第五次工業(yè)革命:太空技術(shù)引發(fā)的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革( 太空文明時代來臨,對人類現(xiàn)有生活模式的沖擊力度將遠(yuǎn)超歷次工業(yè)革命 彭
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蒸汽機的發(fā)明引發(fā)了次工業(yè)革命,人類進入機械化時代電力的使用驅(qū)動了第二次工業(yè)革命,人類進入電氣化時代計算機的發(fā)明和應(yīng)用催生了第三次工業(yè)革命,人類進入自動化時代互聯(lián)網(wǎng)的普及與發(fā)展造就了第四次工業(yè)革命,人類進入信息化時代太空技術(shù)引領(lǐng)的第五次工業(yè)革命,將使人類進入全新的太空文明時代在前面四次革命中,人類消耗了太多自然資源,導(dǎo)致了自然系統(tǒng)的崩潰,人類已經(jīng)面臨著空前的生存挑戰(zhàn),第五次工業(yè)革命將會是綠色的革命,因此,在這次革命中,生命科技和可持續(xù)的行業(yè)將占據(jù)主導(dǎo)地位。在本書中,作者介紹了目前世界各國在航天及衛(wèi)星領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r,以及合作交流的情況;回顧了火箭技術(shù)的發(fā)展歷程;記述了衛(wèi)星技術(shù)服務(wù)人們的生活,解決了地球上的很多難題;展現(xiàn)了空間站技術(shù)的不斷發(fā)展,人們進一步對月球、火星進行探測,人類將加快邁向太空的步伐。
原版序本書是茵瑪·馬丁內(nèi)斯(Inma Martínez)對太空經(jīng)濟發(fā)展的分析。她在創(chuàng)新、金融、投資、產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略和電信領(lǐng)域都獲得了廣泛的國際認(rèn)可,并且已經(jīng)在更傳統(tǒng)的行業(yè)中證實了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的深遠(yuǎn)影響。如今,航天部門已經(jīng)邁過了基礎(chǔ)設(shè)施這道門檻,作者將在本書中為我們分析其影響及未來的廣闊前景。她分析了太空工業(yè)的發(fā)展,并憑直覺預(yù)感到這一領(lǐng)域會在未來幾年給商業(yè)與工業(yè)經(jīng)濟帶來爆炸式增長,從而開啟她稱為第五次工業(yè)革命的進程。2019年是人類首次登月50周年,這在航天領(lǐng)域極富象征意義。我們可以看到這一行業(yè)是如何發(fā)展的:它在60年前才開始有資金投入,并且是以開展科學(xué)研究和樹立國家形象為主的純機構(gòu)化領(lǐng)域;隨后轉(zhuǎn)向了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)電信衛(wèi)星、對地觀測、導(dǎo)航、國際空間站仍以地球為基本中心:研究、觀測、管理及改善人類生活質(zhì)量。這整個階段的特征是以航天機構(gòu)和政府實體為主導(dǎo)、依靠公共資金投入,但這一體系正在經(jīng)歷深刻的變革。被稱為新太空(或新空間)的這一爆炸式發(fā)展階段開始于幾年前。正如茵瑪所精妙比喻的,新太空的旗手是埃隆·馬斯克和杰夫·貝索斯等人物,他們不僅是超級百萬富翁、偉大的實業(yè)家和企業(yè)家,而且對太空有著前瞻性的眼光和前所未有的認(rèn)知,并擁有敏銳的商業(yè)頭腦。茵瑪斷言這種認(rèn)知是出于高度的幼態(tài)延續(xù)[1]。的確,太空工業(yè)與其他領(lǐng)域不同,它的特殊本質(zhì)是:讓我們想象其他世界,同時又意識到自身的渺小和保護地球飛船的必要性。