太空经济将如何改变世界？

2022年11月 空间经济将如何改变世界? 太空不再是政府、航空航天和国防公司的唯一领域。现在寻求新兴机会的企业可能会获得先发优势。 由瑞安Brukardt 乘客登上第二次世界大战后的商业航班并不知道航空旅行将在未来十年开始飙升，1990年代首次登录互联网的大众也没有意识到计算机有一天会提供他们的大部分新闻，娱乐和社交生活。今天，很少有人理解太空经济— —广义上定义为在轨道上或其他星球上有益于人类的活动——很快就会改变他们的生活和工作方式。 即将到来的变化的一些迹象是显而易见的，包括关于SpaceX，蓝色起源和其他私营公司发射自己的火箭和部署卫星星座的头条新闻。这些活动曾经主要是政府机构的领域，现在在私营部门是可能的 ，因为最近的技术进步。 在制造方面，推进和发射使冒险进入太空和执行任务变得更加容易和便宜。较低的成本为新的初创企业打开了大门，并鼓励成熟的航空航天公司探索曾经看起来过于昂贵或困难的新机会。技术改进也引起了投资者的兴趣，导致过去五年空间资金激增。 创新空间应用的潜力是巨大的，特别是如果成熟的航空航天公司与传统上没有冒险进入轨道的企业建立合作伙伴关系。例如，制药公司可能会在空间站上建立一个实验室来研究细胞生长，或者半导体公司可能会在外星工厂制造芯片，以确定太空环境的任何方面，如缺乏重力，是否能改善这一过程。这种可能性在几年前可能看起来像科幻小说中的东西，但在不久的将来可能会成为跨多个行业业务的重要组成部分。 但是，公司应该如何以及何时利用其更大的空间机会并寻求新兴用例？当技术如此新生时，他们如何决定哪些机会最有希望？尽管很多事情仍不确定， 现在开始探索这些问题的公司可以获得长期优势。 太空经济的好处——未来还会有更多好处 长期以来，太空一直是创新的有力孵化器——首先来自政府和大型电信公司，现在也来自多家私营公司。从1957年Sputnik1发射到今天，太空经济通过卫星服务提供了大部分价值，包括通信和数据以及图像收集和分析。卫星帮助大公司完成多项任务，包括远程地点的库存监控、信用卡交易的即时授权和国际视频会议。每当在线导航系统精确定位他们的位置时，或者当他们在飞机飞行期间拨打电话时，或者当他们在飞机飞行中拨打电话时，消费者就会使用卫星技术。 缺乏手机信号塔的农村地区。电视观众可以感谢卫星发射信号，使他们能够观看自己喜欢的节目 。卫星在这些活动中的作用经常被忽视-许多人可能认为地面计算机网络提供了必要的连接-除非发生故障并引起人们对在后台运行的不显眼技术的注意。 此外，卫星还帮助世界各国领导人应对棘手的社会、环境和经济挑战。考虑卫星数据可以提供见解的几种方式，通常比其他来源更有效、更全面： •气候变化.超过160颗卫星监测地球，以评估全球变暖的影响，并检测可能导致问题的活动，如非法采伐。120多年来，美国宇航局一直使用安装在其Aqua卫星上的仪器来监测环境变化，包括与海水，水蒸气，云，海陆冰以及降水有关的变化。其他卫星提供 可以帮助政府机构对野火、海岸侵蚀和其他与气候相关的自然灾害采取紧急行动的信息。 •食品安全.卫星数据越来越多地用于监测作物发育和对收成的潜在威胁，如干旱或昆虫入侵。SERVIR项目是美国宇航局和美国国际开发署之间的合作伙伴关系，利用地球成像卫星和地理空间技术的数据帮助政府解决包括粮食短缺在内的多个问题。 •国家安全.政府通常与私营部门的公司合作，可以利用卫星图像和数据获得有价值的情报，例如关于部队调动或武器系统安装的信息。 1空间技术造福地球生命的六种方式，世界经济论坛，全球未来空间技术理事会，2020年10月16日。 根据非营利性太空基金会的说法，太空经济的价值为 2021年为4690亿美元，比2020年增长9%，为2014年以来的最高增长记录。2虽然空间经济现在通过促进或加强地球上的活动来产生大部分价值，但完全在轨发生的功能，如在轨服务、研发和制造，可能会产生重大的未来价值。