形核的產生，從而得到純度極高，幾乎沒有缺陷的高品質金屬。加熱方式除了上述的磁感應方式，還可以用激光加熱或電子束加熱等其他方式。

液相是物質呈現液體的狀態，且在這個系統里只有液體，沒有固體和氣體。液相過冷是指液體在低于其正常凝固點的溫度下仍然保持液態的現象。這種現象在純凈液體中無為明顯，因為純凈液體缺乏形成結晶所需的“結晶核”。當液相過冷至實際結晶溫度后，經過一段孕育期，在液相內部開始出現許多有序排列的小原子團，我們稱之為晶胚。晶胚達到某一臨界尺寸后，就成為可以穩定存在并自發長大的晶核，這一過程稱為形核。在液相結晶的過程中，晶核有均勻形核（又稱均質形核或自發形核）和非均勻形核（又稱異質形核或非自發形核）兩種形成方式。

在地球上冶煉合金，重力的存在會不可避免地導致輕元素上浮、重元素下沉。這種重力引起的不均勻性，有個學術名詞叫重力偏析。

重力偏析對不同的合金帶來的影響并不一樣，對大多數合金的影響基本可以忽略，但對有些合金的影響非常嚴重。比如偏晶合金，由于冷卻過程中會有兩個互不相溶的液相區，從而導致嚴重的偏析，這時它就基本無法使用。還有比重相差太大的，比如鋁鉛合金，地球上是絕對造不出來的。

但如果把冶煉爐放到天空，鋁鉛合金就可以被生產出來了，人們還可以生產出更多種類、更多組分、更加完美的新型合金。有研究指出，太空中的微重力環境和高純度真空條件結合，可以實現大約十億種新的合金組合。

另外，在真空環境下冶煉，不會產生砂眼等缺陷，還更加方便讓熔點和沸點懸殊的不同金屬和非金屬混合成合金，或者制造出輕巧而堅固的金屬氣凝膠（也稱發泡金屬，既保留了金屬的硬度和韌性，又輕得能漂浮在水上）。金屬氣凝膠可以作為太空城的外殼建筑材料，大大減輕了質量，節省了成本。

3.氣凝膠

氣凝膠是用一定的干燥方式使氣體取代凝膠中的液相而形成的一種納米級多孔固態材料。它在熱學、電學、光學、聲學、吸附、催化等方面均表現出優異的性能，在航空航天、建筑節能、化工工業、電子電工、生物醫藥等領域有著廣闊的應用前景。

氣凝膠在太空中的一項重要應用前景就是收集星塵和抵擋微隕石。太空中有很多星塵和微隕石，雖然它們比沙子還小，但運行速度極快，有的可以達到每秒幾千米。如果它們以如此高的速度撞擊太空城，威力比步槍子彈還大，會將太空城的外殼擊穿，引起太空城內氣體的泄露。日積月累，太空城將會千瘡百孔，后果不堪設想。如果在太空城外罩蓋一層厚厚的氣凝膠，可以消減星塵和微隕石的速度，再配合一些其他措施，太空城外殼能得到很好的保護。

4. 導熱硅膠

導熱硅膠是由甲基硅油、含氫硅油、乙烯基硅油、助劑、導熱填料、催化劑等進行化學和物理反應的產物。

在地球上，幾種物料混合、攪拌時，空氣會作為微小氣泡趁機混入，這些氣泡對產品導熱效果產生了很大的負面影響。想要排出這些氣泡，難度可大了：生產前，最重要的一步就是真空排氣，即把液態混合物放入真空箱抽氣。地球上的設備真空度一般只能達到大氣壓的十萬分之一，極限情況可達一億分之一。而且，還要特別留意一個參數：抽氣速率。抽成真空需要幾小時甚至更長的時間。

而在太空，這些問題都能完美解決。真空度在距離地面35800千米的地方，可達到地面的百億分之一；在月球表面，可達到地面的千億分之一到十萬億分之一；而到了宇宙的空曠區，這個數值更能達到驚人的十億億分之一。

