探索浩瀚宇宙为人类社会造福

齐国生：航天科技集团董事会秘书

       人类有无限的创造力和想象力，我们的祖先，不断的创造发展，创造除了光辉灿烂的人类文明，包括科学、哲学、文化与艺术。太空探索便是人类创造活动的伟大实践之一。

一、人类对太空的兴趣

       探索和开发太空是人类与生俱来的秉性，自古以来，人类一直都在探索宇宙的形成、宇宙的边际及地球在宇宙的位置。

       “月明星稀”“星辰浩瀚”“蟾宫折桂”……自古以来，我们伟大的祖先便对头顶这片苍穹充满了浓厚的兴趣和浪漫的想象，当他们结束一天的耕作，围坐在田垄地头，仰望那渺远的银河，心中对翱翔太空的希冀一道寄往了星辰大海。

       还有文人们对迷幻的太空也充满了好奇。苏轼：“明月几时有，把酒问青天。不知天上宫阙，今夕是何年。”

       曹操的《观沧海》：“东临碣石，以观沧海。水何澹澹，山岛竦峙。树木丛生，百草丰茂。秋风萧瑟，洪波涌起。日月之行，若出其中。星汉灿烂，若出其里。形神至栽，歌以咏志。” 月球最能满足人类对浪漫的想象。

       19世纪科幻小说作者凡尔纳的《环绕月球》的故事也是讲述了一个科学幻想的探月活动。说的是南北战争后，一个史无前例的科学实验轰动了全世界。炮兵们在巴尔的摩建立了“大炮俱乐部”，它的会员们突然想起要和月球建立联系，向月球发射一颗炮弹。科学家认为可行，募捐三千万法郎，进行了这个伟大的工程。巴尔地摩大炮俱乐部发射的炮弹遇见了一颗火流星，它的引力使炮弹逸出轨道，无法抵达月球。他们置危险于不顾，观测地球。最后飞到月球与地球引力相等的死寂点的另一边，向地球降落，军舰将他们救起，受到美国人民的欢迎。这次幻想的伟大航程中作者特意安排了一位画家参与其中，这大概是最早的科学家与艺术家结合在一起的太空实践活动吧

       人类对如何进入太空、太空中是否有生命存在、人类可否在太空中生存和繁衍后代？其他星球上是否也有像地球人类一样的宇宙生命体充满了好奇。与之伴随的运载火箭、人造地球卫星、“东方号”飞船、火星漫游车、航天飞机……人类在太空探索中取得了一项又一项的辉煌成就，不断拓展着人类在宇宙中求知的视野。

二、探索太空的脚步

       人类探索太空的脚步是沿着从陆地到海洋，从海洋到天空，再从探空到太空的路径而行走的。

（一）人类陆地资源的开发

       在欧亚非三洲原始大陆的巨大扇形陆地上，诞生了中国、古埃及、古印度和古巴比伦四大人类文明发源地，人类开始了对陆地的探索，开发和利用大自然提供的资源，学会了使用和保存火源、制作工具，摸索并掌握了种植、打猎、捕捞纺织与畜牧的技能。利用土地可以说是人类赖以生存的第一资源。我们常说“大地母亲！”，这句话也体现这人类长期依赖于土地而生存的感情表达。

（二）人类向海洋资源的拓展

       早在2000多年前，人类涉足广阔无垠的海洋。到了15世纪末，随着人口的日益增加，环境恶化和水土大量流失，预示着陆地资源的不堪重负，为争夺陆地资源的战争不断爆发，于是，大航海时代开始了。大航海时代又被称作地理大发现。标志着人类开发利用海洋资源，海洋资源是人类赖以生存的第二资源。它不仅成为了历史长河中全世界最主要，最天然的交通基础资源，海中的生物、矿产、潮汐能、海洋热能、海上风能、可燃冰等难以穷举的资源，蕴藏着巨大的能量。

       十六世纪前后，自然环境和历史传统所形成的各个地区与国家的特产品及其产量的不断提高，需要开辟更广泛的国国外市场。这种社会需求所引起的国际贸易交往的扩大，使海运胜于陆运的优势越来越明显。浩瀚无涯的海洋可以四通八达，不像陆地上交通那样容易受政治疆域的国际形式的制约，而且费用也比陆地交通便宜的多。

       18世纪工业革命后，随着天文学、地理学的发展，航海业达到空前规模，各大洲内部和之间开始了经常性的较为密切的联系，全球性的国际关系逐渐形成，丰富了人类的生活并进一步推动了科技的发展。内陆文明纷纷走向海洋。海洋占地球面积的71%，矿物资源是陆地的1000多倍，食物资源超过陆地1000倍，直至当今海洋仍为世界各国高科技竞争的新热点。

