《麻省理工科技评论》为什么会把航天排除在突破性技术之外？

本文刊登与《卫星与网络》杂志2017年5月刊

不安与希望

——《〈麻省理工科技评论〉2017年10大全球突破性技术深度剖析》书评

2017年中，《麻省理工科技评论》评出的年度十大突破性技术，以一本黑色封面图书的形式出现在中国前沿人士的面前。麻省理工的权威性与影响力，使这十大技术在业界引发了广泛的重视和思考。在5月29日举行的书评会上，诸多从事前沿科学、科学分析和风险投资的知名人士济济一堂，交换着自己对这份榜单的见解。

我们为什么会感到不安

为了能在这样的书评会上抓住节奏，我们事先仔细拜读了这本让手腕酸痛的书——它用了高端的铜版纸，颇有些分量。然而随着书页逐渐翻过，作为一个投身航天多年的人，心中的不安却越来越强烈。在这十大技术中，竟没有一项是和航天直接相关的。

航天技术在这本书中也不是完全没有存在感。书中提及了卫星太阳能电池和“墨子”号量子通信试验卫星。

不过作为一本32万8千字的书，只有两处提到航天并且真的堪称一笔带过，这不得不让人深思。航天界历来以科技前沿自居，事实上，航天技术也确实一次次颠覆了人们对世界和科学的认知，在战后社会和经济形态的历次革命中，航天功不可没。然而，在2017年的这个时刻，在航天界普遍憧憬着更宏大的太空探索、在商业航天声势日渐浩大的时候，《麻省理工科技评论》为什么会把航天排除在突破性技术之外？

书评会的主办方还为我们提供了另外一本书，收录了从2012年到2016年《麻省理工科技评论》选出的50大突破性技术，我们终于从其中找到了航天的痕迹。大家也许猜到了，对，入选的是伊隆·马斯克的火箭回收技术。

航天计划的实施周期往往以十年、二十年来计算，今天装进航天器准备起飞的技术，往往在十多年前就已经准备好了。这样漫长的周期给了人们充足的时间去做好思想准备。而NASA的行为习惯则很难让人们对航天技术有惊喜之感——为了争取经费，NASA会在某些关键技术尚在襁褓之中时就大肆宣传，等到该型号发射的时候，多数人已经审美疲劳了。

听起来，这样的年度评选方式对航天有点不公平，然而，这才是真正让人不安的地方——我们的创新太慢了！这份榜单并不是急功近利的，仅仅太阳能发电这一个项目，就在2012、2013和2017年分别上榜三次；与人工智能相关的内容更是反复上榜。那么，航天的突破和创新为什么很难上榜？

航天活动包括四种主要的方式：进入空间、经过空间、在空间、从空间。

● 进入空间可以理解为发射服务；

● 经过空间可以理解为从地球起飞回到地球或者前往其他天体的飞行过程；

● 在空间可以理解为卫星或者空间站的长期在轨运行；

● 从空间可以理解为从卫星或者空间站向地面投送信息和质量。

更加具体来说，这四种方式的典型代表分别是火箭、太空旅游或卫星通信、载人空间站和导航卫星。如果讨论航天产业，还应该加上第五种方式：航天技术二次应用。

很显然，这五种方式中的任何一种，近年都没有发生过太多突破。火箭技术依然在沿着冯·布劳恩开创的道路前进；太空旅游远远没有达到影响全人类生活方式的程度；卫星通信广播已经是传统产业，哪怕高通量卫星也只是影响了一小部分人；载人航天至今没有摆脱科学研究和政府任务的局限，还谈不上会形成什么样的产业；卫星导航虽然前途光明，但技术突破是在上世纪实现的，无法被列入2013年之后的榜单。航天技术二次应用，也没能重现后阿波罗时代的辉煌：羽绒服、冻干食品、美容行业、电动工具、血液透析……

所以，近年来航天领域能称得上突破性技术的，确实只有马斯克的火箭重复使用。事实上，猎鹰九号第一级重复使用是在2016年上榜，但直到2017年，回收的第一级才实现了再次发射。因此，这份榜单是具有前瞻性的。

这应该不仅仅只使我们感到不安。

太阳能技术为什么不是航天界在突破？

在2017年上榜的十大技术中，与航天界关系最密切的，应当是太阳能热光伏电池技术。在2012年、2013年的榜单中，光伏电池也因为不同技术方案被列入榜单。

简单来说，2012年的上榜理由，是人们在陆基太阳能发电中采用了砷化镓来代替硅；2013年的上榜理由，是有人发明一种方法，把不同的光伏电池材料集成到一块电路板上，因此而能够利用不同频段的太阳光；2017年的上榜理由则更进一步，有人设法先把太阳光的热能吸收起来，然后转换到某个适合具体光伏材料的频段上再次发射，以此来大大提高效率。在2017年的文字中，还提及了光伏电池对于航天的重要意义——它是多数航天器的电力来源。