在地球上，抽真空除了需要花費很長的時間，還需要消耗大量的能源。而在太空，近乎零能耗和瞬間就能達到地球上永遠達不到的抽氣效果。在這種超高真空的環境下生產導熱硅膠，混合、攪拌幾乎沒有氣體分子混入，產品的導熱效果會更好。

5. 超導材料

超導材料的絕對零電阻、完全抗磁性以及在磁場下呈現的磁通量量子化等一系列特殊性質，使得它們幾乎在所有涉及電和磁的領域都有重要用途。在量子通信、量子計算和量子精密測量方面，超導器件更是有得天獨厚的優勢。

目前，人類在超導方面做了很多研究，但超導臨界溫度始終無法達到常溫，這極大限制了其應用。太空中只要有一塊遮陽板，就能輕易在陰影下獲得 -270.42℃的超低溫（這是太空中的平均溫度，僅比絕對零度-273.15℃高一點點）。這個溫度下，甚至汞都能呈現超導態！還有很多金屬在低溫下都能實現超導，有些金屬的臨界溫度比汞還高，比如鉭、鉛、鈮。

這些超導材料能用在什么地方呢？那可太多了：可控核聚變、電力傳送、通信、超級電腦、儲能、電動車、軍事……毫不夸張地說，這是對人類文明的一次跨越式提升！

6. 激光加工

太空中沒有氧氣助燃，也沒有氣體分子和灰塵對激光的散射，因此不用氣體保護，就可以同時對產品進行大范圍激光加工——焊接、灼燒、切割等。激光可以用于清理太空垃圾，在通信、能量傳輸方面也大有可為。

7. 電子束加工

太空中，比激光更高效、更多用途的電子束也具備極大優勢。電子束在太空環境下堪比集超多功能于一身的瑞士軍刀，能切割、能焊接、能加熱、能3D打印……使用便利且能源利用率高，對太空制造業大有助益。

8.磁控濺射薄膜

磁控濺射薄膜是對某種固體表面的物理氣相沉積。磁控濺射薄膜采用多層磁控濺射工藝打造而成，以持久反射隔熱的出色性能而著稱。生產它對真空度要求極高，在太空中無需耗費大量電力和時間就可以輕易實現；且沒有氣體雜質的干擾，在太空中可以得到純度更高的磁控濺射薄膜。它有高清晰、高隔熱、高穩定、低內反光、色澤純正、永不退色、使用壽命長等眾多特點，在半導體制造、光學、顯示、傳感、涂層領域有著大量的應用。在太空微重力的環境下，還可以造出地球上無法生產的某些合金薄膜，比如鋁鉛合金薄膜，使得薄膜的應用領域大大擴展。

9.芯片

我們現在的生活離不開芯片，它出現在幾乎所有的電子產品中。而這些芯片的基礎來自硅晶體切下的晶圓。晶體越大，切下的晶圓直徑也越大，意味著因邊緣裁切而損失的區塊相對于總可用面積的比例越小，從而提升了利用率，降低了生產成本。

現在的晶圓直徑一般是8英寸（1英寸=0.0254米）或12英寸。受地球上不可避免的對流影響，晶體的純度和均勻度都相對較差。在太空微重力環境下，沒有重力和對流的影響，晶體會更大、更均勻，人們更容易做出大尺寸的芯片，微重力下還可以懸浮加工、能避免容器、輸送管道等造成的污染，進一步提升芯片的品質。

