诺奖得主George Smoot：太空探索中的挑战和机会

嘉宾：2006年诺贝尔物理学奖获得者、伯克利加州大学物理学教授George Smoot

以下是发言实录：

谢谢，很高兴来参加这个会议。今天下午我会有机会给大家介绍更多的细节。那今天上午我想用15分钟时间，给大家介绍太空探索中的挑战和机会，我们说挑战是巨大的，但是机会也是巨大的。我们在讲挑战的时候也要苦中作乐，当然这个问题的严肃程度是不会因为我开玩笑而减少的。

这里我列举了好多很现实的挑战，首先引力是一个很重要的挑战，离开地球就像跟人离婚一样困难，你要跟很多东西去割舍。所以无论是逃脱地球的引力还是逃脱一个婚姻，它都像是扔下一个包袱一样，这里面有很多的阻力。为了逃离地球的引力，我们要达到这个引力的速率。要超过3500米每秒的速度，这样才能到达外太空。但一开始的速度非常的慢，如果达到人类的最高速度，我们到月球要几周，虽然月球离我们非常近，但是按人类的速度也要几周。如果要去火星的话要很多个月，所以速度慢是个问题。另外外面是个"地雷战"，我们打个比方，我们在外太空研究方面有所进展，但是太空里面充满了各种垃圾，大部分的垃圾来自于三个国家，我们拍张照片，太空内的残骸。哪些国家呢？中国，中国要对太空垃圾负1/3的责任，俄罗斯负责1/3的责任，美国过去有很多太空垃圾，然后意识到垃圾是个问题，开始减少了向太空发送垃圾。中国不是因为送了很多的卫星，而是来自于反太空测试、反卫星测试，你在做反卫星测试实验的时候，就会把一些垃圾送到太空，所以主要是这三个国家，在发展的不同阶段造成了太空现在的垃圾。

我们看地球周期，这些是比较大的残骸，在近月轨道上有一些卫星，包括退役的卫星，还有一些高轨道的。还有地球同步轨道上的一些卫星，也在围绕地球旋转，这就使你在升空的时候很难避免大的残骸，刚才讲到引力已经是大的拖累了。曾经有一次美国的一个空间站，它的损害是因为一系列的连锁反应，现在世界上的国家已经意识到我们要减少对于太空垃圾的制造，然后要想办法来清扫地球周围的这层垃圾。那从实际操作角度来说，我们要解决这个问题，不然后另外从经济效益角度来说也是必须开展的行动。

另外，我们在太空里面是没有定位系统的，没有GPS的，地球上有GPS是因为你发射了卫星，但是太空没有导航系统，除非你说你已经到了外太空了，这是我们现在的挑战，这些挑战都是非常实际的，虽然我用开玩笑的口吻讲，因为这样有助于大家记住和容忍这个问题，但是它们的严肃程度不容打折扣。当我们进了外空之后又有新的挑战，比如你到了新的星球想硬着陆吗？这是不行的，火星是有引力的，你不可能让宇航员和飞行器硬着陆，要解决着陆的问题。还有你到别的星系，花了那么多的时间，要想去的话飞行速度一定要非常快，不解决着陆的问题是不行的。第二，你不能拿着如山多的铝矿石跟你出发，比如你到外面去殖民其他的星球，不能把所有的给氧都带在身上，你只能带一些非常必要的东西，但不可能带上一切的东西，我们需要利用当地的资源，所以这也是巨大的问题，我们目前的技术还不够成熟，不允许我们少带几样东西去外太空殖民。

还有第三个，我们需要别的辅助，像人类发展之初我们需要狗跟牲畜，但是到了其他星球我们需要交新的朋友，可能就是机器人，我们拭目以待。

第四个问题，我们进入太空的手段很少，我们目前还没有引擎，不可能让我们以足够快的速度到更远的地方，所以这是个很难的挑战。目前，我们人造的最快的飞行器，让我们到第二个临近的星系也要超过两万年。也就是说，能不能把要跨星系传输，甚至到我们比较临近的星空，从短期来看都是很难实现的。有多少人愿意做志愿者，在飞向外太空目的地的过程中死亡的？我觉得最好还是把人的受精卵冻起来，然后请机器人保姆看着它，等飞到外星球差不多了再让它变成人，这里面有很多严肃的挑战，这都是一些长期的挑战，但是我们说太空还是存在它的机会的。

我再讲讲挑战，还有更严肃和更严重的挑战，太空不适合人类生存，太空寒冷、空旷、致命，很多人会在探索过程中死亡，比如有些残骸的碰撞，即使你避免了这个问题还可能罹患癌症，主要是太空的辐射导致的疾病。还有一个问题，就是除非你创造人造引力，那么在零引力的环境下人会变成一团烂泥，因为我们人的身体是适用于一个引力的环境，那么如果在失去引力的情况下人会变成一团烂泥。我们还有光合作用、新陈代谢的作用，除非我们把人变成一部分机器人。而且说实话火星上也没有超市，你到了火星上生活必需品都要自己带，否则就要在火星上自己生产，在别的星球上生产是很难的。在零引力的情况下种植是很困难的，到目前为止只有一次成功的，在国际空间站在零引力上的情况下种植出了蔬菜，我们现在种植蔬菜是非常困难的。所以我们要解决这个很切实的农业的问题。

