值得注意的是，将低轨卫星通信需使用的非地面波（NTN）技术纳入5G范畴，正是全球通信标准制定组织3GPP正在努力的目标。2021年9月，3GPP公布5G技术标准的R17版本将于2022年冻结发布，标准将首度引入非地面波技术，以作为5G标准的一部分。业内广泛认为，这对于移动与卫星通信产业而言，将是一座重要里程碑。
TrendForce研报预估，截至2022年全球卫星市场产值将有望达2950亿美元，年增长率达33%。尤其是在我国，受物联网需求与有限轨道资源驱动。预计2021 2035年我国卫星互联网总产值或可达93377亿美元。
标准先行 与5G互补融合
卫星互联网的提出由来已久，早在上世纪80年代末，摩托罗拉便提出了“铱星”计划，但在地面网络尚未完善的彼时，该计划也因实现成本过高而终告流产。直至近年来伴随5G网络的演进，卫星通信的优势才重新显现，并获得重视。
中国信科集团副总经理陈山枝博士此前接受采访时曾表示，低轨卫星通信的定位应该是与5G实现差异化互补，到6G时代，陆地移动通信和低轨卫星通信则将实现有机融合，包括架构融合、空口融合及终端融合等层面。
更为重要的是，对于目前的5G网络而言，支撑各垂直行业的物联网应用连接则是更为紧迫的任务，据中国互联网协会今年7月发布的最新报告显示，到2025年，我国移动物联网连接数将高达801亿个，年复合增长率达141%；全球则预计将有309亿台物联联网设备接入。
天风证券研报指出，低轨卫星互联网将成为2022年电子行业的关键趋势之一。预计在相关企业推动下，低轨卫星服务与相关零部件出货量将在2022年显著成长，低轨道卫星服务供应商将优先受益。
企业探路 卫星发射迈入活跃期
与任何产业的崛起路径类似，企业的先行 探索 也成为我国低轨卫星市场寻求突破的重要特征与趋势。
供应链拆解信息显示，卫星产业生态链包括卫星制造、卫星发射、卫星地面站、卫星服务四大领域，目前产业阶段以卫星制造与发射为主，在国内，领衔这一环节的为两大央企巨头——中国航天 科技 和中国航天科工。
公开信息显示，在星链计划诞生的2015年同年，中国航天 科技 和中国航天科工便同时公布了各自的低轨卫星项目——“鸿雁”和“虹云”，两者计划各自发射300颗和156颗低轨通信卫星，并将于2023年建设完成，其中，两大系统的首颗实验星都已于2018年底试射成功。
值得注意的是，在“鸿雁”和“虹云”两大工程完工前，我国还于2018年部署了首个低轨卫星物联网系统工程“天启 星座 ”。官方信息显示，这一系统由38颗低轨卫星组成，目前已成功发射15颗，并计划于2022年部署完成，届时能够解决70%以上陆地、全部的海洋及空中物联网数据通信覆盖盲区问题。
同时，中国航天科工也牵头推出了天基物联网 星座 “行云工程”，中国航天三江集团所属航天行云 科技 有限公司董事长钱微表示，目前项目第一阶段建设任务已圆满完成。计划在2022年完成第二阶段共12颗卫星的发射任务，并完成小规模组网。据其透露，届时该工程将会在集装箱运输监管、地质灾害监测、电网传输安全监管、油气勘探以及水利水务监管等诸多领域发挥作用。
而在央企之外，民营卫星发射企业也开始站上舞台中央。以银河航天为例，继今年5月与中国信通院成功合作开展一系列低轨卫星 星座 体制技术试验后，该公司又于今年10月与北京邮电大学合作，初步完成了5G卫星接入组网通信测试。
“随着国家队与民营航天企业同时在低轨卫星发射上发力，预计2022年国内卫星发射次数有至少2倍的倍数级增长。”张毅预计。
领航产业 政策加速落地
为了护佑引领低轨卫星产业的 健康 发展，我国中央与地方层面近年来也出台了多条产业政策。