也就是说，目前可用的卫星服务仍然很重要，并且可能对一些新兴用例至关重要。 最后,一个转折点 研究人员和其他太空爱好者长期以来一直在讨论轨道商业活动的潜力，甚至是太空城市的发展。但现在，随着成本的降低和技术能力的提高，太空经济可能最终处于一个转折点，企业可以在太空中进行大规模活动。随着成本的不断下降，更多的公司可能会考虑太空冒险;他们甚至可能第一次从进入太空中获利。 更多的启动,降低成本 在低地球轨道（LEO）进行重型发射的成本从每公斤65，000美元降至每公斤1，500美元（按2021年美元计算），降幅超过95%。3计算机辅助设计、3D打印和其他创新通过简化制造流程和改善供应链来降低成本。优先考虑效率的新商业发射提供商的出现也有所帮助。例如，这些公司的工程师已经为运载火箭开发了可重复使用的组件，这降低了成本，同时促进了可持续性。最近发射频率的增加，特别是在SpaceX，正在加速成本的下降。 目前的研发工作可以进一步降低发射成本。例如，RelativitySpace计划使用3D打印，人工智能和自主机器人来建造一支完全可重复使用的低成本火箭舰队。这些车辆的首次发布计划于2024年在佛罗里达州卡纳维拉尔角举行。同样，SpaceX计划在2022年底对其可重复使用的星际飞船运载火箭进行全面的轨道试飞，这是有史以来最高，最强大的运载火箭。 小卫星,更大的收益 近年来，由于主要由私营公司推动的各种进步，卫星的尺寸和重量显着下降，例如使用更轻的太阳能电池板和更高效的电池。这些变化，加上更多地使用商用、现成的组件，降低了卫星成本，并使更多的组织可以发射和运行卫星。更大的卫星需求也在改善成本，因为制造商通过增加产量来获得规模经济。这些较低的成本有助于改变太空格局。大 2参见“太空基金会发布《2022年第二季度太空报告》，显示全球太空经济增长”，太空基金会，2022年7月27日;和迈克尔·菲茨，“报告称 ，太空经济以多年来最快的速度增长，到2021年达到4690亿美元”，CNBC，2022年7月27日。 3托马斯·罗伯茨，“太空发射到低地球轨道：成本是多少？”，航空航天安全，2022年9月1日。 政府卫星，其中一些成本超过10亿美元，往往部署在远离地球的轨道上，现在被LEO中的小型商业卫星所超越，通常部署在星座中，成本可能为10万美元或更低。 随着卫星成本的降低，研究人员创造了新技术，例如更高分辨率的传感器，这些技术正在增强图像捕获，数据处理和其他功能。卫星现在可以收集、分析和传输比五年前大得多的数据存储。 更大的投资,更多的创新 公共机构，特别是美国宇航局和美国国防部和情报界，传统上提供了大部分太空投资。虽然这些机构将继续成为主要的资金来源，但更低的成本和更复杂的技术相结合，正在吸引来自特殊目的收购公司（SPAC）和私人投资者的更多投资，这一趋势正在推动创新。 2021年，私营部门对太空相关公司的融资超过100亿美元，创历史新高，比过去十年增长了约10倍 。同期，来自美国政府的全球太空研发资金比例从约70%下降到50%左右。4与此同时，从2010年到2018年，每年资助的与太空相关的初创企业数量增加了两倍多。5商业资金可能在20年内超过政府资金，这是政府在很大程度上接受的趋势，并可能导致互惠互利的公私伙伴关系。 新用例和更多的动力 尽管仍然存在许多不确定性，但分析师对太空非常乐观，以至于一些人认为，由于现有用例的增强和全新应用程序的开发，太空将成为一个价值1万亿美元的行业。在许多雄心勃勃的太空项目成为现实之前，必须取得很大进展，包括进一步降低发射和运营成本，但持续的技术改进正在鼓励公司现在增加对太空经济的投资。新的用例可分为两大类：空间对地球应用，前者促进地面活动，后者仅涉及在轨道上进行的活动。 Space-for-Earth应用程序 卫星每年都变得越来越复杂，使研究人员能够增强现有用例并开发新产品。许多公司最近在LEO部署了更小，更便宜的卫星-这是高带宽的理想选择， 低延迟通信-提供更好的卫星连接。