探秘地月空間的無盡“礦藏”

原標(biāo)題：探秘地月空間的無盡“礦藏”

我們所有人就像一艘船上的乘客，乘著地球在太空中穿行。而許多人除了自己所在的船艙之外，可能極少關(guān)心過這艘大船的其他部分。

在這個(gè)層林盡染、秋風(fēng)瑟瑟的周末，想跟大家“務(wù)虛”地聊一聊，在地球這艘船的前方——廣袤的宇宙空間中，有哪些待探索的可能性。

抵達(dá)的最近一個(gè)站點(diǎn)，自然就是月球。

開發(fā)地月空間能干嘛？反正肯定不是去月球挖礦

前不久一則消息傳出，中國要建設(shè)“地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)”，許多yxh（營銷號）又嗨了起來，一時(shí)間去月球上挖礦的、到空間站種巨型蔬菜等等信息撲面而來，充滿了“東宮娘娘……，西宮娘娘卷大蔥”的樸實(shí)想象。

中國，乃至美俄歐日都虎視眈眈的地月空間到底有什么寶藏？其實(shí)早在2016年，中國載人航天工程原副總指揮張育林就已經(jīng)言簡意賅的說清楚了（劃重點(diǎn)啦，考試要考）——中國的載人航天規(guī)劃，既非簡單地登月，也不會是載人火星探測，而是從搶占未來發(fā)展先機(jī)的角度，通過持續(xù)的技術(shù)突破和積累，穩(wěn)步開發(fā)利用地月空間。

是不是看完依舊一頭霧水。我們嘗試和大家一起尋找答案：

首先，為什么不是簡單的載人登月？

學(xué)過中學(xué)歷史的恐怕都知道，自從1972年之后，人類再也沒有親自登上過月球了，也就是時(shí)不時(shí)送一些探測車上去拍拍照片。50年前都能做到的事，以今天中美俄TOP3隊(duì)伍的航天實(shí)力，真的不可能復(fù)現(xiàn)嗎？答案當(dāng)然是否定的。

主要原因在于，載人登月真的很貴。美國阿波羅項(xiàng)目將12個(gè)宇航員送上了月球，前后共耗費(fèi)了2000億美元的高昂資金，蘇聯(lián)更是因?yàn)樘崭傎惐煌峡褰怏w。而此前登月收集到的資料顯示，月球資源并沒有非常大的開采價(jià)值。即使是大家最耳熟能詳?shù)摹昂?” ，開發(fā)難度也大到完全沒有必要跑到月球上搞。花費(fèi)國家巨量財(cái)富只為了讓真人上月亮上打個(gè)卡，在和平思想主導(dǎo)的非冷戰(zhàn)期，恐怕誰都過不了自家老百姓這一關(guān)。

其次，搶占了哪些先機(jī)？

既然月球去不去意義不大，為什么說地月空間開發(fā)是“搶占未來先機(jī)”呢？

最重要的考量就是——安全與發(fā)展。

對地面來說，近地軌道到月球軌道之間的區(qū)域，在情報(bào)收集、軍事武器部署、衛(wèi)星通訊、空間站活動等方面，所帶來的國家安全戰(zhàn)略價(jià)值是難以估量的。

美蘇太空爭霸的核心后來就從登月轉(zhuǎn)為了近地空間，據(jù)報(bào)道，美國國防部在corona衛(wèi)星返回后聲稱，這一顆衛(wèi)星收集到的情報(bào)超過了以往對東歐、蘇聯(lián)和中國所有U-2偵察機(jī)獲得情報(bào)的總結(jié)。而就在最近，美國一架運(yùn)輸機(jī)剛剛依靠spacex的“星鏈”實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)高于軍用通信衛(wèi)星速度的網(wǎng)絡(luò)通信。對于未來國家的信息化保障來說，地月空間部署顯然是不可或缺的一環(huán)。

（圍繞地球的衛(wèi)星數(shù)量）

而另一方面，如果未來人類必然將向載人火星或更遠(yuǎn)的深空區(qū)域探索，地月空間必然成為該類任務(wù)執(zhí)行的前哨站與基地。

根據(jù)國際宇航科學(xué)院測算，預(yù)計(jì)到2045年人類所有太空任務(wù)的總重量將達(dá)到17萬噸，其中97%集中在地月空間。

依據(jù)目前全球的地緣化趨勢（美國在國際宇航大會期間延遲給中方代表團(tuán)發(fā)放簽證），如果不愿掣肘于人，啟動地月空間的自主開發(fā)，或許就如同15世紀(jì)的“大航海運(yùn)動”，具有決不能掉隊(duì)的重要經(jīng)濟(jì)、政治戰(zhàn)略意義。