国家层面，2020年4月，我国首次提出“新基建”计划，卫星互联网被纳入其中的通信网络基础设施范畴。2021年3月，我国“十四五”规划出炉，明确提出将建设高速泛在、天地一体、集成互联、安全高效的信息基础设施，打造全球覆盖、高效运行的通信、导航、遥感空间基础设施体系，建设商业航天发射场。
2021年11月，工信部对外发布《“十四五”信息通信行业发展规划》（以下简称“《规划》”），进一步在“十四五”规划总体目标基础上细化，提出包括全面部署5G、千兆光纤网络、IPv6、移动物联网、卫星通信网络等新一代通信网络基础设施5项重点任务。
《规划》指出，加快布局卫星通信，加强卫星通信顶层设计和统筹布局，推动高轨卫星与中低轨卫星协调发展；推进卫星通信系统与地面信息通信系统深度融合，初步形成覆盖全球、天地一体的信息网络，为陆海空天各类用户提供全球信息网络服务；积极参与卫星通信国际标准制定；鼓励卫星通信应用创新，促进北斗卫星导航系统在信息通信领域规模化应用，在航空、航海、公共安全和应急、交通能源等领域推广应用。
《北京市关于加快建设全球数字经济标杆城市的实施方案》则指出，超前布局6G网络，支持发展下一代信息通信网络、通信感知一体化、通信与人工智能融合、星地一体融合组网、通信网络内生安全等通信融合技术，协同开展6G相关的高端芯片、核心器件、仿真验证平台等攻关研制。
对于各地的政策加持，张毅分析称，卫星的发射需要极高的技术积累与资源调配能力，短期内在政策利好背景下诞生的企业很难具备航天发射需要的能力，而从地方政策的内容指向看，也更多会是材料、遥感、无线、芯片等产业链配套企业，后者在2022年会有明显的数量增长。
此外，张毅认为，中央与地方产业政策的密集出台，反映了卫星产业建设将在各地加速落地。随着商业卫星发射在2022年进入活跃阶段，2022年低轨卫星市场规模也将迎来进一步的增长。
宇宙航天之父齐奥尔科夫斯基早有预言，“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮中”。
事实上，航天不仅关乎整个人类的未来，也是中国人千百年来的梦想。
正值2018年关将近，当回顾这一年中国所走过的航天路时，我们会发现这样一份长长的成绩单：
截至12月27日，中国在2018年完成了38次火箭发射，长征系列运载火箭也完成了第296次飞行，其中包括：
18颗北斗三号卫星发射并组网成功；
遥感卫星30号04组、31号01组成功发射；
高分一号02、03、04星，高分五号、六号、十一号成功发射；
高景03、04星的成功发射，并与2017年发射的01、02星完成首批组网；
嫦娥四号中继卫星“鹊桥”、嫦娥四号探测器相继成功发射；
风云二号H星的成功发射，并与在轨的风云二号E、F、G星开展组网观测；
海洋一号C星、二号B星成功发射；
陆地勘查卫星三号、四号成功发射。
不仅如此，2018年也是中国商业航天发展的元年。中国民营公司在航天领域取得了一个个从0到1的突破，航天领域的商业化尝试也迈出了实质性的脚步。例如：
5月17日，“零壹空间”成功将中国首枚民营亚轨道商业火箭发射上天。
10月27日，“蓝箭航天”研制的朱雀一号固体运载火箭发射升空，虽然发射失败，但这却是中国民营公司在航天企业的首次轨道发射，具有不容忽视的巨大意义。
12月7日，长沙的天仪研究院研制的多颗卫星成功升空。
2018年的航天发射成果中，最振奋人心的莫过于北斗三号基本系统 星座 部署的圆满完成。10次成功发射、18颗北斗卫星升空、19颗成功组网，北斗导航系统成功迈出了从区域走向全球的“关键一步”。
然而，就像“罗马不是一天建成的”，北斗三号全球导航系统的成功，也离不开整个北斗系统的大背景。
北斗导航卫星副总指挥沈苑在造就演讲中就提到，北斗卫星导航系统经历了三个阶段的进阶：北斗一号、北斗二号、北斗三号。
