火星學會創始人祖布林博士 | 太空新時代：航天革命與人類文明的無限可能

羅伯特?祖布林（Robert Zubrin），美國著名航空航天工程師，先鋒航天公司總裁，曾任洛克希德?馬丁航天公司高級工程師。他對載人火星計劃熱情非凡，創建了美國火星學會，還是“火星直擊”計劃的推動者，其《趕往火星：紅色星球定居計劃》中譯本由科學出版社于2012年出版，《太空新時代: 航天革命與人類文明的無限可能》中譯本最新推出。

隨著SpaceX“獵鷹”系列運載火箭的成功，人類在大幅提升運載能力和降低航天發射成本方面取得了巨大進步，我們從中看到了人類加快進軍太空步伐的希望。地球的資源有限，終有一天會枯竭，而廣袤無垠的宇宙充滿了無限希望，那里有未知的新世界。《太空新時代:航天革命與人類文明的無限可能》講述了太空時代與人類文明未來發展的密切關系，為讀者打開一扇新世界的大門。

太空新時代: 航天革命與人類文明的無限可能

〔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、全球互聯、太空能源和地外資源利用等領域的洞見，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？對于那些厭倦了愛琴海島嶼等的人來說，住在太空旅館可以帶來完全不同的體驗，還有零重力的吸引力。有人說，零重力對度蜜月的人 / 情侶來說特別有吸引力。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的藍色地球（反之亦然），至少對一些人來說，這種體驗會很棒。對于有其他興趣的人來說，玻璃窗可以面向無盡的太空海洋，無數清澈明亮的星星像鑲嵌在黑天鵝絨上的寶石一樣閃閃發光。在臥室休息之外的時間，旅客還可以在一個巨大的空間艙里進行獨特的零重力運動，如打網球、做體操或練習武術等。旅客只需額外支付少量費用，就可以參加艙外活動課程，獲得穿航天服的認證，并進入軌道艙外的太空中活動，還可以獲得一份適合裝幀的航天員證書。那些更喜歡久坐的人可以在旅館的天文臺里從事天文學或地球科學研究。為了使旅館更具有吸引力，還可以提供相親服務。

一旦軌道火箭飛機參與全球快速運輸，這類業務會如何發展顯而易見。例如，火箭飛機不必從紐約飛到悉尼著陸，而是可以在太空軌道中停留數圈，將一小時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展后，旅游可能會從白天游延長為過夜游，最終延長為一周游。如果考慮多日游，一個更好的計劃是在軌道上建立太空旅館，所有的住宿設施都適合玩樂度假，火箭飛機只需把旅客送上去和帶他們回家。這樣的旅館已經在建設中了。美國經濟型酒店的老板、億萬富翁羅伯特 · 畢格羅已經成立了畢格羅航天公司來建造這樣的太空旅館，并已在太空中測試了居住艙技術。

在軌科研

在兩次為期十天的任務中，零重力實驗幫助研究人員確定了某些動物病毒的結構，從而開發出了經濟價值高達數十億的獸用疫苗。作為航天飛機計劃的一部分，太空居住公司成功創建并出租了它的定期搭載航天飛機進入太空的實驗艙。一個擁有專業人員長期駐留的專用太空實驗室所提供的不僅僅是實驗室空間。有了成本較低的運載火箭來支持其運作，可以想象價格會下降到這樣的程度——即投資太空實驗室獲得的回報將比投資地面研究設施更具競爭力。

在軌道上，重力導致的變形影響幾乎不存在，這為生產和測定各種類型的晶體和其他化合物的結構創造了條件。此外，低地球軌道提供了非常高質量的真空條件，這在地球上的實驗室中需要很高代價才能獲得。在這些環境中進行的研究所產生的知識能夠使一系列產品的開發成為可能，從疾病治療到新型超級計算機的“大腦”，這些超級計算機如此先進，其倡導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品具有巨大價值，主要產品形式包括疫苗、合成膠原蛋白、靶向藥物、結構蛋白、晶體材料、超純外延薄膜產品、獨特的聚合物和合金等。這些產品可能在半導體、計算機、儀器、生物技術和藥物制造等高增長領域進行突破性應用，這些領域目前的商業基礎每年超過2400億美元。

