美國更新未來30年新興科技趨勢報告,太空科技入選10大核心趨勢
2021-01-21 國家空間科學中心作者：李明 宋婷婷 範全林
中國科學院國家空間科學中心
空間科學與深空探測規劃論證中心
美國作為世界科技強國，歷來高度重視發展戰略研究，近年來持續對未來科技趨勢進行了研判。已更新至第四版的《2017-2047年新興科技趨勢》報告就是一個非常值得關注的個案。太空科技連續入選該報告10大跨領域的核心趨勢，這說明經過60年的發展，世界航天依然保持著旺盛的創新活力和對經濟社會發展的關鍵地位。
圖 1美國2017-2047年新興科技趨勢報告
新興科技趨勢報告是在美國自2010年以來由政府部門、諮詢機構、科研機構和智庫等發表的科技趨勢相關研究和調查報告基礎上提鍊形成的，由美國陸軍發布，報告原本立足於了解影響未來的作戰環境、塑造未來30年的作戰能力，但實際效果顯著增值，既能幫助美國相關部門對未來30年可能影響國家力量的核心科技有一個總體上的把握，又為國家及社會資本指明科技投資的方向，以確保美國在未來世界中的戰略優勢。
2017~2047年第四版版報告通過對947項科技趨勢的綜合比對分析，並藉助自然語言處理（NLP）技術，提出了10項貫通各領域的新興科技趨勢，太空科技赫然在列，其他還包括量子計算、機器人和人工智慧、先進材料和製造、應對氣候變化的技術等。報告指出，航天時代始自1957年人類第一顆人造地球衛星發射升空，但太空仍然是一片基本上未得到充分利用的疆域，正在進入前所未有的蓬勃發展階段。航天國家近幾年在衛星製造/機器人探測、先進空間推進、輕量化材料、增材製造（3D列印）、元器件小型化、低成本商業航天飛行等方面的重要進展表明，太空科技仍將是未來30年技術創新的一個重要焦點。
圖 2利用「墨子號」實現首次洲際量子保密通信（圖片來源：中國科學院）
在進入太空方面，美國太空探索技術公司（SpaceX）、美國藍色起源（Blue Origin）等新興商業航天公司已經實現了可重複使用火箭發射/回收等顛覆式創新技術，極大地降低了載人航天飛行和衛星發射進入太空的價格，開啟了低成本太空探索的新時代。
圖 3 SpaceX 首次海上成功回收「獵鷹9號」一級火箭（圖片來源：SpaceX）
在太空資源勘探和利用方面，小行星採礦是一種更具投機性且具有潛在變革性的新興技術。報告估計，有15,000顆近地小行星可以利用目前或短期內可實現的空間技術進行開採，但要利用小行星採礦產生顯著的經濟效益，仍然存在重大的技術壁壘。例如，很難利用目前的地面和軌道傳感器準確分析大多數小行星的組成，使得從小行星中回收礦物質的成本無法確定，導致難以吸引投資者的興趣。隨著商業航天發射成本的下降，加上中國和其他國家政府對空間技術投資的加大，小行星資源開採到2047年可能得以實現。
圖 4隼鳥2號探測器首次降落小行星「龍宮」並採樣（圖片來源：JAXA）
在載人深空飛行方面，探索太空甚至移民月球、火星等地外宜居天體是現代人類長久的夢想。在未來的30年裡，科技的進步將會帶領人類重返月球；同時，人類登陸火星以及小行星資源開採和利用等宏偉的探索將可能實現。
圖 5嫦娥四號著陸器與玉兔二號巡視器首次登陸月背（圖片來源：國防科工局）
報告列舉了三項代表性的新興使能太空科技趨勢：可重複使用的運載工具、高度人工智慧的探測器/著陸器/巡視器和就位製造技術、高可靠自修復的在軌太空飛行器系統，並橫向剖析了太空科技對空間基礎設施、戰略性新興產業、太空資源利用和商業航天、全球氣候變暖、空間安全和對抗等涉及各國社會、政治、經濟、環境、國防等核心領域發展趨勢的影響。
圖 6中歐合作衛星任務：太陽風—磁層相互作用全景成像衛星（SMILE）
眾所周知，軍事科技往往早於民用科技，並且會逐漸變為民用，代表了人類最高水平的文明成果。我國正在建設科技強國，航天強國，強調要加強重大創新領域戰略研判和前瞻部署。美國《2017-2047年新興科技趨勢》關於太空科技未來30年發展趨勢的研判，值得我國航天部門及空間科技界的關注。
參考文獻：Emerging Science and Technology Trends：2017-2047 A Synthesis of Leading Forecasts.
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