這是一種巨大的力量。在我職業(yè)生涯的大部分時間里,太空部門都是由航天機構(gòu)與政府實體的公共投資所主導(dǎo)的。我們的關(guān)注點在于:茵瑪為什么大膽預(yù)測太空行業(yè)的下一筆大規(guī)模投資將來自私營部門。這些投資不僅用于服務(wù)地球的基礎(chǔ)設(shè)施埃隆·馬斯克和杰夫·貝索斯分別開發(fā)的星鏈和柯伊伯,或一網(wǎng)[2]等衛(wèi)星群便是好的例子而且將用于地月經(jīng)濟、太空開采、資源的就地利用、太空制造、太空居住地建設(shè)與開發(fā)、太空旅游、太空機器人研發(fā)、可重復(fù)使用的火箭制造等方面。這一觀點非常反傳統(tǒng),但同樣合理,而且航天部門確實已經(jīng)來到歷史發(fā)展的關(guān)鍵點。企業(yè)家精神已經(jīng)進入了太空工業(yè),并且根據(jù)作者的觀點,這一新力量將帶來超出我們想象的進步。我們正在經(jīng)歷的是一場真正的太空革命,我敢說這是一個突破性的創(chuàng)新過程,就像亞馬遜網(wǎng)購給貿(mào)易部門帶來的變化,或數(shù)碼技術(shù)出現(xiàn)后的攝影行業(yè)一樣。茵瑪指出,有跡象表明,太空工業(yè)仍然由少數(shù)人管理和驅(qū)動,但20年后將不再如此。太空工業(yè)將進入我們的集體經(jīng)驗和生活環(huán)境,在幾十年內(nèi)帶來翻天覆地的變化。這一進程的速度使我們在未來幾年內(nèi)就可驗證這一預(yù)言是否會實現(xiàn),以及是否如茵瑪所預(yù)測的那樣,我們正要迎來由太空經(jīng)濟推動的第五次工業(yè)革命的曙光。如果真是如此,那么這將是一件非常幸運的事情。因為正如其定義所言,太空工業(yè)既充分意識到地球的局限性,又揭示出保護地球的緊迫性。費爾南多·多夫拉斯(Fernando Doblas)歐洲空間局前傳播主任、前創(chuàng)新總干事、特別顧問作者序太空工業(yè)作為基礎(chǔ)設(shè)施驅(qū)動型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿?br />基礎(chǔ)設(shè)施驅(qū)動型經(jīng)濟為20世紀(jì)各國的發(fā)展做出了巨大貢獻。其中,交通、能源和社會基礎(chǔ)設(shè)施等長期資產(chǎn)極大地促進了工業(yè)增長與科技創(chuàng)新。而且,基礎(chǔ)設(shè)施一經(jīng)完善,工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)便能持續(xù)發(fā)展,推動社會的進步與平等。20世紀(jì)90年代中期的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)由金融市場提供資金,以每個項目的收益作為回報;而公共部門投資的效果則由其產(chǎn)生的社會效益和經(jīng)濟效益來衡量。如今,太空經(jīng)濟打開了一個全新的發(fā)展領(lǐng)域,其發(fā)展?jié)摿θ缤?0世紀(jì)80年代末的電信與運輸行業(yè)。在未來的10年里,寬帶服務(wù)會從地下光纖轉(zhuǎn)為衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信,云基礎(chǔ)設(shè)施及邊緣計算也將依托太空建設(shè)。交通運輸業(yè)它是幾個世紀(jì)以來的傳統(tǒng)基建行業(yè),以鐵路、公路和港口建設(shè)來促進商業(yè)發(fā)展也會在太空中開展,大量投資將被吸引到太空領(lǐng)域的前沿:航天企業(yè)與發(fā)射設(shè)施。