光刻膠又稱光致抗蝕劑，是一種對光敏感的混合液體，在芯片制造中有非常重要的作用。其組成包括光引發劑（包括光增感劑、光致產酸劑）、光刻膠樹脂、單體、溶劑和其他助劑。

眾所周知，芯片的線路非常細，以納米計。因此，光刻膠中的任何微小氣泡都是不能接受的。1納米的微小氣泡混在其中敷在晶圓上，經過光刻、蝕刻后，也會產生一個線路缺口。

在地球上，這種微小氣泡無法避免。即使人們想了很多解決辦法，如在高真空箱中進行液體混合，用通過毛細管虹吸的方法排出其中的微小氣泡等，也無法做到完全排出。其實，光刻膠物料本身的成本并不高，但繁瑣，低效的生產工藝限制了光刻膠的產量，使得芯片的生產成本飆升。在太空超高真空的環境下，物料混合能完全避免微小氣泡的混入，不僅大幅提升了產品加工的良率，也降低了加工成本。

影響芯片良率的原因還有很多，其中對品質和良率影響較大的工序就是“曝光”——光源通過照射有特定線路圖形的底片，在產品上初步形成線路。地球上空氣散射、灰塵干擾都會使線路發生缺陷。這些在地球上無法避免的問題，在太空中都不復存在。

10. 電路板

芯片和單面電路板的生產工藝基本相同，只不過芯片的加工更加精密。太空中加工芯片的優勢，同樣也適用于電路板。電路板的原料——覆銅基板，以及多層電路板的壓合工藝都需要高真空，這是太空生產的明顯優勢。

11. 超笨重、大體積的產品

太空中的微重力使得搬運異常輕松。舉個形象的例子，在陸地上造一艘大船，怎樣把它運進海里？肯定得想很多辦法，比如在底下鋪滿滾動的圓木，或是先在船下挖個大坑，把水引進來，等它浮起后，再修個水渠開到海里……太空中幾乎沒有重力，一個普通人也可以輕松移動上萬噸重的大船。

所以，在太空制造火箭、衛星、飛船、空間站、太空城這些龐然大物，顯然比在地球上制造再送上太空要容易得多，成本低，效率高。

太空中有一個容易被忽略的優勢：沒有地面的震動干擾。由此可以改善零件內部受此影響而產生的應力結構，可以加工精度要求極高的零件。

增材制造是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術。在太空中，因為增材制造的過程幾乎不受重力影響，不用擔心剛加工完的部分因重力發生形變，可以省去大量的內外支架結構，節約材料成本和時間，且零件表面品質得到改善，適于制造復雜曲面零件，有利于加工、儲存、運輸超大和超重型零件。

值得一提的是，因為應力情況的改善，部分光學元件因應力產生的旋光現象對光學儀器的影響也會大幅減小，同時可以增大光強、減小衍射斑。在太空中，人們可以生產出尺寸更大的透鏡、棱鏡、反射鏡等各類高精密光學零件。

12. 超圓的滾珠、圓管

也許你并不清楚，地球上產品的圓度多少會受到重力的影響。通常人們不會在意這些微小的誤差，但有些產品的這個誤差還是越小越好，比如精密球是高性能軸承、高精度滾珠絲杠、高精度直線導軌等高端機械基礎部件的關鍵元件，被廣泛應用于航空航天、高速鐵路、精密機床等領域，它越圓越好。又比如超圓的圓管在厚膜的絲網印刷時可以更好地控制膜的厚度，圓管越圓，對厚度公差要求非常高的產品就會有越多的應用場景。例如電阻膜的阻值和厚度非常相關，太空中就可以制造出誤差極小的電阻膜。

13.超薄的薄膜

利用液體的表面張力，在太空中可以制造厚度極薄、面積極大的薄膜。超薄薄膜在光電、超導、儲能、催化、傳感、醫療、航天等領域有廣闊的應用前景。比如2024年5月，美國斯坦福大學和荷蘭阿姆斯特丹大學聯合推出一種超薄鏡片，以二硫化鎢為材料，厚度僅0.6納米，想象一下，將它應用于可穿戴設備上，是不是科技感十足？再比如太陽帆，美國伊卡魯斯飛船的太陽帆厚度約7.5微米（7500納米）；2024年1月，NASA成功制造出厚度2微米的太陽帆。