說到這里，肯定有同學(xué)會質(zhì)疑——不對啊，既然你說登月沒意義，那為什么美國還要“不惜一切手段”重啟登月計(jì)劃呢？

答案其實(shí)前面專家也告訴我們了，為了“持續(xù)的技術(shù)突破和積累”。

換句話說就是，上一次人類登月的“技術(shù)紅利”已經(jīng)吃的差不多了，這時(shí)就面臨兩個(gè)問題，一個(gè)是繼續(xù)向天頂技術(shù)發(fā)起沖擊，一個(gè)是將成熟的航天技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。而這兩點(diǎn)的基礎(chǔ)則都是對地月空間的進(jìn)一步開發(fā)利用，也就是“登月2.0版”了。

比如2017年的國際宇航大會上，美國和俄羅斯就宣布將聯(lián)手在月球軌道上建立一個(gè)叫做“深空之門”（Deep space gateway）的月球空間站。這個(gè)空間站是用來干嘛的呢？未來將作為探索太陽系乃至人類登陸火星的基地。而就在前不久，NASA副局長也將開展地月空間作為抵達(dá)火星的重要一步。

（Spacex BFR火箭的月球基地想象圖）

而在商業(yè)化上，私營企業(yè)就接棒“美國國家隊(duì)”成為了登月計(jì)劃的主力軍。不過，而他們的賺錢空間，其實(shí)還是在地月之間。比如馬斯克的SpaceX，將自己的使命設(shè)定為“讓人類成為一個(gè)跨行星物種”，說白了就是帶人去火星啦。但它征服星辰大海的第一步，也是從地月空間起步的，包括不斷推動可回收重型火箭、可回收貨運(yùn)飛船、星鏈通信網(wǎng)絡(luò)等等……

莎士比亞曾在詩歌中描繪到——月亮走錯(cuò)了軌道，比平常更近地球，所以人們都發(fā)起瘋來了。

不過，今天的人類早已不僅僅想知道月亮與潮汐的關(guān)系，更想像起航的艦隊(duì)一樣，投入它的臂彎。

當(dāng)我們走進(jìn)地月空間，我們能做些什么？

說了這么多人類和國家大義，開發(fā)地月空間到底有哪些具體動作？我們不妨通過一些項(xiàng)目來具象化地想象一下：

1. 常態(tài)化、航班化的天地往返運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。

航天活動的首要目標(biāo)，肯定就是更加了解地球、反哺地球。換句話說，近地空間的深度開發(fā)始終都是航天事業(yè)的重中之重。而地月往返運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，是一切地月空間經(jīng)濟(jì)活動的前提。

比如GPS導(dǎo)航、紅外預(yù)警衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星等等，這些硬件的技術(shù)迭代都會給地面帶來不可估量的信息與服務(wù)。這些都需要高穩(wěn)定性、推力大、低運(yùn)維成本的重型火箭來實(shí)現(xiàn)，其中重復(fù)使用與可回收更是攻克的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

目前，貝索斯的Blue Origin就成功完成了五次火箭 New Shepard 的發(fā)射與回收任務(wù)，終極目標(biāo)是在 2025 年左右運(yùn)輸送各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備、貨物上月球。這位掌門人是要把亞馬遜全球履行中心搬上月球的架勢啊，波音與洛克希德馬丁公司聯(lián)合組建的聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟 （United Launch Alliance） 也正在制定圍繞月球的交通網(wǎng)絡(luò)。

而這樣的地月“物流中心”也正是我們所必不可少的，還等待著研究人員們從火箭發(fā)動機(jī)開始一點(diǎn)點(diǎn)去攻克。

2. 地月經(jīng)濟(jì)活動圈的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

被稱為“基建狂魔”的中國可能最懂一個(gè)道理——要想富，先修路。路修好之后，在地月空間中如果想要開展經(jīng)濟(jì)活動，人員、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、貨物等都要有地方存放才行。

比如太空站公司 Bigelow Aerospace就打算在2020 年左右在月球軌道上建立空間站，可用于存放物資、醫(yī)藥設(shè)備甚至供人類居住。馬斯克的SpaceX也跟NASA簽訂了貨運(yùn)補(bǔ)給合同，并已經(jīng)完成了一次任務(wù)。

而目前為止，中國還沒有自己的國際空間站。不過，伴隨著天宮一號、二號，以及天舟一號的陸續(xù)上天，中國距離擁有自己的“太空站”也越來越近了，成功后必然會迎來加快推進(jìn)的增長期，在未來的很長一段時(shí)期內(nèi)，地月經(jīng)濟(jì)圈的“太空城”建設(shè)也將成為另一個(gè)等待“基建狂魔”征服的廣袤空間。