太空行業(yè)競爭力極強,已經(jīng)能以更低的成本運送更多的有效載荷,因此更多部門將得以開展太空作業(yè)。尤其是在運輸行業(yè)中,以太空為終點或起點的運輸將提升整個產(chǎn)業(yè)的靈活性、提高企業(yè)競爭力,并為近地軌道(或稱低地軌道)、月球基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和火星居住地建設(shè)等企業(yè)項目提供更有效的支持。人類的眼界越開闊,生命體驗就會越豐富。21世紀(jì)富進取心的開創(chuàng)者們打破了生命只能存在于地球的心理障礙,意識到人類的未來在太空之中。他們已經(jīng)開始制訂驚人的產(chǎn)業(yè)策略和的技術(shù)方案,以讓我們的太空夢成為現(xiàn)實。杰夫·貝索斯、埃隆·馬斯克[1]等開拓者懷揣幼時的夢想,自21世紀(jì)初就開始建立自己的航天公司;當(dāng)今主要的航天機構(gòu)都由敢想敢為、目光長遠(yuǎn)的思想家所領(lǐng)導(dǎo),如歐洲空間局(ESA)局長簡·沃納[2]和美國國家航空航天局(NASA)新任局長吉姆·布里登斯廷;科學(xué)家正與抱有商業(yè)目的的企業(yè)家協(xié)力合作;政府正為越來越多的太空計劃投入資金,大學(xué)畢業(yè)的年輕人對在太空行業(yè)中開拓自己的未來充滿熱情這一切都并非巧合。現(xiàn)在,我們正面臨一個前所未有、恰到好處的成熟時機。今天的太空工業(yè)正為商業(yè)所推動,它站在了為我們鋪平道路的巨人的肩膀上。過去幾十年由政府資助的太空項目為我們打下了基礎(chǔ),人類將永遠(yuǎn)受益于此。我們前進的第二支柱則是私營部門的商業(yè)伙伴,他們?yōu)楦鱾航天局提供了有力的支持,為當(dāng)今的航天設(shè)施建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。作為人類的開拓性嘗試,太空也從根本上獲得了外交領(lǐng)域的善意和支持。這打破了過去的模式,我們都將對此心懷感激。為了將來的和平與合作,太空產(chǎn)業(yè)掀起了一系列的社會變革,因為前方有著艱巨的任務(wù):保護地球,實現(xiàn)人類的進步與文明的發(fā)展。這文明也許是宇宙中的文明,是人類精神的偉大與美的證明。現(xiàn)在,我們已經(jīng)進入21世紀(jì)的第三個十年。如今進入太空工業(yè)的商業(yè)公司都以在近地軌道之外建立一個可自給自足的空間經(jīng)濟為目標(biāo)。地月空間離月球更近且受到的地球引力較小的空間正成為私營部門、傳統(tǒng)太空部門創(chuàng)新計劃以及政府項目相競爭的領(lǐng)域。政府主導(dǎo)和科學(xué)支持的雙重力量在過去60年中推動著太空的探索,在近30年間提供了理想的環(huán)境,讓創(chuàng)業(yè)公司集聚于此。它們形成了勇于開拓的風(fēng)格,以全新的方式解決太空問題并改善產(chǎn)業(yè)生態(tài),而且更重要的是:它們開創(chuàng)了更經(jīng)濟的商業(yè)模式,將太空的運營成本降低到只為傳統(tǒng)價格的一小部分。60年來,隨著信息技術(shù)的實踐和私營部門工程師與科學(xué)家的深空探索,我們充分了解了開展有經(jīng)濟效益的商業(yè)航天飛行任務(wù)所需的科學(xué)環(huán)境和科研力量。這催生了新的動力、思路和觀念,更靈活可及的目標(biāo)和以任務(wù)為中心的全新運作方式。這群經(jīng)驗豐富的人士選擇了太空而非硅谷。從2020年開始,這一產(chǎn)業(yè)將隨著機遇的增加和太空工業(yè)進入革命性的發(fā)展?fàn)顟B(tài)而成倍擴張。