从1994年，中国开始建设北斗一号，通过不断的迭代升级，2012年完成了由14颗卫星组网的北斗二号，稳步实现了北斗系统的区域性系统建设。
2016年发布白皮书、2017年完成首发、目前已完成19颗卫星组网的北斗三号，基本实现了由区域性向全球性的发展目标，最终将在2020年完成35颗卫星发射组网，成为与美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟伽利略并列的四大全球性定位系统。
据 沈苑 介绍，与此前的北斗一号、二号相比，北斗三号在服务范围、宇航能力、与其他全球系统的兼容性，以及精度等性能上都有大幅提升，可在全球范围全天候、全天时地为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。
即便与其他三大全球导航系统相比，北斗三号也在星间链路技术、自主导航能力、在轨重构和在轨赋能技术等方面，具备独一无二的后发优势。
“ 2018年是商业航天的元年，在商业发射、太空 旅游 、天地一体化里蕴藏着巨大的商机，这将是一个万亿级的市场。 当一切条件具备后，商业航天的利好空间也就来了，这里面将诞生出无数独角兽。”
今年1月， 中国运载火箭技术研究院原党委书记兼副院长梁小虹 在造演讲时预言，下一个风口将是商业航天。而进入航天领域的民营公司大致会分为：卫星公司、火箭公司、测控公司等等。而在现实中，永远不缺乏敢于率先吃螃蟹的先驱。
比如零壹空间、蓝箭航天、天仪研究院，这些民营航天公司的CEO 舒畅、张昌武、杨峰 在2018年也都先后接受造就的采访，或是登台演讲。
运载火箭是卫星飞天的基础工具。 蓝箭航天CEO张昌武 说，火箭的发射燃料、可重复使用技术、商业化前景，这些都是民营公司必需考虑的。
中型运载火箭是目前唯一可以托举未来低轨发射市场的火箭序列。在他看来，液氧和甲烷的结合，将是经济环保、实用性最佳的火箭推进剂。
就在2018年10月27日，蓝箭航天研发的朱雀一号固体运载火箭实现发射，尽管没能成功上天，但这却是中国民营航天企业的首次轨道发射，说是国内民营航天事业的里程碑也并不为过。
以往，航天事业是一项倾举国之力的国家级太空竞赛，耗时费力。但正如 天仪研究院的CEO杨峰 在造就的演讲中所说，现在的航天领域已经采用一种做“微小卫星”的方法，只需要1年甚至更少的时间、几百万的经费，就可能取得过去要用10年、耗资几亿才能取得的航天成就。
这种小步快走的航天 探索 方式，不仅稳扎稳打，更为民营公司的进入创造了非常现实的可 *** 作性。就在今年12月7日， 杨峰 的天仪研究院研制的多颗卫星顺利发射升空。
按计划，虹云工程总共会发射156颗卫星，在太空上建立能覆盖南极北极的全球性天基互联网。通俗地讲，就是可以供用户在全球范围内无死角地接入WiFi。毫无疑问，这项工程将为未来人工智能时代里诸如无人驾驶、物联网、航空运输、海洋工程等多个亟需全球范围无缝网络连接的行业提供服务，也将为民营航天提供巨大的想象空间。
近3年，伴随着传感器精度的提高,大数据、机器视觉、机器学习等领域的高速发展,智慧农业商业化的时间点已经来临,行业龙头和VC都在积极投资。根据中金公司智慧农业行业研究报告分析,预计到2020年,智慧农业的可及市场空间将超过800亿美元。其中以农业物联网应用的“精准农业”发展最为迅速。
“精准农业”主要是指:将传感器等硬件收集到的实时农作物、土壤、牲畜数据与天气、温度，湿度等环境数据相结合,利用分析软件对数据进行处理后,向农业用户提供更好的决策建议,达到节省资源、提高产量、降低风险等一系列目的。具体应用包括精准种植、精准灌溉、精准施肥、精准农药喷洒等。该部分在智慧农业中市场规模最大、商业化最成熟,根据MarketsAndMarkets预计，到2022年精准农业可及市场空间将超过200亿美元。
