火星学会创始人祖布林博士 | 太空新时代：航天革命与人类文明的无限可能

罗伯特•祖布林（Robert Zubrin），美国著名航空航天工程师，先锋航天公司总裁，曾任洛克希德•马丁航天公司高级工程师。他对载人火星计划热情非凡，创建了美国火星学会，还是“火星直击”计划的推动者，其《赶往火星：红色星球定居计划》中译本由科学出版社于2012年出版，《太空新时代: 航天革命与人类文明的无限可能》中译本最新推出。

随着SpaceX“猎鹰”系列运载火箭的成功，人类在大幅提升运载能力和降低航天发射成本方面取得了巨大进步，我们从中看到了人类加快进军太空步伐的希望。地球的资源有限，终有一天会枯竭，而广袤无垠的宇宙充满了无限希望，那里有未知的新世界。《太空新时代:航天革命与人类文明的无限可能》讲述了太空时代与人类文明未来发展的密切关系，为读者打开一扇新世界的大门。

太空新时代: 航天革命与人类文明的无限可能

〔美〕罗伯特·祖布林（Robert Zubrin）著

曲少杰, 宋华, 周惠译

北京: 科学出版社, 2026. 1

（混沌沿岸）

本文分享其在太空旅游、在轨科研、太空商务、全球互联、太空能源和地外资源利用等领域的洞见，带您畅游“自由的太空”。

太空旅游

为什么有人想到太空中度假？对于那些厌倦了爱琴海岛屿等的人来说，住在太空旅馆可以带来完全不同的体验，还有零重力的吸引力。有人说，零重力对度蜜月的人 / 情侣来说特别有吸引力。如果卧室套间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转的蓝色地球（反之亦然），至少对一些人来说，这种体验会很棒。对于有其他兴趣的人来说，玻璃窗可以面向无尽的太空海洋，无数清澈明亮的星星像镶嵌在黑天鹅绒上的宝石一样闪闪发光。在卧室休息之外的时间，旅客还可以在一个巨大的空间舱里进行独特的零重力运动，如打网球、做体操或练习武术等。旅客只需额外支付少量费用，就可以参加舱外活动课程，获得穿航天服的认证，并进入轨道舱外的太空中活动，还可以获得一份适合装帧的航天员证书。那些更喜欢久坐的人可以在旅馆的天文台里从事天文学或地球科学研究。为了使旅馆更具有吸引力，还可以提供相亲服务。

一旦轨道火箭飞机参与全球快速运输，这类业务会如何发展显而易见。例如，火箭飞机不必从纽约飞到悉尼着陆，而是可以在太空轨道中停留数圈，将一小时的飞行变成一整天的旅行，然后再返回纽约降落。这种短期旅行合理发展后，旅游可能会从白天游延长为过夜游，最终延长为一周游。如果考虑多日游，一个更好的计划是在轨道上建立太空旅馆，所有的住宿设施都适合玩乐度假，火箭飞机只需把旅客送上去和带他们回家。这样的旅馆已经在建设中了。美国经济型酒店的老板、亿万富翁罗伯特 · 毕格罗已经成立了毕格罗航天公司来建造这样的太空旅馆，并已在太空中测试了居住舱技术。

在轨科研

在两次为期十天的任务中，零重力实验帮助研究人员确定了某些动物病毒的结构，从而开发出了经济价值高达数十亿的兽用疫苗。作为航天飞机计划的一部分，太空居住公司成功创建并出租了它的定期搭载航天飞机进入太空的实验舱。一个拥有专业人员长期驻留的专用太空实验室所提供的不仅仅是实验室空间。有了成本较低的运载火箭来支持其运作，可以想象价格会下降到这样的程度——即投资太空实验室获得的回报将比投资地面研究设施更具竞争力。

在轨道上，重力导致的变形影响几乎不存在，这为生产和测定各种类型的晶体和其他化合物的结构创造了条件。此外，低地球轨道提供了非常高质量的真空条件，这在地球上的实验室中需要很高代价才能获得。在这些环境中进行的研究所产生的知识能够使一系列产品的开发成为可能，从疾病治疗到新型超级计算机的“大脑”，这些超级计算机如此先进，其倡导者声称它们将彻底改变地球上的生活。潜在的微重力或高真空研究产品具有巨大价值，主要产品形式包括疫苗、合成胶原蛋白、靶向药物、结构蛋白、晶体材料、超纯外延薄膜产品、独特的聚合物和合金等。这些产品可能在半导体、计算机、仪器、生物技术和药物制造等高增长领域进行突破性应用，这些领域目前的商业基础每年超过2400亿美元。

