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。
8月29日，苹果供应链分析师郭明錤表示，苹果已经成立相关技术团队，正在开发卫星通讯技术。
并且，极有可能在iPhone 13上搭载该技术。
不过，苹果并没有选择大名鼎鼎的马斯克旗下的Starlink或者英国Oneweb网络。
最有可能选择Globalstar公司开发的低轨卫星网络。
iPhone 13可能会使用独家定制的X60基带，这是目前唯一支持卫星通讯的手机基带芯片。
郭明錤预测，其他手机如果支持卫星网络，可能要等到2022年。
iPhone的成功一直依赖于网络通讯技术的发展，在美国发售的iPhone 12就率先支持毫米波通信技术。
如果，iPhone成功实现对卫星网络的支持，苹果用户就可以随时随地接入互联网，无论是在深山或是人迹罕至的地方。
不过，事实可能并没有想象的那么美好。
中国是5G发展最快的国家，在中国市场上，4G手机仅有屈指可数的几个型号仍在销售。
哪怕是在中国仍有相当大一部分用户没有使用5G，或者关闭了手机上的5G功能。
反观美国，美国的5G建设规模和发展速度更加捉襟见肘，The Verge网站曾评价，5G手机就像一台台法拉利，但是美国无线网络就像乡村小路，根本跑不起来。
至于美国正在建设的毫米波通信技术，更是无从谈起。
毫米波基站的覆盖率极其低下，并且由于毫米波的特性，难以穿过建筑或者遮挡物，使得美国的iPhone12用户基本上接受不到毫米波信号，哪怕基站就在不远处。
在未来很长一段时间内，5G仍是通信技术的主流。
卫星互联网的关键问题并不在于延迟和速度，马斯克已经证明这一点。
Starlink的首批内测用户可以使用卫星互联网轻松地看视频、打 游戏 。
最重要的问题在于容量，卫星网络能够容纳设备的容量实在是太小了。
一个5G基站15Gbps，星链卫星则是20Gbps。但是，一个5G基站只需要管好方圆2000米以内的一亩三分地，一颗星链卫星则需要覆盖500公里甚至更广阔的区域。
中国未来计划建设超过1000万个5G基站，Starlink的计划虽然听上去疯狂，不过总量也就42万颗卫星，高下立判。
另外，卫星互联网对室内区域一筹莫展。
Starlink的解决方案是在屋顶安装一个“锅盖”接收器，通过网线和路由器把信号“导入”室内。
卫星互联网可以作为5G网络的补充和备份，可有效用于网络服务不稳定的地区或场景。例如沙漠、森林、远洋轮船和飞机上。也可以在灾害救援时发挥重要作用，但是想要谈替代5G，还为时过早。
建设卫星互联网是解决地球“无互联网”人口数字鸿沟的重要手段，是实现网络信息连续覆盖普惠共享的有效补充，5G网络与卫星互联网相辅相成。
从该项目的规划来看，亚马逊将发射3236颗低地球轨道卫星，为生活在北纬56度到南纬56度的人口（占世界总人口的95%），提供低延迟、高速度的宽带网络服务。
亚马逊的加入，加上近两年资本市场和科技巨头频频展开的各种动作，比如马斯克SpaceX去年发射了两颗测试卫星，孙正义投资的OneWeb上个月发射了六颗卫星。其他诸如波音、加拿大运营商Telesat、Facebook、中国银河航天等企业都在“抢着上天”，共同推动了“太空互联网”这一风口的波澜涌动。
在弄清楚什么是“太空互联网”之前，我们有必要先来回顾一下，低轨卫星星座是如何从商业新秀一步步变成“下水道”项目的。
其实早在上世纪80年代，通讯卫星技术就开始在个人通信领域得到应用。
