WIPO技术趋势技术附件：太空运输的未来

© WIPO, 2025wipo.intDOI: 10.34667/tind.57970Attribution 4.0 国际 (CC BY 4.0)世界知识产权组织 34, chemin des Colombettes, P.O. Box 18 CH-1211 日内瓦20, 瑞士封面：Getty Images / KrisCole, pariwat pannium 目录附录69四项技术趋势中的专利活动 27顶尖发明者所在地13顶级专利持有者22全球专利趋势8空间运输导论2新兴技术在细节上：卫星通信中的区块链63新兴技术在细节：太空中的增材制造57 作为WIPO《未来交通技术趋势报告》的技术附件，本报告对陆路运输领域的技术格局进行了深入探讨。该报告对陆路运输全球专利趋势进行了深入分析，为塑造未来道路和铁路运输系统的创新提供了全面见解。关于研究方法和报告中使用的不同专利指标的详细信息，请参见报告的附录。通过探索专利数据，本附件确定了新兴技术、关键参与者以及影响基础设施、车辆发展、智能系统和可持续交通解决方案的演变趋势。该分析延伸至这些技术之间的相互联系，评估其革新交通、提高效率并推动交通运输领域经济和环境可持续发展的潜力。本附件为那些寻求了解技术进步轨迹及其对未来陆路运输影响的相关利益相关者——包括政策制定者、行业领袖、研究人员和创新者——提供了宝贵的资源。空间运输导论 运载工具概述WIPO 技术趋势技术附件：太空运输的未来航天运输对于整体运输系统至关重要，因为它具有在地球大气层之外运行的独特能力，使其成为全球通信网络、卫星服务以及太空探索中的关键环节。地球表面，航天运输可直接连接太空中的遥远点，促进全球联通和科学进步。这使得它在提供卫星部署、空间站补货和太空旅游方面至关重要，这些对于科研和商业活动都至关重要。，航天运输通常作为其他运输方式的支持者，确保支持全球定位系统（GPS）、天气预报和电信的卫星的部署与维护。同样，部署在太空中的科学仪器依赖于太空运输来进行其定位和运行。航天运输在全球通信、科学研究和发展经济中发挥着关键作用。根据麦肯锡情景规划，预计到2030年底，在轨卫星数量将达到27,000颗，几乎是现在的四倍。在高需求情景下，即几乎所有提议中的星座都实现，预计到2030年，在轨卫星数量将超过65,000颗，其中包含许多较重的卫星。样的预测增长突显了对卫星服务的需求日益增加，这是由技术进步和全球互联需求推动的。北美和欧洲地区将看到对卫星基础设施的显著投资，而亚洲和非洲的新兴市场将经历卫星部署的快速增长。7尽管需求增长，为减少排放和实现可持续太空探索，努力使太空运输领域脱碳至关重要。这包括采用可持续推进技术、提高发射效率以及实施鼓励使用清洁技术的政策。此类措施将有助于构建一个更可持续、更高效的太空运输系统，以满足未来需求，同时将环境影响降至最低。9航天运输涉及在地球大气层以外移动人员、货物和卫星，主要使用火箭和航天器。航天器类型，包括载人航天器、货运航天器和卫星，并依赖于发射台、航天发射场和任务控制中心等基础设施。探索、全球通信和经贸活动中发挥着关键作用。空间运输的CO份额2：排放量与其他交通模式相比相对较小，但在当前政策下仍预计会增长。2020年，太空运输占全球CO2排放量的一小部分。2排放。然而，在当前雄心勃勃的情景下，到2050年，8来自太空运输活动的排放将随着更多发射任务支持日益增长的卫星网络和太空探索任务而增加。即使在“高远见”情景下——在该情景中，总排放量显著减少——太空运输排放仍将是可持续性努力关注的焦点。1. 大英百科全书 (2024). 太空探索. 可在: www.britannica.com/science/space-explorationwww.britannica. com/science/space-exploration.2. 美国联邦航空管理局 (FAA) (2004). 载人航天器运营商运营概念: 变革地面与发射运营的愿景. 美国联邦航空管理局. 可在:www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ast/media/ Space_Vehicle_Operators_CONOPS_v18.pdf.3. 欧洲航天局 (ESA) (2005). 太空活动对社会的影响. 欧洲航天局. 可在: www.esa.int/esapub/ br/br237/br237.pdfwww.esa.int/esapub/br/br237/br237.pdf.4. Aglietti, G. S. (2020). 太空技术的当前挑战与机遇. 空间技术前沿, 1, 1.5. Kodheli, O., E. Lagunas, N. Maturo, S. K. Sharma, B. Shankar, J. F. M. Montoya et al. (2020). 新太空时代卫星通信: 综述与未来挑战. 电气与电子工程师协会 (IEEE) 通信综述与教程, 23(1), 70–109.6. 麦肯锡 (McKinsey) (2023). 载人航天: 我们正面临过剩还是短缺? 麦肯锡公司. 可在: www.mckinsey.com/industries/aerospace-and-defense/our-insights/ space-launch-are-we-heading-for-oversupply-or-a-shortfall.7. 亚洲开发银行 (ADB) (2021). 数字连接与低地球轨道卫星星座: 亚太地区的机遇. 亚洲开发银行. 可在: www.unapcict.org/sites/default/files/2021-05/Digital%20Connectivity%20 and%20Low%20Earth%20Orbit%20Satellite%20Constellations%20Opportunities%20for%20Asia%20and%20the%20 Pacific.pdf.8. 