探秘地月空间的无尽“矿藏”

原标题：探秘地月空间的无尽“矿藏”

我们所有人就像一艘船上的乘客，乘着地球在太空中穿行。而许多人除了自己所在的船舱之外，可能极少关心过这艘大船的其他部分。

在这个层林尽染、秋风瑟瑟的周末，想跟大家“务虚”地聊一聊，在地球这艘船的前方——广袤的宇宙空间中，有哪些待探索的可能性。

抵达的最近一个站点，自然就是月球。

开发地月空间能干嘛？反正肯定不是去月球挖矿

前不久一则消息传出，中国要建设“地月空间经济区”，许多yxh（营销号）又嗨了起来，一时间去月球上挖矿的、到空间站种巨型蔬菜等等信息扑面而来，充满了“东宫娘娘……，西宫娘娘卷大葱”的朴实想象。

中国，乃至美俄欧日都虎视眈眈的地月空间到底有什么宝藏？其实早在2016年，中国载人航天工程原副总指挥张育林就已经言简意赅的说清楚了（划重点啦，考试要考）——中国的载人航天规划，既非简单地登月，也不会是载人火星探测，而是从抢占未来发展先机的角度，通过持续的技术突破和积累，稳步开发利用地月空间。

是不是看完依旧一头雾水。我们尝试和大家一起寻找答案：

首先，为什么不是简单的载人登月？

学过中学历史的恐怕都知道，自从1972年之后，人类再也没有亲自登上过月球了，也就是时不时送一些探测车上去拍拍照片。50年前都能做到的事，以今天中美俄TOP3队伍的航天实力，真的不可能复现吗？答案当然是否定的。

主要原因在于，载人登月真的很贵。美国阿波罗项目将12个宇航员送上了月球，前后共耗费了2000亿美元的高昂资金，苏联更是因为太空竞赛被拖垮解体。而此前登月收集到的资料显示，月球资源并没有非常大的开采价值。即使是大家最耳熟能详的“氦3” ，开发难度也大到完全没有必要跑到月球上搞。花费国家巨量财富只为了让真人上月亮上打个卡，在和平思想主导的非冷战期，恐怕谁都过不了自家老百姓这一关。

其次，抢占了哪些先机？

既然月球去不去意义不大，为什么说地月空间开发是“抢占未来先机”呢？

最重要的考量就是——安全与发展。

对地面来说，近地轨道到月球轨道之间的区域，在情报收集、军事武器部署、卫星通讯、空间站活动等方面，所带来的国家安全战略价值是难以估量的。

美苏太空争霸的核心后来就从登月转为了近地空间，据报道，美国国防部在corona卫星返回后声称，这一颗卫星收集到的情报超过了以往对东欧、苏联和中国所有U-2侦察机获得情报的总结。而就在最近，美国一架运输机刚刚依靠spacex的“星链”实现了远高于军用通信卫星速度的网络通信。对于未来国家的信息化保障来说，地月空间部署显然是不可或缺的一环。

（围绕地球的卫星数量）

而另一方面，如果未来人类必然将向载人火星或更远的深空区域探索，地月空间必然成为该类任务执行的前哨站与基地。

根据国际宇航科学院测算，预计到2045年人类所有太空任务的总重量将达到17万吨，其中97%集中在地月空间。

依据目前全球的地缘化趋势（美国在国际宇航大会期间延迟给中方代表团发放签证），如果不愿掣肘于人，启动地月空间的自主开发，或许就如同15世纪的“大航海运动”，具有决不能掉队的重要经济、政治战略意义。

说到这里，肯定有同学会质疑——不对啊，既然你说登月没意义，那为什么美国还要“不惜一切手段”重启登月计划呢？

答案其实前面专家也告诉我们了，为了“持续的技术突破和积累”。

换句话说就是，上一次人类登月的“技术红利”已经吃的差不多了，这时就面临两个问题，一个是继续向天顶技术发起冲击，一个是将成熟的航天技术实现商业化。而这两点的基础则都是对地月空间的进一步开发利用，也就是“登月2.0版”了。

比如2017年的国际宇航大会上，美国和俄罗斯就宣布将联手在月球轨道上建立一个叫做“深空之门”（Deep space gateway）的月球空间站。这个空间站是用来干嘛的呢？未来将作为探索太阳系乃至人类登陆火星的基地。而就在前不久，NASA副局长也将开展地月空间作为抵达火星的重要一步。

（Spacex BFR火箭的月球基地想象图）

而在商业化上，私营企业就接棒“美国国家队”成为了登月计划的主力军。不过，而他们的赚钱空间，其实还是在地月之间。比如马斯克的SpaceX，将自己的使命设定为“让人类成为一个跨行星物种”，说白了就是带人去火星啦。但它征服星辰大海的第一步，也是从地月空间起步的，包括不断推动可回收重型火箭、可回收货运飞船、星链通信网络等等……

莎士比亚曾在诗歌中描绘到——月亮走错了轨道，比平常更近地球，所以人们都发起疯来了。

不过，今天的人类早已不仅仅想知道月亮与潮汐的关系，更想像起航的舰队一样，投入它的臂弯。

当我们走进地月空间，我们能做些什么？

说了这么多人类和国家大义，开发地月空间到底有哪些具体动作？我们不妨通过一些项目来具象化地想象一下：

1. 常态化、航班化的天地往返运输网络。

航天活动的首要目标，肯定就是更加了解地球、反哺地球。换句话说，近地空间的深度开发始终都是航天事业的重中之重。而地月往返运输网络，是一切地月空间经济活动的前提。

比如GPS导航、红外预警卫星、通讯卫星等等，这些硬件的技术迭代都会给地面带来不可估量的信息与服务。这些都需要高稳定性、推力大、低运维成本的重型火箭来实现，其中重复使用与可回收更是攻克的重点和难点。