借由Inmarsat海事卫星组织、国际移动卫星公司等为代表的运营商，普通消费者在海上、无人区等等地面通讯网络难以覆盖的区域，也可以使用卫星电话进行通话。
此时，一些企业家看到了其中隐藏的巨大商业价值，纷纷参与到了卫星公司的建设中去。具有代表性的有比尔盖茨资助的Teledesic，摩托罗拉的铱星计划等等。
低轨卫星通讯与地面通讯运营商之间的矛盾。此时，卫星通讯运营商和地面通讯运营商还处在“有你没我”的水火不相容状态，但卫星通讯网络的建设又远远落后于手机终端和2G网络的发展速度，很快被手机网络所超越，导致不少卫星企业和计划走向破产。
高昂研发运营成本与普通消费者之间的矛盾。无论系统研发、卫星发射都能等都需要高昂的成本支出，因此卫星运营商们提供的语音通讯服务都极其昂贵，即使现在也只有在海洋巡航等特殊环境中才有价值，很难吸引到更多的付费用户，也并不能普惠无网络覆盖地区的人口。
“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
航天科工的这个156颗低轨道移动卫星星座主要是提供WiFi接入服务，也就是卫星通信。从3点讲讲该星座的可行性。1、为什么要建这个星座大家最熟悉的现有全球通信卫星星座应该是铱星Iridium了，铱星通过覆盖全球的77颗卫星，为地球用户提供语音服务。铱星的初版成形要上溯到上世纪90年代，当时地面移动通信网络远没有现在这么发达，铱星的理念可以说是相当超前。但是，由于地面移动通信网络的快速发展，再加上铱星使用费用较昂贵，很快陷入破产，当然，它现在又活过来了。因此，为全球用户提供高宽带服务的低轨道移动通信星座就被提出来了。2、有没有利润目前，在轨运行的卫星中商业通信卫星占据了38%的比例（2014年数据），通信卫星仍旧是空间飞行器的主流。说到收入，卫星电视在2014年的收入近950亿美元，而卫星音频是40亿美元，卫星宽带是20亿美元。3、是否可行
目前，全球范围内在建的低轨道移动通信卫星星座中最有名的应该就是Oneweb了。Oneweb的投资方阵容强大，覆盖了软银SoftBank、高通Qualcomm、空客防务Airbus、维珍Virgin、可口可乐Coca Cola等。而Oneweb的老板维勒并不只有情怀，其创立的为海岛国家提供互联网卫星接入服务的O3b卫星系统已经对外提供正式服务了。neweb的工作原理就是用户终端通过卫星接入互联网，而用户终端又和现有的3G/4G/WiFi等体制实现兼容。举个栗子，如果你拿着手机处于一个海岛，怎么跟外界通信？首先海岛上有正常的移动蜂窝网络，但是仅限于海岛，是个局域网，你可以通过手机首先接入移动网络基站，基站再通过连接Oneweb终端中转卫星后间接接入互联网。由于Oneweb卫星的高速移动性，传统的固定天线已经不适合用于此。Oneweb终端的天线采用相控阵形式，天线可以随着卫星移动，调整其发射信号的方向，保持与卫星的连通而传统的地球同步轨道卫星，由于卫星相对地静止，其用户终端天线一般也是固定不需要调节的，但是一旦指定某个方向后就不可变。很多人听到卫星WiFi的时候以为卫星用的频率是和地面我们用的WiFi是一样的，其实不是，卫星WiFi通常用的频率较高，这样才能把卫星带宽提上去。而对于低轨道移动通信卫星星座来说，技术上实现没问题，但是最重要的要有频率资源。Oneweb已经拿到了国际电联ITU登记的频率，用户终端跟卫星通信主要是12GHz左右的Ku频段，而地面站跟卫星通信主要是Ka频段。并且，Oneweb已经在今年拿到了美国联邦电信管理局FCC颁发的该频率下运营执照。同时，Oneweb的首批次卫星已经在空客防务的厂房里进行生产了，预计2018年就可以发射。而发射的火箭采用的是亚马逊Amazon老板贝佐斯成立的蓝色起源BlueOrigin公司的火箭。不知道航天科工的这个规划中的星座有没有拿到相关频率，是否可行，大家可以通过与Oneweb对比，判别下。