太空商务

第一个客户可能是在轨科研机构。这很合理；正如我们所看到的，在迄今讨论过的所有在轨商业活动中，科研业务在近期技术条件下最可能实现高盈利。在研究过程中，研究公司可能会发现某种独特的产品，与他们最初的预期相反，这种产品只能在轨生产。在这种情况下该公司不得不向园区运营商增租加压舱段作为工厂空间。若有必要，运营商将扩建太空商务园区，增加加压舱段以满足需求。轨道工厂的运营可能产生足够规模效应，降低在轨设施供应成本，从而提高太空旅游的经济性。到那时，太空酒店开发商将获得所需的资金，运营商将随之增建配有镜面墙的豪华卧室舱段。

太空商务园区方案具有渐进式发展的优势：其初始形式的太空活动（研究）即使在当前发射成本下也可行，且能建立在国际空间站运营经验的基础上，但相比前者具有诸多优势。例如，太空商务园区必将消除国际空间站那种卡夫卡式的活动审批流程。此外，即使国际空间站将其实验室租金补贴至免费程度，私营制药公司通常仍倾向于花高价在能够保密研究成果的专属在轨研究空间进行实验。

全球互联

在过去的20多年里，全球无线通信的数据流量和传输速度增长之快令人惊讶。2000年，全球数据总流量为每月4000TB，2019年接近每月4000万TB，预计到2030年将达到每月40亿TB。2000年，只有发达国家的少数人才能使用移动电话。到了2019年，世界上已有1/3的人口拥有智能手机，上网速度能够支持电视广播。预计到2030年，数据网格将覆盖地球上几乎每一个人，具备能够控制和协调数十亿辆自动驾驶车辆的能力。

目前的通信卫星运行在地球同步轨道上，距离地球表面 3.6 万千米，要从如此远的距离传输信号，卫星的体积和能源需求都很大，因此价格昂贵。此外，无线电信号从地球表面到地球同步轨道往返 7.2 万千米行程需要约 0.25 秒，这对双向通信会造成严重问题。对于长途电话来说，单向 0.25 秒的信号延迟都很令人头疼。

如果卫星能够在较低的轨道上运行，比如 1200 千米，那么时间延迟可以缩短到原来的 1/30 ，双向传输所需的功率可以减少至原来的 1/1000 。但是，在这个高度上，当卫星沿着轨道运行时，每颗卫星只能覆盖有限的地面区域。如果想用这个 高度上的卫星提供全球通信，需要数千颗。继世界唯优（ WorldVu ）公司（后更名为一网公司）和三星公司之后，马斯克于 2017 年 5 月宣布太空探索技术公司（ SpaceX ）部署自己的星座 ，名为 “ 星链 ” （由小卫星组成）。这些卫星预期产生的收益非常高，即使以目前的发射成本计算，部署它们也是可以实现盈利的。但随着发射成本大幅下降，经济性将变得更好，这无疑将催生出技术更先进的下一代卫星星座，全球竞争者都会参与其中。这一切将导向何方还不得而知，但有一点是肯定的：通信革命才刚刚开始。

太空能源

许多将太空商业视为文明发展推动力的人，将目光投向了可为地球发电的大型太阳能发电卫星系统（也可称为太空发电站）。大型太阳能发电卫星系统的建设和运行将需要大量可重复使用的中型和重型运载火箭。真正廉价的太空通道——涵盖所有载荷能力的助推系统——将迅速被开发。这样的商业可以为大型拓疆地、高轨太空城市的发展奠定经济基础，这一愿景已经激励了许多太空企业家，尤其是蓝色起源公司的创始人杰夫·贝索斯。

在太空中，太阳能可以 24 小时利用，不会受到地球大气层消光效应的影响。此外，大多数地面太阳电池阵的方位是固定的，而轨道太阳电池阵可以跟踪太阳。太阳能发电卫星通过微波将其产生的电能传输至地球，由地面的整流天线接收。随后，微波能量被转化为高压交流电，并入用户电网提供使用。该传输过程将损失约一半的功率，由此，轨道太阳电池阵相对于地面太阳电池阵的净优势将降至原来的 1/3 。然而，还有一个优势可以作为补偿，用于接收太空电能的地面整流天线比地面太阳电池阵更小，也更经济，而且几乎可以安装在世界上任何地方，包括那些由于天气原因经常无法使用太阳能的地方。因此，一旦有一颗太阳能发电卫星在某半球上空运行，一个相对便宜的整流器就可以安装在这个半球的几乎任何地方来获得电力。