目前，贝索斯的Blue Origin就成功完成了五次火箭 New Shepard 的发射与回收任务，终极目标是在 2025 年左右运输送各种实验设备、货物上月球。这位掌门人是要把亚马逊全球履行中心搬上月球的架势啊，波音与洛克希德马丁公司联合组建的联合发射联盟 （United Launch Alliance） 也正在制定围绕月球的交通网络。

而这样的地月“物流中心”也正是我们所必不可少的，还等待着研究人员们从火箭发动机开始一点点去攻克。

2. 地月经济活动圈的基础设施建设。

被称为“基建狂魔”的中国可能最懂一个道理——要想富，先修路。路修好之后，在地月空间中如果想要开展经济活动，人员、实验设备、货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 年左右在月球轨道上建立空间站，可用于存放物资、医药设备甚至供人类居住。马斯克的SpaceX也跟NASA签订了货运补给合同，并已经完成了一次任务。

而目前为止，中国还没有自己的国际空间站。不过，伴随着天宫一号、二号，以及天舟一号的陆续上天，中国距离拥有自己的“太空站”也越来越近了，成功后必然会迎来加快推进的增长期，在未来的很长一段时期内，地月经济圈的“太空城”建设也将成为另一个等待“基建狂魔”征服的广袤空间。

3.娱乐化商业太空活动服务。

国家航空走向火星和深空，近地航天逐步商业化之后，也使得许多有意思的娱乐服务能够为（有钱的）“普通人”所用。

比如2018年，俄罗斯能源火箭航天公司就打算开通太空旅游业务，让付费游客在国际空间站上出舱行走，费用盛惠一亿美元（流下了贫穷的泪水）。这边还在筹备，那边马斯克spacex已经搞定了客户，准备在2023年让一位日本企业家及他的好友们一同搭乘猎鹰火箭绕月飞行……

中国也有公司（I-Space）计划推出太空旅游服务，据说他们刚刚完成了中国商业航天产业首次成功的地球轨道发射，未来一旦技术赶上来，价格将会远低于欧美对手（还是shzy好）。

此外，利用商业卫星组成logo标识在太空中打广告，在月球上插上广告牌，都已经在航天初创公司们的新闻稿里出现了。

而这些商业化力量的加入，也有机会为地月空间探索搭建起良性循环的运转模式。目前我国的航天事业还是以“国家队”主导为主，需要现在基础领域补齐作业。不过，近些年强大的航天工业体系也积累了许多人才、技术和制造实力，未来风口一旦打开，中国的商业航空力量也有更多机会和可能，让地月空间的发展成果惠及普通大众。别的不说，至少海上WiFi的费率能降下去点儿吧？？？

AI与robot：飞上天和人类肩并肩

中国的地月探索，是孤独的。太空站，是独立打怪；动力系统，要自主研发……总之一切有美国航天参与的项目，都将中国排除在外。

人工智能与机器人，就像是时代送来的礼包，正在成为载人月球探测上的好伙伴，与中国一起征战太空。

目前来看，伴随着航天运载系统规模的扩大，任务的复杂性也在提高，此时就很有必要建立一个智能的监控系统，通过算法来对空间站内的运作系统进行在线控制，来避免系统误差导致灾难性故障，美国宇航局在第二代空间站上就大量应用了AI技术。

目前，中国还在大力推进“星光中国芯工程”，就是利用智能控制技术，实现航天器的自主制导、导航和控制，以及数据处理、故障判断和部分重构与维修等工作，从而大大减少对于地面测控、通信等支持系统的依赖。

前不久实现了月球软着陆的嫦娥三号，也搭载着AI技术。在降落途中遇到月表石块，靠地面通信判断是完全来不及的，依靠全自助的快速机器视觉识别与判断，才最终选定了一个安全区域实现着陆。

当然，要建立外太空基地，智能机器人也是必不可少的。许多不适宜人类操作的外部环境，机器人需要替代人类完成材料收集、建筑制造、加工修复等重要工作。中国航天科工等企业都纷纷开展我此类工业机器人的研究，着手开发面向机械臂手眼系统的三维视觉测量系统、智能室外巡逻机器人等等。

而在地面领域，从火箭发射过程中的天气预警、智能发射系统，以及基于大数据和机械自动化的智能制造，都在不断推进中国航天的升级。

无论是地面操作，还是在轨服务，亦或是载人登月和空间基地，人工智能和机器人正在成为人类走向太空不可或缺的一部分，让中国乃至整个人类的宇宙之旅不再孤独。

工业文明星火之时，我们曾自封海路，于是无数瑰宝和土地相继毁于“海洋霸主”们手中。此后凭借着一手烂牌，重新走上天顶技术的牌桌，恐怕没有人比我们自己更懂百年来的筚路蓝缕，也更懂失去太空的焦虑。

而这趟征程的最大意义，或许是在我们说出“open the doors”（打开舱门）的时候，不会听到一句“I'm afraid I can't do that”。无论那声拒绝是来自人类，还是AI。

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