【特稿】组建国家空间实验室（一）：航天是人类寻求未来的唯一手段

特别鸣谢 | 中国工程院院士刘经南

作者 | 刘雨菲 贺鹏梓 李刚

中华民族能不能引导人类走向多星球物种的道路，能不能引领大航天时代的科学发展？如果不能，将会再次面临大航海时代末期那样亡国灭种的危险。

当今的人类，面临着资源、环境、国际秩序、财富分配等多方面的严肃问题。对任何一个民族来说，如何寻求自身生存与发展的道路，已经是一个摆在面前的严肃问题。中华民族是一个负有世界性、历史性责任的伟大民族，不但肩负着自身生存与发展的重任，也有责任为整个人类的未来探索道路。

宇宙空间是科学发展的新领域

在传统学科分类中，有着“空间科学”这样一个门类。空间科学主要是研究宇宙本身，其范畴包括空间物理、日地物理、空间天文学、空间化学、空间生命科学。但可以在宇宙中开展的科学活动将远不止于此。人类可以在宇宙空间进行各个科学门类的研究，对象包括各类基础科学和应用科学，涵盖人类已经建立和未来可能建立的各种学科，当然也包括空间科学。 

如果从宇宙视角来审视科学本身，让我们的目光挣脱地球和大气层的束缚，在更广阔的尺度上重新认识科学。在宇宙尺度上，我们对科学的研究可以引入更多要素，可能颠覆对某个学科的传统认识。在人类科学的发展史上，扩展视野、扩展尺度带来的颠覆层出不穷。人类从地心说、日心说演进到现代宇宙理论，就是一个很好的例子。

颠覆本身就是进步，我们相信，迈向宇宙空间，将为各种科学门类带来难以预期的颠覆，把许多今天尚且割裂的事物联系起来，让模糊的事物清晰起来，为人类展现关于客观世界的全新图景。

科学迈向空间面临的现实问题

如果人类把目光局限于地球，那么无论生产力如何进步，资源与需求之间的矛盾永远在不断发展。新的科学和技术带来了对新资源的开发，在提高人类生活水平的同时，也在消耗越来越多的资源。也因此而引起了不同国家、不同利益群体对油田、矿山、产业链环节、定价权之间的无尽争夺。

如何为人类谋求更加丰富的资源供应、更加高效的资源利用，将是科学事业在宇宙空间面临的现实问题。我们预计，这个阶段将贯穿整个21世纪。

人们为了发电和驱动交通工具，要大量使用化学燃料。它们并不是取之不尽、用之不竭的。无论石油、天然气、煤炭，还是近期热炒的可燃冰，都是地球在几十亿年里接受阳光照射，积累下来的太阳能。地球上的矿产则是在行星形成之初就存在于地球上的，不会有补充。人类的能源消耗很快，对化石能源的消耗速度大大超过了它们的形成速度，化石能源的耗竭将是历史的必然。

虽然人类对地球的了解尚不充分，但可以预期，人类对地球资源的开发难度将越来越大，易开发的化石能源越来越少，深地层能源开发难度将越来越大。各种新能源一直不能支撑起现代社会的运行。美国航空航天联合会研究员麦克·斯尼德在讨论天基太阳能发电时指出，美国所拥有的所有的能源资源将在两三代人之内耗尽，或者变得成本太高而无法使用。而风电、地基太阳能、大陆核电站都无法在公元2100年时充分满足美国人的需求。向太空寻求能源，建设天基太阳能发电系统，将是唯一的手段。

金属或者非金属矿产资源问题面临着同样的处境。在历史经验、地面勘探、航空物探、航天遥感的综合作用下，人类很快就能完全探明全球地表和浅地下的富矿。在绝大多数地区，容易开发的富矿都已经在开采中，有些甚至已经采尽。如果向深层采矿，将会严重破坏地球的地质结构。转向外星球、特别是小行星采矿，将是唯一的出路。

科学在宇宙中的远景使命

从远期来说，人类成为一个多星球物种将是必然的方向。然而其中并不是没有风险的。

美国乔治梅森大学的助理教授罗宾·汉森为了试图解答费米－哈特悖论，提出了大过滤器理论，认为，在生命出现前到III型文明出现的过程中，有一堵几乎所有生命都会撞上的墙，这面墙是漫长的演化过程中一个极端困难甚至不可能跨过的阶段，这个阶段就是大过滤器。而III型文明，是一种能够动用整个银河系资源的文明，人类显然还没有达到。

根据大过滤器理论，人类文明的诞生，是一连串的极小概率事件。从原始生命的产生到植物诞生，再到动物诞生，到猿人具有智力，期间发生了无数小概率事件。任何一个阶段的意外，都会让人类乃至地球生命遭到灭顶之灾。那么已经拥有了智力的人类，必须依靠设法认知和应对前路上的风险，才能继续在充满危险的宇宙中生存和进化下去。

从物种进化和人类文明发展的历程来看，有相当多物种、相当多人类民族并没有能通过大过滤器，就此湮灭在历史长河中。延续至今的民族和物种，实际上一直是在无尽风险中走钢丝。对具体的人类文明来说，不能通过大过滤器的风险，并没有因为工业化、信息化而消失，有时候甚至更加严重了。对整个人类来说，如果不能通过大过滤器而成为一个多星球物种，可能就会逐步走向没落甚至灭绝。

科学的使命，就是保持对客观世界的认知和前瞻，预知文明前进道路上的风险，在众多陷阱中探寻出一条可以前行的道路。从这个角度说，我们今天所建立起来的各种学科，必须要不断扩展的视野，向未知的领域进军。也就是说，为了支撑和引导人类成为多星球物种，各个学科都必须要走向宇宙。

前瞻人类作为多星球物种的远景，空间实验室，将是科学事业迈向宇宙空间的关键里程碑。

中国空间实验室带来的科学机遇

人类从远古发展至今，活动范围不断扩大。从温暖湿润的草原地带逐步扩大到整个陆地、海洋和空中。人类走向宇宙、成为多星球物种，将是历史的必然。而这个进程，必须以科学探索为先导。

空间探索，是一个我们已经落后太多的领域。当美国建立国家航空航天局，决心奔向火星的时候，我们的工业化进程刚刚起步。当美国人登上月球的时候，我们还没有能够发射人造卫星。当旅行者一号探测器起飞的时候，我们才刚刚叩开太空的大门。但是，历史在今天给了中华民族一个难得的机会。

到2020年前后，中国将拥有独立自主的大型空间站。第一次和西方发达国家具备了同样的科学研究工具。中国自主空间站的客观条件甚至比国际空间站更加优越——因为不需要向不同国家、不同技术体系、不同管理模式、不同时区做妥协，中国空间站的设计、建造、运行可以在更加优化的模式下进行。

中国自主空间站的建成，不但是科学和工程技术上的重大成就，也是重大的挑战。我们能不能抓住这个难得的历史机遇，以空间站为基点，为中华民族、为全人类源源不绝地贡献出科学成果？还是让这个伟大的成就再一次成为郑和舰队？

上述科学研究工作对于人类文明的延续和发展，对于中华民族及其文明传统的延续和发展，都具有决定性的意义。中华民族能不能引导人类走向多星球物种的道路，能不能引领大航天时代的科学发展？如果不能，将会再次面临大航海时代末期那样亡国灭种的危险。