太空基础设施（3）

首先，根据德勤公司发布的5G报告：按照未来7年的光纤网络铺设成本计算，仅在美国，将当前的4G网络提升为5G服务的成本就约在1300亿到1500亿美元之间。纳米卫星互联网更有价格优势，并且因为公认对地球环境影响不大甚至不会造成影响而大受好评。纳米卫星互联网预计由12000颗绕地球的卫星组成，以低价、持续且加密的方式让联网的人和机器能够“随时随地”高速收发数据。人们不用挖开道路铺设光缆，因此不会对道路设施造成破坏。每个纳米卫星都要靠离子推进器将自己维持在轨道上，因此在夜空里能看到这些遥远的光点像星星一样闪烁。当然，人们对纳米卫星的发射也意见不一。有人认为近地轨道上的人造设备太多了，担心会对天文学观测造成影响。但考虑到卫星的工作效果，这些影响还在可以承受的范围内。星链纳米卫星可以算得上是新一代的卫星，因为其离子电推进系统用更便宜的氪气代替了氙气，减轻了重量，并且能以更低的加速电压产生相同的速度。此外，其主天线朝着地球，而它的太阳能电池板指向太阳。每个纳米卫星都被编程设定好，可以受控地撤回地球，并在进入地球大气层时开始燃烧，确保其不会在任何节点成为太空垃圾。

这就是更新换代：天空中会出现细小且难以察觉的亮光，给人们带来更好的服务，但又不会进一步伤害地球上的土壤。杰夫·贝索斯已经向美国政府提交申请，希望由亚马逊子公司柯伊伯系统来发射他们的无线网络卫星。该公司计划将3236颗卫星发射至近地轨道，目的与马斯克相同：为那些因为光纤安装成本过高而无法使用移动网络服务的地区提供高速互联网服务。尽管贝索斯的行动总是迟于马斯克，但通过亚马逊会员提供互联网服务将是一个他与马斯克竞争并赢得市场的好方法，毕竟马斯克还没有推出任何快速消费品服务。仅是在美国，亚马逊就拥有着雄厚的实力：亚马逊会员服务覆盖了51.3的家庭，拥有6380万活跃用户，但是，马斯克和贝索斯不是这个新领域里仅有的锐意进取的人。2019年2月，另一家由维珍航空、可口可乐和印度巴蒂集团支持并得到了软银集团30亿美元投资的互联网企业一网公司发射了第一批微型卫星。脸书也通过其子公司视点科技获得了美国联邦通信委员会的许可，在雅典娜计划中进行其立方体卫星和通信天线的测试。但目前尚无证据表明脸书有没有积极参与其中，他们在2019年没有宣布任何这方面的活动。

就像移动电话最终取代了家用固定电话一样，纳米卫星互联网很可能通过比传统电信运营商更具吸引力的服务来招揽消费者。新的“战场”将是农村地区和发展中国家，因为纳米卫星互联网更具创新性且价格更低。移动通信运营商为什么不发射纳米卫星？因为他们没有面对过这样直接且突然的挑战。他们会选择纳米卫星吗？有可能。当市场被逐渐侵蚀，他们将不得不革新原有的主要基础设施，冒险转向纯电信领域外的其他业务。

立方体卫星

随着技术硬件不断变小，卫星的尺寸也在缩小。重约1公斤的立方体卫星让预算很少的太空项目也能在椭圆轨道上进行科学研究，给大学和民间项目带来了进入太空的机会。立方体卫星最早在20年前由太空工程师鲍勃·特维格斯提出。他的灵感来源于装毛绒玩具的边长10厘米的有机玻璃盒子。为了让符合标准的立方体卫星进入太空，位于加利福尼亚州圣路易斯-奥比斯波的加州州立理工大学波莫纳分校和斯坦福大学太空系统开发实验室于1999年制定了开发与发射的相关标准，让立方体卫星可以乘坐大多数的运载工具发射。立方体卫星最大的吸引力就在于它完成任务重回地球大气层时很容易处理，不会让民用任务产生太空垃圾。此外，这些任务的集体协作精神也吸引了世界各地成千上万的无线电爱好者，他们在卫星部署完成后的几个小时里就开始收听立方体卫星发出的信号。

