從航天運輸系統發展路線圖思考航天商業化

內容簡介:

去年11月，中國航天科技集團一院發布《2017-2045年航天運輸系統發展路線圖》學術成果，各大媒體轉載了這則新聞。當晚在看過其中一篇報道後，在體育館打球後與Z博士聊起這則報道，Z博士是大連理工大學物理系碩士，卡爾斯魯厄理工大學能源研究中心，核物理專業博士，研究方向是磁約束核聚變，現在正在我校作為訪問學者。博士熱情洋溢的剖析了這份路線圖的字句。使我意識到，由於知識的淺薄，我完全沒有讀出這份路線圖的指導意義，經過一段時間的研究，我認為這份路線圖透露的內容預示著空間資源的開發利用大規模商業化將在2030-2040這十年之間實現，其影響將會無比深遠和廣泛。

本文將回答幾個關於航天以及它的大規模商業化的重要基本問題，同時通過《發展路線圖》，描繪三十年內航天技術的發展方向，以及可能能夠達到的高度。

• 航天時代與大航海時代，商業動機與技術困難：

如何理解太空？這是個很重要的概念問題，它是天空的延伸，還是人類面對的另一片大洋？無論從地緣還是技術的角度，答案都是後者。的確，雖然現在航天器的研究，航天員，都有濃厚的空軍背景，各國都一樣。這是太空原始時代的特徵，隨著航天技術的成熟，航天行動將會快速商業化，屆時，當所有人類目光齊刷刷望向更遙遠的星海，無論從地緣還是技術，我們的感受和15世紀的歐洲人不會差太多，屆時所有的航天行為將帶著濃厚的航海特徵。關於這一點會在後續更多的證明，

在這裡先將航天商業與大航海做一些比較，討論幾個航天商業化的重要問題。

1. 航天商業的需求

從絲綢之路以及它的取代者香料航線，給我們的啟示是，對於存在地理屏障的商貿行為，交易或是開發高價值，高利潤的商品或稀缺資源是最重要的原因。那麼航天商業的需求在哪？

航天商業的地理屏障相對難理解一點，不僅僅是星體之間的距離，還需要考慮進入空間的高成本以及低效率。受制於引力的影響，人們從地球出發進入近地軌道（距地面300公里）的能耗以及成本是相當於從近地軌道出發往深空行進300，000,000公里。類似於我們要抵達彼岸，首先需要翻越珠峰，然後再劃木船進入公海，忍受飢餓，輻射，低溫很長時間。這和全鎖具帆船被發明出來之前的商業駝隊翻越沙漠或者小木船靠著海岸線前行如出一轍。

後面更詳細的談到技術問題。

在目前開採成本高的情況下，我們對空間的資源開發是十分有限的，而且幸運的是相對來講需求也不高。幾乎所有航天發射行動都是政府行為，不僅投入高而且不盈利，以國際空間站耗資1500，000，000，000$，其實看不到太多商業成果。同樣，多數知名的航天行為，例如我國探月工程，空間站建設也都無大的商業價值，主要是為應對未來社會對空間資源的大規模需求作重要技術儲備，降低開採成本。

航天若要實現大規模商業化首先需要有大量，而且急迫的資源需求。目前最看好的是氦-3以及其他核聚變燃料，例如氘以及氚。

核聚變發電是被看好的清潔能源技術，相比較裂變發電有許多重大優勢，幾乎可以說是完美的電力來源。

所需的聚變材料比如說氦-3在核融合過程中不放射中子，帶來安全管理上的巨大優勢。氦-3的能源償還比估計可達250%。這個償還比和鈾235生產核燃料及地球上煤礦開採的20%和16%相比，10噸氦-3就能滿足我國全國一年所有的能源需求，100噸氦-3便能提供全世界使用一年的能源總量。效率提高可見不是一點。

只不過氦-3在地球上的儲量十分稀少，人類已知的容易取用的氦-3全球僅有500千克左右，但是在月球上卻儲量驚人。目前已知月球表面的風化層（表皮土）富含大量的氦-3。2015年4月，我國科學家利用嫦娥三號「玉兔」月球車的遙感雷達數據首次給出了較為可靠的月壤厚度估計，認為前人的估計方法可能普遍低估了月壤厚度和氦-3總儲量。

