利用空间构造金属和材料

太空不仅仅用于观测我们的星球，或者宇宙中数十亿颗恒星。它也可能是材料建设下一个重大突破的关键。这就是威尔士公司SpaceForge背后的想法。

Will - SpaceForge是其中一家卫星公司，其进展因1月初康沃尔太空港的异常故障而受到损害。然而，他们仍然没有被吓倒。用他们的话说，他们的任务是利用我们头顶的空间作为下一次工业革命的场所。他们计划在太空建立铸造厂，以锻造新的合金，并生产在地球上使用的产品。但是为什么呢?我采访了Space Forge的联合创始人Andrew Bacon。

我的意思是在轨道上制造是一个古老的想法。自从阿波罗宇航员在去月球的路上煮咖啡以来，我们一直在尝试在太空中制造东西。但就像所有关于太空的好想法一样，早在60年代就有人想到了，在80年代和90年代就进行了试验，但直到现在才有可能将其商业化。

威尔:在太空中制造什么样的材料会受益?

所以任何水晶的东西在太空中制造都有巨大的优势。晶体材料包括合金、半导体，也包括蛋白质，在某些情况下甚至包括疫苗。为什么会这样呢?在太空中，有两个主要因素影响晶体生长，污染，晶体通常非常敏感，尤其是半导体，但合金对污染也非常敏感。因此，当你试图制造新材料时，如果氧气进入环境，它就会试图氧化这种材料，这会使它变得很脆。在太空中，几乎没有氧气。这就是我们所说的超真空，这是在地球上很难创造的东西，但在太空中它是免费的。你只要打开一扇门或打开一个阀门。但最大的问题是微重力。所以微重力会消除浮力。 So generally when you're trying to grow crystals, you are usually mixing two materials together. And if you think in terms of an alloy, so if you have a very dense metal like lead and you mix it with a less dense metal like aluminium, what's going to happen on earth? The buoyancy is gonna push the aluminium to the top, it's gonna push the lead to the bottom. In space there is no buoyancy. They're going to mix together and just be held together due to surface tension and mix much more thoroughly. So you end up with a very homogenous material. In SpaceForge, we're developing uncrewed manufacturing satellites that are dedicated to one process at a time. They go to a much higher orbit than the space station because the atmosphere is much thinner. And yeah, they'll be controlled from the ground. Most of the time it'll be like a furnace that you switch on and as long as it's got the right temperature, it's fine. You leave it and it will have some level of intelligence to shut itself down if something unexpected happens. But other than that, yeah there'll be control from the ground. There'll be a little bit of robotics maybe for moving materials around and this is the most efficient and most cost effective way of doing it.

威尔:我相信你知道整个康沃尔太空港事件，不幸的是，他们并没有完全到达那里。你们的卫星和探测器如何进入太空?

Andrew:关于发射的关键是人们倾向于关注发射的成本。所以主要成本是在卫星上。所以当你考虑发射时，让你的卫星与尽可能多的不同的运载火箭兼容是很有意义的。因为如果你把所有的鸡蛋放在一个篮子里，只集中在一个发射器上，发射器有问题，它不像汽车，如果汽车发生碰撞，他们不会把所有的车都停在路上，找出问题所在。而对于火箭来说，如果出现故障火箭会停止飞行6到12个月。与尽可能多的不同的运载火箭兼容通常是最好的方法。你必须看看你的选择是什么，并确保你与他们兼容。

威尔——每当我们谈论绕地球运行的东西时，不可避免地会提到太空垃圾的话题。显然，我们想要在任何时候都尽量减少漂浮在地球上的物质。因此，随之而来的是循环经济的问题。这怎么适用于卫星呢?你送入太空的东西有可再生的元素吗?

卫星真的很贵，原因是通常你设计的卫星可以在轨道上运行5年、10年、20年，不需要维护。我们不会上去修理它。所以这意味着我们倾向于放置很多冗余，做很多测试，这使得它们很昂贵。现在想象一下另一种接近卫星的方式如果它出现故障或者老化或者需要升级或者我们想把它移到另一个轨道，但是我们没有足够的燃料，我们可以把它带回来。如果我们能把它们带回地球，我们可以修理或报废它们，但使用仍然有效的部分，这将是一个非常不同的太空工业。但到目前为止，这种情况还没有真正发生。但最终为了航天工业的真正发展，我们必须采用一种新的工作方式，也就是让卫星完好无损地返回成为常态。一旦你能够做到这一点，碎片基本上就不再是一个问题了。然后你也然后你建立了整个额外的经济围绕着卫星的翻新，修理和重新发射，这是目前不存在的东西。但我可以预见卫星维修是未来的一项工作。

在太空中制造新材料听起来是个很有前途的方向。但显然，房间里的大象是你如何把原材料送到那里然后把制造出来的材料送回地球?原材料在卫星内部发射，在内部进行过程SpaceForge让卫星和成品返回的想法是通过使用他们专有的可重复使用的再入技术。如果你想知道这是由什么组成的，SpaceForge目前还不清楚这将如何在实践中发挥作用。但是随着循环经济的主题而来的是环境的主题。那么，持续发射卫星和由此产生的碳排放会对地球产生有害影响吗?

在SpaceForge，我们想成为一个负碳的太空公司。当你想到一家太空公司时，这怎么可能呢?这怎么可能不是污染呢?但我们正在做的是利用太空环境来制造新的超级材料，这些材料更坚固，能够在更高的温度下更有效地工作。能够提高电子设备的效率，促进下一代控制系统和通信系统的发展。我们不需要在太空中制造巨大的涡轮叶片。我们需要做的是制造更坚固的螺栓，这样地球上的绿色科技产业就可以用它来制造更高效的风力涡轮机。然后你会想到这个螺栓的价值，它使一个更大，更高效的风力涡轮机成为可能，这意味着你可以从可再生能源中获得更多。

你认为它会发展成为一个跨国公司吗?实际上，我们能期望什么时间尺度?

所以我们相信这是下一个工业革命。在为地球制造空间，或者我们喜欢称之为，空间到地球制造，可能在未来10年，将可能成为最大的空间市场。比地球观测还要大，比通信总和还要大。我完全可以预见到未来，我们需要的一切都可以在太空中制造，我们可以离开地球去生活，而不是建造。在接下来的五年里。我们希望你在日常生活中与一些有空间制造成分的东西互动。它可能不会出现在你的手机里，但它可能会出现在你乘坐的电动火车里，你正在与之通信的手机塔里，你正在与之交互的数据中心里，甚至可能出现在你正在获取电力的电网里。

所以，未来的合金很可能来自我们头顶上的空间锻造铺平了道路。虽然他们在科技方面的表现相当低调，但我们不难被他们的乐观和自信所吸引。所以，看这个空间。