近年来，随着我国航天事业的快速发展，微小卫星、立方星、低轨卫星星座、北斗卫星导航、星间链路等这些曾经的专业名词越来越多地出现在科技媒体的热点中，卫星已经被越来越多的人熟知。
卫星按照轨道高度特点可以大致分为下图三类：地球同步轨道GEO、中轨道MEO和低轨道LEO。
其中，与我们生活密切相关的就是地球同步轨道卫星，例如气象卫星、宽带通信卫星、高分辨率对地观测卫星（部分）。这类卫星最大的特点就是相对地面是静止，这样就可以针对我国国土范围所处区域提供持续不断的服务。
但是GEO有一个缺点，就是太远了。要保持卫星轨道周期与地球自转周期相同，必须达到距离地表约35800公里的高度，而这对于通信卫星和对地观测卫星代价有点大。通信卫星必须提高发射功率和发射天线增益，遥感卫星则必须提高探测器的口径，这对航天器来说，必然会增加重量，增大成本。
图为发射的东方红五号卫星平台
GEO卫星一般身躯庞大。GEO大约每隔2度的位置可以发射入轨一颗同步卫星，这样整个地球静止同步轨道也只有大约180颗的容量。而现在即便是用上频率复用手段，也已经挤上去好几百颗了。所以仅就静止同步轨道而言，轨道资源相当紧张。
中低轨卫星虽然高度大大降低，通信路径损耗大幅度减小，同样光学探测器的分辨率也大幅度提高，但是它们轨道周期和地球自转周期不一致，所以并不能持续保持在国土上空，存在过境时间的问题。
那能不能有一个高度足够低，同时又能够在我们头顶上忠实服务的卫星呢？
近年来比较流行的一个解决方案是低轨卫星星座，例如马斯克的starlink、oneweb、我国的鸿雁等低轨卫星星座，都是要解决一个过境时间的问题。原则上，只有足够多的低轨卫星分布在不同的轨位上，一颗卫星过境马上有另一颗卫星入境，这样整个系统依然能够提供不间断的服务。
星链概念图
当然这样的方案也有问题，首先是耗资巨大，马斯克的星链星座计划发射30000多颗卫星，相当于目前天上所有卫星的总和的数十倍。其次，低轨卫星的建设是一个长期工程，在没有大规模建成之前，通信服务都不是持续的，这个过程并不能对普通用户提供服务，只能针对军方这类特殊用户的特殊需求提供服务，这些收益能否支撑它完成星座的建设也是一个问题。第三，类似星链这样的低轨卫星星座给空间飞行器的飞行安全带来了巨大的隐患。
空间碎片环境变化 | 图源：NASA
一旦有卫星相撞，由于双方的速度都非常高，会形成大量的高速空间碎片，造成更多的撞击风险，可能会成为恶性循环，对全人类的空间飞行器安全形成极大威胁。
所以低轨卫星并不是一个解决对地服务的完美方案，铱星就是一个典型的反面案例。
科学家们从另一个角度想出了一个解决方案：平流层飞艇。但是它并不是传统意义上的按照闭合轨道周期性围绕地球运行的航天器，所以我们叫它高空“伪卫星”。
平流层飞艇为什么是一个可行的解决方案呢？这要从它的原理说起。首先它是一个飞艇，是利用浮力升空的飞行器，飞艇内部填充浮升气体（一般用氦气，氢气因为 *** 作不安全，不在大型浮空器上使用）。原则上，只要它不漏气，就可以在一定高度保持浮力和重力的平衡，那么它就可以在这个高度长期驻留，实现类似于地球静止轨道卫星的效果。
