得了，承认吧，谁在心底不会想要飞入太空？事实已经证明，对于亚马逊公司创立人杰夫 · 贝佐斯（Jeff Bezos）和《星舰迷航》主演威廉 · 夏特纳（William Shatner）来说，离开我们的地球桎梏的诱惑十分强大，因为这两人2021年先后乘坐蓝色起源公司的飞行器进入太空。2021年，理查德 · 布兰森（Richard Branson）在维珍银河公司的试验飞行中飞出地球。然而，太空旅游在不久后就可能不仅仅对亿万富翁们开放。事实上，根据市场观察（MarkeWatch）网站的预测，太空旅游市场会从2020年的8.86亿美元不断增长，到2027年时达到25亿美元。

太空旅游市场增长的主要原因是，可重复使用的太空飞行器大幅削减了发射开支。1981年时，当美国宇航局（NASA）揭晓航天飞机的真面目时，将1千克的物资送入太空要花费大约85 000美元。到2020年时，太空探索公司SpaceX的猎鹰重型运载火箭已经打破每千克1 000美元的单位酬载成本壁垒。越来越激烈的竞争也有助市场的增长。目前，商业航天和太空旅游业中，除了上面提到的几家公司，还有太空探险、欧洲宇航防务集团下属的Astrium公司、犰狳航太、王剑钻石、太空岛集团、波音公司和零至无限等航空公司。

在英国，早已存在五个“航天港”，其中包括康沃尔郡纽奎市附近的一个位于大西洋海岸旁的航天港。康沃尔航天港将成为维珍轨道公司的定期发射场地，并有望成为英国唯一的“水平型航天港”——意味着运送火箭的飞机能在这儿起飞和着陆。至今为止，维珍公司已经以单价45万美元售出大约100张太空旅行座位，还有大约700人的预订。

获取太空

但是，太空旅游仅仅是更广泛的商业航天市场的一小块而已，摩根士丹利预计商业航天市场到2040年能创造出1万亿或更多的收入。它表示，最为重要的短期和中期商机很可能来自连接地球最偏远地区、提供宽带互联网访问的卫星。实际上，全球卫星互联网市场在2020年时价值29.3亿美元，预计到2030年时会增长到185.9亿美元。

既有的卫星互联网提供者——譬如休斯网络和维阿萨特——目前在大轨道中使用一些大型高性能卫星。以维阿萨特公司为例，它发射了三颗全新的6.4吨重卫星进入离地面36 000公里的地球静止环赤道轨道。

这些卫星将提供几十兆字节的网络连接，以最少每月100美元的收费给予用户互联网访问资格。然而，其他公司——尤其是 SpaceX公司和它的星链系统——转而着眼于将许多更小型、更便宜的卫星送入太空。这些卫星每颗的重量仅有260千克，会在高度约为550公里的极近地轨道中飞行，这意味着大气阻力会在数年内将它们拖曳下来，因此这些卫星最终不会变成太空垃圾。

星链系统拥有低至45毫秒的“延迟”。所谓延迟，就是在互联网上开始做什么到你接收到响应之间的时间差。星链的延迟与固定宽带的延迟（14毫秒）相差不大，远远优于维阿萨特（630毫秒）和休斯网络（724毫秒），这使得星链很适合用于通话、游戏。星链的网速也更快，有些用户报告说下载速度早已达到400 MB/s。

然而，最为重要的是，星链的收费可能更低廉，部分原因是SpaceX公司一次最多能发射60颗卫星。SpaceX公司早已发射1 584颗星链卫星来提供近乎覆盖全球的服务，而且公司已经获得美国当局的批准，可以发射12 000颗卫星，最终全球星链卫星总数达到3万颗。一网是另一个来自美国的竞争者，迄今为止已经发射358颗卫星，到2022年末时会用648颗卫星实现全球覆盖。

我也看见立方卫星做出许多成绩，这种鞋盒大小的卫星最初发明出来时是针对学生的教育工具。立方卫星制造起来比传统卫星更快也更便宜，早已有数千颗立方卫星在绕地球作轨道运行。大学、政府和新创企业发射的这些立方卫星能执行各种各样的任务，包括监测森林砍伐，追踪标记无线电的濒危动物。它们的工作寿命通常不会超过五年，最后会燃烧殆尽。日本太空清洁工公司Astroscale甚至将立方卫星用于捕捉太空垃圾的测试中，他们先是释放一颗立方卫星，再利用磁性系统将它重新抓获。

当然，因为大多数太空发射都依赖化石燃料，太空产业以环境为代价。然而，这方面也正在取得很大的进展。贝佐斯的蓝色起源公司的火箭早已实现由液氢和液氧混合物供能，这种燃料在燃烧时排放的二氧化碳极少，或者根本没有。与此同时，英国太空发射公司Orbex在开发一种可重复使用的轨道火箭Prime。该火箭由超低碳的生物燃料供能，碳排放量会比使用化石燃料的火箭减少86%。Orbex公司也在致力于抵消来自火箭和地面运转的碳排放量，确保每一次发射都做到碳中和。2022年晚些时候，Prime火箭会在苏格兰北部进行首次发射。

加州的旋转发射公司采取了另一种有趣的做法，他们正在研发一种真空密封的离心机，先让火箭高速旋转，再将火箭抛入太空。2021年11月，该公司用概念验证系统首次进行了成功的试验发射。旋转发射公司说，最终它只会需要传统火箭的四分之一燃料，就能将火箭送入太空，发射成本仅仅是一次标准火箭发射费用的十分之一。

光明的未来

航天产业的一个问题是，各国之间对于谁能做什么事，缺乏清楚明确的协定。我们迫切需要发展一个合理的全球性框架来管理太空交通，以及对付太空垃圾这一问题。鉴于即便是一小块残骸都能损坏一整颗卫星，假如有效载荷很可能落得被摧毁的下场，那么还有谁会想要发射太空飞行器？

将这个问题暂时搁置一边，现在当然是航天产业的繁荣期。譬如说，英国最近庆祝第100家新创公司加入了欧洲空间局的英国商业孵化中心，该中心宣称是全球最大规模的针对新创企业的航天创新网络。马斯克关于到2050年时建立火星聚居地的许诺也许看来有点过于乐观，但不要低估了更靠近地球家园的这片太空的商业潜力。

资料来源 Physics World

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本文作者詹姆斯 · 麦肯齐（James McKenzie）是《物理世界》杂志的专栏作家，主要撰写工业物理领域的文章。