（三）人类向天空资源的拓展

       在“海土”世纪开始的同时，1903年，莱特兄弟发明的飞机，则把人类探询的目光带到了蓝天。1919年一战结束后，民用航空运输市场高速发展，引发了设计与制造民航运输机的热潮。飞机成为一种快速、方便、经济、安全、舒适的洲际往来主要工具，使世界各地的距离不再遥远。有人称为这是人类开发利用的第三资源。

（四）人类向太空资源的拓展

       中国宇航出版社2017年出版的《外空矿物资源》的作者杜勒在书中讲到：“人类的消费需求继续增加，人类正在稳步地消费地球有限资源。虽然通过创造替代品和提高效率，开发新技术给我们带来希望，但数据表明，全球年度人均消费总量仍然在不断上涨。正如《外空矿物资源》一书中提到一位作者所言，‘消费着最后几小时的古老阳光’，[哈特曼(Hartmann)，1999]我们已经走上了一条不归之路，——比喻我们将不可再生和快速消耗的碳氢化合物库存作为我们的能量金字塔的根基。这是一条不可逆的道路，很容易导致社会崩溃。但是，一种方法就是利用太空资源并推翻了那个预言。”所以“选择太空”，利用太空是人类发展的必由之路。这是人类赖以生存的第四资源。比如，月球上有一种非常珍贵的资源氦-3，这种资源是核聚变必须的原材料，能够提供高效、安全的发电。氦-3在地球上非常少，已探明容易获取的储量只有半吨，但在月球表层土壤中的储量却高达100万吨，是地球的200万倍，足够全世界发电使用1万年。

       因此人类开始了太空探索，开始考虑如何开发利用太空资源，开始探索人类赖以生存的第四资源——太空资源。正如奥尼尔博士[1976}所描绘的那样：“只有当人类忽视了我们大气层之外的所有资源，忽视了那些数千倍于我们从这个被困的地球所能获得的所有资源的时候，生长极限的宿命论或许才是合理的。”，“这个微小的地球并不是人类的监狱，她并非是一个封闭的、资源不断减少的星球，事实上她处于一个充满机遇的庞大体系中……”

       1957年，苏联的第一颗人造地球卫星成为了人类探索太空、认知和利用太空资源的第一步，给人类开了一扇天窗，从此人类社会活动范围随着科学的进步不断扩展，利用资源的能力也不断提升。

 三、探索太空的现实意义

       探索太空不仅是人类千百年来的求知兴趣所在，也不仅是嫦娥与吴刚的美丽的诗情画意，还有其重要的现实意义。

（一）太空资源是人类赖以生存的重要资源

       从人类漫长的发展史来看，人类的活动始终是围绕着对资源进行占有和利用展开的，这方面有无数案例。

       开发太空资源为什么又如此迫切呢？因为在资源环境方面看我们面临着严重威胁。随着人类社会的发展，人口的急剧膨胀，人类对自然资源的消耗和破坏日益加剧，资源匮乏、生态恶化、环境污染和灾害频发，（这几个月我们都有感受吧，）地球资源和生存空间的限制带来了生存的危机，地球资源日益枯竭成为世界关注的问题。我们的背后是备受资源约束的世界。

       我们的地球生态已经负载运行。1971年12月29日人类第一次透支了地球全年可以更新的资源。自1986年开始计算的“地球透支日”每年都会比前一年提早到来。1993年为10月21日，2003年为9月22日，2018年为8月1日。2024年的地球超载日为8月1日。从这一天起，地球已用完了本年度可再生的自然资源总量。

       从工业革命以来，人类活动导致的全球变化、消耗的能源已超过过去数千年的总和。现在的平均气温比工业化时代之前上升了1摄氏度，有的地方是2摄氏度。温度持续上升将会给人类带来灾难。一位航天专家很富有感情的话说到：“地球虽美，我见尤怜”，表达了他对人类、对地球资源消耗的忧虑。

       比如人类社会发展的基本能源，有人预测世界石油还有40—50年的开采储量；世界天然气已探明储量够世界使用42年；世界煤炭开采年限在100-150 年之间。美国海因莱茵基金会主席杜勒与张振军主编的《外空矿物资源》一书讲到了这样的情形，说到：（我们）“人类正在稳步地消费地球有限资源。虽然通过创造替代品和提高效率，开发新技术给我们带来希望，但数据清楚地表明，全球年度人均消费总量仍然在不断上涨。正如一位作者所言，‘消费着最后几小时的古老阳光’[哈特曼[Hartmann)，1999]，我们已经走上了一条不归之路——比喻我们将不可再生和快速消耗的碳氢化合物库存作为我们的能量金字塔的根基。” 作者接着说到：“这是一条不可逆的道路，很容易导致社会崩溃。但是，一种方法就是利用外空资源并推翻那个预言”。作者面对当前我们人类的困惑给出了答案，就是探索和开发太空资源，解决过度能源消耗的方法除了节约利用能源、开发可循环再生能源等措施之外，就是开发和利用太空资源来改善扩大人类的生存环境。