任何進入勞動力市場的年輕畢業(yè)生,或希望成為這個嶄新未來一分子的科學(xué)、技術(shù)、工程或數(shù)學(xué)專業(yè)的人才都將受益于私營企業(yè)為新員工提供的內(nèi)部培訓(xùn)。因為該行業(yè)渴望吸納的不僅有秀的員工,還有對此機遇富有熱情和活力的人。這份工作不是簡單地為了讓你付起房租或升職發(fā)財。太空工業(yè)將成為的變革力量,為人類打開通向宇宙的道路。太空產(chǎn)業(yè)中的每一個人都堅定信心,目標(biāo)清晰,因為他們的工作意義重大。每一項任務(wù)都承前啟后,每個人都參與其中,并為全人類做出貢獻。當(dāng)信息技術(shù)部門優(yōu)化了產(chǎn)品的生命周期、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)終于完成、代碼已經(jīng)完善、平臺支持著各項服務(wù)、新的領(lǐng)域令人身心振奮時,太空工業(yè)便會迎來激烈的創(chuàng)新與變革。私營企業(yè)提供的各項服務(wù)這些服務(wù)脫離媒體,于后臺運行,對太空任務(wù)的成功而言至關(guān)重要有著驚人的覆蓋范圍:從協(xié)助完成近地軌道任務(wù)、為國際空間站提供物流運輸服務(wù),到網(wǎng)絡(luò)防御、環(huán)境工程與規(guī)劃、健康安全管理、停用及關(guān)閉服務(wù)、信息技術(shù)任務(wù)與項目、醫(yī)療設(shè)備運輸、食品服務(wù)和航空航天材料,再到人體工程學(xué)中人本設(shè)計概念在太空中的具體體現(xiàn)、太空中所收集圖像數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化處理、太空計算應(yīng)用處理器的集成電路定制,以及軟件、硬件、服務(wù)協(xié)議和太空任務(wù)的系統(tǒng)設(shè)計、工程、制造、集成、測試、檢驗一條龍服務(wù)。這需要不同的技術(shù),每一個人的才能都會帶來價值。20世紀(jì)70年代中期,批電視和廣播衛(wèi)星發(fā)射成功,太空經(jīng)濟開始發(fā)展。在隨后的幾年里,這些衛(wèi)星擴展光譜,生成了分辨率更高的圖像。不久之后,通信衛(wèi)星的出現(xiàn)帶來了數(shù)據(jù)和語音連接,以及地理定位和導(dǎo)航服務(wù)。近地軌道也逐漸被主要用于對地觀測和研究任務(wù)的立方體衛(wèi)星或納米衛(wèi)星占領(lǐng)。這些衛(wèi)星體積更。ㄊ沁呴L為10厘米的立方體單位),價格也很便宜:三個單位約為2.5萬歐元,可以由三方分?jǐn)偅糠街恍柚Ц?000多歐元。因此,大學(xué)乃至研究機構(gòu)都成為民用衛(wèi)星運營商的服務(wù)對象。今天的衛(wèi)星高度更低、體積更小,部署方式與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)相似,能形成具有自我修復(fù)能力的衛(wèi)星群,以防其中一顆衛(wèi)星發(fā)生故障。除了在較低的高度上部署更小的衛(wèi)星,我們還發(fā)射了目前近地軌道上的物體:人類在太空中的個活動中心國際空間站。它是我們在太空中的個休憩場所,是由全球多個國家聯(lián)合、在多項太空計劃的合作下運行的。這是一項高度協(xié)作的任務(wù),由6名工作人員共同進行一系列新奇的活動(從科學(xué)實驗到工程操作),同時要在微重力環(huán)境下保持身心健康。對太空的探索也改變了我們自我認(rèn)知的方式,這種自省讓人類作為一個社會整體不斷進步,并向著更高程度的文明前進。太空探索正在塑造一個新的文明階段:人類將在這里建造定居點,在地球之外生活、工作和娛樂。歷史學(xué)家對過去文明的敘述基于能證明其存在的物理證據(jù),例如世界各地發(fā)現(xiàn)的巨石其中有一些被納入古建筑群中。