平流层飞艇概念图
为什么叫平流层飞艇呢？因为它飞行的高度在平流层，这里有适合它长期驻留的气象条件。
地球大气层是一个洋葱结构，按照其特点分了5层，最下面是我们接触最多的对流层，存在雨、雪、雷电等天气现象，而且风速和风向的变化没有明显的规律，不但有水平气流，还存在垂直气流，例如客机飞行过程中遇到的气流颠簸现象。
地球大气分层
但平流层的环境就好很多，首先是没有雨雪现象，有利于长期飞行，另外也没有垂直气流，只有水平气流，这样原理上只用保持浮重平衡，就可以长期飞行。平流层底部的高度根据季节和地域不同变化，最低可以到9km，最高到18km，所以平流层飞艇飞行的高度选择在18km以上。
当然能够在这个高度以上飞行的浮空器不止平流层飞艇，还有高空气球，但高空气球没有动力，是随风向飘飞的。
平流层飞艇自身是有电力推动的、螺旋桨的，可以控制它飞行的方向，所以平流层飞艇是可以在目标区域上空盘旋飞行。
平流层飞艇虽然有很多优点，但是也有一个小问题，就是在20km高度空气密度非常低，大约只有地面的6%,能够提供的浮力太小，飞艇要想装很多设备发挥作用，就需要把体积做得非常庞大，尺寸一放大就遇到很多工程技术问题，这就好比做一架会飞的模型飞机和做一架空客A380的技术难度完全不可同日而语一样。
目前平流层飞艇还处于关键技术攻关的阶段，但是随着各方面单项技术的突破，我们相信平流层飞艇提供卫星式服务的那天并不会太遥远，那时候平流层飞艇就会成为一颗名副其实的卫星。
1、2020年1月7日，在西昌卫星发射中心，用长征三号乙运载火箭将通信技术试验卫星五号送入预定轨道，卫星发射成功。此卫星主要用于卫星通信、广播电视、数据传输等业务，并开展高通量技术实验验证。2020年首发成功！
2、2020年1月15日，在太原卫星发射中心，用长征二号丁运载火箭将“吉林一号”宽幅01星发射成功。（又称“红旗一号-H9”），这是第16颗吉林一号卫星。此次任务还搭载了NewSat7/8卫星、天启星座05低轨物联网卫星（人民一号）等3颗小卫星。
人民一号卫星质量40kg左右，设计寿命三年，可通过推进剂进行轨道和姿态调整。人民一号卫星共搭载了2台光学载荷，主载荷为一个为多光谱相机，地面分辨率为1米；同时搭载一台高光谱相机，地面分辨率为30米。
人民一号卫星具有专业级图像质量、高敏捷的机动性能、丰富的成像模式和高集成的电子系统等技术特点。该卫星在农业遥感、生态环境监测、灾害应急、黄河生态监测、乡村振兴战略实施、森林防火预警、态势感知等应用领域具有较强的优势。
3、2020年1月16日，在酒泉卫星发射中心，用快舟一号甲运载火箭成功将我国首颗通信能力达10Gbps的低轨宽带通信卫星——银河航天首发星发射成功。
这是我国民营公司自主研发的具有国际先进水平的低轨宽带卫星。该卫星可为用户提供宽带通信服务，入轨后将开展相关技术和业务验证。
4、2020年2月20日，在西昌卫星发射中心，用长征二号丁运载火箭，采取一箭四星方式，成功将新技术试验卫星C星、D星、E星、F星发射升空。卫星顺利进入轨道，主要用于在轨开展新型对地观测技术试验。
5、2020年3月9日，在西昌卫星发射中心，用长征三号乙运载火箭成功托举北斗三号GEO-2卫星直冲云霄。这是北斗系统的第54颗导航卫星，卫星顺利进入预定轨道。
北斗系统建设先后经历了北斗一号、二号、三号系统3个阶段，目前北斗一号4颗卫星已经全部退役，从北斗二号首颗星算起，中国已发射54颗北斗导航卫星，距离北斗三号系统建成，仅一步之遥。
