论文相关资料源于位于罗马的科学研究所Fondazione di Studi Internazionali e Geopolitica网络空间与人工智能研究实验和空间技术中心Alvaro De Orleans。法国科学院荣誉院士 Giancarlo Elia Valori 教授担任该研究所主席。
除了地球应用科学的发展—新能源、人工智能、量子计算、可再生能源等之外，必须指出的是，目前 “脱离 “我们的星球的可能性仅限于人类宇航员在 1969 年所达到的近 4 万公里的时速。而航天器达到的最高时速记录则属于美国国家航空航天局的太阳探测器，它在 2021 年 4 月 29 日接近太阳时的时速达到了 53.2 万公里，在近日点（即探测器与恒星距离最短的一点）的最高时速可达 69 万公里。
因此，如果按照上述载人飞船或航天器向火星以及水星、金星和地球等太阳系的内行星方向飞行的最大速度计算，仅仅到达火星就需要 9 个月的时间。
如果再查看离太阳系最近的恒星，那就更黯然神伤–距离太阳系 4.2 光年。现今不是讨论虫洞、曲速等问题的时候，因此最好还是脚踏实地地留在地球上，分析矢量研究处于什么阶段。面对现实，距离是无法估量的，而与周围的一切相比，走得更远的可能性是有限的，甚至是理想化。
目前，全球有超过 3.5 万家航空航天公司和 350 万名员工，2023 年新增约 18.4 万名员工，涵盖美国、俄罗斯、英国、中国、印度、法国、日本、德国和加拿大。意大利的 BPD（Bombrini Parodi-Delfino，即 Avio）和 Vega 发射器、卫星发射器也为此打开了太空之门，使其完全进入了自主进入宇宙的极小团。
而包括卫星平台建设、空间生物技术、空间系统网络安全、型号火箭和航天器管理等在内的航天产业整体呈现出技术稳定增长、投资活跃的态势。
随着人类太空探索的不断发展，初创企业正在为太空旅行和交通管理，以及太空垃圾和碎片清除寻求可行的解决方案。低球轨道（LEO）卫星以及大数据分析在未来的太空任务中也将发挥重要作用。
航空航天业正在利用 5G、先进卫星系统、3D 打印、大数据和量子计算等新兴技术来扩展和升级空间业务—包括天气预报、遥感、全球定位系统（GPS）导航、卫星电视以及长期导航和远程通信。
依靠空间基础设施提供服务、智能推进、空间机器人和空间交通管理都是促进航空航天应用发展的新趋势。随着私募股权基金和各种投资的涌入，航空航天初创企业正在开发新技术，以简化地球与太空之间的移动、操作和通信。
Startus-Insights 发布的《航空航天趋势报告》分析了全球 2162 家新的航空航天初创企业，总结出了航空航天领域的十大新兴趋势和技术。
2024 年航天技术的十大新趋势和创新技术包括—
1 – 小型卫星。小型卫星已成为航天技术的主流趋势。卫星的小型化实现了具有成本效益的设计，工业技术的进步实现了大规模生产。初创公司正在开发小型卫星，以执行以前由大型卫星承担的任务，如无线通信网络、科学观测、数据收集和利用全球定位系统进行地球监测。据估计，2024 年小型卫星市场价值为 1664 亿美元，预计 2029 年将达到 2605.6 亿美元，年复合增长率为 9.38%，这表明小型卫星在空间任务中的需求不断增长，应用日益多样化。
2 – 先进的航天制造。航天制造利用先进机器人、3D 打印、光学制造等前沿技术，改进航天产品和服务。创新技术的重点是促进大型空间结构、可重复使用的运载火箭、航天飞机以及先进卫星传感器的开发。自动化对航空航天业的长期探索任务极为重要，初创企业致力于提供专为满足航空航天业需求而设计解决方案。位于美国的Momentus 新创公司，它使用配备机械臂的可重复使用火箭来执行短程机动、对接和加油。另一初创公司 Equatorial 已开发出一种商业亚轨道火箭，能够在太空和大气层边界之上为小型有效载荷提供服务。
3 – 先进的通信。新型空间通信系统是航空航天技术的一大趋势，研发重点是先进的空间数据收发方法。与传统的射频系统相比，使用激光通信中继系统可提供更快的数据传输速率和更安全的通信。空间量子密钥分发（QKD）利用量子力学原理提供超安全的通信信道。此外，小型廉价立方体卫星的实施已成功用于改善空间通信，实现了更广泛的覆盖和更高效的数据传输。先进通信技术的进步正在通过提供更快、更安全和更高效的方法，改变人类的太空通信方式。波兰初创公司 Thorium 开发了一种超扁平、可扩展的有源阵列天线，通过使用来自地球或太空的相对无干扰频段，并结合电子控制和波束赋形功能，提高了系统吞吐量和容量。CommStar 是美国初创公司，生产用于地月通信的 Commstar-1 号卫星。它超越了目前空间基础设施的速度限制，提供高速光学和射频中继功能。这项技术惠及公共和私营航天项目，可改善登月器、资源开采和月地通信的数据服务。
4 – 空间交通管理。随着地球轨道上卫星和空间碎片数量的不断增加，如何改善空间交通管理日益受到关注。先进的卫星跟踪系统利用雷达和光学传感器主动监测和预测潜在的碰撞。自动避免碰撞系统将根据算法自动调整卫星轨道。此外，正在制定国际监管框架，以规范空间操作，确保安全、可持续地利用空间，防止轨道拥堵。位于瑞士的ClearSpace 是从洛桑联邦理工学院空间中心分拆出来的公司，该公司开发的技术可将反应迟钝或过时的卫星从太空中移除。ClearSpace 公司的小型卫星解决方案可以反复探测、捕获和清除人造空间碎片，并计划在 2025 年之前将第一批人造空间碎片清除出太空。
