仰望星空，去遨游星辰大海，一直是人类的梦想。然而，直到20世纪60年代，人类才开始真正实现这一梦想。只不过走出地球、迈入太空的主要是航天员，对于普通人来说是遥不可及的梦想。然而，到了2021年，维珍银河、蓝色起源和SpaceX等创新科技公司争相进入太空，而且搭载的主要是平民，离开地球摇篮、移民火星已经不再只是梦想。或许，人类将在不久的将来进入“全民太空”时代，这也意味着太空经济即将开启新的篇章。

放眼太空的同时，人类的摇篮地球正面临着越来越严峻的挑战。气候变化正加速演变为气候环境危机，地球系统正在通向“全面危机”的快行道。全球温升一旦突破“气候临界点”，气候灾害发生频率和强度将大幅上升。15个气候翻转事件已激活9个，未来气候变化会激活更多翻转事件，气候危机“灰犀牛”正加速向人类走来。2021年，应对气候变化、实现碳中和成为越来越多国家的发展目标，超过130个国家提出实现碳中和、构建零碳社会的未来愿景，这最终将开启人类生活零碳时代的新纪元。

碳中和与经济，这两个看似风马牛不相及的主题，在2021年一同成为了最热的话题。实际上，太空经济和碳中和有着千丝万缕的联系，太空经济不仅在供给侧带动了清洁能源开发技术的进步，而且在消费端实验了全面电气化，还有望彻底解决碳中和供给侧问题，二者可以说是相互促进、相得益彰。

一、太空装备是全面电气化的试验田、“碳中和”技术的先锋官

全面推进电气化、实现电能替代是提高能效、实现碳中和的重要举措。电能的终端利用效率最高，可以达到90%以上，且使用便捷，可以实现与各种形式能源间的相互转换。提高电能在终端能源消费中的比重，推进工业、交通、商业和城乡居民生活等各领域的电能替代，不仅能够提高能源利用效率，还能增加经济产出，提高社会整体能效。从电力发展趋势来看，电能在终端能源消费中的比重呈现明显的上升趋势，经济越发达，整个社会的电气化水平越高。

电能是太空装备的“生命线”。目前，太空装备的能源主要是电能，这也是人类推进全面电能替代的重要实验。众多围绕着地球运转的人造卫星、空间站和航天装备，利用太阳能电池在太空中充电，实现相关系统的稳定运行，这也是太空飞行最重要的能源组成部分。空间站麻雀虽小但五脏俱全，航天员要在空间站内长期工作生活，必须充分发掘和利用丰富的太阳能资源，这就意味着空间站内基本上所有的工作和生活设备都必须尽最大可能是电气化的，从饮水系统到卫生系统，从娱乐系统到太空厨房，这就为人类全电气化的工作和生活进行了有益的实验和探索。

未来，航天器推进系统也在走向电气化。美国航空航天局（NASA）已经着手对太阳能电力推进系统进行测试，工程师们计划将这台被称为“磁屏蔽的霍尔效应火箭”与太阳能电力推进系统结合起来，进而使未来的深空探索的成本效益更高，所用的推进燃料比其他系统少10倍左右。

目前，人造卫星基本全部使用高效三结砷化镓太阳电池（转换效率30%以上），而其早期使用的效率较低的硅质电池，现在在民用光伏领域大放异彩。现代化的硅制太阳电池于1946年由一个半导体研究学者研发出来。1954年，科学家将硅制太阳电池的转化效率提高到4%左右，次年达到11%。1958年，美国的“先锋一号”人造卫星首次用了太阳能电池作为电源，成为世界上第一个用太阳能供电的卫星。直到现在，各式各样的卫星和空间飞行器上都布满太阳能电池的“翅膀”，保障其长期在轨工作运行，甚至可以工作达20年之久。

1973年能源危机之后，人类开始将太阳电池转向民用，最早应用于计算器和手表等，随后应用于偏远地区屋顶供电、通信基站供电等，近些年广泛应用于大型地面光伏电站。民用光伏技术的大规模推广，也使得光伏发电成本持续下降，近十年来光伏发电成本下降75%左右，电价竞争力持续提升，预计在2025年全面超越化石能源。目前，国内光伏项目最低中标价格为0.1476元/千瓦时；国外最低中标价格甚至低至1.04美分/千瓦时（约0.0665元）。

光电耦合器件（Charge-coupled Device，CCD）是一种将光线转化为数据信号的电子器件。当美国科学家研制哈勃太空望远镜的时候，他们认识到当时的CCD技术无法满足哈勃的需要，于是NASA开始与一些公司合作，研发更先进的CCD，这一项技术随后被用于制造更先进的活体组织检查仪器和显微镜，而商业级别的CCD更是被广泛应用于数码相机中，相比此前的胶卷相机，数码相机拍一张照片，无需消耗胶卷以及后续的冲印，拍摄成本几乎为零，十分低碳，而且相片立刻呈现，极为便捷，极大的改变了我们的成像世界。虽然现在的相机基本上转为使用CMOS器件，但太空产业当年对民用市场的牵引作用功不可没。