如何提高太阳电池的效率，同样是宇航界多年来孜孜以求的方向。上文中说到的砷化镓器件，也是航天界率先采用的。

光伏产业能够达到今天的规模，航天所奠定的技术基础功不可没。所以，麻省理工的榜单或许给了我们一些提示——航天，可不可以做得再多一些？

榜单中也指出了光伏发电产业所面临的一些问题，例如能量储存比较困难——人类无法把阳光攒到夜间和阴天再用。虽然科学家们为此设计了很多方案，但尚没有哪一种能够令人满意。作为几乎完全依靠太阳能，并以此建立了星上电源管理学科的航天器工程来说，能不能拿出一个能服务于民生的方案呢？

或者我们更进一步，不再沉浸于无休止的争论和空想，真正启动一个天基太阳能电站工程，哪怕是启动一个演示验证工程也好。真正解决陆基光伏电站所面临的种种问题，让黑夜、阴雨和季节变化不再成为人们直接利用太阳能的障碍，让人们不再如同现在这样，高度依赖煤炭和石油之类的化石燃料。这样的工程，不但能登上麻省理工的榜单，也有希望夺取更高层次的奖项。

从遥感视角看AI

在书评会上，参与者们的话题几乎没有涉及人工智能（AI）之外的事务。实际上，2017年上榜的多数技术都与AI有着或多或少的联系，只有太阳能热光伏电池例外。毫无疑问，这个行业必将成为今后几年内的研发和投资重点。

AI与航天技术很早就结下了渊源，特别是在航天器控制和空间机械臂方面，工程师们很早就在探索AI技术的应用。不过我们却想到了另外一件事情。

不久前，《卫星与网络》微信公众号（ID：satnetdy）转载了这样一条消息《卫星数据分析公司Orbital Insight获5000万美元融资》。这件事情所反映出的趋势，是遥感应用真正从政府向商业、民间不断扩散。这样的趋势也是从美国开始的。在商业高分辨率遥感卫星产业发展早期，美国国防部采购了大部分卫星图像，用于支持在伊拉克和阿富汗的战争，随着战局平息和美军撤出，政府在这方面的需求逐步下降，遥感企业们不得不向商业市场寻找新的活计。商业用户和消费用户很少、或者说不可能拥有自己的遥感图像分析能力，他们只需要有人告诉自己，卫星看到了什么与自己有关的事情。

这就给遥感企业带来了巨大的压力：

雇佣多少分析师才能把每天的每张卫星照片都看一遍呢？实际上，遥感卫星拍摄的多数照片，从来都没有人看过。人类为此错失了多少重要信息，恐怕是个很吓人的数字。而且，遥感行业缺少称职的分析师，是个长期存在的现实。

解决这个问题的唯一办法，是借助人工智能，从海量数据中发现对用户有意义的数据。气候和地貌变化、农作物长势、煤堆和油管的变化、街道的延伸和车流的涨落、商船队排出的硫化物在大气层中留下的痕迹……计算机可以不知疲倦地运行，强化学习可以不断提高计算机的效能，量子计算可以百亿倍地提高计算速度……这一切都可以让遥感行业着力于为个人消费者服务，这也是这个行业真正的未来。忙着发射“商业遥感星座”的人们，是不是应该把目光更多地转向AI？

早日AI，早日上榜。这也许是我们对遥感行业的希望。

航天有引领颠覆和突破的责任

航天对人类的意义是什么？同样是麻省理工学院，曾经在几年之前推出了一份关于载人航天活动的报告：《载人航天的未来》。通过分析和推理，这份报告指出，探索是载人航天的首要目标，因此值得让人类去冒生命危险。

而探索的目标是什么呢？是为了给人类自身寻找突破，发现新的领域、发现新的潜力、实现新的手段，因此，航天的责任就是引领突破和颠覆。无论是发现颠覆性的事实，还是开发突破性的技术，都在航天的责任之中。

从这个角度来说，斯普特尼克一号卫星、东方号飞船、阿波罗计划、“辛康”通信卫星、GPS、国际空间站，都完美体现了航天活动对人类的意义。东方红一号、神舟五号、嫦娥一号、北斗系统也体现了中国航天活动对中国社会的意义。

然而这还远远不够，人类面临的社会和经济问题依然沉重而庞杂，迫切地呼唤着不同的解决方案。

一个行业、一种产业如果不能及时响应人类的需求，不能及时带来突破，就会逐渐边缘化乃至消亡，哪怕用行政力量加以强制也无济于事。

就在书评会之后不久，2017年度的全球航天探索大会在北京举行，本次会议的重要话题，就是空间活动与人类生活的关系。曾经不食人间烟火的航天界，也在深刻反思自己存在的价值和意义，这是一个好的迹象。

是时候重新审视自己对人类经济和社会发展的作用了，这是《麻省理工科技评论》2017年榜单给航天人带来的启示。

最后给出这本书的题名，《科技之巅 2》。

我们航天，能始终屹立在科技之巅吗？

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