眾所周知，太陽帆厚度越厚，質量就越大，太陽風推動起來就越費勁。在太空中，完全可以把太陽帆的厚度做到1納米以下——鋁的單原子直徑是0.2863納米，理論上可以把聚酰亞胺這種材料做到0.4納米的厚度，最薄的太陽帆就是在0.2863納米的鋁箔上覆上一層0.4納米的聚酰亞胺，一共0.6863納米厚。質量大幅度減輕，效果不言而喻了吧？

2019年6月，美國發射的光帆2號衛星在完全不使用燃料的情況下，利用32平方米的太陽帆，花4天時間將軌道升高了1.7千米，從而成功實現了用太陽帆進行變軌。如果使用更大、更輕的太陽帆，這個上升的速度肯定會更快。在未來，節省燃料的太空“帆船”肯定有更大的應用空間。

14. 超長纖維

以玻璃纖維為例，在地面上不能制成很長，原因是沒等到液態的玻璃絲凝固，它就會被重力拉成小段。在太空制造出超長的玻璃纖維，會在復合材料加工中有廣闊的應用前景。

例如2021年麻省理工學院發明了一種可充電鋰離子電池，以超長纖維的方式制成，纖維直徑140微米，長度無限。這款電池的可塑性極強，防火防水，而且就算截短，也不影響電池的使用。

15. 光纖

按照NASA的數據，在太空生產光纖的損耗只有地球上的十分之一。光纖的價格非常高，所以即使有不菲的天地之間的運輸費，在太空生產后再運回地球也是劃算的。更何況隨著科技的進步，這個運費肯定還會大幅下降，而且在太空制造的光纖也不全都銷往地球，如果是運往太空城，運費就更加低廉了。

16. 超純玻璃、特種玻璃

太空的真空環境使玻璃生產過程中的污染極少，產品會更純凈。因為太空中幾乎不存在沉降等，所以能在玻璃中添加更多種類的物質，生產出功能更多的玻璃。這些各具特性的玻璃將帶來新一輪材料革命。

17.人體器官3D打印

自體培育的人體器官具有龐大的市場需求。以心功能衰竭為例，據統計，我國心衰患者已高達1210萬，器官移植不僅價格高昂，且并非每個器官衰竭者都適合接受器官移植。大部分人直至生命終結，也等不到救命的器官。

活體組織打印在重力環境中非常困難，因為打印過程中很容易發生坍塌。太空中，人體器官的3D打印技術一旦成熟，不僅每年可以挽救全世界千萬人的生命，還可以大幅提高人類壽命。

18.藥物

在太空中生產藥物已經不是未來的事情了。十年前美國太空制藥的產值就已經超過300億美金，產品主要有超純蛋白、疫苗、菌株等。

蛋白質是生命的物質基礎，要解開生物體的奧秘和研制新藥，首先要有優質的蛋白質結晶。在地球上，受重力影響，很難制成又大又純的蛋白質晶體；太空中的蛋白質晶體生長得更大、更純凈。通過分析這些晶體，能更好地了解蛋白質、酶以及病毒的性質，進而研發出針對性的特效新藥。

由于微重力環境下基本不會出現沉淀，油和水可以自然地充分混合，不會發生分層。電泳提純也比地面的效率高得多。根據相關文獻，美國在太空中利用電泳技術生產血漿蛋白的效率要比地球上的高約700倍。

另外，菌種在微重力條件下會發生變異，可以產生在地球上自然條件下數萬年也不一定會產生的新菌種。我們可以將變異后的樣本進行大量培養，用于制藥行業。

19. 農作物種子、菌種

太空育種，也被稱為航天育種或空間誘變育種，是將農作物的種子或誘變材料送上太空，利用太空來使種子或菌株產生變異，再經過篩選進而培育出新品種的技術。

由于億萬年來生物的形態、生理以及進化始終受地球環境的影響，一旦進入太空，它必將產生地球上難以獲得的基因變異。

中國在1987年就將水稻、辣椒種子送上了天，到2020年已經進行了30多次太空育種，培育了近千個新品種。其中主糧品種240多個，例如耐鹽堿的航麥802、抗倒伏的魯原502、抗寒抗病的阜航麥1號等，這些小麥新品種都已經大面積推廣種植，并上了我們的餐桌。

