随着“十五五”规划纲要正式发布，16个“强国”建设目标成为亮点。其中，相较“十四五”规划纲要新增的建设能源强国、航天强国都关乎高水平科技自立自强、国家安全与高质量发展。
能源与航天两个领域早有交集。光伏电池、高能燃料已是卫星、探测器和火箭重要的能量来源，航天事业的发展也有望牵引新能源、高端制造、新材料等领域突破。今年初，太空资源开发、太空光伏引发关注，一幅通向未来的蓝图正在绘就，地外资源不仅有望促进地球的绿色能源发展，同时也可以保障人类向深空探索的能源自给。
在奔向“星辰大海”的征途上，能源开发与深空探索两个领域的发展如何相互促进?我国对此有怎样的布局和优势?相关技术如何循序渐进，让太空资源开发的科幻构想一步步走进现实?中国矿业大学(北京)校长刘波系统讲解了我国在太空采矿、原位资源利用、深空能源系统等方向的研究进展、产学研协同机制，以及如何将科幻构想逐步转化为现实生产力。
太空资源多种多样，地外天体的矿产资源尤其引人瞩目
在离地球最近的月球，氦-3储量丰富，是地球上难以寻得的清洁核聚变原料。而在近地小行星、火星及更远的深空天体中，还蕴藏着储量丰富的稀贵金属、水冰等资源。
“如果能通过太空采矿技术获取这些资源，可以为电解水制氢、制氧、储能电池等技术提供关键材料，可降低相关产业的材料成本。例如，在火星和木星之间的灵神星，它富含铁、镍及贵金属，价值巨大。”刘波说。
稀贵金属、能源矿产与能源发展息息相关，太空中的钍、铀、硅铝钛矿物等资源丰富，在核能、光伏和储能电池等领域应用潜力大。在推动绿色能源发展的同时，太空资源也能解决人类向“深空进军”的用能难题。
探测研究表明，月球两极水冰资源丰富，嫦娥七号将奔赴月球南极寻找水冰。这种资源不仅能保障月球基地的用水，水制得的氧和氢，也是保障人类生存的资源和火箭推进的原料。而在火星，大气中高浓度的二氧化碳经技术转化后，可生产甲烷燃料和氧气，为载人任务提供生命保障，显著降低地球补给依赖。刘波表示：“这些资源共同支撑深空能源自给体系，是未来太空能源开发的重要方向。”
太空资源不仅限于矿产。例如，地外没有大气遮挡，光照辐射强，光伏开发潜力大。埃隆·马斯克近期提出在月球建设数据中心的构想，并为此走访多家中国光伏企业。除了光照资源，大型天体也具有引力能，用引力做“弹弓”，可在不消耗航天器自身燃料的情况下，改变航天器速度和方向，让宇宙航行更节能。另外，地外的高真空、低重力、强辐射等特殊环境也是开展科学研究重要场景。
尖端技术，带动能源装备进步
太空资源不仅是拓展地球能源资源供给的重要路径，也是能源技术装备进步的重要推动力。通过月球钍铀、碳质小行星水冰等资源开发，有望为地球能源转型提供新选项。
刘波指出：“航天领域自主导航、智能决策等技术向地球矿业领域的转化，将有助于推动矿区实现无人化与绿色低碳开发利用，实现矿区智能化升级。”
此外，从地球到地外天体的运输成本高昂，要保障用能，必须将地外天体上的物质资源就地进行提取、转化、存储与利用。刘波表示：“太空原位资源利用环境严苛，对无水选矿、真空冶金、生物采矿等矿冶技术及高端装备制造提出新的要求，有望带动相关技术进步。”
太空资源开发带来的启发不仅在采矿方面，也为新能源发展创造了新场景、指明了新方向。
近年来，已有不少国内光伏企业布局太空光伏。现阶段太空光伏市场虽然有限，但光伏电池早已是卫星和空间站的重要电力来源，在短期内难以被替代。当前空间太阳能发电系统仍面临技术、工程制造挑战，太空资源开发技术的突破将显著带动光伏、储能与机械制造等配套产业发展，让能源装备在极端环境应用效果更好。
在光伏领域，深空探测任务的需求会促进高转换效率电池、抗辐射材料及基于原位资源利用太空制造技术发展。在储能领域，为应对月球等星体的极端环境，太空采矿将加速再生电池等前沿技术的可靠性与商业化进程。而在机械制造领域，微重力、高真空、强辐射与极端温度等环境挑战将锤炼出尖端技术，显著提升相关工业体系的制造标准与运行效能。刘波表示：“太空资源开发将推动能源装备向轻量化、智能化、集群化作业等方向演进，促进先进制造升级。”
系统布局，让科幻构想照进现实
有分析指出，商业航天、太空光伏的讨论火热，也伴随一定的商业风险。航天事业是全局性事业，太空资源开发在一些领域仍处于探索阶段，不能盲目乐观。
对此，刘波坦言：“当前，太空采矿仍处于从理论构想到技术验证的阶段，相关研究正加速推进。作为一项长期且复杂的系统工程，其实施面临多重挑战，例如特殊环境下的技术难题，通信延迟、能源供应和太空物流运输等问题。”
当前，围绕太空资源开发，我国已构建从国家战略指引到产学研协同推进的系统化布局。刘波指出：“完备的航天产业链，新型举国体制的保障，是我国太空资源开发技术不断推进的关键优势。尤其在无人深空探测领域，嫦娥工程实现的月背软着陆、无人自主采样返回及月球轨道交会对接技术，均达到世界领先水平，成为我国建设航天强国、科技强国的标志性成果。”
同时，产学研协同推进，也让太空资源开发加速从科幻走进现实。在中国矿业大学(北京)，月壤建材制备及关键元素分离富集研究不断推进，月球智能矿场的构想已经形成。中国科学院大学成立星际航行学院，涵盖航空宇航科学与技术、行星科学等方向。华中科技大学相关团队研发的烧结模拟月壤砖已运送至中国空间站开展太空暴露试验。
“十五五”规划纲要提出，论证实施行星探测工程二期、近地小行星防御工程、太阳系边际探测工程。研制可重复使用重型运载火箭。论证建设国际月球科研站，实施月球探测工程。
中国航天科技集团已启动“天工开物”太空资源专项，计划在“十五五”时期推进工程化实施，推动深空资源利用从科研探索向应用落地跨越。
刘波指出，“十五五”时期是我国太空资源开发进一步发展的关键时期，将集中突破地外资源勘查、智能自主开采、原位利用与智能建造等关键技术。“未来，我国将持续强化深空探测能力，逐步实现从月球及其他行星矿物采样返回向深空资源规模化利用的跨越。”