眼下據Z博士所言，中國以及國際上對聚變技術的期待普遍在2030年前後取得形成穩定等離子體的重大突破。目前正在建設的國際熱核聚變實驗反應堆（International Thermonuclear Experimental Reactor）是項目集大成者，投入高昂，多國聯合，將成為世界上最大的磁約束等離子體物理學實驗，這是目前正在建設世界上最大的實驗性托卡馬克核聚變反應堆

除了聚變材料，小行星含有特種金屬以及液態水，因此半導體元器件材料成本下降甚至超導材料的出現會使整個行業有顛覆性變革，其次，對於人類開展深空探索有重要意義的（資源補給）。

總體而言，由於現有技術發展我們仍然對空間資源的運用還有很長一段路需要走。幾乎是鐵器時代的人類和鋁或者石油的之間的關係，

但是值得注意的是，聚變融合技術的突破和眼下能源危機的逐步到來已經給了人類很好的理由發展航天技術。能源短缺是個很現實的問題。

一旦聚變技術取得突破，對於氦-3的需求將會是急迫的，屆時開採氦-3將會是高額利潤的能源項目。

目前美國已有商業公司Planetary resources開始小行星礦業業務，前期業務主要是資源勘測，個人觀點，空間資源開採在20年內無法有效利用，但本公司對於儲量，資源分布的勘測還是很有指導意義的，值得留意，見下圖。

• 技術對於商業規模化的貢獻

絲綢之路的興起，是東西方對商貿的共同追求促成的物流行為

西傳至君士坦丁堡的絲綢和瓷器因為價格奇高，令相當多的人認為中國乃至東亞是一個物產豐盈的富裕地區。各國元首及貴族曾一度以穿著用腓尼基紅染過的中國絲綢，家中使用瓷器為富有榮耀的象徵。高價值，高利潤的產品促使公元一世紀以後的歐亞大陸繁忙不已。值得注意的是，當時絲路運輸以陸運為主要手段，是一種成本和風險都很高的運輸方式。

2014年從中國陝西省出發的「絲綢之路文化之旅」大型商隊重走絲路，

商隊由136峰駱駝、8匹馬和100餘人組成，從陝西省涇陽縣啟程「重走絲綢之路」，途經中國陝西、甘肅、寧夏、青海、新疆5省區的18個城市，每天約行進25公里，歷經一年到達終點——「哈薩克汗國」起源地塔拉茲市。

在現代定位，現代補給，現代道路上行進一年才從西安抵達哈薩克。

其次，由於絲路之間有帕米爾高原，安納托利亞高原之類的多山地形，駝隊需要繞行或是減負，整理來講駝隊運力低下而且低效，因為駝隊本身人工費用就很高，但是阿拉伯一個五百人的駝隊運力不如哈布斯堡王朝帆船運力的30%。

這種情況一直持續到中世紀末期16世紀，這時的歐洲人逐漸掌握一種帆船的製造技術，克拉克帆船，這是一種三桅杆帆船，其排水量大多在1000噸上下。下圖展示克拉克帆船以及其複雜的索具。

克拉克帆船可以說是西方第一種具備遠洋能力的帆船，總結下來其優勢在於

1.利用槓桿定律的複雜索具使水手對帆有良好控制，進而使船可以逆風航行

2.較高而且可以穩定的航速（7-8節）

3.合理船身設計使大排水量成為可能。大的排水量有巨大載貨空間。給養以及貨物裝載有利於遠洋航行。

同時，南歐葡萄牙以及西班牙人由於長期與阿拉伯哈里發國交戰，從交戰過程中逐漸掌握製圖學，並且進入文藝復興時期歐洲人的天文學也有長足進步。擁有適應遠洋航行的船體，以及逐漸成熟的領航技術，這些都意味著歐洲人可以駛離風平浪靜的地中海向大西洋進發。

果不其然，歷史告訴我們，葡萄牙人很快就這麼幹了，進而是整個歐洲。香料貿易航線體現出的高效，低風險和低成本使得其迅速淘汰落伍的絲綢之路，歐洲金融中心從地中海轉移至大西洋沿岸。