太空育種產業前景廣闊，可以為人們提供新品種的糧食、蔬菜、水果、油料、花卉、中草藥以及制藥、釀酒需要的微生物新菌種等。

20. 鈉冷快中子反應堆

鈉冷快中子反應堆是第四代核反應堆的一種典型類型，用液態鈉作為冷卻劑，由快中子引發原子裂變，并維持鏈式反應，可以把鈾的利用率由現在的1%提升到60%以上。

鈉是活潑金屬，對空氣和水汽都超級敏感，在地球上很難避免它們之間的反應，在太空中，這個問題迎刃而解，從而能使鈉冷快中子反應堆更好地發揮優勢。

21.高污染、高毒害、高風險產品

因為遠離人類生活區，所以很多高污染、高毒害、高風險的工廠可以搬到太空或者某些小行星上，人類遠程操控機器人在那里工作。這不僅避免了它們對人類的危害，還節省了廢棄物處理的成本。

太空中能生產的東西遠遠不止以上這些。人類現在還是“嬰兒”，很多技能還沒解鎖，很多好東西還沒開發出來。科技進步，“嬰兒”逐漸長大，人類能生產的東西肯定會越來越多，幾百年后，很大一部分商品的產地標簽都將變成“Made"in Space”。

隨著人工智能的發展和太空工業時代的來臨，很多原本在地球上生產的產品必然會轉移到太空，還會出現很多地球上無法生產的新產品，太空的產業鏈將比地球的更長、更完善。

每一次產業革命，都會給一些人帶來失業的恐懼：印刷術出現，抄寫員擔心失業；汽車出現，馬車夫擔心失業；相機出現，畫家擔心失業……但是，科技的進步是不可阻擋的，這種擔心完全沒必要，更高的生產效率，帶來了更多的產品和更大的發展機遇。原先一個蛋糕需要100個人做，然后由這100個人來分。現在效率提高了，只需要10個人來做，就夠100個人吃，剩下的勞動力可以投入新興產業中。而且，蛋糕一直在變大，人們的物質和精神需求也在不斷提升。太空工業時代的到來不可避免，也必然創造出更多新的崗位，我們應該未雨綢繆、與時俱進，打好學習基礎，為不遠的將來做好充分準備！

太空工業，方興未艾；

感恩時代，既慷且慨；

以夢為馬，心潮澎湃；

不負青春，共筑精彩！

專家點評

孟新河

從中國明朝的萬戶飛天到蘇聯成功發射第一顆人造衛星，再到國際空間站運行和中國空間站——天宮不斷完善及多國合作擬建的月球基地……人類對太空的向往與探索自古至今從沒間斷過，未來太空經濟的發展前景更是充滿機遇。

現在，隨著各方面技術的不斷進步，如火箭重復使用的成本下降、深空探測技術的進步、載人航天的日趨安全成熟、AI的廣泛成功應用等，使得太空產業發展日新月異。

首先，太空商業化的趨勢日益明顯，越來越多的國家和企業開始積極布局太空產業，尋求商業機會。例如，建設商業空間站，開展太空旅游、太空安葬，部署通信衛星網絡提供全球通信服務等。這些都將為太空工業帶來巨大的商業價值。

其次，太空資源開采是未來的一個重要方向。月球、火星、小行星等天體上的資源開采與加工，在太空環境下生產和加工特殊材料，以及太空太陽能發電等項目的實施，將進一步推動和保障太空工業的發展。