太空商務

第一個客戶可能是在軌科研機構。這很合理；正如我們所看到的，在迄今討論過的所有在軌商業活動中，科研業務在近期技術條件下最可能實現高盈利。在研究過程中，研究公司可能會發現某種獨特的產品，與他們最初的預期相反，這種產品只能在軌生產。在這種情況下該公司不得不向園區運營商增租加壓艙段作為工廠空間。若有必要，運營商將擴建太空商務園區，增加加壓艙段以滿足需求。軌道工廠的運營可能產生足夠規模效應，降低在軌設施供應成本，從而提高太空旅游的經濟性。到那時，太空酒店開發商將獲得所需的資金，運營商將隨之增建配有鏡面墻的豪華臥室艙段。

太空商務園區方案具有漸進式發展的優勢：其初始形式的太空活動（研究）即使在當前發射成本下也可行，且能建立在國際空間站運營經驗的基礎上，但相比前者具有諸多優勢。例如，太空商務園區必將消除國際空間站那種卡夫卡式的活動審批流程。此外，即使國際空間站將其實驗室租金補貼至免費程度，私營制藥公司通常仍傾向于花高價在能夠保密研究成果的專屬在軌研究空間進行實驗。

全球互聯

在過去的20多年里，全球無線通信的數據流量和傳輸速度增長之快令人驚訝。2000年，全球數據總流量為每月4000TB，2019年接近每月4000萬TB，預計到2030年將達到每月40億TB。2000年，只有發達國家的少數人才能使用移動電話。到了2019年，世界上已有1/3的人口擁有智能手機，上網速度能夠支持電視廣播。預計到2030年，數據網格將覆蓋地球上幾乎每一個人，具備能夠控制和協調數十億輛自動駕駛車輛的能力。

目前的通信衛星運行在地球同步軌道上，距離地球表面 3.6 萬千米，要從如此遠的距離傳輸信號，衛星的體積和能源需求都很大，因此價格昂貴。此外，無線電信號從地球表面到地球同步軌道往返 7.2 萬千米行程需要約 0.25 秒，這對雙向通信會造成嚴重問題。對于長途電話來說，單向 0.25 秒的信號延遲都很令人頭疼。

如果衛星能夠在較低的軌道上運行，比如 1200 千米，那么時間延遲可以縮短到原來的 1/30 ，雙向傳輸所需的功率可以減少至原來的 1/1000 。但是，在這個高度上，當衛星沿著軌道運行時，每顆衛星只能覆蓋有限的地面區域。如果想用這個 高度上的衛星提供全球通信，需要數千顆。繼世界唯優（ WorldVu ）公司（后更名為一網公司）和三星公司之后，馬斯克于 2017 年 5 月宣布太空探索技術公司（ SpaceX ）部署自己的星座 ，名為 “ 星鏈 ” （由小衛星組成）。這些衛星預期產生的收益非常高，即使以目前的發射成本計算，部署它們也是可以實現盈利的。但隨著發射成本大幅下降，經濟性將變得更好，這無疑將催生出技術更先進的下一代衛星星座，全球競爭者都會參與其中。這一切將導向何方還不得而知，但有一點是肯定的：通信革命才剛剛開始。

太空能源

許多將太空商業視為文明發展推動力的人，將目光投向了可為地球發電的大型太陽能發電衛星系統（也可稱為太空發電站）。大型太陽能發電衛星系統的建設和運行將需要大量可重復使用的中型和重型運載火箭。真正廉價的太空通道——涵蓋所有載荷能力的助推系統——將迅速被開發。這樣的商業可以為大型拓疆地、高軌太空城市的發展奠定經濟基礎，這一愿景已經激勵了許多太空企業家，尤其是藍色起源公司的創始人杰夫·貝索斯。