費爾南?布勞岱爾（Fernand Braudel）寫道：羅馬帝國衰落之後，達迦馬船隊到達之前，印度洋區域是高度自給自足的。「印度洋只需要外界的奢侈品。」地中海區域對胡椒、香料、絲綢的需求與印度和中國對貴金屬的需求形成了平衡（布勞岱爾，184-185頁）。大航海時代之後，從美洲進口到歐洲（起初是地中海地區，後來是北歐）的絲綢和黃金給了歐洲更多的財富去購買東方的奢侈品，而達迦馬等先驅者開拓的海上航線也遠比早先的陸路運輸更有效率。在這兩個因素的影響下，香料的貿易量很快超過了羅馬時代。

克拉克帆船可以說是西方第一種具備遠洋能力的帆船，總結下來其優勢在於

1.利用槓桿定律的複雜索具使水手對帆有良好控制，進而使船可以逆風航行

2.較高而且可以穩定的航速（7-8節）

3.合理船身設計使大排水量成為可能。大的排水量有巨大載貨空間。給養以及貨物裝載有利於遠洋航行。

同時，南歐葡萄牙以及西班牙人由於長期與阿拉伯哈里發國交戰，從交戰過程中逐漸掌握製圖學，並且進入文藝復興時期歐洲人的天文學也有長足進步。擁有適應遠洋航行的船體，以及逐漸成熟的領航技術，這些都意味著歐洲人可以駛離風平浪靜的地中海向大西洋進發。

果不其然，歷史告訴我們，葡萄牙人很快就這麼幹了，進而是整個歐洲。香料貿易航線體現出的高效，低風險和低成本使得其迅速淘汰落伍的絲綢之路，歐洲金融中心從地中海轉移至大西洋沿岸。

費爾南?布勞岱爾（Fernand Braudel）寫道：羅馬帝國衰落之後，達迦馬船隊到達之前，印度洋區域是高度自給自足的。「印度洋只需要外界的奢侈品。」地中海區域對胡椒、香料、絲綢的需求與印度和中國對貴金屬的需求形成了平衡（布勞岱爾，184-185頁）。大航海時代之後，從美洲進口到歐洲（起初是地中海地區，後來是北歐）的絲綢和黃金給了歐洲更多的財富去購買東方的奢侈品，而達迦馬等先驅者開拓的海上航線也遠比早先的陸路運輸更有效率。在這兩個因素的影響下，香料的貿易量很快超過了羅馬時代。

海運由於技術進步，拉動了更大的東西方貿易量，技術發展使人才和民間資本進入行業更加輕鬆，海運很快接納來自民間的力量，不再只是國家行為（如同現在的航天一樣）。

英國人在1600年成立英國東印度公司EIC。

最初的正式全名是倫敦商人在東印度貿易的公司（The Company of Merchants of London Trading into the East Indies）。它是由一群有創業心和有影響力的商人所組成。這些商人在1600年12月31日獲得了英國皇家給予他們的對東印度的15年的貿易專利特許。公司共有125個持股人，資金為7.2萬英鎊。此時進近距離麥哲倫的船隊出發（1519年）不到100年。

綜上所述，我們來對比一下克拉克帆船出現後的海運對比絲綢之路到底有什麼優勢，首先絲綢之路的特徵羅列如下：

1.低運力，駝隊運力低下，單次運輸能力弱

2.駝隊克服地理及天氣屏障能力弱，駝隊損失率高，（被截留，被搶劫，掉下懸崖之類的天災人禍）

3.速度太低，一天能移動10-22公里

4.駝隊自身攜帶補給有時候超過被運輸的商品數量

可見陸運效率是很低的

海運特徵：

1.海運工具相比陸運工具容易大型化，克拉克帆船以及其改型貨倉容量大，單次運輸能力可觀

2.可不間斷航行，一天移動距離在200公里以上

3.海上不存在地形更變，商路不確定性低

4.整體來講，風險低，效率高

結論，技術促使運輸手段發展，運輸手段對貿易量起決定作用，一旦運輸手段在載貨量，速度，風險，成本四方面有革命性提升時便可促成貿易量的大增。隨著可靠運輸手段成為現實，行業會有越來越多民間資本進入，並起主導作用。