另外，從國際環境來看，太空領域的國際合作與競爭并存。一方面，各國在太空探索領域展開廣泛的國際合作，共同推進人類太空事業的發展；另一方面，太空領域的競爭也日益激烈，尤其是在商業航天市場，各國企業紛紛布局在月球建設生產、生活基地，以期爭奪市場份額。這種競爭態勢將促進太空工業的技術創新和產業升級。

最后，據世界經濟論壇、麥肯錫公司等機構的預測，未來太空產業的市場規模將持續增長，到2035年將達到1.8萬億美元。這充分說明了太空工業的巨大潛力和廣闊前景，太空工業未來有望成為一個充滿活力和創新的新興產業。

閆同學的這篇文章開篇用蘇聯天文學家提出的能源利用率指標對現在地球人類文明進行分級并不全面，比如還可添加具身智能發展和應用率，全世界和平、和諧、合作程度，受教育人群預期健康生命長度，等等。

具身智能是一種強調智能體在物理環境中的身體與智能相互依賴的理論。該理論認為，智能不僅僅是大腦的產物，還和身體與環境的互動相關；智能行為不僅依賴于信息處理能力，還依賴于智能體的感知和行動能力，即通過感知環境并采取適當的行動來解決問題。具身智能在機器人學、認知科學等領域得到了廣泛應用，例如具身智能促使機器人通過與物理世界的互動來自主學習和適應復雜的環境。

李昕南"邵明輝

閆同學對太空工業的深入思考和想象值得稱贊。他為我們描繪了一個充滿無限可能的太空探索與利用新時代，引領讀者一同遨游于這個浩瀚的宇宙工業藍海中。其中，關于滾珠軸承和太空制藥，我們想做一些補充說明：

制造近乎完美球形的滾珠軸承，是太空微重力環境的一項重要應用。為什么要舍近求遠，跑到太空去制造滾珠軸承呢？這要從滾珠軸承的重要性說起。

作為現代工業中不可或缺的精密零件，滾珠軸承廣泛應用于各種機械設備。尤其在大型精密儀器中，它扮演著至關重要的角色。沒有高品質的滾珠軸承，許多精密儀器將無法正常運轉。在一些尖端科技領域，例如航空航天、精密機床等，對滾珠軸承的精度要求極其苛刻，遠非普通自行車軸承中的滾珠可比。這種高精度滾珠軸承的制造難度極高，傳統的地面生產工藝難以滿足其嚴苛的要求。

人類利用失重原理制造球體的歷史悠久。古人就曾嘗試從高塔之上，通過篩網過濾熔融金屬液滴，利用金屬液滴在下落過程中的短暫失重狀態，使其冷卻成型，從而制造出近似理想球體的金屬球。但這僅僅是一種粗糙的嘗試，遠不能滿足現代工業的需求。

現代工業對滾珠軸承的需求量巨大。在地面環境下生產滾珠通常需要經過鍛造、軋制、沖壓、切削和研磨等多道復雜工序。這些工序不僅繁瑣，而且難以完全消除重力對熔融金屬的影響，導致滾珠難以達到理想的真圓度，進而影響軸承的性能和使用壽命。

與地面環境截然不同的是，太空微重力環境為滾珠制造帶來了革命性的變革。在微重力條件下，熔融金屬的表面張力成為主導力量，它能克服地面上常見的自重變形，使熔融金屬自動收縮成完美的球形，無須復雜的機械加工，就能獲得高精度的滾珠。

更進一步地，如果需要制造空心滾珠，則可以在加壓狀態下向自由飄浮的熔融液滴中注入氣體，就像吹肥皂泡一樣將其吹脹。液體冷卻凝固后，便能自然形成空心球體。實驗證明，空心滾珠比實心滾珠更加堅固耐用，采用空心滾珠的軸承，其使用壽命比采用實心滾珠的軸承延長4至7倍。

