高真空、超潔淨也是高純度物質製備及高質量冶煉、焊接和分離的理想條件。人們已在航天器上進行了失重、真空條件下的新材料製備、加工和相關科學實驗,並取得成功。隨著永久性空間站的組建及今後可能的月球基地建立,人類將在上麵建造大規模的工業區,建立空間製藥廠、材料加工廠、金屬冶煉廠、光學產品製造廠等工廠,未來的太空工業將是市場定位於地球的太空工業和市場定位於空間的太空工業兩大類。太空批量生產的藥品不斷運回地麵,供地球或太空基地的人們臨床治療用。隨著生產規模的擴大,這些稀有貴重藥物的價格將因生產數量的增多而下降,使普通人也能享用它們。並且新合金、特殊材料的製備,也為計算機、空間技術、通信技術的發展提供了新途徑。
要在太空中進行工業生產、生活,還必須有能源。在太空中,不存在塵埃、大氣和雨雪等幹擾,得到的太陽能比地麵高出10倍,所以人們設想將太陽能發電站建在太空中或月球基地上,在那裏太陽能轉換裝置可期望有較高的效率和較長的壽命,可以不受季節、天氣、晝夜、風力等因素影響,每天有99%的時間受到太陽光照射。同樣規模的太陽能電站,空間電站比地麵電站得到的能量高出約5-10倍。美國波音公司已經設計了空間太陽能發電站,電站的大型太陽能電池陣列和太陽能反射鏡組吸收太陽能,轉換後用天線將電能發射回地麵,供用戶使用。當然建造電站還有許多問題有待解決:如此龐大的結構和重量需要幾百人在上麵工作,人與材料如何送上去;太陽能電池陣如何對準太陽等等。
要在太空中建設工廠,又會引出新興的空間建築業,它完全不同於地麵上的建築業,許多構件要由航天飛機運送到空間,再進行裝配。而在空間操作不同於地麵,難以保持確切位置,操作中要十分小心。空間的建築結構也不同於地麵,裝配方法也不同。將來空間建築工人可以遠離工地,靠操縱儀器儀表,遙控機械手、機器人進行建築,人們甚至在地麵上遙控機器人進行工作。
空間工業有著廣闊的前景,隨著科學技術的發展,空間資源將得到進一步的開發和利用,空間工業產品的原材料不光來自地球,也將來自其他星球,其生產製品定造福於人類!
太空農業碩果累累
自火箭、衛星、宇宙飛船到現在的空間站,宇航員們進行了大量的科學實驗,這其中包括生物和生命科學實驗,早期的不載人飛船就已搭載植物和種子,飛船返回地麵時,有些植物已經開花、結籽。人類要移民太空,必須發展太空農業,逐步做到衣食自足。太空中進行的生長試驗,具有十分重要的潛在應用價值:正在生長的植物可為長期空間飛行提供氧氣和食物,並吸收二氧化碳。
在航天器上進行的生物技術實驗取得了一係列可喜成績,在“天空實驗室”空間站上稻穀的生長情況和地球上差不多;在“禮炮”號空間站上豌豆發芽、生長,並結了籽;種植的一些蔬菜同地球上一樣味美……可見在失重條件下,植物照樣生長、開花、結果。宇航員在“和平”號空間站的溫室裏,進行小麥在失重條件下生長發育的實驗已有多年,他們把小麥種子種在有吸收能力的顆粒狀沸石生長床上,光照時間和溫度由計算機程序控製,宇航員每天監視記錄其生長狀況。開始時,播種的小麥能夠發芽,但是不抽穗。後經過研究查明,影響小麥生長的是有機化合物乙烯。乙烯是一種有甜香氣味的可燃氣體。小麥自身、空間站內的器械和聚合物都會產生乙烯。乙烯對小麥而言是效力極強的“避孕劑”。由於乙烯的作用,在太空首次試種的名為“超矮人”的小麥品種沒有留下後代。後來的改進實驗,在播種約40天後,小麥開始結穗了,但遺憾的是,科學家們發現那些帶回地麵的麥粒全是空的!他們懷疑仍是乙烯含量影響了花粉的傳授。在後來類似的一次實驗中,宇航員成功地解決了授粉問題。
如今,宇航員已在“和平”號上取得太空種植小麥的成功。科學家選擇了新的、抗乙烯能力強的小麥品種“頂點”,該品種是由“超矮人”和“帕魯拉”小麥雜交而成的。“頂點”在太空順利發芽,生長一個月後開始抽穗、結果。宇航員將收獲的500粒太空麥種帶回地麵,並選出10粒留在太空繼續進行實驗,以獲得第二代、第三代太空小麥。生物學家對太空小麥分析後發現,太空小麥與普通小麥沒有區別,唯一不理想的是前者的產量比較低,每個麥穗上結的麥粒不多,這可能還是與乙烯的影響有關。太空小麥種植的成功具有深遠意義,這項實驗可為未來在太空建立封閉的生態係統以及人類遠征火星等星球時解決氧氣、糧食問題提供有益的經驗。