反觀現有航天手段，可以視為歐亞貿易陸運時代，幾個顯著特徵是，目前航天器暫未突破大型化的難題。載貨量非常可憐，而且抵達各星體的時間太長。

下圖展示的是中國以及美國兩個走在航天領域絕對前列的大國未來火箭計劃，兩個最大隻的分別是右側：中國長征九號（LM-9） 左側：美國宇宙發射系統（SLS-B2）

這些大傢伙是很低效的，它們有多高大？一百多米，起飛重量3000噸，運力對LEO（low earth orbit）近地軌道只有130噸，做個比喻的話就是一個和大本鐘一樣大的運輸工具，加一次油能把130噸貨物從廣州送到香港，花費是5後面跟9個0，大約是50億美金。

這一切似乎都與我在本文開頭所言相悖，事實上這一切都似乎說明航天貿易與現在我們生活的距離。但這也恰恰體現了，我看到那份路線圖時的興奮，那晚，Z博士的眼中閃爍的是奧爾特星雲的星光，下一章節我們將從中國航天科技集團一院發布的《2017-2045年航天運輸系統發展路線圖》，簡單討論克服這些問題的技術解決方案。

• 路線圖揭示的發展圖景

本章節將通過路線圖介紹未來二十到三十年航天技術可能的發展方向。

由於引力的束縛，航天器輸送貨物進入近地軌道的難度是很大的，主要的困難在以下幾點：

1.重力加速度，航天器進出大氣層階段抗載荷要求高，深空飛行器無法大型化。

2.巨大的推力僅僅換來十分弱小的載荷。

3.航天器受制於空氣動力學限制，貨艙空間不夠大，貨物體積遭到限制。

4.推進技術以及航天器整體使得航天器大部分結構是一次性使用，所以運送成本很高。

大家可以記住這個比喻，星際空間是一片大洋，而我們所住的平原（地表）在抵達海邊之前還需翻越非常陡峭，是的，的確是非常陡峭的珠穆朗瑪峰，或者說山頂就是海邊。和現實的珠峰攀爬不太一樣，我們可以想像火箭是一種騾馬拉火車，但是這種騾馬（火箭發動機）很吃草料（燃料），所以你的純金打造的車廂（箭體）很大一部分需要裝草，一小點是裝人或者貨物。而且爬到上面得給騾馬減重，你必須把造價昂貴的純金車廂直接扔下去，純金車廂就這麼摔爛了。

爬珠穆朗瑪峰限制就很多了，體格強壯，行李要小而且不能太重。

所以試著想想，這個時候小船尚可以從地表被你背上去來到大洋邊上，但小船不能遠航，你連星際台灣島（火星），或者星際海南省（月球）都得劃個三天半個月。

所以大致的解決辦法的思路是：萬噸巨艦對於遠航是肯定需要的，但受制於前面列舉的困難，你不可能把萬噸巨艦用騾馬拉上去，而是應當將建材用騾馬火車拉上去，在山頂海邊建造船塢和生活設施以便長期居住，在上面拼裝萬噸巨艦，萬噸巨艦的出發和維護都是在山頂的船塢和港口中進行。

在此之前，我們需要思考如何降低騾馬火車的運輸成本

1.結構簡化，減少車廂

2.車廂自我返航

如果這兩點做到可以省很多錢

甚至我們可以修建纜車（建造太空電梯），那麼運輸成本和效率見得到更大提升，回到現實，讓我們看看現實中的計劃。

• 2020年度, 關鍵詞：1.長征八號 2.商業化3.低成本 4.固體火箭

長征八號是2018-2019年起飛的新型火箭，據2017.07.06 長征商業發射用戶大會上，中國火箭技術研究院披露的圖片和數據，這是一款著重低成本，快發射，面向國際市場的火箭。儘管火箭絕對性能上沒有大的提升，但這是中國已確定的首批可利用社會資本共同開發的商業衛星和商業火箭，其中包括已批覆立項的長征八號火箭。長征八號將以商業火箭的模式開發，政府、企業各出一部分資金，並通過社會融資一部分資金，從研製、發射再到提供服務，探索商業航天模式。

