行業觀察/太空經濟:從構想到現實\馮英倫

2026-10-08 05:16:00 大公報

過去三篇文章,我們從火箭的基本原理,談到可回收技術的經濟邏輯,再到工程挑戰的細節。這一篇,我們把視野從火箭本身,拉闊到整個太空經濟的意義所在,探討一個更根本的問題:在可回收火箭讓進入太空的門檻不斷降低的今天,人類文明是否正站在一個歷史性的轉折點上,重新審視自身能夠使用的資源與能源的邊界?

長久以來,人類仰望星空,總是從「探索」的角度出發,我們想知道宇宙從何而來,想了解那些遙遠星球上是否藏着生命的跡象,想解開物理學最深層的謎題。這種對宇宙奧秘的追尋,是推動科學發展的原始動力,其價值毋庸置疑,而且仍將持續。

然而,「舊太空」(Old Space)時代的太空任務,基本上是一種「單向輸出」:國家投入巨額資金,把儀器送上太空,換取科學知識和地緣政治聲望。這些任務帶來知識積累,而非直接的資源或能源回報。

「新太空」(New Space)時代的到來,標誌着一個根本性的思維轉變:我們不再只是仰望星空,而是開始思考如何把星空的資源為人所用。這個轉變,建立在過去70年太空探索積累的龐大知識基礎之上,加上火箭技術的持續進步,使原本只存在於科幻小說中的構想,一步步走向現實。

要理解新太空經濟中「資源」這個維度,必須先重新認識地球。

地核擁豐富金屬礦藏

人類在地球上開採礦物已有數千年歷史,至今仍賴以維持現代文明運作的鐵、銅、鎳、鉑族金屬等,都來自地殼的採掘。然而,有一個基本事實,卻鮮少被提及:人類實際上從未真正「深入」地球。人類迄今鑽探的最深鑽孔,是位於俄羅斯科拉半島的「科拉超深鑽孔」(Kola Superdeep Borehole),深度約12.2公里。這個數字聽起來或許不小,但地球的地幔始於約30公里之下,地核更遠在2900公里之深。由此可見,人類的採礦活動只是刮到地球的表面而已。

約46億年前太陽系形成的早期,在行星的形成過程中,原行星(Protoplanet)在吸積過程中產生的巨大熱量,令整個星體處於熔融狀態。在這個熔融階段,密度較高的元素:鐵、鎳,以及許多具高工業價值的重金屬,在引力作用下向行星中心沉降,形成地核;而密度相對較輕的硅酸鹽岩石,則浮升至表面,冷卻後形成地殼。這個過程,在天文學和地質學上,被稱為「核幔分異」(Core-mantle Differentiation)。

核幔分異的結果是:地球上最豐富的金屬礦藏,恰恰封存在我們無法觸碰的地核之中。人類今天所開採的礦物,大多是地球形成早期,由隕石撞擊帶來、殘留在地殼淺層的微量元素,或是經由火山活動從地幔帶升至地表的物質。蘊藏量最高的地核,既不可望,亦不可即。

百萬計行星資源仍待發掘

並非每顆原行星都能「順利畢業」。太陽系形成早期,充滿了劇烈的碰撞,月球極可能就是一顆較小的原行星與早期地球猛烈撞擊後,由碰撞碎片重新聚合而成的。而在火星和木星軌道之間,存在一條「主小行星帶」(Main Asteroid Belt),其中數以百萬計的小行星,相當一部分正是原行星在形成過程中發生碰撞後,碎片未能重新聚合所遺留下來的。換言之,它們是曾經歷過核幔分異的原行星殘骸,保留着在核心分異過程中沉積的高濃度金屬。

2023年,美國太空總署(NASA)發射了「靈神號」(Psyche)探測器,目標正是主小行星帶中的靈神星(16 Psyche),一顆平均直徑約223公里的M型金屬質小行星,科學家推測它很可能是一顆原行星碰撞後裸露的核心碎片。與絕大多數由岩石或冰構成的天體截然不同,靈神星的密度與組成顯示其金屬含量極高,探測器預計於2029年抵達並開始詳細探測。按照目前對其組成的初步估算,若靈神星確係原行星核心碎片,其鉑族金屬(Platinum Group Metals,PGM)等高工業價值元素的蘊藏量,可能遠超地球地殼存量的數個數量級。當然,探測器尚未到達,最終的數據仍需等待科學驗證。

