移民火星，这些不得不关注的黑科技

火星 · 2017-4-25 10:13:47

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来源：太空联盟公众号

图片来源：NASA　　佛罗里达中央大学的行星科学家 Philip Metzger，也是肯尼迪航天中心沼泽工程实验室的联合创始人，在最近一次座谈会上说：“成功移民火星，需要依赖3项关键技术，或称为‘致胜秘籍’。这些技术，将让未来火星移民基地的补给成为可能。” 　　他说：“除非我们成功搭建起包含这3项关键技术的供应链，这样—些可盈利的投资将成为通向火星的经济基础，否则，我不认为移民火星真的可行。”　　“就像电子邮件、Facebook，它们是互联网经济变得可行的‘致胜秘籍’。所以，将‘致胜秘籍’独特地应用到太空，将使太空工业经济变得可能。” Metzger告诉太空网站Space.com。　　而他认为针对太空的3项“致胜秘籍”是：<ol class="list-paddingleft-2"><li>　　能为航天器提供能源的小行星采矿技术、</li><li>　　为了处理地球上以指数增长的网络数据，而在太空中建造巨大天线的技术、</li><li>　　向地球输送清洁能源的技术。</li></ol>　　以上是Metzger在“新太空时代大会“中所做演讲中的观点，这次大会主题为“可持续扩张：到达火星及更远区域”，主要讨论了火星移民的经济问题。于2017年3月11日在麻省理工学院（MIT）斯隆管理学院举行。　　如今，有很多人在猜测“谁将是登陆火星第一人？”，多方在开展火星计划，如NASA计划在21世纪30年代左右送宇航员到火星附近，再如SpaceX公司正在起草他们自己的火星移民计划。　　但在大会上，NASA工作人员和部分专家强调，最好不要把这些努力看成是一场竞赛；因为想要火星移民取得长久的成功，缓慢而稳健的步伐才是最好的。这样才能让政府和私人企业建立起必要的供应链。　　Metzger对这3项供应链技术的可行性非常自信，因为他大概花了10年左右的时间，来记录其他人提出的任何关于在太空中如何赚钱的主意。　　“我听过的最疯狂的想法，是在月亮上建设退休后的养老家园，这样的话，当人们摔倒的时候，他们不会摔到他们的屁屁，因为他们正处于月球的低重力环境。”他向参会者们解释，“我并不认为这种情况能够实现。”　　致胜秘籍之一：为推进剂而生的小行星采矿技术　　Metzger告诉大家，关于小行星采矿，已经出现了一个商业案例。这一案例中，航天器距离地球表面35400千米，围绕发射后用电推进技术进入地球静止轨道的传统卫星旋转，用6-12月可以去往任何地方。但是，这家卫星公司花了很多间接费用，却没有获得任何收益。　　小行星采矿为缩短工程时间，提供了一个解决方案。那小行星采矿将如何运作呢？　　一艘飞船会挖掘小行星上的岩石，并从中提取岩石中与粘土以化学方式结合的水分子。接着，飞船将获得的水送到绕轨道飞行的仓库中，在那里，水被分解成氢和氧，而氢气和氧气可以作为火箭燃料。一艘星际交通船将收集这些燃料，并与最近发射的卫星会合，然后将这些燃料注入这颗卫星，使这颗卫星有足够动力进入最终轨道。　　Metzger说：“如果上述过程可以在一周内完成，这家卫星公司将节省数亿美元。”　　他也表示，他算过大致费用，用于制造小行星采矿的飞船、燃料仓库、星际交通船，以及三者运行的费用，在一定参数条件下，都表明这是盈利的。　　Luxembourg也研究了一个类似项目。SES是世界上最大的卫星控制中心之一，去年6月份宣布，将用2.23亿美元用于小行星采矿计划。