但是，按照目前的发射成本和太阳能电池板的重量，太空发电站的商业案例完全不可行。要使太空发电站成为一种具有商业竞争力的基载电力来源，不仅发射成本需要下降到原来的 1/25 ，而且太空发电站的重量也需要下降到原来的 1/50 ，这可能是一个相当大的挑战。太空发电站的电力有什么独特的属性可以证明其较高的价格是合理的？幸运的是，它有一个：它可以立即投射到任何地方。因此，与其将太空发电站视为提供廉价大宗电力的千兆瓦级市政核电站或天然气发电厂的竞争对手，不如将其视为一种向偏远地区按需供电的技术，取代目前为电网之外的北极石油钻探站或孤立的军事基地提供电力的 1 ～ 10 兆瓦级柴油发电机。与其设计 8000 吨的千兆瓦太空发电站系统来与廉价的电网电力竞争，不如专注于 40 吨的 5 兆瓦系统，为那些真正需要并愿意付费的离网用户提供优质电力。与奥尼尔对太阳能卫星的宏伟构想相比，这样的市场商机似乎太微不足道了，但宏图伟业，始于微末 —— 谁又说得准呢？

地外资源利用

我们正处在一个太空新时代的边缘。企业家们已经开辟了一条低成本的太空之路。紧接着，各种各样的近地太空商业活动将很快变得不仅可行而且有利可图。可以预期私营企业将投资开发更先进的可复用运载火箭，以持续降低进入轨道的成本，并使全球快速旅行成为可能。它们还可能资助大规模的人类在轨活动，如轨道实验室。这之所以现在成为可能，是因为大量的政府资金已经为这些发射和轨道运行所需的技术、运营方法以及相当一部分市场支付了成本。遵循着一种近乎普遍的历史模式，即地球的太空疆界首先由政府或社会团体出于某些伟大目的而打开，然后才由私人商业来发展。

那么，去往其他世界的旅程又如何呢？人们可以很勇敢，但资本是胆怯的，它更倾向于在那些经过尝试和验证的、可靠的方式中自我增殖。如果你的根本目标就是赚钱，那么比起冒险进入未知领域，还有远为可靠的方法。因此，在地球上，为盈利而开发新边疆，往往是在那些地区已经被出于其他目的的人们以相当大的风险和成本进行探索和开拓之后才发生的。政府的太空计划已经驯服了近地太空，使其成为私人企业的潜在竞技场。全球快速运输将为真正低成本的可复用发射系统提供市场，这也将使轨道旅游成为现实。由太空制造站提供补给的轨道实验室，将提供一系列可能给医学和计算机技术带来革命的产品。

这套体系的价值是显而易见的，但其意义却远远超出了实践层面，而进入了社会历史层面。我们将看到各个国家完全联系在一起，进而导致文化的深度融合和人类知识传播的彻底泛化。从真正意义上来说，通过低成本太空活动而建立的全世界范围内的通讯和运输服务，是人类完全达到 Ⅰ 型文明水平的最后一步。然而，人类今天面临的根本问题 —— 创造真正的行星际太空 Ⅱ 型文明 —— 不可能通过在近地空间发展轨道私营企业来解决。人类永远不会在地球轨道上定居，因为那里没有什么东西可以定居。我们需要到更远的地方去。企业家帮助提供低成本的运输和其他服务，以帮助最初的前哨基地发展成定居点，这将是至关重要的。通过创建前往月球或火星所需的多种飞行系统，企业家正在大幅降低阻碍政治领导人做出启动此类计划的决策所面临的成本、风险和时间门槛。然而，最终我们需要做出决定，人类社会要接受来自更远世界的挑战。而那条开拓者之路将由那些为希望而不是为金钱而活的人来开辟。

本文摘编自《太空新时代: 航天革命与人类文明的无限可能》[〔美〕罗伯特·祖布林（Robert Zubrin）著; 曲少杰, 宋华, 周惠译. 北京: 科学出版社, 2026. 1] 一书“第2 章 自由的太空”，有删减修改，标题为编者所加。

（混沌沿岸）

责任编辑：侯俊琳 常春娥

本书可供对太空与宇宙探索感兴趣的读者阅读，也是面向社会公众的重要科学教育读物。

（本文编辑：刘四旦）

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