此外，還可以在空心滾珠表面再澆鑄多層同種或不同種金屬熔體。新澆鑄的熔體能夠均勻地覆蓋在整個球體表面，從而獲得無縫多層空心滾珠。這種滾珠集理想球形、空心結構、多層材料等優點于一身，是軸承制造領域不可多得的優質材料，有望大幅提升軸承的性能，擴大其應用范圍。

在地球上生產藥物，盡管采取了各種嚴謹的預防措施，但仍難以完全避免微生物、有害氣體以及塵埃等污染物的侵擾。浩瀚太空擁有地球難以企及的優勢——近乎真空、無菌且極其潔凈的環境。在這樣的環境中制造藥品，可以有效規避污染，從而提升藥效和純度。太空制藥最大的價值就在于實現藥物的高度提純。

目前，制備高純度特效藥通常采用電泳法。電泳法的原理是利用不同生物物質在溶液中攜帶不同電荷的特性，在帶電極板間的槽中施加電場，使含有生物物質的溶液流過。由于電荷差異，各種生物物質會以不同的速度和路徑移動，從而實現分離，例如細胞、血球、酶或干擾素等生物活性成分都可以通過電泳法進行分離提純。

在地球上，重力作用導致液體內部各部分溫度不均，形成溫度梯度和對流現象。較熱的液體上升，較冷的液體下沉，這種對流會擾亂生物物質的正常遷移路徑，極大地降低藥物提純的效率。因此，在地面上很難利用電泳法獲得理想純度的藥物。雖然真空技術在地面上也能用于制備少量高純度藥物，但其生產效率極低，往往數十千克原材料才能提取出1克目標物質，導致生產成本極其昂貴，普通患者難以承受。更重要的是，即使付出如此高昂的代價，地面制備的高純度藥物質量也難以穩定，藥效難以得到充分保障。

太空環境為電泳提純技術提供了得天獨厚的條件。在微重力環境下，重力引起的液體對流幾乎消失，溫度梯度大幅降低，電泳過程不再受到干擾。科學家們可以在太空中近乎完美地運用電泳法，高效、精準地分離生物物質中的各種有效成分。有實驗數據顯示，與在地球上相比，在太空提純同一種藥物，其純度可提高3倍，提純速度更可提升400～800倍！這意味著，太空一個月的藥物產量，可能相當于地球上30～60年產量的總和，其生產效率令人嘆為觀止。

太空制藥有望突破地面制藥的瓶頸，制造出許多目前在地球上無法生產的特效藥物。它不僅能大幅提升藥物產量，更能顯著提高藥物質量，是太空科技發展中最具潛力的產業之一。一旦太空制藥實現大規模商業化生產，必將為人類健康帶來意想不到的益處，甚至可能幫助人類徹底擺脫某些頑疾的困擾，真正實現“仙藥天上來”的夢想！

梅慶宇

總的來看，閆同學將太空中微重力、高真空、強輻射、極低溫等物理特性作為太空工業的優勢，以期改善當代工業生產的產品。但是太空生產還是有一些太空環境的不利因素需要考慮的。比如關于太空芯片生產，微重力、高真空有利于芯片的光刻，但是太空中存在的宇宙射線等高輻射環境對芯片內部的集成電路有很強的干擾甚至破壞作用。

在太空環境中，存在著大量的高能粒子和宇宙射線。地球表面存在濃密大氣層和磁場層，人們無法感受到這些射線和粒子的破壞性。但是當這些粒子和射線穿透航天器，與元器件的材料相互作用，產生輻射效應，就會引起電子器件性能異常或損毀。因此，在太空生產芯片必須考慮到這個因素，做好芯片的防輻射保護。

閆同學還提到超笨重、大體積的產品可以在太空中生產。太空中雖然是微重力環境，但在運輸大質量工業產品時仍需要考慮到大質量物體的慣性，需要在設計生產線時做好產品的運輸設計。傳統的傳送帶運輸因為微重力環境而效果不佳，需要考慮設計新的生產線類型，比如可以使用磁懸浮傳輸、使用旋轉裝置形成向心力等。