6、2020年3月24日，在西昌卫星发射中心，长征二号丙运载火箭成功将遥感三十号06组卫星送入预定轨道。
长二丙火箭由航天科技集团一院抓总研制，本次任务搭载验证一子级剩余推进剂再入排放技术，持续提升落区安全性。此次是今年长二丙执行的第一次宇航发射任务，也是长征系列运载火箭的第329次航天飞行。
7、2020年4月24日，第五个中国航天日到来之际，国家航天局宣布，将我国行星探测任务正式命名为“天问”，将我国首次火星探测任务命名为“天问一号”，同时公布了首次火星探测任务标识“揽星九天”。
2022年全球航天大戏
2022年全球航天大戏，宇宙之大，航天探测器是延伸人类视野与认知的眼睛。新一年的全球深空探测任务，有的即将开启，而有的已经实施。2022年全球航天大戏。
2022年全球航天大戏1近日，国家航天局副局长吴艳华表示，中国探月工程四期任务已获批复；嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号任务将在未来10年内陆续实施，先后开展月球南极采样返回、建立月球科研站基本型等任务。
此外，全球还有许多国家正“摩拳擦掌”，想要在未来逐渐白热化的航天竞赛中一展身手。
探月方兴未艾，新入场者甚众
围绕重返月球、通往火星的阿耳特弥斯计划，美国国家航空航天局（NASA）打算在今年向月球发射一艘无人的猎户座飞船，开展轨道验证工作。
按计划，美国还有3枚小型探测器会在今年登陆月球，对月面4G通信等技术进行验证。在整个阿耳特弥斯计划中，这些小型而前沿的技术验证是NASA“商业月球有效载荷服务计划”的一部分，是NASA动员商业力量向月球运送货物与科学仪器的项目落地，属于“兵马未动、粮草先行”。此外，同样是为重返月球探路，NASA还将在今年3月发射轨道验证立方星。
俄罗斯也渴望重返月球。其计划今年发射的“月球-25”，将成为俄罗斯/苏联自1976年以来首个着陆月球的探测器。1970年到1976年间的3次采样返回任务中，苏联共带回301克月球样品。但这一次，新的月球探测器不会返回地球，而是携带30千克的科学仪器着陆月球南极附近的博古斯拉夫斯基陨石坑，通过挖掘、采样的方式对月面永久冰冻层里的水进行研究。“月球是我们未来10年计划的中心。”俄罗斯空间研究所在2021年3月宣布。
今年第三季度，印度将发射其第三个月球探测器“月船三号”。“月船三号”将携带5种科学仪器着陆月球南极。2008年升空的“月船一号”轨道器环月飞行一年之后，由于故障提前结束工作。2019年发射的“月船二号”原计划在月面软着陆，但着陆器最终坠毁，印度空间研究组织主席总结说该任务90%—95%都是成功的，只有最后着陆器失联部分的5%失败了。
日本公司ISpace历经2008年以来的团队重组、合作伙伴更替、系统方案修改和运载工具变化后，终于要在今年下半年发射在日本传说中意为“白兔”的Hakuto-R了。这一着陆器高度超过2米，内置一辆可能更像兔子或《星球大战》小机器人的迷你探测器，搭载了仅有58厘米高的阿联酋首个月球车“拉希德”，将对月壤开展研究。
早在上个世纪90年代初发射的“飞天号”虽然轨道器失联，但也让日本成为了第三个实现环月探测的国家。而韩国计划在今年8月向月球轨道发射的“探路者”探测器，有望成就韩国的第一次地外探测任务。
21世纪以来，新一轮探月热潮在全球掀起。无论独立自主或多方合作，月球探测的先行者和追随者们都在设计、执行着各自项目，并以新的地月空间发展理念审视月球资源开发与利用。作为与地球相伴万亿年的卫星，月球将在2022年见证多国的探索活动，它既是人类认知宇宙的重要窗口，也是通往更远深空的驿站。