虽然过去大多数发射LEO星座的努力都因成本高、需求有限和资金不足而失败，但今天的情况大不相同。SpaceX的Starlink已经 4“在线空间报告”，太空基金会，2021年;《空间经济概览》，经合组织，2011年7月22日。 5初创空间：商业太空企业投资最新情况，布莱斯科技，2021年。 推出了LEO星座，并为其卫星宽带网络提供了付费客户。OneWeb和亚马逊的ProjectKuiper等也计划很快部署LEO星座。卫星成像是当前应用中经常使用的另一种技术，也得到了改进，可以通过提供更详细和准确的信息来实现多个新的用例。 一些最重要的空间换地球应用包括： •互联网服务在偏远地区.在服务不足或农村地区安装地面网络通常很困难或不经济。除了基本的不便之外 ，缺乏连接还会干扰重要服务，包括提供远程学习或在线医疗咨询。通过向这些地区提供互联网服务，卫星连接可以增加教育公平和社会互动，并改善公共卫生，尤其是在COVID-19大流行仍然限制某些面对面互动的情况下。 •农业.天基遥感器收集大量数据，包括图像、天气模式信息和电磁波测量，所有这些都适用于农业 。麦肯锡的年度数字农民采用率调查显示，29%的行作物农民和45%的特种作物农民已经依赖或计划这样做。卫星传感器对农业的最大价值与提高产量的机会有关。例如，农民可以使用卫星图像来确定需要在季节早期重新种植的区域，而不是进行可能耗时且错过田间某些区域的人工检查。 •能源.公用事业公司可以使用卫星数据来监测可能干扰关键基础设施（包括电力线）的植被。通过在问题升级之前解决问题，公司可以避免停电。 •矿业.卫星可以支持矿业公司的一些最重要的功能。更好的连接性可以帮助总部专家与当地员工沟通以解决问题，从而提高远程站点的生产力。卫星数据还可以帮助矿业公司绘制排放图，监控供应链上的运输，并通过确定矿产丰富的地区来改善勘探工作。 •保险.更好的成像可能使更多的保险公司能够经济高效地评估远程位置的风险和损害，提高分辨率和更大的图像排序频率，更清楚地定位问题，并消除亲自访问的需要。基于射频的测绘的试点测试可以检测“隐藏的”航运活动，可以帮助海运和大宗商品对冲基金客户跟踪海外货物的流动。 Space-for-space应用程序 许多新兴的“空间换空间”应用现在首次成为可能，因为较低的成本使频繁发射和长期任务在财务上更加可行。考虑一些可能获得牵引力的用例： •研究和开发.太空研发并不是一个新的应用，但航空航天部门以外的企业传统上并没有在这一领域开展大型项目。 然而，随着成本的降低和更好的技术，随着公司在国际空间站上迄今为止所做的研究的基础上，这种情况可能会改变。在其他应用中，制药公司可以开发用于预测疾病模型的细胞培养物。虽然这些文化在地球上以众所周知的模式发展，但太空中的新环境将改变生长模式并揭示新的见解。同样，消费品公司可能希望在太空中开发产品，在太空中，高水平辐射，近乎真空的状态和零重力可能会改善设计和制造。例如，美容产品制造商可能会在恶劣的太空环境中发现有关皮肤护理的新信息，从而加速衰老。 •制造业、建筑业、组装.超重型运载火箭，如SpaceX的Starship，可能会使公司在轨道上建立工厂或制造工厂变得更加容易。一些半导体公司已经在探索在这些设施中制造芯片的潜力，因为太空中的天然真空可以通过减少或消除生产过程中的气体来促进创新的薄层技术。 •更大的勘探与居住空间.如果核推进等技术继续发展，包括载人火星任务在内的深空探索的创新形式可能会成为可能。包括蓝色起源公司的杰夫·贝佐斯（JeffBezos）在内的一些领导人已经在猜测，许多人甚至可能能够在太空中生活和工作。最近关于太空旅游的头条新闻可能是太空不再是少数精心挑选的宇航员领域的第一个迹象。 大多数这些空间对空间领域的活动现在非常有限，但进一步的技术改进，例如卫星之间的激光通信和更好的边缘处理（理解空间中的数据，而不是下载数据）可