编者按

　　2015年，国家发改委等部门联合发布《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》,被很多人称为“中国商业航天元年”。10年间，我国商业航天蓬勃发展，商业航天技术持续进步，使越来越多更加贴近生活的航天需求日益涌现。在工业领域，商业航天借助卫星遥感与通信技术，为矿产勘探提供精准数据支撑；智慧农业中，“空天地海”卫星组网提供的海量数据，能够助力农业精细化管理；在防灾减灾中，商业航天通过快速调度卫星拍摄、回传并处理图像，为救援决策提供有力依据，最大程度减少灾害损失。而商业航天，也为大众参与航天开辟了新天地。本期，我们邀请商业航天领域的专家学者，一起探讨——

　　商业航天超乎想象

　　作者：焦维新（中国空间科学学会空间探测专业委员会委员）

　　商业航天涵盖卫星制造、火箭制造、卫星应用等领域，已成为大国战略竞争与博弈的主阵地和主战场，稳居世界航天经济的核心地位。

　　目前，商业航天探索可分为三类：一是将国际空间站上的技术和科学实验成果转化为产品；二是在空间站上设立商业模块，生产在地面无法生产的各类产品；三是为开展太空旅游做准备。

　　国际空间站上已经开展了大量实验。例如，净化水的技术——空间站上的水是再生式的，需要体积小、效率高的净化水设备，这项技术未来也可以用在地面上。实际上，为空间站研制的各类小、强、精度高的设备，商业价值都非常高。例如，下一代小型医疗扫描技术、微重力高级诊断超声设备等，未来或许能够解决偏远地区医疗设备不足的问题。再比如，航天员在微重力情况下会肌肉萎缩和骨质流失，这也是衰老的典型症状。如果能找到治疗方法，商业价值非常大。

　　目前，许多发达国家都在计划开展更多太空实验。比如，美国计划在空间站开展用于探索快速发展的生物技术。其中三项实验值得我们关注：一项研究是在空间站上尝试种植植物；另一项研究要探讨为什么微生物在微重力下产生的抗生素会增加；第三项是测试一种新设备，用于结晶1000多种生物样本。

　　太空旅游也是商业航天发展的一个方向，美国的蓝源公司开发了以火箭为动力的垂直起飞和着陆工具，开展亚轨道旅游。维珍银河公司尝试亚轨道飞机，即用火箭发射到太空，再乘坐航天飞机。还有公司提出在月球建立可充气结构空间站，用以开展旅游。

　　截至2023年，我国已有商业航天企业300多家。其中，总资产超过10亿元人民币的企业，有100多家。这100多个企业中的69%，从事卫星制造与应用以及火箭制造行业。

　　我国未来商业航天的发展，分为技术领域和商业领域。技术领域可以发展重型运载火箭，将更重的设备送上太空，还可以开展在轨卫星维修与维护业务，延长卫星寿命。

　　太空经济值得期待  

　　作者：王亚男（《航空知识》主编）

　　飞机最初并非为大众服务，然而经历了商业化运行，今天的飞机已成为大众交通工具。

　　航天有没有可能重演这一“剧情”？有可能！

　　商业航天与政府主导的航天工程最大的区别，在于强调商业逻辑。这意味着其科技发展以商业回报为主要目的，强调的是经济上的可持续性。

　　而要让航天科技实现盈利，降低航天发射和相关技术成本是绕不开的问题。

　　商业航天如何降成本？笔者认为，它更多是对于资源使用模式的改变，而不是一系列全新的技术突破。

　　以可回收火箭为例，过去人们曾考虑给火箭装上翅膀，让它像飞机一样着陆。这一方案必须增加新的控制系统和巨大的机翼，给火箭增加了不必要的重量。现在的微电子技术和工程控制技术，足以支撑火箭姿态的调整；再加上其它已经成熟的新技术，足以完成火箭的“回归”，发射成本就能显著降低。

　　成本能降到什么程度？过去发射1公斤载荷进入地球轨道的成本是数万美元，如今商业航天企业第一次把发射成本压到了每公斤5000美元以下。未来可能更低——有些企业设定的目标是把太空发射成本降到每公斤百美元量级。

　　这意味着很多原来掏不起钱、买不起“船票”的“乘客”，现在也可以享受太空“服务”了。例如低轨互联网星座，它让低轨道太空资源能够与互联网结合到一起，要发射数万甚至数十万的低轨卫星。如果不是可回收火箭，这项工程的成本是不可想象的。

　　而一旦能够低成本进入低轨，哪怕是地球亚轨道，甚至只到地球大气层上缘看一看满天的星空，都可能列入人们的梦想清单——太空旅游会是非常繁盛的市场。

　　总体来看，商业航天有前途、有挑战，关键在提升硬实力和降低成本。商业航天是航天探索最新的变化，将为航天探索和技术应用提供更充沛的动力和更多的可能。

　　雷达遥感卫星应用广泛

　　作者：任 凌（航天宏图信息技术股份有限公司副总裁）

　　太空中的遥感卫星，大致分光学遥感卫星和雷达遥感卫星两类。

　　光学卫星应用非常广泛，不过其使用需要很好的光学条件，如果一个地区有云、雾、雨，或者到了黑夜，就没办法进行很好的观测。雷达卫星是由雷达主动发射信号，通过信号的回波处理得到结果，并可视化展现出来，以获得理想的卫星效果图。

