为什么空间技术融合如今至关重要

An astronaut conducting a scientific experiment aboard the International Space Station, showcasing advanced space technology in action.
Space technology convergence is a new phase of innovation.Image: NASA
本内容由人工智能自动翻译。
  • 从导航到气候监测和金融交易,空间技术的应用已经深度融入我们的日常生活。

  • 空间技术融合是创新的新阶段,它不仅重塑我们在太空中的运作方式,也重塑我们管理地球上复杂系统的方式。

  • 我们现在如何开发、共享和治理空间技术的决策,将在未来多年内对各经济体和社会产生深远影响。

从导航、金融交易到气候监测和应急响应,空间技术的应用已深度融入地球上的日常生活。

但如今正在发生变化的,不仅是太空活动的规模,还有新空间技术与应用的速度和深度,以及空间与其他突破性技术之间的融合。

人工智能(AI)、能源系统、气候技术和量子技术的进步已不再孤立发展。相反,它们彼此强化,而空间既是平台,也是加速器。

这种融合正在带来创新的新阶段,它不仅重塑我们在太空中的运作方式,也重塑我们管理地球上复杂系统的方式。

空间数据智能助力跨系统的洞察与创新

如今,太空越来越关乎对实时观测与信息的理解及应用。人工智能、边缘计算和数字孪生的进步正将卫星转变为智能系统,使其能够在轨处理数据、检测异常并自主调整运行。

近期的太空任务已经体现了这一转变。例如,欧洲航天局的Φ-sat-1(“phisat-1”)任务利用机载人工智能在轨筛选卫星图像,减少将无用数据传回地球的需要,并使决策更加迅速。

天基观测与气候科学、先进建模及数据同化技术相结合,正在将原始测量数据转化为可据以行动的气候情报,涵盖从排放追踪到极端事件预测的各个方面。

量子技术的进展进一步推动了这一转变,当量子技术集成到现有卫星系统中时,量子传感与授时可提升导航和测量精度。

“太空使我们的生活成为可能,”美国宇航局前首席经济学家说道。
“太空使我们的生活成为可能,”美国宇航局前首席经济学家说道。
02:56

中国“墨子号”任务等基于卫星的量子通信示范,已经证明了在全球距离上实现超高安全数据传输的可行性。与此同时,先进材料与在轨制造正在使卫星性能更强、效率更高,同时也为未来在太空中生产地球上无法制造的复杂组织和器官开辟了新的可能,例如在微重力环境下3D打印肌肉组织。

尽管生物技术和为长期任务开发的闭环生命支持系统正在拓展微重力实验的边界,它们也在健康疗法、农业和资源效率方面产生新的认识。

这些发展共同形成了一个新的集成化、数据驱动型基础设施层,在其中,空间系统持续生成、处理并提炼知识。其结果不仅是更优质的信息,更是从气候建模、物流到医疗保健和工业系统等各领域进行创新的全新方式。

空间作为韧性与安全的关键领域

随着空间日益深度嵌入经济和社会系统,它也正成为一个关乎韧性与安全的关键领域。卫星支撑着从通信、金融系统到导航、应急响应和能源网络等各项基本服务。随着依赖程度加深,脆弱性也随之增加。

近期,冲突地区的卫星服务中断,以及干扰和网络干扰报告日益增多,凸显了依赖空间的系统的脆弱性。轨道拥挤、太空碎片,以及日益复杂的网络和物理威胁,正推动系统向分布式、冗余、多层架构和更高程度的自主运行转变。

在这方面,融合再次发挥了核心作用。自主系统和机器人技术可实现在轨维护服务、碎片清除以及基础设施维护,从而减少对单点故障的依赖。人工智能驱动的自主能力通过使航天器能够快速应对干扰,并有可能在无需地面干预的情况下自我修复,从而增强系统韧性。

与此同时,能源与动力创新,包括天基太阳能发电、先进电池和紧凑型核系统,正在支持航天器在太空中的持续运行,同时为地球上更具韧性和低碳的能源系统提供路径。量子通信技术为安全数据传输引入了新方法,增强了太空及地面网络的网络安全。

与此同时,制造与材料的进步支持了更加稳健、适应性更强的基础设施的发展,而生命支持与再生系统则为在受限、高风险环境中运行提供了模式,这些洞见对地球上关键基础设施的韧性日益具有相关性。

为什么空间技术融合至关重要

纵观这两个主题,同一规律显而易见,其启示也十分明确。太空正在演变为一个相互连接的系统之系统,其中人工智能、量子技术、气候科学、能源、制造、生物技术和机器人技术的进步彼此强化。

各国政府、投资者和产业正在将太空重新定位为战略领域,而非小众行业,这一转变已经显现。太空正成为全球基础设施的基础层,塑造着社会生成知识、管理风险和建设韧性的方式。

空间技术融合转型图谱,由全球未来理事会空间技术小组制定,以空间技术为核心枢纽,提供了八个融合技术领域之间相互作用的系统层面视角,而这些领域本身又与200多个关键议题交织在一起。

这款新型太空扫描仪将以三维形式绘制世界偏远热带森林的地图。
这款新型太空扫描仪将以三维形式绘制世界偏远热带森林的地图。
02:21

理解某一领域(例如空间、量子或人工智能)的发展可能如何影响空间投资,有助于直观呈现相互依存关系,支持不确定性条件下的结构化前瞻分析,并突出跨行业合作的必要之处。

例如,航天机构与能源行业之间正就天基太阳能发电展开合作,卫生系统与太空医学和宇航生物学群体之间也正就生命支持系统和生物技术展开合作。

空间技术的创新可以加快地面应用与韧性建设。通过将空间技术与气候危机、粮食安全和全球健康等优先事项相连接,这一方式有助于确保新兴的空间经济——预计到2035年将达到1.8万亿美元,并以每年9%的速度增长——直接和间接地支持联合国可持续发展目标,包括通过监测进展,而非偏离这些目标。国际协调被强调为至关重要。

太空将在未来数十年产生影响

空间技术融合标志着一种转变:从将探索视为愿景,转向将未来基础设施视为必需。

政府可以指导国家太空战略,将产业政策、气候行动、数字基础设施和安全统筹考虑。与此同时,企业可以影响投资组合选择与伙伴关系,明确先进材料或绿色能源等投资可能受益于太空赋能能力的领域,并厘清新出现的空白,包括从轨道交通管理治理,到气候问责中的司法管辖与执法挑战,其中天基数据可支持对排放和环境违规行为的监测。

重要的是,思考空间与其他技术的融合提醒我们,太空并非遥远的前沿,而是承载关键基础设施的共享领域,支撑着我们在地球上的生活。我们现在如何开发、共享和治理空间技术的决策,将在未来数十年内对各经济体和社会产生深远影响。

授权与转载
世界经济论坛发布的文章,可依据《知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎4.0国际公共许可协议》以及我方《使用条款》进行转载。 本文所表达的观点仅代表作者个人立场,并不代表世界经济论坛的观点。