罐头卫星

制作卫星模型的最佳方法是把它做成一罐汽水大小。从20世纪90年代开始，在航天机构和航天组织的支持下，许多国家开始举办学生和业余爱好者的罐头卫星大赛。根据规则，除了降落伞，罐头卫星的所有部件都必须安装在高115毫米、直径66毫米的普通汽水罐里。无线电天线和GPS天线可以安装在罐子的顶部或底部，但不能在侧面，具体设计可以随意发挥。随着三维打印技术的兴起，许多罐头卫星都能从零开始定制内部电路和传感器配件：气压计、温度计、GPS模块、摄像机、加速器和电子罗盘，甚至是辐射盖革计数器。罐头卫星的天线、传感器和其他部件在离开运载火箭之前都不能超出罐子的直径，质量必须在300克到350克之间，由电池或太阳能电池板供电，其降落伞必须能承受高达1000牛顿的力，严禁使用炸药、雷管、烟火等易燃或危险材料，总预算不能超过500欧元。这是一长串规则中最基本的几项，目的就是让学生尝试将卫星中的主要部件，如电源、传感器和通信系统等装进这么小的体积里。这让学生们得以在实际操作中学习理工科知识、尝试团队合作、承担科学项目的压力，并且获得关于技术、物理学和程序设计等方面的基本概念。这是当今太空教育中最为重要的实践之一，它正引发着非同寻常的公众热情，并有望培养未来的太空科学家和工程师。

能源

能源将成为21世纪最珍贵的商品。如果我们的文明仍以电力为基础，那我们将不得不开始在太空其他地方生活。到21世纪末，能源问题将关乎每一代人、每个居民所获得的资源分配和社会各方面的运转，从而极大影响整个人类文明。这似乎是一个遥远的未来，因为在2019年，地球所面临的能源挑战是这样的：我们的经济发展仍以化石燃料为基础，而能源除了与勘探和开采有关，更受储存和运输的影响。就石油而言，尚待勘探或开采的石油面临着两个问题：一是技术挑战，因为在勘探时需要以水力压裂等技术进行干预；二是政治挑战，如“阿拉伯之春”让撒哈拉以北地区的许多石油业务都停止了。地缘政治的不稳定性极大影响了能源行业的力量平衡，但更严峻的现实是我们目前的经济模式以石油为基础。与石油产品相比，清洁能源虽然方便获得，但不便于储存和运输。石油能用桶稳定运输，但电力通过电网运输时却会损失瓦数。风能等其他清洁能源则根本不能满足以电子产品为基础的数字经济和2050年60的城市人口日益增长的需求。能源将是我们未来需要解决的最大问题。

向清洁能源的转型正在加速，一部分原因是清洁能源公司和政府对可持续发展与生态保护的重视，而更重要的是因为以石油为基础的经济停止了增长。当今的主要问题是效率，即投资回报，石油经济正逐渐成为边缘产业。在石油工业中，人身安全的保护和自然灾害的预防日益引起了人们的关注，这在20世纪根本不是石油部门进行投资时需要考虑的问题。越来越多的评估认为，由于开采难度加大，因此石油在未来将有更高的价值，仍然存在一定的利润空间。目前，它的开采、储存和运输价格相对便宜，因此还属于基础产品。我们把它加入汽车中使其燃烧殆尽，我们用它来生产纤维和塑料之类的衍生产品，就好像它根本不值钱。可悲的是，因为这些衍生产品生产得过于随意，所以它们被当成用后即弃的一次性物品，导致了白色污染，使石油工业给生态环境带来了灾难。我们必须改变这种现状。一旦找到新的能源，我们就要重新考虑以石油为基础的产品，并且找到不同的处理方法，因为这是石油工业有史以来第一次要直面废料污染与环境破坏问题的挑战。