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移民火星 这些不得不关注的黑科技  

2017-04-25 14:59:55|  分类: 科学探索 |  标签: |举报 |字号 订阅

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某行星科学家在座谈会上说:“成功移民火星,要依赖3项关键技术,或称为‘致胜秘籍’。这让未来火星移民基地的补给成为可能。”
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  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:

  能为航天器提供能源的小行星采矿技术、

  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、

  向地球输送清洁能源的技术。

  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。

  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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