5 – 智能推进。智能推进系统是航空航天技术的一大发展趋势，为太空旅行提供了创新解决方案。例如，有利用电能高速加速推进剂的电力推进系统，也有利用氢氧等环保燃料的绿色推进系统。其中，使用水作为推进剂的水推进系统提供了一种安全且具有成本效益的选择。另一种因高效和紧凑而备受关注的是基于碘的推进系统，它特别适用于小型卫星。全球太空推进市场预计到 2028 年将达到 181 亿美元，2023 年至 2028 年的复合年增长率为 11.8%，这反映出太空任务对先进和可持续推进解决方案的需求不断增长。法国初创公司 ThrustMe 提供一种使用碘作为推进剂的电动太空推进系统，为大型卫星提供了一种低成本的推进替代方案。荷兰的 Dawn Aerospace 公司为各种规模的卫星生产可重复使用的当日运载火箭和高性能无毒推进系统。
6 – 空间资产管理。由于空间任务数量的增加，需要对各种此类任务和活动进行有效协调。因此，一些新创公司正在提供空间活动管理解决方案，以共同提高效率和安全性。其中，开发先进的任务控制软件，可以实现对航天器和卫星的实时监控和管理；利用人工智能分析，可以预测和减少潜在的轨道冲突，提高空间运行的安全性。此外，通过整合区块链（一种由节点组成的计算机网络，可以唯一、安全地管理由各种数据和信息组成的公共账本，无需中央控制），可以保护和简化航天器、地面站和控制中心之间的通信和数据交换，确保可靠、防篡改的太空操作。位于美国的初创公司 Continuum 为太空任务周期管理提供了一个基于云的平台，可以为卫星部署和运行提供高保真模拟，并为围绕地球、月球和其他行星体的任务提供支持。加拿大初创公司 Obruta Space Solutions 开发的设备可以为新的在轨卫星提供服务。它通过加油服务和升级延长了卫星的使用寿命。除了延长卫星的使用寿命，它还能使卫星在未来移除，以便人类能够永久占据轨道环境。
7 – 空间飞行任务。太空探索解决了有关宇宙和太阳系历史的基本问题，人类在太空中找到了促进采矿、材料科学以及地球和外星生命科学研究的机会。可重复使用火箭的开发大大降低了太空探索的成本，增加了飞行任务的频率。部署成本相对较低的小型卫星有助于执行从地球观测到深空探索的各种任务。此外，星际航天器的开发也有助于地球轨道以外的任务。例如，美国初创公司 Lunar Station 开发了一个技术平台，可以将月球感知数据集转化为卫星环境状况的三维可视化，这有助于扩大探索本身的范围和能力。
8 – 太空采矿。天体采矿正在从科幻变成现实。专为极端太空环境设计的机器人采矿设备可以独立钻探和开采资源。另一个重要的发展是使用配备先进传感器和人工智能的航天器来识别和分析资源丰富的小行星。此外，初创公司正在开发原地资源利用技术，可以在太空中处理材料，减少向地球运输资源。太空采矿技术的进步将为地球以外的可持续资源铺平道路。英国公司探索作为候选采矿点的近地小行星–该公司提供了一系列用于探矿、勘探和采矿的航天器，每个航天器都能够执行特定任务，并引导探矿者前往特定的候选矿区。
9 – 低地轨道卫星。低地轨道离地球表面相对较近，通常高度不到一千公里。低地轨道卫星并不总是沿着一条特定的路径绕地球运行，这意味着低地轨道卫星有多条路径。为此，新的初创公司已经开发出解决方案和技术，以应对与低地球轨道相关的挑战。例如，为低地球轨道卫星设计的先进通信系统侧重于提高信号强度和减少延迟，以确保可靠的数据传输。此外，新的初创公司也在开发监测卫星磨损技术状态的技术，利用先进的诊断和预测性维护来跟踪和维持低地轨道卫星的运行状态。日本初创公司 Warpspace 已经从 2023 年开始通过中地轨道（MEO）光学数据传输网络向卫星运营商提供低地轨道光学通信服务。该网络使用光链路与低地球轨道上的卫星通信，用户只需要小型光收发器即可接收。
10 – 空间数据。随着各种卫星广泛应用于通信和地球监测，必须对这些信息进行处理、分析和管理。空间技术初创企业利用人工智能分析卫星数据，更快、更准确地解读来自太空的大量信息。初创企业还利用上述区块链技术，确保数据传输的安全性和防篡改性，提高卫星与地球站之间通信的可靠性。此外，大数据分析也被用于管理和处理卫星收集到的海量数据，促进数据的高效存储、检索和利用，用于空间领域的各种应用。美国初创公司LeoLabs利用其轨道产品和相控阵雷达为卫星数据提供精确跟踪和监测服务。LeoLabs 还实时跟踪卫星和空间碎片，通过星历表提供数据，以快速定位和识别低地球轨道上的最后有效载荷。
正如我们所看到的，这些项目和成就都是最前沿的，然而，人类可以传播的其他途径还很遥远。
Fondazione di Studi Internazionali e Geopolitic在其框架内建立了网络空间和人工智能研究实验室（LABORATORIO DI STUDI SUL CYBERSPAZIO E INTELLIGENZA ARTIFICIALE）。网络空间和人工智能实验室的名誉主席是意大利前总理兼外交部长 LAMBERTO DINI 参议员，科学委员会成员由意大利和世界上知名的科学家、研究人员和大学教授组成。