在許多行業中，十年幾乎沒有足夠的時間來引起巨大的變化，除非出現破壞性的東西 - 新技術，商業模式或服務設計。航天工業最近一直在享受三者。
但是10年前，這些創新都沒有得到保證。事實上，在2008年9月28日，整個公司觀看並希望他們的旗艦產品在三次失敗後嘗試最終發佈。由於現金不足，這是最後一擊。超過21,000公斤的煤油和液氧被點燃，併為發射臺上的兩個助推器提供動力。
這張蘇聯衛星Sputnik I的第一張官方照片於1957年10月9日在莫斯科發行。這顆衛星的尺寸為1英尺11英寸，重184磅。太空時代始於1957年10月4日蘇聯發射第一顆人造衛星Sputnik進入軌道.AP Photo / TASS
當Falcon 1火箭成功進入軌道並且該公司獲得了與NASA的後續合同時，SpaceX倖免於其“初創公司”。這個里程碑 - 第一個私人開發的液體燃料火箭進入軌道 - 點燃了一個正在改變我們這個星球及其他地區的世界的新太空產業。在這幾年中發生了什麼，它意味著什麼向前發展？
雖然科學家們正在忙於開發解決空間無數技術問題的新技術，但還有另一部分研究人員，包括我自己，研究了這個新行業面臨的業務角度和運營問題。在最近的一篇論文中，我的同事克里斯托弗唐和我調查了公司需要回答的問題，以便創造一個可持續的航天工業，並使人類有可能建立外星基地，小行星和擴大太空旅行 - 所有這些都在政府越來越多地發揮作用資助太空企業的作用較小。我們相信這些商業解決方案可能擁有解鎖銀河系的不那麼光鮮的鑰匙。
新的全球航天工業
當蘇聯發射他們的Sputnik計劃，在1957年將一顆衛星送入軌道時，他們開始了由國際競爭和冷戰恐懼推動的太空競賽。蘇聯和美國扮演了主要角色，為記錄冊串起了一系列“第一”。太空競賽的第一章以尼爾·阿姆斯特朗和巴茲·奧爾德林歷史性的阿波羅11號登月達到高潮，需要大規模的公共投資，大約254億美元，今天的近2000億美元。
競爭是太空歷史的早期部分。最終，隨著政府努力實現共同目標，國際空間站成為一個很好的例子。現在，我們進入了一個新的階段 - 開放 - 私營，商業公司一路領先。
航天器和衛星發射行業正在變得更加商業化，部分原因在於政府預算的縮減。根據投資公司Space Angels的報告，去年創紀錄的120家風險投資公司在私營企業中投資超過39億美元。航天工業也正在變得全球化，不再受冷戰對手，美國和蘇聯的支配。
到2018年為止，中國，俄羅斯，印度，日本，法國幾內亞，新西蘭和美國的發射臺共發射了72次軌道發射，平均每週發射兩次。
實際火箭的軌道發射以及航天器發射的上升，包括從太空發射的衛星和探測器，與過去十年的開放性相吻合。
更多的政府，公司甚至業餘愛好者參與各種航天器的發射比以往任何時候都多。隨著更多實體的參與，創新蓬勃發展。正如Roberson在“ 數字趨勢 ”中所說，“私人，商業航天。即使是月球探測，採礦和殖民化 - 它突然全部擺在桌面上，使得今天的太空競賽比多年來所感受到的更為重要。“
全球發射到太空。軌道發射包括髮射到地球軌道飛行的載人和無人太空飛船。航天器發射包括從地球或太空發射的所有車輛，如宇宙飛船，衛星和探測器。 Wooten，J。和C. Tang（2018）太空運營，決策科學; 太空發射報告（Kyle 2017）; 航天器百科全書（Lafleur 2017），CC BY-ND
人們可以在新聞中清楚地看到這種生命力。9月21日，日本宣佈其兩艘名為Minerva-II-1的無人駕駛飛機降落在一顆小而遙遠的小行星上。從透視角度來看，這次著陸的規模類似於從20,000公里以外的地方擊中6釐米的目標。今年早些時候，世界各地的人們敬畏地看著SpaceX的獵鷹重型火箭成功發射，並且 - 更令人印象深刻的是 - 將它的兩個助推器送回了一個同步比例的同步芭蕾舞的著陸墊。
挑戰和機遇
在資本，公司和知識的增長中，研究人員和從業人員必須弄清楚實體應如何管理其日常運營，組織供應鏈以及開發可持續的太空運營。障礙空間構成使這變得複雜：距離，重力，惡劣環境和信息稀缺。