商業航天是中國乃至世界都密切關注的熱點。長征八號是中國首批立項研製的商業火箭，將採取政府、企業、社會共同出資的模式研製。

同時值得注意的是，中國首家太空民企零壹空間（One space）完成A+輪融資，而且本公司思路清晰，beta 3.15固體發動機已經完成試車，2018年發射第一枚固體火箭OS–X。

國際上每公斤微小衛星的發射價格是3萬～5萬美元，國內目前的價格約為2萬～3萬美元，而他們的團隊可以在國內價格基礎上再降一半。發射一次的成本僅僅是國際平均價格的三分之一。

• 2025年度, 關鍵詞：1.空間重大基礎設施 2.空間站軌道維護

如同在海邊建造港口船塢，載人深空探測載具的停泊和維修也需要在軌道上進行。目前，軌道基礎設施的目標是建成非常龐大的，載有人工重力裝置，可供大型深空飛船停泊，補給，維修，有至少上千人長期駐留的軌道綜合體，軌道綜合體的核心使命目前看來有

1.大規模人員長期停留

2.為重型飛船提供服務

很顯然在此之前，首先要探索人員長期在軌工作，人工重力技術，對接技術，以及以現有的發電技術能不能長期保障綜合體的各種設施運轉正常，可以預見綜合體的耗電量會非常驚人。

其次，大型飛船需要解決動力問題，因為可預見的大型飛船可能長達數百米，質量可能是萬噸以上，以現有推進技術驅動不是一個明智的選擇，其次，飛船行星際，甚至來往地球於小行星帶，飛行周期會比較大，需要探索生命循環技術以保障在無補給的情況下的長時間飛行。

2025年，以我們現有火箭技術判斷，這種綜合體的建設應當是不現實的，更多的應該是一種技術探索。關於綜合體，將會在後面詳細提到。

根據國務院領導發展的戰略計劃， 「中國製造2025」的相關文件《中國製造2025重點領域路線圖》，2025年將建成長期有人照料的空間站，可判斷是天宮空間站計劃

2030年度, 關鍵詞：1.重型火箭 2.火箭動力兩級可重複運載器

中國等待立項的重型火箭：長征九號

這一型火箭與左上圖，左側黑白塗裝的的美國SLS (space launch system) 都為正在發展的巨型火箭。高大，優美，強力到有點暴力。與目前中國的長征5號重火，長征三中火，它是粗大，高大了許多。意味著巨大的貨艙空間和運送能力，是目前中國載人航天常用火箭運力的8-15倍。打的更遠的能力將保障登月和遠征火星的任務。

關於火箭動力兩級可重複運載器，前文提到過的比喻，可回收的黃金車廂。2018年2月6日，埃隆穆斯克的Space X, 一家商業航太公司成功發射獵鷹重型（Falcon heavy）,兩個一級助推器完成回收，如同發射的倒放，火箭噴射烈焰反推減速，完成了從哪來回哪去的壯舉，真是調皮！回收流程見下圖

中國的思路是一樣，空間站將會有密集人員，貨物來往，使用可重複火箭是目前很好的選擇，但可重複使用是有條件的，獵鷹這種無升力體式（沒翅膀，只能靠火箭反推減速），火箭反推對外殼的燒灼，劇烈的加速是的零件老化很快，回收使用不超過十次。所以，此處的火箭動力兩級可重複運載器應當是使用化學火箭動力的空天飛機。真正能突破成本，運力這兩個方面的解決辦法不是目前Space X的可回收式火箭方案，而是具有升力體布局的空天飛機。已有跡象表明中國正在向這個方面努力。

空天飛機是一種可以具有升力布局的航天器，升力布局（lifting-body)即是，飛行器飛行時的升力很大一部分是氣動提供的，飛行器要麼有明顯的翅膀，要麼就是被壓扁的流線型（翼身融合）。在下圖是比較典型的空天飛機方案。

前兩步都為火箭動力空天飛機方案，下方比較粗大的是負責將上面比較小的空天飛機送到較高高度，按照路線圖，中國將在2030年掌握火箭部分可回收技術，2030年應該可以達到第二步。相比較可回收式火箭或者傳統火箭，火箭動力空天飛機的上面級（upper stages）也可實現重複回收，

