太空技术的未来：从卫星通信到月球探索

太空技术的未来：从卫星通信到月球探索

过去十年间，技术成本的迅速下降使得太空技术的可行性和重要性显著提升。卫星和运载火箭在尺寸、重量和功耗方面的降低，直接导致了发射次数和太空技术应用的增长。

趋势及其重要性

过去十年间，技术成本的迅速下降使得太空技术的可行性和重要性显著提升。卫星和运载火箭在尺寸、重量和功耗方面的降低，直接导致了发射次数和太空技术应用的增长。我们见证了大规模卫星互联网连接的兴起——以SpaceX旗下的Starlink为代表，私营市场在运载火箭领域的参与和创新不断增加了非太空技术公司的关注和投资，这些公司看到了远程连接、多频段地球观测等领域的一系列机遇。到2035年，太空硬件和服务提供商作为行业的“支柱”，其收入可能增长至超过7500亿美元，但不同太空技术的采用情况差异很大。虽然部分技术已迅速部署并扩大规模，但未来太空产业的许多活动，如太空采矿和轨道制造，仍处于起步阶段，未来几年将面临一系列技术和地缘政治挑战。

最新进展

• 低地球轨道（LEO）卫星通信星座持续增长。多家公司正在规划或部署LEO卫星星座，用于商业和政府用途。
• 直接到设备（D2D）连接的兴趣和预期扩展持续升温。各公司加大了对该技术的关注，以扩大对偏远地区的覆盖。
• 全球发射活动增加。2023年发射活动持续引发关注，预计发射次数为223次，较2022年的186次增长20%，其中大部分发射来自美国公司。
• 月球活动在私营和公共部门持续展开。2024年1月，日本成功完成了该国首次也是全球最精确的月球着陆。这一事件体现了私营和公共领域对月球着陆的广泛兴趣。
• 随着非太空技术领域兴趣的增加，提供端到端解决方案的整合趋势日益明显。随着市场逐渐成熟，客户（尤其是企业）要求与现有基础设施无缝集成，并减少实施的复杂性，太空技术公司越来越专注于提供端到端（E2E）解决方案。这体现在太空技术公司（如提供D2D技术或遥感分析的公司）与采矿、农业和可持续发展等行业的企业之间的单一合作中，这些企业寻求硬件和软件解决方案。

现实生活运用

除了手机直连卫星的服务以外，涉及空间技术应用的实例还包括以下内容：

• 印度于2023年8月成功将其月船3号（Chandrayaan-3）月球着陆器降落在月球上。这使印度成为第四个成功在月球上着陆航天器的国家，也是第一个在月球未探索的南侧着陆的国家。
• 随着国际空间站计划在2030年底左右退役，多家商业公司正在竞相建造和运营低地球轨道（LEO）空间站。
• 澳大利亚政府委托地理空间分析公司HawkEye 360，利用其遥感卫星和射频数据分析技术，开展试点项目，以检测和防止太平洋岛屿地区的非法和无管制捕捞活动。HawkEye 360运营着21颗卫星的星座，并计划到2025年扩展到60颗卫星。
• 纳米卫星初创公司Fleet Space Technologies在2023年年中完成C轮融资，筹集了3300万美元后，收购了矿产勘探公司Thor Energy的股权。两家公司将共同使用Fleet Space的ExoSphere技术进行矿产勘探测试，该技术利用其卫星和地震阵列技术创建矿产勘探地点的3D模型。
• 卡塔尔航空公司宣布，将开始在部分飞机上安装Starlink系统，为乘客提供Wi-Fi服务。该公司声称，客户将能够实现高达350兆比特每秒的网速，比北美许多家庭的网速还要快。其他引入Starlink的航空公司包括JSX、夏威夷航空、波罗的海航空和ZIPAIR。

基础空间技术

• 小型卫星。模块化小型卫星可通过使用立方星架构和标准尺寸构建模块进行定制，以执行日益多样化的任务。
• 遥感技术。全谱成像和监测技术用于观察地球特征，如海洋学、天气和地质学。
• SWaP-C进步。卫星和运载火箭在尺寸、重量、功率和成本（SWaP-C）方面的降低，提高了空间技术及相关应用的成本效益。
• 发射技术进步。技术进步（例如计算机辅助设计和材料科学）、助推结构和发动机的重复使用、新型低成本重型运载火箭的出现以及发射频率的增加，正在为进入太空开辟道路。我们看到了更先进发射技术的潜力，如核推进。
• 先进连接技术。这些技术，包括激光通信、电子扫描天线和自动化卫星操作，预计将在未来几年取得进展。

关键不确定性

影响空间技术未来的主要不确定性包括以下内容：

• 空间技术的成本效益是实现进一步扩展的必要条件。
• 治理机制需要更好地定义频谱和轨道使用权的分配，以适应越来越多的参与者、卫星和应用。
• 由于商业参与者的增加，网络风险（包括数据泄露、恶意软件和其他网络攻击）的数量和复杂性正在上升。

关于未来的重大问题

公司和领导者在推进空间技术时，可能需要考虑以下几个问题：

• 领导者如何定义空间和空间技术的所有权与使用权？
• 行业如何在关键领域建立治理结构（例如，减少无意干扰、促进安全操作、保护产权和使用权、确定责任以及鼓励公平的数据共享）？
• 利益相关者如何协调以有效管理太空垃圾和交通？
• 未来的卫星分布将如何（例如，轨道间的平衡）？
• 考虑到多种因素（宏观经济、端到端解决方案的推动等），市场将如何演变？
• 私人发射市场内的竞争将如何发展？
• 随着竞争加剧以及频谱使用中干扰和僵局的风险增加，当前的频谱分配体系能否持续？