3.娛樂化商業(yè)太空活動服務(wù)。

國家航空走向火星和深空，近地航天逐步商業(yè)化之后，也使得許多有意思的娛樂服務(wù)能夠?yàn)椋ㄓ绣X的）“普通人”所用。

比如2018年，俄羅斯能源火箭航天公司就打算開通太空旅游業(yè)務(wù)，讓付費(fèi)游客在國際空間站上出艙行走，費(fèi)用盛惠一億美元（流下了貧窮的淚水）。這邊還在籌備，那邊馬斯克spacex已經(jīng)搞定了客戶，準(zhǔn)備在2023年讓一位日本企業(yè)家及他的好友們一同搭乘獵鷹火箭繞月飛行……

中國也有公司（I-Space）計(jì)劃推出太空旅游服務(wù)，據(jù)說他們剛剛完成了中國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)首次成功的地球軌道發(fā)射，未來一旦技術(shù)趕上來，價(jià)格將會遠(yuǎn)低于歐美對手（還是shzy好）。

此外，利用商業(yè)衛(wèi)星組成logo標(biāo)識在太空中打廣告，在月球上插上廣告牌，都已經(jīng)在航天初創(chuàng)公司們的新聞稿里出現(xiàn)了。

而這些商業(yè)化力量的加入，也有機(jī)會為地月空間探索搭建起良性循環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式。目前我國的航天事業(yè)還是以“國家隊(duì)”主導(dǎo)為主，需要現(xiàn)在基礎(chǔ)領(lǐng)域補(bǔ)齊作業(yè)。不過，近些年強(qiáng)大的航天工業(yè)體系也積累了許多人才、技術(shù)和制造實(shí)力，未來風(fēng)口一旦打開，中國的商業(yè)航空力量也有更多機(jī)會和可能，讓地月空間的發(fā)展成果惠及普通大眾。別的不說，至少海上WiFi的費(fèi)率能降下去點(diǎn)兒吧？？？

AI與robot：飛上天和人類肩并肩

中國的地月探索，是孤獨(dú)的。太空站，是獨(dú)立打怪；動力系統(tǒng)，要自主研發(fā)……總之一切有美國航天參與的項(xiàng)目，都將中國排除在外。

人工智能與機(jī)器人，就像是時(shí)代送來的禮包，正在成為載人月球探測上的好伙伴，與中國一起征戰(zhàn)太空。

目前來看，伴隨著航天運(yùn)載系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，任務(wù)的復(fù)雜性也在提高，此時(shí)就很有必要建立一個(gè)智能的監(jiān)控系統(tǒng)，通過算法來對空間站內(nèi)的運(yùn)作系統(tǒng)進(jìn)行在線控制，來避免系統(tǒng)誤差導(dǎo)致災(zāi)難性故障，美國宇航局在第二代空間站上就大量應(yīng)用了AI技術(shù)。

目前，中國還在大力推進(jìn)“星光中國芯工程”，就是利用智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)航天器的自主制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制，以及數(shù)據(jù)處理、故障判斷和部分重構(gòu)與維修等工作，從而大大減少對于地面測控、通信等支持系統(tǒng)的依賴。

前不久實(shí)現(xiàn)了月球軟著陸的嫦娥三號，也搭載著AI技術(shù)。在降落途中遇到月表石塊，靠地面通信判斷是完全來不及的，依靠全自助的快速機(jī)器視覺識別與判斷，才最終選定了一個(gè)安全區(qū)域?qū)崿F(xiàn)著陸。

當(dāng)然，要建立外太空基地，智能機(jī)器人也是必不可少的。許多不適宜人類操作的外部環(huán)境，機(jī)器人需要替代人類完成材料收集、建筑制造、加工修復(fù)等重要工作。中國航天科工等企業(yè)都紛紛開展我此類工業(yè)機(jī)器人的研究，著手開發(fā)面向機(jī)械臂手眼系統(tǒng)的三維視覺測量系統(tǒng)、智能室外巡邏機(jī)器人等等。

而在地面領(lǐng)域，從火箭發(fā)射過程中的天氣預(yù)警、智能發(fā)射系統(tǒng)，以及基于大數(shù)據(jù)和機(jī)械自動化的智能制造，都在不斷推進(jìn)中國航天的升級。

無論是地面操作，還是在軌服務(wù)，亦或是載人登月和空間基地，人工智能和機(jī)器人正在成為人類走向太空不可或缺的一部分，讓中國乃至整個(gè)人類的宇宙之旅不再孤獨(dú)。

工業(yè)文明星火之時(shí)，我們曾自封海路，于是無數(shù)瑰寶和土地相繼毀于“海洋霸主”們手中。此后憑借著一手爛牌，重新走上天頂技術(shù)的牌桌，恐怕沒有人比我們自己更懂百年來的篳路藍(lán)縷，也更懂失去太空的焦慮。

而這趟征程的最大意義，或許是在我們說出“open the doors”（打開艙門）的時(shí)候，不會聽到一句“I'm afraid I can't do that”。無論那聲拒絕是來自人類，還是AI。

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