配合可回收式火箭這個助推部分基本可以達到回收每一顆螺絲釘，而不是像目前一樣完整的飛到半空中，然後開始四分五裂，最後抵達軌道的就是一顆 「螺絲釘」。

美國Space-X 也在探索上面級可重複使用，從左數第三個就是「火箭反推動力可重複使用第二級」相比前兩個不可回收的第二級，它的黑色塗料部分就是火箭噴口。見下圖。

不過，這種可回收返回方式的劣勢前面在可回收火箭部分已經介紹過了，這裡不再贅述。空天飛機作為上面級的方案優勢無可比擬。

2035年度，關鍵詞：1.完全可重複使用 2.先進動力 3.智能化

2035年應該是兩集可重複使用在巨大規模應用的一年，整體系統應該類似獵鷹九號加龍飛船系統，火箭先進動力，在中國製造2025路線圖中有這一個條目，是從2015已經開始論證研究的，目前對這種驅動火箭的動力技術知之甚少，但筆者推測應該與更高的推力，更低的污染有關。

• 2040年度，關鍵詞：1.組合動力兩級重複使用穿梭機 2.核動力穿梭機 3.空間運輸系統實現長時間多次星際往返

激動人心的字眼，太空「蓋倫帆船」時代已現曙光。組合動力兩級重複使用空天飛機是升力體重複使用運載器計劃三步的最後一步，基本可以判定其組合動力中的兩種動力選擇是超音速燃燒衝壓發動機與火箭發動機，下圖為已經曝光的中國組合動力空天飛機方案。

下方體積較大的飛行器也實現了升力體化，故其使用效率可以達到目前飛機的水平，組合動力飛行器設想是體積較大的部分通過超音速燃燒衝壓發動機代替火箭第一級，在三萬米高空保持高速度，此時其背負的第二級與其分離，利用火箭發動機推進進入軌道。如此一來火箭發動工作的部分在整個運輸過程中比重已經很小了，意味著燃料方面的費用會大大下降。其次飛行器全部為升力體，回收對材料壽命影響也很小，而且貨倉大小，載重也比較靈活，具備向軌道運送多人，或貨運重型，大型零件。對於軌道大型組合體建設，比如太空電梯的施工，深空前進基地具有重要意義。

關於核動力空間穿梭機的出現，可以被認為是人類星際航海的克拉克帆船，毋庸置疑核動力使我們在一段時間之內可以接觸到的最好的深空推進技術。

早在七十年代英國星際學會就提出過利用核聚變推進技術將一個五萬噸重，在軌道上建造的無人飛行器加速到光速的12%，在人類有生之年能夠抵達距離地球5光年的巴納德星。

這就是代達羅斯計劃（PROJECT DAEDALUS）

整個飛船體積巨大，下圖對比可以很好的看出。

下圖可看到火箭噴嘴內的高溫等離子體，飛船利用噴射出的高速粒子束推進。

不過就目前來看很可能在2030年前後會有比較先進的約束能力使聚變發動機輕型化和小型化，這樣才能支撐載人深空飛行。下面這幅圖中的飛行器後部是一個長得像是代達羅斯飛船的聚變發動機，前面是有如同摩天輪一般的人工重力裝置，最前方應該是一個用於往返地外行星或地球大氣層與核動力飛船停泊軌道之間的單級入軌（SSTO, Single Stage To Orbit) 空天飛機。

在人工重力裝置與聚變發動機之間的多個外掛貨倉用於貨運或人員運輸，可見貨運量已經是很可觀了。不過若用於人員運輸應該是將乘客置於某種類似冬眠的裝置，也就是中國製造2025提到的長周期生命保障系統（見下圖），以最大程度減小飛行過程中的消耗。

在電影《阿凡達》中的飛船創業之星號（Venture star）有很多更加現實的設計考慮，我們有生之年所能看到的飛船也很有可能長得非常類似創業之星號。其不失為一種我們更進一步想像核動力星際飛船的案例。下圖為1500米長的創業之星號，相當於五艘航空母艦的長度

