太空技術正在飛速發展，衛星監測、材料科學和能源解決方案等領域的創新推動著經濟和科學的進步。

隨著人類向星辰邁進，到2035年，太空經濟的規模有望達到1.8萬億美元。負責防務與太空事務的歐盟委員安德留斯·庫比柳斯在達沃斯世界經濟論壇2025年年會上說：“21世紀將真正成為太空世紀。”

儘管我們或許還未打造出《星際迷航》中的“企業”號星艦，但今天的各種新興技術正在將科幻夢想轉化為現實。以下是重塑宇宙未來的12項創新。

地球觀測系統

現代地球觀測技術已成為我們星球的診斷系統。如今超過50%的氣候數據來自衛星。最新的系統將數百個光譜帶與前所未有的空間解析度相結合，運用了複雜的高光譜成像技術。正如麻省理工學院媒體實驗室主任達瓦·紐曼所強調的，“我們一天都離不開這個”。

有關技術如今已接近科幻作品中設想的那種行星監測系統。其將量子感測器和先進的數據融合技術結合起來，以追蹤從溫室氣體到地質活動的一切東西。世界經濟論壇的分析顯示，在未來5年內，這些能力每年有望幫助減少高達20億噸的溫室氣體排放量——相當於讓4億輛汽車不再上路行駛。

時間表：現有系統已投入運行，新一代功能將在21世紀20年代逐步推出。

巨型衛星星座

由亞馬遜旗下的柯伊伯系統公司、太空探索技術公司的“星鏈”計畫等開發的下一代衛星網路利用衛星間鐳射鏈路來傳輸數據，傳輸速率超過每秒100千兆比特。

正如風險投資家紮克·博格指出的，“發射成本已至少降至原來的十分之一……未來10年則可能降至原來的百分之一”。成本不斷降低使得發射數千顆衛星以構建巨型衛星星座網路變得更加可行。

這些網路融合了前沿的量子加密技術、自動防撞系統和主動碎片清除技術。先進的衛星星座將具備在軌維護能力，無需更換衛星就能更新硬體和軟體。

時間表：現有網路已投入運行，計畫到2030年部署具備更強能力的下一代系統。

天基太陽能發電

想像一下，有一個微型太陽在軌道上運行，全天候地向地球上各個地方輸送清潔能源。這基本上就是日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)的天基太陽能發電(SBSP)原型專案追求的目標。該專案使用跨度達數公里的大型太陽能電池陣列，轉化效率超過45%，並通過精確定向的微波束將電力傳輸到地球上的接收站。

加州理工學院的太空太陽能發電專案在2024年初成功驗證了在太空中無線傳輸電力的技術，讓我們朝著從太空中獲取無限清潔能源的夢想又邁進了一步。單套設施就能向地球上任何地點輸送20億瓦的電力——足以為約150萬戶家庭供電。事實上，由於中國、歐洲也在開展從太空中獲取無限清潔能源的專案，這個夢想或許很快就會成為現實。

時間表：正在進行試點安裝，預計21世紀40年代實現公用事業規模的部署。

生物太空服

麻省理工學院媒體實驗室的生物太空服讓鼓鼓囊囊的傳統太空服看起來就像20世紀60年代科幻作品裏笨重的機器人一樣過時。在達瓦·紐曼博士的帶領下研發出的這種革命性系統採用機械反壓技術，使用精確校準的彈性材料對宇航員身體施加恒定的壓力。

與當前款式的太空服相比，這種光滑、時髦的太空服要輕約60%，還能提供前所未有的機動性。它採用模組化結構，便於在實地快速維修。而先進的生物感測器能持續監測生命體征和環境狀況。當我們最終踏上火星時，這些太空服或許會發揮關鍵作用。

時間表：處於高級測試階段，預計會在21世紀30年代應用於火星任務。

太空製造業

雖然我們還遠未達到在零重力環境下製造太空船玤的程度，但太空中的微重力環境將為實現一些在地球上無法複製的製造流程提供得天獨厚的條件。國際空間站上的一些現有設施正在生產“超純氟化物”光纖，其信號損耗僅為傳統石英光纖的百分之一。

制藥公司正在利用微重力結晶技術開發治療阿爾茨海默病和癌症等疾病的更有效方法。下一代太空工廠將配備用於連續生產的自主機器人系統、用於製造大型結構的先進3D列印設施，還將具備生物製造能力，有朝一日或許能列印人體器官。

時間表：國際空間站上的研發工作範圍正在擴大，計畫在21世紀20年代後期部署專門的商業設施。

人工重力生成

如今，《2001太空漫遊》中旋轉式空間站的概念實際上已是在太空中製造重力的過時方法。當前的人工重力系統研究超越了基於旋轉的簡單方法。新設計將納入可根據不同生理需求進行調整的可變重力區，而先進的磁系統有望實現局部重力控制。