　　那么，利用雷达卫星能做什么呢？可以做路网或道路分析，或者分析某个地区的建筑形态、植被状况等。特别是在防灾减灾中，天气情况不好的时候，常规的光学卫星很难得到满意的结果，但雷达卫星却可以得到相对准确的地面情况。

　　雷达卫星就像太空中锐利的“眼睛”，在国土测绘、洪涝灾害、地质灾害、气象灾害、矿山监测、海洋检测等特殊领域，都有广泛的应用价值。

　　由于雷达卫星目前还比较少，数据资源稀缺性非常明显，因此也成为商业航天的重要赛道。

　　在这方面，欧洲空客公司的TerraSAR卫星做得比较成熟，因为其稀缺性，在国内曾报价很贵，动辄几万元一景——通常买到的还不是原始数据，而是分析处理后的数据，这也就意味着它只能做有限应用，如果有其他需求还要重新花钱。

　　在这方面，我国应抓住机遇。现在商业航天更多基于低轨开展，随着发射成本的下降，像雷达卫星这样轨道低、体积小、重量轻的卫星，可以通过星座群实现快速重访，相比较高轨位上的大型卫星有更强的经济性优势。

　　太空飞行器还能更强劲

　　作者：刘同波（遨天科技［北京］有限公司研发总监）

　　《三体》中这样写道：“人类还得继续改进航天器时代的石斧和棍棒，那就是化学推进火箭。”

　　目前火箭大多是化学推进，但明显已无法满足需求——进入21世纪，卫星等航天器需要维轨、爬轨、深空探测等，要求我们提供高比冲（编者注：衡量发动机效率的关键指标，指单位质量推进剂产生的冲量或推力）、更省油的推进方式。

　　电推进应运而生。电推进是把中性的气体通过电离产生等离子体，再借助电场加速喷出离子，从而获得推力，其主要应用场景在深空探测、轨道爬升、轨道机动等。电推进最典型的应用是组网星座，例如一箭60星的SpaceX“星链”，就使用了霍尔电推进。

　　当前，太空组网成了新基建。我国的两大星座计划——G60千帆星座和国网星座的发射数量，预计未来10年将达到上万颗。它们都使用了电推进技术。

　　除了近地轨道组网，地月深空探测也需要这项技术。2023年，美国航空航天局使用4台4.5千瓦霍尔推力器为主推力器，深空探测拦截小行星，实现了精细控制。此前，还有“黎明”星探测器，这是第一颗环绕两颗地外天体运行的航天器，使用的也是离子发动机。

　　电推进技术可能应用的场景还有很多。例如，空间轨道上卫星和碎片总数超过1亿，增加了卫星碰撞的风险。开展清理碎片的空间轨道服务，需要电推进来实现精确位置控制。再比如，可以利用电推进技术建造“太空摆渡车”，先将有效载荷放入某个转移轨道，再通过独立自主的电推进飞行器，进入预定的轨道。

　　电推进并不是发展的终点。展望未来，人类要飞出太阳系、实现星际移民计划，必将有更先进的推进方式。我们拭目以待！

　　你问我答

　　问：总说航天成果惠及百姓。那么，我们身边有哪些东西是从航天需求发展而来的呢？

　　王亚男：生活中，很多产品的技术最早都来自航天工程。例如，众多高质量的聚合材料原本都是航空航天使用的，比如现在使用非常广泛的高性能便携水壶、婴儿奶瓶，又轻又耐高温，环保健康。这类材料最初就是为航空航天需求研发的。再比如，B超过去是航天医学研究用的设备，CT、微波炉原本都是在航天实验室做试验和监测医学用的，还有一些食品保鲜技术也源于航空食品的保鲜需求。

　　问：卫星会碰撞吗？太空垃圾怎么处理？

　　任凌：据说我们现在能够观测到的太空人造卫星，约有1万个；直径大于10厘米的太空垃圾超过4万个。这么大的数量，在太空中肯定有相撞的概率。例如2021年7月和12月，中国国家空间站为了预防性规避“星链”卫星接近，分别进行了两次轨道机动，这对空间站本身有很大的风险。为了避免碰撞，要做很多工作，比如卫星上的太空态势感知系统，就能让我们主动规避或提前做出预防设施。太空垃圾无疑增加了碰撞风险。去年，我们将一颗报废的北斗卫星拖到更高的轨道——太空卫星坟场，以免妨碍其他卫星。这是一种清理的方式。当然，这还不够，我们还在不断尝试其他方式，以解决太空垃圾问题。

　　（本文内容由中国科协科学技术传播中心提供学术支持）

　　《光明日报》（2025年05月15日 16版）