登陆行星探访卫星，寻找生命线索
载人登火的想法从20世纪40年代起就有了。但直到今天，红色星球上唯一的地球印记仍然还是无人探测器。火星探测每26个月迎来一次发射窗口期。因为伞降系统、飞行软件等问题以及新冠肺炎疫情的影响，2020年原本要与中国、美国、阿联酋在同一季节启程的欧洲—俄罗斯联合任务错过了窗口期，就这样顺延到了2022年9月。与大多数火星任务一样，它将采集火星土壤、岩石样品并进行分析，以寻找生命痕迹。与前辈们相比，这次任务于火星地表以下打钻的深度将达到创纪录的两米——在这个深度，40亿年前的有机物质可能完好保存，而当时火星表面的条件更接近婴儿时期的地球。
同样为了寻找生命，今年年中，欧洲航天局将发射被称为“果汁”的探测器。它将借助行星引力加速飞行，8年后到达木星，对木卫二、木卫三、木卫四3枚冰封星球进行探测，收集其冰盖之下的海洋、表面及内部信息，以期发现支持生命孕育的线索。
聚焦小行星，展开科学探测或技术试验
除了行星及其卫星，一系列小天体科学探测或技术试验项目也将在今年展开。9月26日到10月1日，当近地小行星Dimorphos及其双星系统以1100万千米左右的近距离飞掠地球时，2021年11月升空的NASA双小行星重定向测试任务探测器“飞镖”将撞向这一小行星，以探索人为改变小行星运行轨道的方式。这是人类第一次以“撞开”近地小行星为目的的行星防御演习任务。其任务实施效果，将由“飞镖”携带的拍照立方星、陆基天文望远镜及将于2024年重访该小行星的'欧洲航天局“赫拉”号探测器共同评估。
同样于去年发射升空的“露西”号探测器，正在沿着一条精妙设计的轨道奔赴外太阳系。按照NASA科学家设计的精妙轨道，它将在未来12年里先后探访1颗主带小行星、4颗位于日木L4区域的特洛伊小行星和1颗卫星，以及2颗位于日木L5区域的特洛伊小行星。
NASA还打算发射探测器前往一颗神秘的巨型小行星——“灵神星”。不同于其他石质或冰质天体，这颗小行星直径约为241千米，似乎主要由镍和铁构成，与地核中存在的元素相同。鉴于目前的科学仪器难以无限接近地球内部，科学家希望通过对该小行星的勘测进一步了解行星在太阳系中的起源与演化。探测器将于2026年抵达目的地，进行为期21个月的近距离考察。
宇宙之大，航天探测器是延伸人类视野与认知的眼睛。新一年的全球深空探测任务，有的即将开启，有的已经实施。这些任务发射的探测器将载着人类“我是谁、我从哪里来、我要到哪里去”的千古追问，继续在星辰大海中求索。
2022年全球航天大戏2今年，中国航天事业依然忙碌，发射次数将超50次。新春伊始，在各大发射场、生产厂房中，多个型号的火箭、航天器都在忙碌地进行研制生产以及发射准备。
在海南文昌，长征八号遥二火箭正在进行发射前的测试工作，这款我国新一代中型运载火箭将于二月底至三月初择机发射。此次它将实现一次发射22颗卫星，这将创造我国一次发射卫星数量最多的纪录。
航天科技集团一院长征八号运载火箭副总设计师 吴义田：现在长八遥二火箭正在进行分系统测试，从我们分系统测试的进展和数据判读情况看，目前分系统测试结果正常，整个火箭的状态可控。
今年，我国将用六次任务来完成中国空间站的建设。目前，用于空间站建设的三型运载火箭已经整装待发。
航天科技集团一院长征二号F运载火箭总指挥 荆木春：遥十五火箭目前在总装测试厂房进行总装测试，待完成所有工作以后，将运往酒泉卫星发射中心执行发射任务。
