來源:太空聯(lián)盟公眾號
圖片來源:NASA
佛羅里達(dá)中央大學(xué)的行星科學(xué)家Philip Metzger,也是肯尼迪航天中心沼澤工程實(shí)驗(yàn)室的聯(lián)合創(chuàng)始人,在最近一次座談會上說:“成功移民火星,需要依賴3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),或稱為‘致勝秘籍’。這些技術(shù),將讓未來火星移民基地的補(bǔ)給成為可能。”
他說:“除非我們成功搭建起包含這3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的供應(yīng)鏈,這樣—些可盈利的投資將成為通向火星的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ),否則,我不認(rèn)為移民火星真的可行。”
“就像電子郵件、Facebook,它們是互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)變得可行的‘致勝秘籍’。所以,將‘致勝秘籍’獨(dú)特地應(yīng)用到太空,將使太空工業(yè)經(jīng)濟(jì)變得可能。” Metzger告訴太空網(wǎng)站Space.com。
而他認(rèn)為針對太空的3項(xiàng)“致勝秘籍”是:
能為航天器提供能源的小行星采礦技術(shù)、
為了處理地球上以指數(shù)增長的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),而在太空中建造巨大天線的技術(shù)、
向地球輸送清潔能源的技術(shù)。
以上是Metzger在“新太空時(shí)代大會“中所做演講中的觀點(diǎn),這次大會主題為“可持續(xù)擴(kuò)張:到達(dá)火星及更遠(yuǎn)區(qū)域”,主要討論了火星移民的經(jīng)濟(jì)問題。于2017年3月11日在麻省理工學(xué)院(MIT)斯隆管理學(xué)院舉行。
如今,有很多人在猜測“誰將是登陸火星第一人?”,多方在開展火星計(jì)劃,如NASA計(jì)劃在21世紀(jì)30年代左右送宇航員到火星附近,再如SpaceX公司正在起草他們自己的火星移民計(jì)劃。
但在大會上,NASA工作人員和部分專家強(qiáng)調(diào),最好不要把這些努力看成是一場競賽;因?yàn)橄胍鹦且泼袢〉瞄L久的成功,緩慢而穩(wěn)健的步伐才是最好的。這樣才能讓政府和私人企業(yè)建立起必要的供應(yīng)鏈。
Metzger對這3項(xiàng)供應(yīng)鏈技術(shù)的可行性非常自信,因?yàn)樗蟾呕?0年左右的時(shí)間,來記錄其他人提出的任何關(guān)于在太空中如何賺錢的主意。
“我聽過的最瘋狂的想法,是在月亮上建設(shè)退休后的養(yǎng)老家園,這樣的話,當(dāng)人們摔倒的時(shí)候,他們不會摔到他們的屁屁,因?yàn)樗麄冋幱谠虑虻牡椭亓Νh(huán)境。”他向參會者們解釋,“我并不認(rèn)為這種情況能夠?qū)崿F(xiàn)。”
致勝秘籍之一:為推進(jìn)劑而生的小行星采礦技術(shù)
Metzger告訴大家,關(guān)于小行星采礦,已經(jīng)出現(xiàn)了一個(gè)商業(yè)案例。這一案例中,航天器距離地球表面35400千米,圍繞發(fā)射后用電推進(jìn)技術(shù)進(jìn)入地球靜止軌道的傳統(tǒng)衛(wèi)星旋轉(zhuǎn),用6-12月可以去往任何地方。但是,這家衛(wèi)星公司花了很多間接費(fèi)用,卻沒有獲得任何收益。
小行星采礦為縮短工程時(shí)間,提供了一個(gè)解決方案。那小行星采礦將如何運(yùn)作呢?
一艘飛船會挖掘小行星上的巖石,并從中提取巖石中與粘土以化學(xué)方式結(jié)合的水分子。接著,飛船將獲得的水送到繞軌道飛行的倉庫中,在那里,水被分解成氫和氧,而氫氣和氧氣可以作為火箭燃料。一艘星際交通船將收集這些燃料,并與最近發(fā)射的衛(wèi)星會合,然后將這些燃料注入這顆衛(wèi)星,使這顆衛(wèi)星有足夠動力進(jìn)入最終軌道。
Metzger說:“如果上述過程可以在一周內(nèi)完成,這家衛(wèi)星公司將節(jié)省數(shù)億美元。”
他也表示,他算過大致費(fèi)用,用于制造小行星采礦的飛船、燃料倉庫、星際交通船,以及三者運(yùn)行的費(fèi)用,在一定參數(shù)條件下,都表明這是盈利的。
Luxembourg也研究了一個(gè)類似項(xiàng)目。SES是世界上最大的衛(wèi)星控制中心之一,去年6月份宣布,將用2.23億美元用于小行星采礦計(jì)劃。
Credit: NASA/Pat Rawlings
致勝秘籍之二:太空天線的3D打印技術(shù)
人類對互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的需求量,平均每10.5個(gè)月會翻番。在10年內(nèi),我們需要克服互聯(lián)網(wǎng)最大容量的限制,由于企業(yè)建設(shè)光纖光纜的速度,完全跟不上需求量增加的速度。如SpaceX和OneWeb這些太空公司,他們計(jì)劃發(fā)射數(shù)千顆小型的互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星,進(jìn)入約1200km高的近地球軌道,來保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。