通过上述案例，我们有理由相信，在强大的市场规模催生效应下，会有更多的“高高在上”的太空技术以较高的性价比“下嫁”民用产业，助力碳中和目标的实现。

二、太空技术直接监测碳中和状况

推进全球碳中和，离不开准确把握全球“碳收支”状况，建立系统的监测、计算、报告、检验的标准体系，也是各国参与全球气候和环境治理关注的焦点之一。在碳监测上，太空技术具有独特优势。遥感卫星可以做到“一把尺子量全球”，通过客观公正的监测方式和手段，对温室气体浓度、排放源、碳汇等进行监测，形成一套客观公正的数据，为全球环境治理提供科学支撑。同时，也能有效助力各国政府掌握碳源汇动态，实现发展决策和过程管控，助力各国气候变化履约、全球环境治理，保障发展中国家的发展权。

为了观测大气中的二氧化碳浓度，日本于2009年成功发射了全球第一颗温室气体专用探测卫星GOSAT。之后，美国也于2014年发射了轨道碳观测2号（OCO-2）卫星。2016年，中国发射了首颗大气二氧化碳观测卫星（TanSat），也是全球第三颗温室气体卫星。基于获取的相关数据，我国繁衍出了二氧化碳、植被荧光全球分布，产品偏差和精度分别达到-0.08ppmv和1.47ppmv，探测精度跻身于全球领先地位。我国还将陆续发射多种类型的遥感卫星，为碳监测遥感提供更多解决方案，为太空经济和碳中和目标之间建立起强联系。

三、太空科技有望彻底解决碳中和供给侧问题

实现碳中和，最关键的一步就是要控制温室气体排放，而化石能源燃烧排放是温室气体的主要来源。自2000年以来煤炭和天然气排放比重呈增加趋势，化石能源相关的二氧化碳排放约占二氧化碳排放总量的85%，且占比逐年升高。因此，推动能源系统脱碳至关重要，必须大力发展太阳能、风能、水能等清洁能源，替代煤炭、石油、天然气等传统化石能源，形成清洁能源为主导的能源供应结构。

太阳能是地球上最丰富的可再生能源，可以为人类提供取之不尽用之不竭的清洁能源。据估算，全球光伏理论蕴藏量20万万亿千瓦时，适宜集中开发的光伏规模约2.65万亿千瓦，年发电量5000万亿千瓦时。举个例子，仅开发撒哈拉沙漠7.7%面积的太阳能，就可以满足现在全球的用电需求。

但地面光伏受日夜交替、天气以及发电不可靠等方面的因素影响，而电站具有全天时、全天候持续发电的优点。自2008年起，中国开始推进空间太阳能电站研发工作，位于太空中的太阳能电池板所接受的太阳光强度为地面上的1.4倍，而且可以摆脱昼夜和天气的影响，通过无线电波实现24小时不间断地直接向有用电需求的地区供电，彻底解决地面可再生能源面临的间歇性和不稳定性问题，实现能源电力发展彻底与碳脱钩。国外科学家也在研究开发在轨太阳能发电机，镀上了数以万计的薄膜反射镜，将阳光转换成微波束，通过无线输电技术，向地球传送能量，为人类提供无尽的能源。

马斯克已经通过火箭可重复使用技术将航天器发射成本降低一个数量级，相信空间用高效太阳能电池也会在不久的将来成本大为降低，随着各项技术的成熟，成本的降低，空间太阳能电站将变为现实，成功助力人类实现碳中和，并推动太空经济走向繁荣新阶段。

总之，人类与生俱来的探索欲望，促使着人类文明不断向前飞速发展。冲出地球摇篮，发展太空经济，是人类文明历程中最激动人心的一页。对太空的探索，并不意味着人类可以在地球上为所欲为，而是将更深刻认识到守护地球家园的重要性。太空技术正在引发科技革命和产业变革，以太空技术引领的第五次工业革命，将使人类进入全新的“太空文明”时代。同时，第五次工业革命是绿色的革命，是零碳排放和可持续的，将对人类社会和生活重塑，开辟人类生存发展的新路径。

作者简介

相均泳，全球能源互联网发展合作组织经济技术研究院研究员，曾担任天津大学管理与经济学部讲师、中国社会科学院财经战略研究院副研究员、中国人民大学重阳金融研究院研究员。主要从事能源经济、产业经济、“一带一路”互联网经济等领域研究。

本文系太空星愿航天资讯编辑王栎哲综合整理。