可根据个人或企业的种植园区或种植基地的实际情况，选择适合园区或基地本身的农业物联网解决方案，如果只是针对生产过程，可选农业远程智能监控房方案；如果针对农产品，可选择农产品溯源，如果需要综合考虑，可选择智慧农业云平台等方案，智慧农业解决方案提供商也会到实地进行考察，给出相关的建议。
“武汉号”属于一个基于卫星通信的天基物联网 星座 ，整个 星座 计划由80颗卫星构成。
这个名为“行云工程”的项目，计划为全球提供基于卫星的通信服务。未来，无论汪洋大海、深山还是沙漠，卫星 星座 能覆盖的地方就有信号，为海洋、船舶、电力等领域提供无处不在的物联网服务。
行云02号卫星。中国航天科工
供图
为何命名为“武汉号”？
根据公开信息，快舟与行云卫星出自中国航天科工集团有限公司下属中国航天三江集团有限公司。中国航天科工是我国两家航天央企之一，航天三江为其下属企业，总部位于武汉。
2018年3月15日，航天行云 科技 有限公司（简称行云公司）在武汉揭牌，对外发布天基物联网组建计划，首个“湖北造”天基物联网组建工作启动。中国航天三江集团有限公司副总经理、行云公司董事长张镝当时介绍，该公司致力于研制和发射在低轨道运行的小卫星并组网形成 星座 ，建设天基物联网，实现全球范围内物联网信息的无缝获取、传输与共享。
实施发射任务的快舟一号甲火箭，是一款成熟的小型固体运载火箭，此前已完成8次商业发射，次次成功。
值得一提的是，火箭团队身处武汉，为表对医护人员的致敬与感激，火箭箭身涂刷了“致敬医护工作者群像”。
此次火箭箭身涂刷的“致敬医护工作者群像”。中国航天科工供图
“武汉号”上天所为何事？
3月29日，“行云工程”卫星团队已经全部抵达酒泉卫星发射中心。根据计划，4月中下旬将以一箭双星的方式，将行云工程项目两颗首发星送入太空。
此次发射的是行云二号01、02号卫星。其中，“武汉号”就是行云二号01星。
根据官方信息，两颗卫星由航天三江下属航天行云 科技 有限公司研发，将在低轨道上承担覆盖全球的“天基物联网”的通信传输服务功能，并在集装箱、海洋、船舶、电力、地灾、环境、林业、工程机械等行业开展应用测试。
行云公司天基物联网计划发射80颗行云小卫星，分α、β、γ三个阶段。2017年1月，首颗技术验证星行云试验一号乘快舟一号甲火箭已成功发射入轨。
具体而言，α阶段为试运营、示范工程建设，计划建设由行云二号01星与02星组成的系统。β阶段实现小规模组网，完成小 星座 系统构建，并开展第一阶段系统运营和市场开拓工作。γ阶段完成全系统构建，进行国内以及“一带一路”等国外市场的开拓。
本月的这次发射，行云二号01、02号两星入轨运行后，就将启动项目α阶段。
据项目方介绍，与传统物联网相比，天基物联网具有许多优势。系统覆盖区域地域广，能够实现全球无盲区通信。现阶段，全球超过80%的陆地及95%以上的海洋，移动蜂窝网络都无法覆盖，在海洋、岛屿、沙漠等偏远地区，天基物联网可以发挥至关重要的作用。
行云工程建成后的服务领域示意图。
中国航天科工供图
“武汉号”市场环境如何？
近年来，小卫星 星座 成为商业航天市场热门领域，众多航天企业先后公布雄心勃勃的 星座 计划，规模从数百颗卫星到上万颗不等。
其中，竞争最热门的领域为低轨通信卫星 星座 ，也就是为用户提供卫星互联网的 星座 。例如同属于中国航天科工的行云 星座 “兄弟 星座 ”——虹云 星座 ，计划构建156颗卫星组成的卫星宽带互联网，让沙漠、海洋、飞机上的用户也能享受优质互联网服务。
国内类似计划还有中国航天 科技 集团的“鸿雁”通信卫星 星座 。2018年12月29日，“鸿雁” 星座 首颗试验星已经在酒泉发射成功。