（二）太空经济是后疫情时代全球经济复苏的一个亮点

       从近年的发展来看，太空经济已经形成了一个规模庞大的产业链条。在太空活动的科学探索、技术研发、型号研制过程中产生了大量的创新成果，通过直接应用和转化应用等方式广泛作用于国民经济和其他领域的创新过程中，拉动了电子信息、机械、材料、能源、生物、甚至医学的发展和进步。美国航天基金会统计，近5年全球太空经济年均增长5.6%，这是后疫情时代、经济复苏乏力背景下，全球经济的一个亮点。

       美国在《2021年航天工业基础现状报告》中呼吁制定专门的太空经济战略，他们从不同的角度表达了对太空领域的认识是：认为“太空是一个经济领域”、“太空是一个战略领域”、“太空是21世纪的产业”、“太空是经济增长的源泉”。

（三）探索太空是航天国家未来发展的重要战略高地

       随着空间技术的发展和太空开发应用，其在维护国家安全、推动科技进步和经济社会发展等方面的地位和影响力不断得到提高。太空以其得天独厚的空间位置资源等，以及其在政治、经济、科技、军事、外交等方面所发挥的重要的价值，越来越为人们所重视。我们目睹的国际形势、世界格局、中美关系、俄乌战争、巴以冲突，都会感受到把控太空资源的重要。都离不开航天技术在太空领域的较量。

        当前的太空探索绝不仅仅是个单纯的科学探索问题、经济发展问题，而是关系到国家未来命运和地位问题，它已成为主要航天国家未来发展的重要战略之一。

       早在1860年代的法国作家凡尔纳的一部科幻小说《环绕月球》关于为什么要登月问题有这样的一段话：“为什么？为了以美国的名义占领月球！为了给合众国加上第四十四可星！为了在月球上开辟殖民地，耕种那里的土地，在那里繁殖后代，传播艺求、科学和工业！如果月球还不如我们文明，我们就开化他们，如果他们还没有建立共和国，我们就给他门建立一个！” 听到了吧，西方在资源方面早有的野心，我们可以闻到国际间对资源激烈较量的味道吧。因此，太空领域是人类争夺、占有、利用资源的战略高地，过去是这样，现在是这样，未来也是这样，而且未来愈发激烈。我认为对于太空资源的开发利用必将成为航天发展的引爆点，探索太空资源，发展商业航天，目前我们处在全新的战略机遇期。

四、未来太空资源的开发利用

       当前，人类太空探索处于新的活跃期，正在由技术驱动和科学牵引并举，逐步发展到以资源开发为主的新阶段。随着全球对可持续能源需求的不断增加，太空能源的开发逐渐成为各主要航天国家的战略重点。通过开采地外天体资源。尤其是太空太阳能发电（SBSP）、小行星采矿和月球资源利用等，被视为未来全球能源供应的重要潜力渠道来源。太空资源的开发有如下类型：一是普遍存在的资源，如阳光，无处不在的真空状态，不同程度的热/令状态。二是轨道资源。目前地球同步轨道的400多颗商业通信卫星就属于此类。三是小行星的探索。四是月面探索研究。五是深空其它星球资源。

（一） 月求资源开放

       迄今为止，世界各国已经进行了上百次的月球探测活动，前期的月球探测表明，月球蕴藏着种类丰富、数量众多的自然资源。月球岩中含有地壳中的。全部元素和约100多种矿物。其中绝大多数矿物的成分和结构与地球上的矿物相近，有几种为地球上未发现的矿物。

       月球上有一种非常珍贵的资源氦-3，这种资源是一种理想的核聚变必须的原材料，能够提供高效、安全的发电，被认为有望解决地球的能源危机。氦-3在地球上非常少，已探明容易获取的储量只有半吨，但在月球表层月壤中的储量却在60万吨以上，是地球的百万倍，足够全世界发电使用1万年。此外，月球土壤中还含有硅量为20%，可用于太阳能电池，以及蕴藏着铝(14%)、铁(4%)、钙及少量的钛、锰、镁、铬等元素，这些元素对于高科技产品的制造和能源生产具有重要意义。

（二）小行星资源开发

       小行星“这类外空资源具有显著的矿物多样性，也是对人类最大的威胁之一。应对威胁问题已经开始得到解决，而其潜在的商业价值估计是巨大的。”

       小行星是太阳系内的一种天体，其体积和质量比行星小得多，但数量众多，且含有丰富的资源。截至2023年3月，人们已经发现超过120万颗小行星，这很可能仅是所有小行星中的一小部分。目前已知的近地小行星的数量每年增长1200颗。所谓近地小行星就是轨道接近地球的小行星。这样需要最少的能量就能到达它们并返回地球。它们的资源价值也引起了广泛的关注。

