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，誰在心底不會想要飛入太空？事實已經(jīng)證明，對于亞馬遜公司創(chuàng)立人杰夫·貝佐斯（Jeff Bezos）和《星艦迷航》主演威廉·夏特納（William Shatner）來說，離開我們的地球桎梏的誘惑十分強(qiáng)大，因為這兩人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飛行中飛出地球。然而，太空旅游在不久后就可能不僅僅對億萬富翁們開放。事實上，根據(jù)市場觀察（MarkeWatch）網(wǎng)站的預(yù)測，太空旅游市場會從2020年的8.86億美元不斷增長，到2027年時達(dá)到25億美元。

太空旅游市場增長的主要原因是，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，當(dāng)美國宇航局（NASA）揭曉航天飛機(jī)的真面目時，將1千克的物資送入太空要花費大約85 000美元。到2020年時，太空探索公司SpaceX的獵鷹重型運載火箭已經(jīng)打破每千克1 000美元的單位酬載成本壁壘。越來越激烈的競爭也有助市場的增長。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、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)、波音公司和零至無限等航空公司。

在英國，早已存在五個“航天港”，其中包括康沃爾郡紐奎市附近的一個位于大西洋海岸旁的航天港?？滴譅柡教旄蹖⒊蔀榫S珍軌道公司的定期發(fā)射場地，并有望成為英國唯一的“水平型航天港”——意味著運送火箭的飛機(jī)能在這兒起飛和著陸。至今為止，維珍公司已經(jīng)以單價45萬美元售出大約100張?zhí)章眯凶?，還有大約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)航天市場的一小塊而已，摩根士丹利預(yù)計商業(yè)航天市場到2040年能創(chuàng)造出1萬億或更多的收入。它表示，最為重要的短期和中期商機(jī)很可能來自連接地球最偏遠(yuǎn)地區(qū)、提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)訪問的衛(wèi)星。實際上，全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場在2020年時價值29.3億美元，預(yù)計到2030年時會增長到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美元的收費給予用戶互聯(lián)網(wǎng)訪問資格。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)星每顆的重量僅有260千克，會在高度約為550公里的極近地軌道中飛行，這意味著大氣阻力會在數(shù)年內(nèi)將它們拖曳下來，因此這些衛(wèi)星最終不會變成太空垃圾。

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，有些用戶報告說下載速度早已達(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)星來提供近乎覆蓋全球的服務(wù)，而且公司已經(jīng)獲得美國當(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3萬顆。一網(wǎng)是另一個來自美國的競爭者，迄今為止已經(jīng)發(fā)射358顆衛(wèi)星，到2022年末時會用648顆衛(wèi)星實現(xiàn)全球覆蓋。

我也看見立方衛(wèi)星做出許多成績，這種鞋盒大小的衛(wèi)星最初發(fā)明出來時是針對學(xué)生的教育工具。立方衛(wèi)星制造起來比傳統(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)測森林砍伐，追蹤標(biāo)記無線電的瀕危動物。它們的工作壽命通常不會超過五年，最后會燃燒殆盡。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，因為大多數(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。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現(xiàn)由液氫和液氧混合物供能，這種燃料在燃燒時排放的二氧化碳極少，或者根本沒有。與此同時，英國太空發(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，碳排放量會比使用化石燃料的火箭減少86%。Orbex公司也在致力于抵消來自火箭和地面運轉(zhuǎn)的碳排放量，確保每一次發(fā)射都做到碳中和。2022年晚些時候，Prime火箭會在蘇格蘭北部進(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，該公司用概念驗證系統(tǒng)首次進(jìn)行了成功的試驗發(fā)射。旋轉(zhuǎn)發(fā)射公司說，最終它只會需要傳統(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)射費用的十分之一。

光明的未來

航天產(chǎn)業(yè)的一個問題是，各國之間對于誰能做什么事，缺乏清楚明確的協(xié)定。我們迫切需要發(fā)展一個合理的全球性框架來管理太空交通，以及對付太空垃圾這一問題。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，那么還有誰會想要發(fā)射太空飛行器？

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

資料來源 Physics World