Credit： NASA/Pat Rawlings　　致胜秘籍之二：太空天线的3D打印技术　　人类对互联网数据的需求量，平均每10.5个月会翻番。在10年内，我们需要克服互联网最大容量的限制，由于企业建设光纤光缆的速度，完全跟不上需求量增加的速度。如SpaceX和OneWeb这些太空公司，他们计划发射数千颗小型的互联网卫星，进入约1200km高的近地球轨道，来保持数据传输。　　近地轨道上，小卫星的旋转速度将比地球的旋转速度快，所以它不会在同一个地点逗留太长的时间。这意味着，近地卫星不得不将数据传递给在它身后的其他卫星，数千颗小卫星将形成一张网络。不过，由于小卫星的容量有限，为了应对数据传输量的增加，这个卫星舰队将在同一时间被取代。　　Metzger告诉大家，这个解决方案将带来今后数十年的互联网使用，当然，这并非最终的解决方案。　　Metzger设想，从小行星中得到的金属矿，可以作为在太空中3D打印大型互联网天线的原料。在太空中进行3D打印的技术早已实现。凭借NASA资助的2000万美元，美国加州的太空制造公司MadeIn Space，正与NorthropGrumman和海洋太空系统合作，致力于Archinaut计划。该计划的目标是在太空建造一个3D打印机，用于在太空中装配大型且复杂的建筑物。　　联合发射联盟ULA制定了太空经济路线图，同样认为3D打印系统是可行的，并认为小行星采矿和天基制造业将在未来5年内上线。公司代表指出，到2045年，ULA预计将有1000人工作并生活在太空中，产生2.7万亿美元收益。　　3D打印天线将在离地球22000英里的地球静止轨道绕地球旋转，与地球的旋转速度保持一致。因此，每一颗互联网卫星都将“固定”在地球上的1个或者多个地区。如果要求某个特定城市，如芝加哥的数据容量增加，那么，卫星能够通过调整带宽，提供更多的容量，Metzger告诉大家。　　理想状态下，上面提到的天线作为多层系统的组成部分。在这一系统中，光纤和近地卫星为高优先级，而那些并非必要的需求可以通过地球同步卫星来实现。　　我计算过，如果我们在地球同步轨道上建立一个系统，可以提供的数据传输速率为如今的400亿倍，直到本个世纪末，都能满足地球的需求。

图片来源：pixabay　　很多企业将在其中盈利，互联网是一个万亿美元级的行业，而且，每10.5个月还将翻番。　　即便未来30年，你只是抓住了这些行业的一小部分，你仍可以从ULA的2.7万亿美元的市场目标中分得一小杯羹。　　致胜秘籍之三：向地球输送清洁能源的技术　　然而，解决地球的数据需求，并不能解决我们面临的所有计算机问题。半导体行业协会和半导体研究公司在2016年的报道中提到，2040年，计算机将用尽地球上所有可以利用的能源。人类需要在地球以外的地区，找到可持续性的能源供应。　　2012年，John Mankins获得了NASA创新先进理念项目的资助，将他的设想”在太空中摆放一系列可移动的薄镜将太阳能反射入地球”付诸研究。　　NASA喷气推进实验室前雇员、现为加州圣马丽亚Artemis创新管理解决方案公司首席执行官的Mankins提出，将地球生产的一系列镜子发射入太空。不过，由于花费的资金较大，这一计划难以吸引投资者。Metzger补充，如果在太空中生产这些镜子，那将是最经济的方式。

图片来源：pixabay　　如果我们开始第一项致胜秘籍，小行星采矿以获得推进剂，它将带领我们开始第二项致胜秘籍，即在太空中制造超大型天线。于是，我们无需向太空中发射任何东西，就能建造出太空太阳能系统。　　这样的话，太空经济引擎就可以独自发动。太空中的人们也可以变得多样化。越来越多的基础设施和越来越多的行业都将进入太空，我们不再需要发射这么多补给物资到太空中去，Metzger说。　　“最后，你会得到一个完整的供应链。”　　太空中的行业越多，制造飞船，移民火星就会变得越容易。　　“我对这个想法持十分乐观的态度。”Metzger说。

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