此外，太空之旅是飞向疯狂之旅，唯一的解决之道，目前人们人为的办法就是医生的做法，比如说有人生病了，然后把人体的温度降低，这样的话身体不会进一步的恶化。那同理，前面我们讲了把人的受精卵冷冻，然后在时机到的时候变成人。这里讲的是人的低温，除非降到低温，否则人体会受到各种伤害。我不想给大家泼太多的冷水，我只是说在探索太空的过程中人类还是有很多的挑战，尽管如此人类还是付出了很多的努力。

举个例子，这个目前我认为是进展最大的一项项目，我讲三点。

（详见PPT）这个叫做火星殖民项目，这是出于文化理由。俄罗斯人一直喜欢火星，俄罗斯人跟美国合作，要最终飞向火星，这是个长期的项目。在未来的十年，两个国家将在近月轨道开展一些小的空间站，就是先到月球，然后在月球轨道上空间站，作为一个阶段性的目标，最终的目标是飞向火星和火星着陆。美国和中国都对火星有兴趣，但是最近刚有一个成功的火星项目，居然是印度做到的，这让世界为之震惊，因为印度的成本太低了，而且第一次就成功了，印度是世界上目前唯一一个第一次向火星发射飞行器，并着陆的。过去人民尝试了25次，但是人民成功的程度不一样，你看印度的成本多低。我们的太空探索活动非常简单，印度人的成本非常低，甚至像我们可以拍过影片《月球任务》，它的制作成本是印度成功的把飞行器发到火星表面的两倍，日本、欧洲、美国也到了月球，但是成果非常高，制作好莱坞大片的成本都比印度发射飞行器到火星的项目高很多。火星探索是一个长远的眼光，代表了长远的需要，因为人最终是希望可以在月球和火星上建立基地。

什么是对的？空间资产可以加强我们在地球上的活动，有了空间资产可以增强我们在地球上开展的活动的效率和效果，提高我们在地球上活动的成本有效性。探索殖民和开发星系系统是一个长期的项目，最终我们将到达月球跟火星。另外，相比木星也是我们将来感兴趣的开发星球，但是无论是月球还是火星是没有超市，还有这是符合科学探索的需要的。在金星和木星也将是未来探索的需要，但是我们如果想做的话它就需要做长期的投入，而且我们到了太空它可以提高我们的可见度，这是地球大气层。为什么我们要太空探索呢？比如说像短波，X光、紫外线，我们可以通过发射卫星来解决，红外线和波谱中间的这部分。现在我们还有哈勃望远镜和其他外太空的望远镜，这样就没有了大气层的干扰，一般我们对太空的观测都是在地面上实现，它受到地球大气层干扰。第一，我们服务地球的需要。第二从长期来说我们有开发殖民和开发离我们近的星球的需要，第三个就是科学探索的需要。我们需要了解未来，需要开展科学探索。

再来介绍一下机会，我们来看2017年全球的卫星行业的收入，最规模是3480亿美金，比娱乐业低一点，跟化妆品行业的收入差不多，就是从经济价值来说，经济活动量来说的。但是比其他的一些产业，比如说航空业的收入还是高的。所以，空间行业已经成为国民经济中一个重要的行业。那具体来讲，它有电信、地球观测、科学等等的细分。我们所有人都用GPS，都用这种通讯卫星。这是每天生活所必需的，但是还有新的应用很快会到来，我想有一个领域对中国来说将非常重要，跟其他地方是一样重要的，就是跟第一张照片有关的，这是海洋，中国叫做蓝海经济。人类对于海洋的依赖和开发越来越加速，那么我们知道海洋的运输业，海洋的渔业都非常的重要，但是我们想未来比如说医药行业的生物材料，其他的矿物，都将使得人类更多的去海洋寻找机会。

为了取得成功，我们将通过空间资产来控制沟通、通讯，你想现在把这种浮标弄到海洋上去铺设通讯线缆太麻烦，我们不如利用发射卫星来解决通讯的需要，很快你们也会看到有自动驾驶的车辆，自动驾驶的卡车，其实在开矿业里面已经有自动驾驶的卡车了，那么在自动驾驶方面，还有就是自动驾驶的船只和潜艇，会有很多自动驾驶的。也就是说你的船员会坐在那里，但是真正的操控是由机器自动完成的，这个船是自动驾驶在海洋上的，也听不到那么多海盗和天气不好的问题。这样的话，当然你的货物还是在船上的，但是你不把船员放在船上，但是船员远程的观控这个船。今天实际上已经有很多这样的船只已经部分自动化了，以后它的自动化的程度会提高，我想以后船只上可以没有人了。这个领域它需要卫星的连接，通讯，还有软件的质量，还有信息安全的要求会越来越高。我们可以预测未来的增长速度，我只是说这个领域很值得关注。尤其是沿海国家，将做大量的投资来开发海洋，投资于空间资产，或者是购买空间资产。举个例子，沿海地区是欧洲2.5亿人的生存之地，世界上80%的人口住在近海的地区，这就是为什么说气候变化对人类的影响很大，这也意味着沿海的巨大的城市将会加强对海洋的开发利用。

欧洲的估算，未来几十年会在与沿海海洋开发有关的就业岗位的创造到500万到6000万，这是我们近海的风电的状态。这种海洋的开发利用活动也需要我们去开发太空，因为想更好的利用海洋也需要我们开发更多的空间资产，拥有更多的空间资产，包括带宽等等。

我们说说绿色经济的投资。投资将包括从空间进行海洋的这些资产的管理，也就是说我们展望未来的20年，这个行业对我们整个星球的重要性会越来越大。突然现在海洋业对我们的经济来说已经很重要了，但未来会更重要。

我的时间差不多了，我暂停一下。一会儿讨论的时候还可以更多的介绍。