据官方发布的消息，“鸿雁” 星座 计划到2022年完成系统一期60颗卫星的组网运营，成为中国首个满足基本卫星数据通信需求的系统。二期预计2025年完成建设，“鸿雁” 星座 系统由数百颗宽带通信卫星组成，可实现全球任意地点的互联网接入。
在全球，SpaceX公司的星链计划（starlink）走在了前面。
2019年-2020年，SpaceX用6枚猎鹰火箭，以每次60颗卫星的速度，将360颗标准化的星链卫星送入太空。星链计划规模庞大，第一步就准备用1600颗卫星完成初步覆盖，轨道高度1150公里左右。第二步，用2825颗卫星完成全球组网。第三步，一共12万颗卫星组成低轨 星座 ，为全球提供5G级别的高速互联网服务。
此外，还有亚马逊创始人杰夫·贝索斯的Project Kuiper项目，以及Inmarsat、Intelsat SA和Eutelsat Communications SA等公司提出的相关 星座 。
早在上世纪90年代，摩托罗拉公司就建设过66颗卫星组成的铱星 星座 ，但遇上海底电缆和光纤技术突飞猛进，加之铱星用费高昂，导致用户不多，运营15个月后破产。
航天专家、小火箭公众号创始人邢强认为，星链与铱星相比，发射成本更低、用户面更广、通信技术更为先进，因而比铱星前景更为乐观。
编辑 张畅 校对 卢茜
天基物联网
扩展资料：
生物圈是地球上最大的生态系统，也是最大的生命系统。且是一个封闭且能自我调控的系统。地球是整个宇宙中唯一已知的有生物生存的地方。
一般认为生物圈是从35亿年前生命起源后演化而来。生物圈是指地球上所有生态系统的统合整体，是地球的一个外层圈，其范围大约为海平面上下垂直约10公里。
当前全球面临的许多巨大挑战：气候变化、能源枯竭、粮食生产、生命 健康 等，世界经济论坛评选的2021年“十大新兴技术”中主要围绕当前全球面临的主要问题展开，这十项技术都有望深刻改变人类的未来。国际 社会 为应对全球气候变化作出的全面承诺将进一步催生新技术。二氧化碳作为温室效应的罪魁祸首，各个国家和行业一直在为减少碳排放作出积极的努力。美国、英国、欧盟等主要发达国家以及中国、印度等发展中大国向国际 社会 作出承诺，实现到2030年碳排放总量大幅下降。
同时，农业及食品领域还将进一步发展人造肉（Impossible Burger、Beyond Meat）等蛋白质替代品的市场供应。通过物联网连接的传感器数据将越来越多地支持土地、作物、肥料、灌溉用水等智能化管理，这些都将有助于进一步减少碳排放。
磷肥 为世界粮食作为的主要肥料， 磷肥的制备 很大程度上依赖于含氮工业肥料的使用。据联合国粮食及农业组织称，全球每年需要约11亿吨氮来维持全球作物生产。而氮肥通常是通过将空气中的氮转化为氨来生产的，含氨肥料维持了全球大约 50% 的粮食生产，而制备含氨肥料的过程将消耗世界主要能源需求的1%，工业化过程排放的二氧化碳占全球碳排放量的 1% 到 2%。
为了降低这部分的碳排放量， 研究人员正在通过自然方法中获取制造氮肥的解决方案。例如，玉米、谷物等主要粮食作物依赖土壤中的无机氮，豆科植物的根与土壤细菌相互作用，形成根瘤，通过细菌固氮的能力将大气中的氮转化为氨，这些自然固氮方法给了研究人员很大的启发。
目前，发达国家政府和 社会 资本的投入为工程固氮领域的研究和开发提供了强有力的支持， 未来利用自然共生力量的作物可能很快就会成为更可持续粮食生产的关键要素。
新技术将推动人体呼气的检测方式进行疾病诊断，这种采样方式远比抽血要节省时间。 采用新技术进行生物检测类似于警察查酒驾的酒精呼吸分析仪，未来疾病诊断也可以采取这样的方式。