其中一個最大的挑戰是將人們想要的東西放到太空中。製造地球上的一切，然後用火箭發射它是昂貴和限制性的。一家名為Made In Space的公司正採取不同的方法，在國際空間站上維持一個增材製造設施，在太空中維持3D打印。工作人員的工具，備件和醫療設備都可以按需創建。其好處包括空間站的更大靈活性和更好的庫存管理。此外，某些產品可以在空間中比在地球上更好地生產，例如純光纖。
企業應如何確定太空製造業的價值？應該在哪裡建造容量以及如何擴大規模？下圖分解了地球與太空之間貨物的來源和目的地，並將產品排列成象限。人類掌握了地球上製造的左下象限 - 用於地球上。從那裡順時針移動，每個象限引入了新的挑戰，我們的專業知識越來越少。
地球空間作戰框架。 Wooten，J。和C. Tang（2018）空間操作，決策科學，CC BY-ND
我第一次對這個特殊問題感興趣，因為我聽了一組機器人專家討論在火星上建立一個殖民地（在我們的第三象限）。你不能在地球上建造結構並輕易將它們發送到火星，所以你必須在那裡製造。但是，將人類建設者置於極端環境中同樣存在問題。基本上，可能需要在先遣特使中使用機器人和自動化的全新生產模式。
太空資源
你可能想知道在太空中製造材料的地方，但實際上有大量的資源：製造的金屬可以在小行星中找到，火箭燃料的水被凍結成行星和衛星上的冰，以及稀有元素如氦 -能量的3被嵌入月球的外殼中。如果我們將這種特殊的同位素帶回地球，我們就可以消除對化石燃料的依賴。
正如最近的Minerva-II-1小行星著陸所證明的那樣，人們正在獲得定位和導航這些材料的技術訣竅。但提取和運輸是開放性的問題。
這些案例如何改變航天工業的經濟狀況？已經有像Planetary Resources，Moon Express，Deep Space Industries和Asterank這樣的公司正在組織這些機會。學者們開始概述如何處理產權，剝削和合作的問題。
來自太空垃圾的威脅
計算機生成的地球軌道中物體的圖像，目前正在被跟蹤。此圖中大約95％的物體是軌道碎片 - 不是功能性衛星。圓點表示每個項目的當前位置。軌道碎片點根據圖形的圖像大小進行縮放，以優化其可見度，並且不會縮放到地球。 NASA
電影“重力”以俄羅斯衛星爆炸開啟，由於碎片撞擊航天飛機，哈勃望遠鏡和國際空間站的一部分，引發了破壞的連鎖反應。序列儘管寫得不完全合理，但卻是一種非常現實的現象。事實上，在2013年，一顆俄羅斯衛星在2007年爆炸的中國衛星碎片被擊中時解體。被稱為凱斯勒效應，50萬多件太空碎片的危險已經引起公共政策的關注界。如何預防，減少或減輕這種風險？量化航天工業的環境影響和解決可持續運營的問題仍在繼續。
美國宇航局科學家馬克·馬特尼（Mark Matney）在約翰遜航天中心軌道碎片計劃實驗室的一塊3英寸厚的鋁片上看到一個拳頭大小的洞。這個洞是由一個拇指大小的材料以非常高的速度撞擊金屬，模擬太空垃圾可能造成的傷害。 美聯社照片/帕特沙利文
下一步是什麼？
確實，空間正成為另一個開展業務的地方。有些公司會處理將你的空間命運模塊放在火箭上的後勤工作; 有些公司會把這些火箭飛到國際空間站; 還有其他人可以在那裡做出替換部分。
接下來是什麼？從某種意義上說，這是任何人的猜測，但所有跡象都表明這個新興行業正在向前發展。一個新的突破可能會改變速度，但過程似乎已經確定：遠離家鄉探索，無論是月亮，小行星還是火星。令人難以置信的是，10年前，SpaceX的推出尚未取得成功。如今，一個充滿活力的私營部門由數十家公司組成，從商業航天器和火箭推進到太空採礦和食品生產。下一步是努力鞏固業務實踐並使行業成熟。
作為白宮邊疆會議的一部分，我站在匹茲堡大學的一個大廳裡，看到了未來。環繞著我的頭部是最先進的虛擬現實護目鏡。我在看火星表面。每一個細節都是即時而清晰的。這不僅僅是一個視頻遊戲或漫無目的的練習。科學界已經為這些努力投入了資源，因為勘探先於信息。誰知道，也許10年後，有人會站在火星的實際表面上。
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