靈神星只是百萬顆小行星之中的一顆。如果有朝一日,人類真的能夠在技術和經濟上實現「太空採礦」,向太陽系中其他星體汲取資源,那麼人類可用的物質資源,將從根本上突破地球地殼這個幾千年來始終困着我們的瓶頸,實現指數式的擴張。

談資源,不能不談能源。而談太陽系的能源,必須先確立一個基本的宇宙觀:太陽系的絕對主角,是太陽本身。

太陽佔整個太陽系總質量的99.86%。這個龐大的太陽,因其巨大質量所產生的引力造就的極端壓力和溫度,令其核心無時無刻都在進行着氫核聚變反應,向四面八方放射出恆定的能量。而地球呢?以地球的橫切面積,從太陽的視角來看,地球的「角直徑」(Angular Diameter)僅約17.6角秒(1/3600度)。

在進一步思考太空能源的潛力之前,有一個角度值得重新審視:人類今天所使用的絕大部分能源,其實都是不同形態的「太陽能」。

在化石燃料中,煤、石油、天然氣的源頭,是數億年前的植物與微生物,它們通過光合作用,將太陽能以碳基化學能的形式固定下來,在地質年代的漫長壓縮下,形成了今天的化石能源。我們燃燒化石燃料,本質上是在釋放億萬年前儲存的太陽能。水力發電的源頭,是太陽照射令海洋水分蒸發、形成降水的水循環。風能,同樣主要來源於太陽照射造成的大氣溫差和氣壓差異。除了核裂變和地熱之外,人類使用的能源,幾乎都可追溯至太陽。

換句話說,人類今天的碳排放危機,在某種意義上,是因為我們主要依賴「歷史的陽光」,那些在億萬年前被植物固定、再被地質壓縮保存的遠古太陽能,而非「即時的陽光」。問題不在於太陽的能量供應不足,而在於我們截取的方式太過低效和間接。

這個思維框架,引出了新太空經濟中一個極具想像力的能源命題:太空太陽能(SBSP)。

太空太陽能 供應幾千倍能耗

目前,人類每年的總能源消耗約600艾焦(Exajoules),換算成持續功率約為19萬億瓦(約19 TW)。而地球的橫切面從太陽接收到的能量,則高達約1.7億億瓦(約174 PW);約為人類當前總能耗的9000倍。這意味着,單是地球這個小小的橫切面,每一秒從太陽截獲的能量,已是人類全年能耗的數千倍;只是大氣吸收、雲層反射、晝夜循環等因素,讓到達地面並轉化為可用電能的份額,大幅縮減。

在太空中,則完全不同。在軌道上運行的太陽能衛星,沒有大氣衰減,沒有雲層遮擋,沒有晝夜交替,可以24小時不間斷地以接近100%的效率接收太陽輻射,再以微波或激光的形式,將能量傳輸至地面接收站,轉化為電能。如果人類能夠在太空部署足夠規模的太陽能衛星陣列,哪怕只是相當於地球橫截面積那麼大的接收面積,所能截獲的太陽能,已能滿足人類當前能耗的數千倍。

當然,從構想到現實,工程挑戰巨大,大規模在軌組裝、長距離無線能量傳輸的損耗、地面接收設施的建設成本,都是必須克服的難題。但這些,正是在可回收火箭大幅降低入軌成本的前提下,才真正具備討論可行性的議題。在每公斤入軌成本仍高達兩萬美元的年代,太空太陽能永遠只是科幻;而當星艦將這個數字壓低至100美元時,整個能源經濟的算式,就會從根本上改變。

鈣鈦礦(Perovskite)等新一代太陽能轉換材料的效率持續突破,進一步強化了這個前景。太空中的光伏組件,配合輕量化材料和在軌自主組裝技術的進步,大規模太空太陽能,正從遙不可及的願景,逐步成為本世紀內可能實現的工程目標。

資源與能源,是人類文明發展的兩個根本支柱。回顧歷史,每一次人類文明的重大躍升,如農業革命、工業革命、資訊革命,背後都有一次資源或能源利用方式的根本性突破。

今天,我們面對的,可能是有史以來規模最大的一次疆界拓展:從地球地殼這個薄薄的礦物「皮層」,延伸至整個太陽系的小行星帶;從依賴億萬年前固定的「歷史陽光」,轉向直接在太空截取太陽核聚變的即時能量。

下一篇文章,我將聚焦近地軌道的具體商業應用,從衛星星座、太空數據中心,到在軌製造,探討這些應用在新太空經濟時代的現實潛力與發展進程。

(作者為星軌資本聯合創辦人及聯席行政總裁)