人体的呼吸中含有 800 多种化合物，最近的研究表明人体呼出的气体含有的不同化合物浓度与疾病之间存在很强的相关性。例如，丙酮浓度升高是糖尿病的强烈迹象，一氧化氮浓度升高 可以作为呼吸系统疾病的生物检测标识；各种醛类指标升高说明患有肺癌的概率极大。
而且采用呼吸检测的方式将会大幅减少检测等待时间，通常仅需几分钟呼吸检测 传感器的数据通过外部计算机分析就可以生成检测报告。
除了比抽血更快地出具结果之外，呼吸传感器采取的是非侵入的检测方式，在医疗资源有限的国家，它的易用性、便携性和成本效益将提供更好的医疗保障。呼吸检测还有助于减轻社区的病毒传播，其方式类似于在进入超市或餐馆等公共空间之前对个人进行体温检查的方式。
2020 年3 月，以色列的科研人员已经完成了 探索 性临床应用，采用呼吸检测的方式检测新冠病毒（COVID）检测结果达到95% 准确度和100%灵敏度。目前该项技术正在进行广泛的临床试验，但距离全面普及尚需技术进一步成熟。
如果您去药房时，药剂师不是通过预制药物的方式来填写您的处方，而是按照您的诊断情况 采用量身定制的方式配制最符合您体征的药物，这听起来是不是很神奇？
由于药品的特殊性，传统上药物生产都集中在具备资质的厂商，通过大批量生产的方式完成。药物的成分和剂量都是标准化的，不可能为个人定制成分和剂量不同的药物。然而微流体和按需药物制造的最新技术有望使这一想法成为现实。
按需药品制造，也称为连续流程药品制造，可以一次性完成药品生产。它的工作原理是将药品成分通过流体方式输入小型合成设备，由合成设备按照要求调配成分，可以实现为患者量身定制所需药品。
而这项技术更大的意义是，可以在偏远地区或野战医院进行部署，随时根据需求生产药品。这也意味着储存和运输药物所需的资源更少，而且剂量可以针对个别患者量身定制。
2016 年，美国麻省理工与国防高级研究计划局（DARPA），已经成功研发了一台冰箱大小的药品合成设备，并在24 小时内制备了1000剂常用药物：盐酸苯海拉明，用于缓解过敏症状；地西泮，用于治疗焦虑和肌肉痉挛；抗抑郁药盐酸氟西汀；局部麻醉剂盐酸利多卡因。
目前用于按需药物制造的便携式设备成本在数百万美元，阻碍了广泛推广。而且还需要新的质量保证和质量控制标准来规范配方的个性化和单人药品制备。但是，随着成本的下降和监管框架的完善，未来药物按需制造将会为药品行业带来颠覆性的变革。
如今构成物联网 (IoT) 无线设备已经成为网络世界的支柱。物联网无线设备被部署为家庭中的生活工具、生物医学的可穿戴设备以及危险和难以到达区域的传感器。随着物联网的发展，它将更广泛应用于农业节水灌溉和农药喷洒、智能电网、桥梁或混凝土基础设施缺陷监测、泥石流和地震等灾害的预警。
预计到2025年，全球将有400亿台物联网设备上线，为这些设备提供便捷的按需供电是一项新挑战。5G 无线信号比4G传输会发射更多的辐射能量，这就预示着许多低功耗无线设备将永远不需要插入的方式供电。
目前科研人员成功采集从Wi-Fi路由器以及微波射频设备的辐射能量为低功耗物联网设备供电，这项新兴技术将把辐射能量收集提升到一个新的水平，为物联网设备大量部署提供了能源解决方案。
未来生命科学将更加专注于增加“ 健康 寿命”，而不仅仅是寿命。
据世界卫生组织的数据，2015 年至 2050 年间，全球 60 岁以上人口的比例将从 12% 增加到 22%。老年痴呆、癌症、糖尿病、动脉硬化等慢性疾病对老年人的 健康 和 社会 发展构成了巨大挑战，逆转衰老或寻找“青春之泉”一直是人类的愿望。
科研人员通过 基因组编码技术 ，量化所有基因活性、细胞中蛋白质和代谢物的浓度，结合遗传学研究，已经越加清晰人类衰老的关键机制，科研人员已经发现人体的生物学年龄的标识符是人体疾病和死亡风险的关键预测指标。
