在太空打造类似高速公路服务区的补给站,让飞行器可以在轨“加油”再次出发;在月球建设“建材工厂”,就地取材用月壤制备月球村“砖瓦”;让日夜巡视的卫星不只张大“眼睛”更拥有“大脑”,不再事事依赖地面思考……这些颇具科幻色彩的场景,正成为科学家们认真研究的课题。
10月30日举行的2026世界顶尖科学家论坛·空天信息平行论坛上,透过中外科学家的精彩分享,一条新趋势逐渐清晰:人类正尝试从一次次“探索太空”转向持续地“经营太空”。未来,太空将不再只是航天器努力抵达的目的地,而会成为人类生产生活的“新基地”,以及向着更远处进发的“新起点”。
为深空探测打造“中转站”
“经营太空”首先需要更便捷、更经济地抵达。中国工程院院士、中国运载火箭技术研究院研究员李东表示,未来航天运输必然向大规模、低成本、高频次方向发展,逐步实现“全域航班化”。
目前,航天运输高度依赖从地面发射的火箭。但李东认为,要真正满足未来太空经济的需求,就要构建一套覆盖天地之间、不同轨道之间、乃至远达深空的航天运输网络。其中一项重要构想,就是在适宜的地球轨道上,建设类似高速公路服务区的“补给站”。
李东表示,将来,火箭可将卫星等载荷送入预定轨道的“太空服务区”,然后转交给专门的空间转移飞行器,以“接力”方式送往更高轨道,甚至月球和火星。这些转移飞行器可在“太空服务区”加注燃料,完成任务后返回休整,再等待下一个班次飞行。
这样的运输体系有很多优势:比如,当今的高轨卫星为了在脱离火箭后变轨,往往要携带大量推进剂。未来,如果可由转移飞行器承担这项工作,卫星就能腾出更多载重空间,装载通信、观测等设备。此外,让飞往深空的载荷在“太空服务区”等待适宜的飞行窗口,就可大大减少对地面发射时机的依赖,避免遭遇“错过一天就得等待一年”的被动。
李东大胆展望,如能解决飞行的可靠性、舒适性和成本等问题,人类可利用航天技术实现1小时量级的“地对地”洲际旅行。
“就地取材”建设月球村
如果说新一代航天运输系统解决的是怎样前往外层空间,那么要在那里长期工作、生活,人类还得学会就地取材,在太空开采矿产、筹集资源。
欧洲科学院院长、北航国际创新研究院首席科学家唐纳德·布鲁斯·丁韦尔,带来了一项颇有意思的研究:利用月球上的玻璃质材料,为未来建设月球基地寻找新方法。
几十年来,丁韦尔一直研究火山喷发、岩石熔融和玻璃形成等过程,甚至在实验室里模拟火山爆发。这些基础研究看似与航天无关,如今却可能成为经营太空、建设月球村的重要知识储备。
丁韦尔表示,月球表面存在大量由古老火山活动和陨石撞击形成的玻璃质物质,未来可利用这些材料,通过烧结等工艺在月球上直接生产建材。
但丁韦尔强调,人类虽在地球上拥有丰富的建筑经验和直觉,但可能无法直接照搬到月球。因为不同区域的月壤所含玻璃质成分、结构差异明显,加上月球的真空、低重力等特殊环境,会让材料的冷却和成形过程更加复杂,直接影响建材加工性能。
“天数天算”助力卫星自主决策
经营太空还需重新部署算力,让更多数据直接在太空进行处理。
中国科学院院士王建宇在介绍深空探测高光谱遥感技术时,谈到了一个现实难题:如今,他的团队能造出更好的探测仪器、从太空获取更丰富的数据,但如何将海量数据传回地球,正受到日益严重的瓶颈制约。
王建宇说,过去,遥感设备相当于有“眼睛”没“大脑”。随着人类走向月球、火星乃至更远的地方,探测到的数据不可能全都送回地面。未来,必须让卫星拥有更强的自主决策和处理能力,从而直接在太空完成数据筛选、分析,再把其中最有价值的信息传回来。
这就是当前备受关注的“天数天算”,也就是让太空不仅成为数据的获取地,也成为信息处理的数据中心。
对于这一技术背后的挑战,垣信卫星副总裁徐云翔给出了更细致的分析。他认为,如果把类似地面的计算中心搬上太空,发射、供电、星间通信、散热等都是难题。据测算,当前条件下,建设中等规模太空算力中心的成本可能是地面同类设施的约100倍。
这意味着,太空算力应更聚焦于服务太空任务,比如通过在轨计算,为基于太空的灾害监测、应急救援等提供支持。如果只作为地面计算中心的扩展和延伸,简单开展“地数天算”,目前来看可能很难在商业上实现闭环。
“地外安家”面临非技术挑战
当人类开始深度经营太空,并把那里变成长期生活的基地,更多非技术问题可能会集中显现。
英国皇家学会和皇家工程院院士、商业航天先驱马丁·斯威廷,介绍了英国皇家学会面向2075年发布的一份太空前瞻报告,其中有一个颇具想象力的发问:如果未来人类在月球甚至火星上繁衍生息,那么这些在地球之外出生的特殊一代,能否适应地球生活?
可以想象,巨大的重力环境差异可能影响身体发育;“原生”于太空的人类,还可能面临各种健康、安全乃至社会融入问题。虽然这些问题目前还只是远期设想,但它提醒我们:经营太空不仅是技术和经济事务,还可能触及更深层次的文化、伦理和法律问题。
在这些“遥远的问题”到来之前,现实的协调难题已然出现。联合国和平利用外层空间委员会科学和技术小组委员会主席、月球活动协商行动小组联合主席乌尔皮娅·埃琳娜·博特扎图说,随着探月行动日益频繁,国际合作的重要性日益凸显。比如,假定两个国家的探月任务在同一地区展开,一方着陆时扬起的月尘可能对另一方形成干扰。
早在半个多世纪前,联合国《外层空间条约》就确立了基本法律原则,但如何将原则化为可操作的机制,迄今仍是现实挑战。论坛现场,博特扎图向与会者发出邀请,希望大家关注今年12月在维也纳举行的联合国月球活动会议。她认为,未来重要的不只是重返月球,“更要学会如何共同前进”。
国际宇航联合会执行主任克里斯汀·费齐廷格也强调了国际合作的重要性。他表示,未来十年,太空探索充满挑战,也充满机遇。只要秉持开放、合作、共享的精神,就没有抵达不了的星辰,“团结是我们最大的推进剂”。