制造业的未来可能在太空

快速阅读: 《有线》消息，加州初创公司Astral Materials等企业正研发能在太空轨道制造高价值材料的设备，这些材料可应用于医药、半导体等领域。科学家称，太空失重环境有助于生产更优质的产品。随着太空旅行成本降低及回收技术进步，在轨制造有望在未来十年内实现商业化，推动全球太空经济达万亿规模。

杰西卡·弗里克计划在太空中建造熔炉。她所在的公司，总部位于加利福尼亚的阿斯特拉尔材料公司，正在研发能够在轨道上培育高价值材料的设备，这些材料可用于医药、半导体等领域。正如她所说：“我们在打造一个能在太空中盈利的工具。”

科学家们早已指出，地球轨道的微重力环境能够生产出比地球表面更优质的高质量产品。早在1973年，宇航员就在美国国家航空航天局（NASA）的天空实验室空间站上尝试过晶体——电子电路的关键组件。但进展十分缓慢。数十年来，在轨制造一直停留在实验阶段，尚未实现商业化。这一切即将改变。一批新兴公司正利用进入太空成本下降以及返回地球的新方式，重新激发在轨制造的活力。英国卫星应用Catapult研究组织的在轨服务、组装和制造主管迈克·柯蒂斯-鲁斯表示，该领域正在变得“异常繁忙”。他补充道，到2035年，“预计全球太空经济将达到数万亿美元规模，其中在轨制造可能约为1000亿美元。”

简而言之，在轨制造是指在太空中制造的产品，然后可以在地球或太空中使用。由于失重环境的独特物理特性，可以进行地球上无法复制的制造过程。其中一种这样的工艺便是晶体生长，这对半导体制造极为重要。在地球上，工程师会选用一块高纯度的小硅籽晶体，并将其浸入熔融硅中生成更大、更高质量的硅晶体，然后将其切片用于电子设备。但重力会对生长过程造成影响，可能引入杂质。“硅现在有一个无法解决的问题，”英国公司SpaceForge的首席执行官乔舒亚·韦斯特恩说，“我们基本上无法进一步提高它的纯度。”你几乎可以重置现有认知，重新定义半导体的极限。SpaceForge的乔舒亚·韦斯特恩表示，在太空中生长这些晶体可能会导致更纯净的晶圆。晶体生长的应用不仅限于半导体，还可能导致更高品质的药品和其他材料科学突破。

其他在太空中制造的产品也可能带来类似的益处。今年一月，中国宣布在天宫空间站成功研制出一种新型金属合金，这种合金比地球上的同类合金更轻且强度更高。而低重力的独特环境也为医学研究提供了新的可能性。“当你消除重力影响时，就能制造类似器官的东西，”佛罗里达州的Redwire公司民用和国际太空业务总裁麦克·戈德说，“如果你尝试在地球上这样做，它会因重力而变形。”

在轨制造的一个关键挑战是如何以一种使规模化生产可行的方式将设备送入太空并将产品带回地球。但像SpaceX的猎鹰9号这样的火箭已大幅降低了进入太空的成本，而包括SpaceForge和加州VardaSpaceIndustries在内的公司正在研发无人舱，可以将材料带回地球。Varda已经进行了两次任务以展示这一能力，将返回舱降落在犹他沙漠和澳大利亚内陆。去年首次任务中，该公司成功培育出抗病毒药物利托那韦的晶体。Varda的首席营收官埃里克·拉斯克表示，这类产品的市场潜力与健康益处可能“相当显著”。他说：“这确实能帮助到地球上的我们。”

随着未来几年轨道制造能力的提升，事情可能会迅速扩大规模。“我想象中的轨道制造设施将看起来像太空工厂，”拉斯克说，“你会看到现成的设施或运输工具。不难预见那样的未来。”然而，那依然是未来。目前，太空制造依然“显得有些新奇”，柯蒂斯-鲁斯说，但他认为很快，不到10年，它就会成为寻常之事。

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