最近科研人员通过对人体衰老机制的不断理解，积极推动了靶向治疗的发展。例如，最近的一项初步临床研究表明，服用包括人类生长激素在内的药物混合物一年，可使人体“生物钟”倒转15 年。科学家们还发现将年轻人类血液中的蛋白质注入老年小白鼠时，可以改善与年龄相关的大脑功能障碍。结果表明，通过科学的方式可以逆转人类与年龄相关的认知能力下降等疾病。
目前通过 基因工程的方法来分析和设计，加之政府和医疗资本的大力推动下，全球已有100 多家公司研发的药物进入临床前阶段或早期临床试验阶段。这项新技术让人类越发的有希望对抗衰老，甚至挑战“生命的终极课题---死亡”。
工业规模合成氨可以说是 20 世纪最重要的发明之一。氨用于生产肥料，为全球 50% 的粮食生产提供燃料，使其成为全球粮食安全的关键。然而，氨合成是一种能源密集型化学过程，需要催化剂来用氢气固定氮。
氢气必须合成生产，目前使用化石燃料、天然气、煤或石油在高温下蒸馏以产生氢气。问题是，这个过程会产生大量的二氧化碳，占全球总排放量的 1% 到 2%。
使用可再生能源分解水产生的绿色氢气有望改变这种状况。除了消除制氢过程中的碳排放外，该方式还能制备更纯净氢气，且不含使用化石燃料时掺入的化学物质，例如含有硫和砷的化合物，这些化合物会“毒化”催化剂，从而降低反应效率。
更清洁的氢气也意味着可以开发出更优质的催化剂，而且不再需要忍受化石燃料中的有毒化学物质。目前，丹麦的公司已经宣布开发出用于绿色氨生产的新型催化剂。
目前绿色氢气制造的主要障碍是高成本。为了解决这个问题欧洲能源企业启动了 科技 创新研发，旨在2030年之前以每公斤15欧元的价格提供绿色氢气。
对慢性病的连续、无创监测，一直是医学界的期望。好消息是无线、便携式和可穿戴监测传感器将很快得到临床应用。监测器使用多种方法来检测汗液、眼泪、尿液或血液中的生物标志物，可穿戴监测传感器使用光或低功率电磁辐射（类似于手机或智能手表）监测慢性疾病。
例如，电子隐形眼镜可以通过眼泪，获取癌症生物标志物或血糖水平以进行糖尿病监测；具有射频识别技术的护齿器唾液传感器可以监测唾液生物标志物对口腔溃疡、呼吸系统炎症、HIV、肠道感染、癌症和COVID进行预警。
根据联合国的估计，使用 3D 打印机建造房屋可以帮助解决 全球16亿人 住房不足的挑战。
3D 打印房的概念并不新鲜，灵感来源于火星移民的项目，因为火星没有建造房屋所需的大 部分材料。将混凝土、沙子、塑料、粘合剂等混合物通过大型 3D 打印机打印，可以作为一种相对简单和低成本的建造方法，似乎非常适合缓解偏远贫困地区的住房问题。
如今，至少有 100 亿个有源设备构成了物联网 (IoT)，预计未来 10 年这一数字将翻一番。 为了最大限度地发挥物联网在通信和自动化方面的优势，需要将设备分布在全球范围内，收集数据。数据在云数据中心被处理，使用人工智能来识别数据异常从而为人类提供预警。例如气候异常和自然灾害。但问题是：地面蜂窝网络覆盖的面积不到全球的一半，在连接方面留下了巨大的空隙。
天基物联网系统可以使用距离地球数百公里的低成本、低重量（不到 10 公斤）纳米卫星网络弥补这些空隙。1998年发射第一颗纳米卫星到今天，大约有 2000 颗纳米卫星用作轨道监视。SpaceX Starlink、OneWeb、Amazon 和 Telesat 等公司已将纳米卫星用于提供全球互联网覆盖。
太空物联网建设仍然面临着众多挑战。例如，纳米卫星的寿命相对较短，约为两年，必须得到昂贵的地面基础设施支持。为了应对轨道太空垃圾日益严重的问题，国际航天机构正在计划在卫星功能寿命结束时自动脱离轨道或使用其他航天器收集它们。
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