ATTACHMENT FOR PHOTON SAIL: 光帆牽引鎖，在電影創作中，卡梅隆曾經透露過在飛船的出發是依靠部署在地球高軌道的高能激光站對飛船的光帆進行持續照射使其加速至0.7倍光速。

HEAT RADIATOR: 反應堆，飛船的自身動力說法複雜，一說是聚變引擎，那麼這兩個猩紅色矩形便是聚變引擎反應堆。

PROPELLANT：燃料罐，幾乎所有飛船的設計中燃料罐總是巨大的。

TENSILE TRUSS: 拉力結構，注意其十分類似埃菲爾鐵塔，以應對飛船加速時的受力，十分科學的設計。

THERMAL SHIELD:熱護盾，保證飛船不被高軌道激光與聚變發動機噴射的高速離子束燒灼

ENGINE：引擎部分，一說是小型化磁約束聚變融合發動機。見下圖

CARGO ：貨倉部分,見下圖

HABITATION SECTION:居住方艙，見下圖，

CREW MODULE : 飛航成員方艙，有旋轉結構（spin hub）製造人工重力，見下圖

2045年度，關鍵詞： 1.進出空間出現顛覆性變革 2.單級入軌組合動力飛行器 3.常態化，規模化

此時，太空遠洋時代徹底到來，隨著單級入軌組合動力飛行器（Single-Stage To Orbit, SSTO ）例如美國的X-33式飛行器具備常規起飛降落能力，意味著進入太空已經如同乘坐飛機去往大洋彼岸，每日往返地面與軌道的航班可能達到數千，甚至數萬架次。 X-33見下圖

此時火箭已經長得越來越像飛機。或者說，新型動力飛機已經擊敗了火箭。

同時，單級入軌飛行器使得核動力飛船能夠往返登陸（空降並實現返回軌道)於有稠密大氣層的星球， 使得出入地外行星變得非常有效。

最棒的科幻例子依然來自電影《阿凡達》。

電影中的創業之星號攜帶了兩艘名叫「女武神」（Valkyrie）的單級入軌飛行器作為天地來往運輸的工具。

此時，我國航天強國目標全部實現，或預示著星際殖民時代到來，如同哥倫布登陸美洲。

此時，恐怕大家都已經忘記絲路的陣陣駝鈴聲，以及水手升帆時的吆喝，在太空商業蓬勃的二十一世紀中葉，我們能再次看到人類文明的偉大，這種對於遠方，對於高處的征服渴望是促使我們遠航的動力。這種精神，從絲路時期就在人類的血脈里流淌，也是絲路和大航海時代，給了我們啟示，以使得我們可以思索和暢想太空商業化的種種困難以及蓬勃的情景。

在技術力量的推動下，對太空的資源的開發利用將在2040年前後迎來高潮，環繞地球的軌道組合體將建設完成，太空電梯或許會在那個時候成為現實，單級入軌空天飛機每日來往地面與軌道，萬噸深空飛船上聚變發動機發出的藍色光輝將照耀每個工作在軌道設施的人們臉上。

這會是一個偉大的時代。

（完）

楊昊文

2018年2月16日，荷蘭 埃因霍芬

References:

1. http://www.ccfe.ac.uk/Why_fusion.aspx 能源缺口

2. https://www.planetaryresources.com/ 小行星能源公司

3. https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%8A%E9%9D%A2%E7%BA%A7航天器 上面級

4. http://www.spacex.com/falcon9 獵鷹九號中型火箭

5. http://www.spacex.com/dragon 龍飛船

6. https://baike.baidu.com/item/%E8%B6%85%E7%87%83%E5%86%B2%E5%8E%8B%E5%8F%91%E5%8A%A8%E6%9C%BA 超音速燃料衝壓發動機

7. http://james-camerons-avatar.wikia.com/wiki/Interstellar_Vehicle_Venture_Star創業之星號

參考書目：

《菲利浦二世時代的地中海和地中海世界》（Mediterranean et le monde méditerranéen à lépoque de Philippe II，二卷）費爾南布勞岱爾

《15至18世紀的物質文明、經濟和資本主義》（Civilisation materielle, économie et capitalisme : XVe-XVIIIe siècle，三卷）

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