近地軌道上,小衛(wèi)星的旋轉(zhuǎn)速度將比地球的旋轉(zhuǎn)速度快,所以它不會在同一個(gè)地點(diǎn)逗留太長的時(shí)間。這意味著,近地衛(wèi)星不得不將數(shù)據(jù)傳遞給在它身后的其他衛(wèi)星,數(shù)千顆小衛(wèi)星將形成一張網(wǎng)絡(luò)。不過,由于小衛(wèi)星的容量有限,為了應(yīng)對數(shù)據(jù)傳輸量的增加,這個(gè)衛(wèi)星艦隊(duì)將在同一時(shí)間被取代。
Metzger告訴大家,這個(gè)解決方案將帶來今后數(shù)十年的互聯(lián)網(wǎng)使用,當(dāng)然,這并非最終的解決方案。
Metzger設(shè)想,從小行星中得到的金屬礦,可以作為在太空中3D打印大型互聯(lián)網(wǎng)天線的原料。在太空中進(jìn)行3D打印的技術(shù)早已實(shí)現(xiàn)。憑借NASA資助的2000萬美元,美國加州的太空制造公司MadeIn Space,正與NorthropGrumman和海洋太空系統(tǒng)合作,致力于Archinaut計(jì)劃。該計(jì)劃的目標(biāo)是在太空建造一個(gè)3D打印機(jī),用于在太空中裝配大型且復(fù)雜的建筑物。
聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟ULA制定了太空經(jīng)濟(jì)路線圖,同樣認(rèn)為3D打印系統(tǒng)是可行的,并認(rèn)為小行星采礦和天基制造業(yè)將在未來5年內(nèi)上線。公司代表指出,到2045年,ULA預(yù)計(jì)將有1000人工作并生活在太空中,產(chǎn)生2.7萬億美元收益。
3D打印天線將在離地球22000英里的地球靜止軌道繞地球旋轉(zhuǎn),與地球的旋轉(zhuǎn)速度保持一致。因此,每一顆互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星都將“固定”在地球上的1個(gè)或者多個(gè)地區(qū)。如果要求某個(gè)特定城市,如芝加哥的數(shù)據(jù)容量增加,那么,衛(wèi)星能夠通過調(diào)整帶寬,提供更多的容量,Metzger告訴大家。
理想狀態(tài)下,上面提到的天線作為多層系統(tǒng)的組成部分。在這一系統(tǒng)中,光纖和近地衛(wèi)星為高優(yōu)先級,而那些并非必要的需求可以通過地球同步衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)。
我計(jì)算過,如果我們在地球同步軌道上建立一個(gè)系統(tǒng),可以提供的數(shù)據(jù)傳輸速率為如今的400億倍,直到本個(gè)世紀(jì)末,都能滿足地球的需求。
很多企業(yè)將在其中盈利,互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)萬億美元級的行業(yè),而且,每10.5個(gè)月還將翻番。
即便未來30年,你只是抓住了這些行業(yè)的一小部分,你仍可以從ULA的2.7萬億美元的市場目標(biāo)中分得一小杯羹。
致勝秘籍之三:向地球輸送清潔能源的技術(shù)
然而,解決地球的數(shù)據(jù)需求,并不能解決我們面臨的所有計(jì)算機(jī)問題。半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會和半導(dǎo)體研究公司在2016年的報(bào)道中提到,2040年,計(jì)算機(jī)將用盡地球上所有可以利用的能源。人類需要在地球以外的地區(qū),找到可持續(xù)性的能源供應(yīng)。
2012年,John Mankins獲得了NASA創(chuàng)新先進(jìn)理念項(xiàng)目的資助,將他的設(shè)想”在太空中擺放一系列可移動的薄鏡將太陽能反射入地球”付諸研究。
NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前雇員、現(xiàn)為加州圣馬麗亞Artemis創(chuàng)新管理解決方案公司首席執(zhí)行官的Mankins提出,將地球生產(chǎn)的一系列鏡子發(fā)射入太空。不過,由于花費(fèi)的資金較大,這一計(jì)劃難以吸引投資者。Metzger補(bǔ)充,如果在太空中生產(chǎn)這些鏡子,那將是最經(jīng)濟(jì)的方式。
圖片來源:pixabay
如果我們開始第一項(xiàng)致勝秘籍,小行星采礦以獲得推進(jìn)劑,它將帶領(lǐng)我們開始第二項(xiàng)致勝秘籍,即在太空中制造超大型天線。于是,我們無需向太空中發(fā)射任何東西,就能建造出太空太陽能系統(tǒng)。
這樣的話,太空經(jīng)濟(jì)引擎就可以獨(dú)自發(fā)動。太空中的人們也可以變得多樣化。越來越多的基礎(chǔ)設(shè)施和越來越多的行業(yè)都將進(jìn)入太空,我們不再需要發(fā)射這么多補(bǔ)給物資到太空中去,Metzger說。
“最后,你會得到一個(gè)完整的供應(yīng)鏈。”
太空中的行業(yè)越多,制造飛船,移民火星就會變得越容易。
“我對這個(gè)想法持十分樂觀的態(tài)度。”Metzger說。
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