相關研究正在探索將選擇性人工重力與先進生物技術結合起來，以在長時間太空飛行中維持人類健康。該技術有望讓人類長期停留在太空中，同時消除此前限制人類太空探索活動的、與接觸微重力有關的許多健康風險。

時間表：相關研究正在進行中，預計到21世紀40年代用於深空任務的系統將投入運行。

月球和火星棲息地

下一代行星棲息地系統已在突破可能性的邊界。艾康公司的“奧林匹斯專案”正在開發自主式3D列印系統。這種系統會利用當地的風化層建造能夠抵禦極端溫度變化和微隕石撞擊的防輻射結構。

這些棲息地融合了先進的生命支持系統，能夠迴圈利用高達98%的水和氧，同時採用生物再生系統，將廢物處理與食物生產結合到一起。

時間表：首批月球棲息地預計在21世紀30年代初投入運行，火星棲息地估計在21世紀40年代投入運行。

碎片清除系統

如果《機器人總動員》中的機器人“瓦力”有個太空“表親”，它的樣子可能就類似於現代的碎片清除系統。超過3.5萬塊已被追蹤到的碎片威脅著衛星和各種飛行器。為了應對這種情況，這些高科技垃圾收集器結合了多種技術：配備先進人工智慧視覺系統的機械捕獲臂、以非接觸方式操控碎片的電磁系繩，以及能讓多塊碎片同時脫離軌道的創新型“拖曳帆”系統。

這些系統配備了用於完成精確飛行動作的離子推進器，以及用於準確追蹤碎片的鐳射測距系統。每臺太空碎片清除系統每年可以清除5到10個大型碎片類物體。

時間表：正在開展初步演示任務，預計到21世紀30年代開始全面運行。

生物醫學研究

目前，國際空間站在每組乘員輪崗期間(大約6個月)會開展約250項科學任務，其中很大一部分致力於生物醫學研究。JAXA在微重力環境下進行的蛋白質晶體生長實驗會產生形態格外良好的晶體，這有助於更好地分析蛋白質結構，以及加速藥物研發進程。這些進展對長期太空任務而言尤為關鍵。未來也可能在月球棲息地開展此類研究。

時間表：研究正在進行，預計21世紀30年代會取得多項重大突破。

太空推進技術

脈衝航太公司等企業正在開發相關系統，目標是將衛星快速從近地軌道轉移至中地球軌道或地球同步軌道，從而拓展較高軌道中的商業機會。磁等離子體動力推進器方面的突破性進展帶來了實現高推力和高效率的可能性，而新型可變比沖系統則使在不同任務階段實現性能優化成為可能。

雖然曲速引擎和超光速推進裝置可能仍只存在於科幻作品中，但太空推進技術將變得越來越具有未來感。相較於化學火箭，美國國家航空航天局和國防部高級研究計畫局目前正在開發的核熱推進系統有望將火星之旅的時間縮短40%。先進的離子推進系統使用新型推進劑和功率較高的太陽能電池陣列，將實現科學界先前認為電推進系統無法達到的推力水準。

時間表：到21世紀30年代初，首個核熱系統預計投入運行，先進的電推進系統則已經部署。

小行星資源利用

雖然我們還未達到《蒼穹浩瀚》中展現的資源開採水準，但現代小行星採礦概念已遠遠超出了單純採集貴金屬的範疇。新技術讓人類能在太空中直接加工原材料。自動精煉廠能生產燃料、建築材料、甚至複雜的製成品。

先進的勘探系統將結合多種傳感技術，包括中子光譜術、鐳射誘導擊穿光譜術和深穿透雷達，以精確描繪小行星的成分和結構。該系統也許能獲取價值數萬億美元的資源，同時為太空製造業和推進劑生產活動提供關鍵材料。

時間表：21世紀20年代末開展初步勘探任務，21世紀30年代啟動試點開採作業。

在軌維護工具

在軌維護這一新興領域正從簡單的使用壽命延長任務轉變為綜合維護和升級能力。各種現代維修工具將精密機器人技術與人工智慧驅動的自動技術結合起來，能夠在軌道上執行複雜的維修和改裝任務。新能力包括在軌組裝大型結構，使用3D列印技術來維修部件，以及升級衛星硬體和軟體系統。

這些維護工作將得到先進診斷系統和新的標準化介面的支持。前者能預測潛在故障；後者為日常維護操作提供便利。

時間表：目前處於原型開發階段的基本維護功能應該在2030年前就能用上了，先進的維修和升級功能將在21世紀30年代結束前逐步上線。

來源：參考消息網