       一些小行星被认为含有丰富的矿产资源，如碳氢化合物、铁、‌镍等。例如，一颗名为“‌241日耳曼尼亚”的小行星，其上含以碳氢化合物为主的各种矿产资源的总价值高达近百万亿美元，相当于全世界一年的GDP。另一颗名为“‌16普赛克”的小行星，据信含巨量的铁和镍，其价值也被估计为100兆美元。

       为了探索和利用这些资源，‌NASA等机构也在计划探测和开采小行星。例如，NASA于2023年10月发射探测飞船前往“‌16Psyche”（16普赛克）小行星的探测器。

       美国人杜勒与张振军主编的《外空资源一书》有这样一段话：“在太阳系中有数百万颗环绕太阳运行的小行星。现在人类是时候该决定如何利用这些资源了。是在太阳系，甚至超出太阳系，建立一个宏伟灿烂的文明，还是忽视这些资源，留在地球，等待着迟早要来的小行星撞击的毁灭？”该书中还讲到：“实际上，约翰.刘易斯博士估计，按照今天的生活标准，太阳系范围内人口容纳能力在10千万亿。(摘自杜勒与张振军主编的《外空矿物资源》，第3页。2017年，宇航出版社出版，)

       在小行星开发探索方面，深空探测取得众多成果。2023年10月，NASA实施首个金属质小行星“灵神星”探测任务，探索金属小行星的起源和商业开采的可能性。

（三）太空发电

       太空能源不仅为地球提供了一种新的能源解决方案，还将推动航天技术和经济的发展。各国在太空能源发开领域的布局，展示了全球在这一前沿科技领域的激烈竞争与合作前景。

       美国在太空能源开发方面处于全球领先地位，特别是在太空太阳能发电（SBSP）探索方面。在太空太阳能发电领域，美国加州理工学院和NASA合作，于2023年发射了一颗实验卫星，用于测试从太空向地球传输能量的技术，但商业化仍面临技术复杂性和成本高昂的挑战。

       日本JAXA在2015年成功进行了太空能量传输的地面实验，并计划在未来十年内进行实际的空间验证。然而，太空太阳能发电的商业化路径仍然不明确，主要由于高成本和技术难题。

       中国在太空能源开发方面已有明确的规划，特别是在太空太阳能发电，中国对太空太阳能的探索始于“十一五”期间，并在2018年正式启动“逐日工程”，目标是在2030年实现小型空间太阳能电站的验证，并在2050年之前建成千兆瓦级的太空发电站。

（四）登陆火星计划

       马斯克的移民火星计划‌是一个雄心勃勃的项目，旨在将人类送往火星，并在那里建立自给自足的城市。马斯克，作为SpaceX和Tesla的创始人，一直致力于推动人类进入太空的探索。他的计划包括在短时间内向火星发射不载人的飞船进行测试，随后在更远的时间点实现载人飞行和建立永久居住地。马斯克的长期目标是在火星上建立自给自足的城市，并最终实现8万人的火星移民。他甚至设想了一个更为宏大的计划，即在20年内，在火星上建立一个拥有100万人的城市‌。为了实现这一目标，马斯克和SpaceX正在研发星舰火箭，这是一种前所未有的大型火箭，旨在更有效地将人类送往火星。此外，SpaceX还在研究如何在火星上建立居住地，包括适合火星环境的建筑材料和生存技术‌。尽管马斯克的计划需要巨大的资金投入，但他通过Tesla等公司的成功积累了大量的财富，为他的火星探险计划提供了资金支持。此外，他的计划也引起了全球范围内的关注和支持‌。马斯克的移民火星计划不仅是一个科技挑战，也是对人类未来生存和探索未知领域的深远思考。尽管面临着巨大的技术和资金挑战，但他的愿景和行动激发了全球对于太空探索的兴趣和参与‌。（完）

作者简介：
      齐国生，1959年出生，北京市人，1983年毕业于中国人民大学第一分校，企业管理硕士。现任中国航天基金会副理事长。中国航天书法家协会主席。
      曾任北京市审计局党组书记、局长，国家审计署人事教育司司长，企业审计司司长、青岛市政府市长助理，四川省政府副秘书长。中国航天科技集团有限公司总经济师、董事会秘书兼总法律顾问、中国空间法学会副理事长等职。          
      长期从事审计、法律、董事会建设、商业航天、金融投资等相关管理和研究工作，并对管理创新、科技与艺术的融合有较深入的研究与实践。著有《太空资源》、《航天老照片》、《董事会投资决策概览》、《中央企业董事会建设探析》、《商业航天发展战略及研途径研究》等多部著作。
   享受国务院政府津贴、获国资委劳动模范称号及中国航天基金会贡献奖。