巨石仍是古代世界的謎團,也是讓人相信公元前某世紀(jì)存在過失落文明的依據(jù)。當(dāng)今世界為太空經(jīng)濟這樣的產(chǎn)業(yè)提供了理想的環(huán)境,使其得以大展身手、發(fā)揮潛力并開創(chuàng)新的發(fā)展前景。這不是由個體推動的,而是受到社會結(jié)構(gòu)、地緣政治和全球經(jīng)濟下行所帶來的諸多變化的影響。這些變革將我們推向人類歷史的共命運時刻:各項太空計劃決定合作并結(jié)成聯(lián)盟,而非互相競爭。我們身處太空并從這個全新的物理維度拓展創(chuàng)新的視野。它啟示著我們:我們的發(fā)展不僅需要考慮人類的利益,還應(yīng)關(guān)注動物與自然界的福祉。希望在不久的將來,我們能把保護地球上的一切事物變成發(fā)達國家切實的憲法規(guī)定。因為任何對地球有所了解的國家,特別是那些參與了太空工業(yè)變革的國家,都將重視地球的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的繁榮。如果一個社會想進入呈指數(shù)式增長的快速轉(zhuǎn)型期并調(diào)整過去的經(jīng)濟結(jié)構(gòu),那就首先要意識到:地球的基本權(quán)利應(yīng)該高于某個國家的具體法律。如果我們渴望進步并了解自身的存在與命運,我們就必須認(rèn)識到自己生活在一個資源有限的脆弱星球上,并亟須擴展到一個新的、銀河系的高度上。2019 年6 月3 日于倫敦
茵瑪·馬丁內(nèi)斯(Inma Martinez)
出生于西班牙。曾執(zhí)教于英國帝國理工學(xué)院和西班牙的洛約拉大學(xué),20多歲的時候就被授予美國大學(xué)教授職位。她開創(chuàng)了移動互聯(lián)網(wǎng)、音樂和視頻流、聯(lián)網(wǎng)汽車和智能生活等數(shù)字技術(shù)。她將自己的創(chuàng)新事業(yè)與英國貿(mào)易投資署、英國文化、媒體和體育部創(chuàng)新基金投資委員會以及西班牙政府經(jīng)濟和數(shù)字轉(zhuǎn)型部相結(jié)合。她還在歐盟和SCOPE(馬來西亞砂拉越州政府卓越績效中心)的各種技術(shù)和數(shù)字委員會上提供了大量的專家建議和見解。她是數(shù)字化先驅(qū)和人工智能科學(xué)家,曾被評為2018年改變數(shù)據(jù)格局的十大女性之一、人工智能50強之一。她還是經(jīng)合組織和七國集團倡議的全球人工智能伙伴關(guān)系(GPAI)專家組成員,被《財富》和《時代》雜志視為歐洲的科技社交人才。
Chapter 1探索者永遠(yuǎn)前進,永遠(yuǎn)攀登探索造物之奇探索太空 站在巨人的肩膀上 小國家,大足跡探索銀河系內(nèi)外 詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡 尋找生命 太空大獎賽 太空中的未來Chapter 2藍天之外的太空一切準(zhǔn)備就緒 火箭工程師 現(xiàn)代火箭 大展身手 超級油輪、超級拖車、超級重型火箭 太空氣球 太空循環(huán)經(jīng)濟卡門線以下 回看家園 哥白尼計劃 對地觀測任務(wù) 監(jiān)測氣候變化太空的邊界 近地軌道 國際空間站太空政策 太空規(guī)則 太空軍事化尋找第二家園 南極洲:太空演練場 月球 火星Chapter 3太空敞開大門地月經(jīng)濟太空基礎(chǔ)設(shè)施 電信 能源 太空采礦 太空運輸太空制造微重力 實驗 種植 醫(yī)藥太空建筑與土地開發(fā) 月球上的城市 太空軌道平臺太空旅游 民用航天器 民用軌道站自動化與太空機器人
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