曾翔龍

閆同學針對太空工業中材料工業、制造工藝、農業、制藥、能源等方面的革命進行了敘述。在他的描述中，太空環境以其微重力、真空、光污染、無振動的環境展現出比地球環境大得多的優勢，在多個太空工業應用場景中前景極大。然而，從現有人類發展水平的角度進行觀察，也需要考慮以下問題：

1.新興技術的適配性矛盾

太空極端環境對材料、能源等技術提出更高要求。例如，核能與太陽能供電系統難以滿足大規模太空工業的能耗需求，使得大型裝備制造、芯片制造、冶金等工業場景難以大規模發展。而通用的模塊化設計在熱真空環境下的密封材料老化問題也頻發，使得大規模的太空工業基建存在一定的難度。

2.經濟性與安全性的博弈

一方面，全球太空產業市場規模雖在2023年突破5000億美元，但發射能力與工業基地建設需求不匹配。例如，建立月球采礦基地需千噸級設備運輸，而當前火箭有效載荷僅幾十噸，且低軌運輸成本高昂，美國的《太空工業基礎現狀報告》指出，需建立“可靠供應鏈”，但私營部門投資能力面臨枯竭風險。

另一方面，商業航天為降低成本采取激進策略，如"SpaceX 復用飛船單次發射成本降低65%，但透支工程余量（設計余量從150%降至110%），使理論故障概率提升4個數量級。國際空間站的商業飛船運營成本占比從"2019年31%升至2023年58%，但安全保障能力同步弱化。

這些矛盾使得在太空建設銷冷快中子反應堆等有高可靠性需求的設施面臨著極高的經濟代價和設計成本，畢竟發生太空核泄漏將是整個人類的不可承受之重。

3. 國際法規體系不完善

大規模太空工業的開展勢必要引起各國的競爭，也必然會引起沖突，由此帶來的國際問題會層出不窮。現階段，美國主導的太空態勢感知系統（如"TRACSS）雖推動數據共享，但各國在資源開發、軌道分配等領域競爭加劇。例如，俄羅斯因俄烏戰爭與國際空間站合作受阻，而印度通過“月船3號”登陸月球南極加劇月球資源爭奪。小行星采礦、月球水資源利用等計劃缺乏國際分配機制，可能引發“太空圈地運動”。這些將會使得發展太空工業所需的土地、礦產等資源面臨各國的激烈爭奪。

2017年，盧森堡率先通過《太空資源勘測與利用法》（又稱《太空資源法》《盧森堡太空采礦法》等），允許企業持有開采所得。美國隨即跟進類似立法，日本、阿聯酋也接連效仿。這種“誰采誰有”的單邊行動引發連鎖反應：巴西代表在聯合國安全理事會直言這是“星際難民的前奏”，俄羅斯要求凍結所有私營公司探礦許可，中國則提出建立類似《南極條約》的太空資源管理體系。

因此，在將來，世界各國需要攜手制定更為詳細的太空國際法，求同存異，消除爭端，為應對未來的太空工業大發展打下基礎。

4.環境與倫理風險

現階段，近地軌道已積累超1.3萬個人造物體，2022年全球發射2521個航天器，失敗率4.3%，加劇碎片擴散，全球僅有45%的國家參與太空垃圾治理協議，碎片威脅持續升級。大規模的太空基建會加重這一問題。此外，若實施跨星球污染物轉移（如將太空垃圾運至月球）或者在太空實施高污染、高毒害、高風險產業，可能違反《行星保護原則》，破壞天體原始環境，違背倫理道德。

閆同學的太空工業描述為我們展現了太空工業的巨大前景，但同時也應看到太空工業正面臨新興技術的適配性矛盾、經濟性情論、法律真空、環境倫理爭議等多維挑戰。我相信，隨著人類技術的發展和人類命運共同體意識的增強，這些問題都能得到圓滿解決。太空工業的壯美畫卷正徐徐展開。