经济合作与发展组织 (OECD). 交通. 经济合作与发展组织. 可在: www.oecd-ilibrary.org/ transport/carbon-dioxide-emissions-under-the-current-ambition-and-high-ambition-scenarios_266cc8a7-en.9. 波士顿咨询集团 (BCG) (2024). 监管下一代卫星. 波士顿咨询集团. 可在: www.bcg.com/ publications/2024/regulating-the-next-generation-of-satellites. 3与空气和陆地运输不同，它们仅限于4因此5例如，火箭发射入轨的通信卫星能够实现全球广播和互联网服务。1涵盖多种2这种交通方式已从早期的实验性发射演变为现代化的先进技术系统，在科学 6 这 10111210(12), 1477–1494.1314The Guardian (2021). 亿万富翁太空竞赛可能是对污染的一大步。可在以下网址获取：https://www.theguardian.com/science/2021/jul/19/billionaires-space-tourism-environment-emissionswww.theguardian.com/science/2021/jul/19/billionaires-space-tourism-environment-emissions.IAF (2023). IAF Highlights 2023. International Astronautical Federation. 可在以下网址获取：https://www.iafastro.org/assets/files/publications/highlights/iaf-highlights-2023-web.pdfwww.iafastro.org/assets/files/publications/highlights/iaf-highlights-2023-web.pdf.Suhasaria, V., B. Arora, N. Deshmukh, S. Das和A. K. Mishra（2022）。可持续能源在未来航空航天中的作用：应用：综合评述。《国际全研究教育与科学方法杂志》（IJARESM），Pathak, A. D., S. Saha, V. K. Bharti, M. M. Gaikwad and C. S. Sharma (2023). 关于航天电池技术的综述应用。储能期刊，61，106792。Airforce Technology (2023). 环境可持续性：谁是氢动力火箭的领导者用于航空航天和国防工业？可在：www.airforce-technology.com/data-insights/innovators-es-h2-powered-rockets-aerospace-and-defense/?cf-view.：国际宇航联合会（IAF）强调了实现空间运输排放显著减少的雄心勃勃的政策需求，预计CO2若采取适当措施，航天活动的排放量可最小化。欧洲航天局（ESA）也强调加速向可持续推进技术过渡的潜力，并实施针对运载火箭和航天器的效率技术，以期到2030年将排放量显著减少46%。11这些承诺体现了全球组织为应对航天运输领域的气候影响所做的协同努力。可持续性与数字化是塑造太空运输未来的重大趋势，对推动可持续发展的创新以减少CO起着至关重要的作用。2：减少排放并促进更绿色的实践。同时，数字化通过技术进步和数据分析提升运营效率，使太空运输系统更加智能，并能更好地适应未来挑战。根据分析显示卫报：报纸，space transportation sector，尽管目前仍然是小排放者，但在太空运输领域作为行业即将增大的情况下，该领域有巨大潜力采用可持续实践以最大限度地减少其环境足迹。10数字化正在革新航天运输领域，通过显著提升效率、安全性和任务成功率。关键驱动力是技术投资的大幅增加，尤其是在新冠疫情后，公司和大机构将更多资源分配给数字化和技术项目。这股支出激增凸显了数字化转型在保持竞争优势中的战略重要性。此外，智能任务规划和执行工具优化资源、减少浪费并提高后勤效率。自动化与循环经济技术正在重塑太空运输，通过促进高效材料利用、智能生产和增强回收实践。可持续推进技术正在改变载人和不载人的太空运输：–高效材料利用是循环经济的关键组成部分，旨在最小化废物并最大化资源效率。这涉及采用轻质材料、利用先进制造技术以减少材料浪费和设计航天器–可持续推进系统是可持续太空运输的核心，可显著降低CO 2：与传统化学火箭相比，排放量较低。可持续推进技术正在改变太空运输。低碳推进技术，包括混合火箭发动机和生物燃料，旨在减少发射过程中的温室气体排放。12–氢燃料火箭正逐渐成为长期任务和重型应用的潜在解决方案。氢气可用于燃料电池以产生电力，或燃烧于改装火箭发动机中。这项技术为无排放发射提供了潜力，唯一副产品是水蒸气。14–基于电池的空间航天器它们代表了一种有前景的解决方案，适用于短期任务和轨道机动，提供零尾气排放和更低的运营成本。先进电池，如锂离子电池和固态电池，为航天器系统提供高效的能源存储。13这类航天器由先进的电池技术提供动力，这些技术在能量密度和充电时间方面持续改进。这项技术对于减少那些因续航里程限制而目前尚难实现全面电气化的领域的排放至关重要。 15用于拆卸和回收。这种做法确保了材料得到最优利用。在整个产品生命周期内，减少环境影响并节约资源。智能化生产与机器人技术在一起共同转变制造过程，通过提升效率、精确度和灵活性。工业4.0技术的进步，例如as互联网事物（IoT）、机器学习和物理信息系统，正在实现能够适应实时数据并优化运营的自动化生产线。因此，智能生产系统