在太空中，太陽能可以 24 小時利用，不會受到地球大氣層消光效應的影響。此外，大多數地面太陽電池陣的方位是固定的，而軌道太陽電池陣可以跟蹤太陽。太陽能發電衛星通過微波將其產生的電能傳輸至地球，由地面的整流天線接收。隨后，微波能量被轉化為高壓交流電，并入用戶電網提供使用。該傳輸過程將損失約一半的功率，由此，軌道太陽電池陣相對于地面太陽電池陣的凈優勢將降至原來的 1/3 。然而，還有一個優勢可以作為補償，用于接收太空電能的地面整流天線比地面太陽電池陣更小，也更經濟，而且幾乎可以安裝在世界上任何地方，包括那些由于天氣原因經常無法使用太陽能的地方。因此，一旦有一顆太陽能發電衛星在某半球上空運行，一個相對便宜的整流器就可以安裝在這個半球的幾乎任何地方來獲得電力。

但是，按照目前的發射成本和太陽能電池板的重量，太空發電站的商業案例完全不可行。要使太空發電站成為一種具有商業競爭力的基載電力來源，不僅發射成本需要下降到原來的 1/25 ，而且太空發電站的重量也需要下降到原來的 1/50 ，這可能是一個相當大的挑戰。太空發電站的電力有什么獨特的屬性可以證明其較高的價格是合理的？幸運的是，它有一個：它可以立即投射到任何地方。因此，與其將太空發電站視為提供廉價大宗電力的千兆瓦級市政核電站或天然氣發電廠的競爭對手，不如將其視為一種向偏遠地區按需供電的技術，取代目前為電網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 兆瓦級柴油發電機。與其設計 8000 噸的千兆瓦太空發電站系統來與廉價的電網電力競爭，不如專注于 40 噸的 5 兆瓦系統，為那些真正需要并愿意付費的離網用戶提供優質電力。與奧尼爾對太陽能衛星的宏偉構想相比，這樣的市場商機似乎太微不足道了，但宏圖偉業，始于微末 —— 誰又說得準呢？

地外資源利用

我們正處在一個太空新時代的邊緣。企業家們已經開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活動將很快變得不僅可行而且有利可圖。可以預期私營企業將投資開發更先進的可復用運載火箭，以持續降低進入軌道的成本，并使全球快速旅行成為可能。它們還可能資助大規模的人類在軌活動，如軌道實驗室。這之所以現在成為可能，是因為大量的政府資金已經為這些發射和軌道運行所需的技術、運營方法以及相當一部分市場支付了成本。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團體出于某些偉大目的而打開，然后才由私人商業來發展。

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過嘗試和驗證的、可靠的方式中自我增殖。如果你的根本目標就是賺錢，那么比起冒險進入未知領域，還有遠為可靠的方法。因此，在地球上，為盈利而開發新邊疆，往往是在那些地區已經被出于其他目的的人們以相當大的風險和成本進行探索和開拓之后才發生的。政府的太空計劃已經馴服了近地太空，使其成為私人企業的潛在競技場。全球快速運輸將為真正低成本的可復用發射系統提供市場，這也將使軌道旅游成為現實。由太空制造站提供補給的軌道實驗室，將提供一系列可能給醫學和計算機技術帶來革命的產品。

這套體系的價值是顯而易見的，但其意義卻遠遠超出了實踐層面，而進入了社會歷史層面。我們將看到各個國家完全聯系在一起，進而導致文化的深度融合和人類知識傳播的徹底泛化。從真正意義上來說，通過低成本太空活動而建立的全世界范圍內的通訊和運輸服務，是人類完全達到 Ⅰ 型文明水平的最后一步。然而，人類今天面臨的根本問題 —— 創造真正的行星際太空 Ⅱ 型文明 —— 不可能通過在近地空間發展軌道私營企業來解決。人類永遠不會在地球軌道上定居，因為那里沒有什么東西可以定居。我們需要到更遠的地方去。企業家幫助提供低成本的運輸和其他服務，以幫助最初的前哨基地發展成定居點，這將是至關重要的。通過創建前往月球或火星所需的多種飛行系統，企業家正在大幅降低阻礙政治領導人做出啟動此類計劃的決策所面臨的成本、風險和時間門檻。然而，最終我們需要做出決定，人類社會要接受來自更遠世界的挑戰。而那條開拓者之路將由那些為希望而不是為金錢而活的人來開辟。

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

（混沌沿岸）

責任編輯：侯俊琳 常春娥

本書可供對太空與宇宙探索感興趣的讀者閱讀，也是面向社會公眾的重要科學教育讀物。

（本文編輯：劉四旦）

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