在太空，三名航天员在空间站上度过了虎年春节。新春伊始，地面上的航天人们也投入到了新一轮的飞行控制保障任务中。在北京空间信息传输中心，负责空间站天基测控保障的航天人对天链卫星系统状态进行了检查确认，有了他们的保障，中国空间站的动态几乎每时每刻都在地面的掌握之中。
北京空间信息传输中心综合计划部工程师 马超：正是因为天链卫星的覆盖范围大、传输时间长、传输速率高这样的特点，在天链卫星的支持下，空间站完成了天地通话、出舱活动、太空授课。未来天链卫星还将为空间站舱段以及各类飞船的发射、交会对接和在轨建造组装提供天基测控和数据中继服务保障。
2022年全球航天大戏3太空环境安全风险激增，太空感知能力建设和行为规则制定将成为关注重点。
当前，在轨航天器近距交汇和碎片碰撞危机事件频发，对在轨太空资产和航天员安全带来极大挑战。主要航天国家为维护太空环境可持续发展，将发展太空监视监测系统，进一步提升太空感知能力建设。美国计划在英国部署深空雷达站，加强对高轨航天器的监测能力。欧洲将启动多个太空监视与预警项目，以提升太空感知能力。澳大利亚计划于2022年组建太空部门，将发展太空态势感知能力。另一方面，积极推进太空行为规则制定将成为保证太空有序发展的重要手段。美国计划在2022年发布统筹军民商轨道碎片处理项目新战略，以推进轨道碎片风险管理。法国欧卫通、阿里安航天、美国行星以及中国长光卫星技术有限公司等十家航天公司发起“净零太空”倡议，将在2022年商讨具体措施，目标是在2030年前减少在轨碎片数量。联合国将成立工作小组，拟于2022年召开会议，推进太空规则制定。
低轨星座部署持续开展并将开启初期服务，在完善现有通信体系的同时将对网络监管带来新挑战。
俄罗斯计划于2022年10月发射“球体”星座的首颗卫星，并将利用该卫星开展互联网系统的演示验证工作。韩国计划在2030年前建成由2000颗卫星组成的低轨通信星座，用于城市货运无人机和民用飞机通信。美国SpaceX公司“星链”星座已完成首个轨道层的部署任务，拟于2022年开始提供初期全球天基网络服务；SpaceX公司计划在2022年部署更多装备星间激光链路的第二代“星链”卫星，以减少对地面站的依赖。英国OneWeb公司的OneWeb星座将在2022年完成初期部署任务，实现全球网络覆盖。低轨通信星座在为全球提供通信服务的同时也将打破地面网络界限，对各国信息数据网络的监管能力提出新挑战。
地月空间或成为新的战略竞争高地。
与当前人类活动频繁的近地空间不同，地月空间具有距离远、范围大、引力条件复杂等特点，对深空通信、感知、传感及动力等系统均提出了更高的要求。美俄欧等计划在2022年开展多项技术研制和演示验证工作，以满足未来自由进出地月空间和部署航天器的需求。美国通用、蓝色起源和洛马公司将在2022年推进“敏捷地月运行演示验证火箭”项目研制，为提升美航天器在地月空间内的机动能力奠定基础；美国蓝峡谷技术公司将在2022年为美太空军建造一颗具备探索地月空间能力的小卫星；美国Rhea Space Activity计划于2022年开发立方体卫星星座，以实现对地月空间的全面监视。俄罗斯拟在2022年继续开展Nuclon号核动力太空拖船的设计工作，以提升地月运输能力。欧洲航天局将利用法国萨里公司卫星验证月球通信网络技术，并将测试在月球周围使用GPS和“伽利略”导航系统的能力。
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