天工开物启幕

蛇王天成

段落 视频开场白 《天工开物－太空篇》 一，天工开物专项 1. 天工开物专项的倡议和规划 2. 四大技术难关 3. 星际资源 4. 中国在太空资源开发 的技术储备 5. 如何制定太空法 二，王巍院士简介 三，太空矿工 视频 《太空矿工》 四，太空金属3D打印 视频 《首次太空金属3D打印实验》 五，王华明院士简介 视频开场白 《天工开物－太空篇》 一，天工开物专项 2026年1月29日，中国航天科技集团集中释放“十五五”航天发展重磅规划——“天工开物”专项，建设太空资源开发综合实验系统，重点突破小天体资源勘查、智能自主开采、低成本转移运输等关键技术。 明确将推动太空数智基础设施、太空资源开发、太空交通管理和太空旅游四大新领域发展，这是一套覆盖“天上基建、星际旅行、资源开发”的太空经济体系蓝图，堪称是中华民族走向星辰大海的第一步。“天工开物”重大专项聚焦太空采矿关键技术突破，开启“星际挖矿”时代。 提到“天工开物”，很多人会想到明代宋应星的科技名著《天工开物》，书名意为“巧模天工开创万物”，被认为是人类17世纪的生产工艺百科全书。如今，这份智慧被赋予太空维度的新内涵，不再局限于地球表层的资源挖掘，而是指向月球、小行星乃至更遥远的深空天体，试图破解人类在太空长期生存与发展的核心命题。不同于部分国家零散的太空采矿试验，中国的布局呈现出系统性与前瞻性，每一步都在为构建完整的太空经济生态铺路。 1. 天工开物专项的倡议和规划天工开物专项由中国科学院院士王巍于2023年9月在中国宇航学会第一届空间科学与试验学术交流会上首次倡议，并在《太空资源开发体系发展设想》报告中提出。该计划以构建覆盖全太阳系的资源开发体系为目标，提出分阶段建设月球、火星、小行星等天体的资源开发设施，计划于2100年前形成规模化、商业化开发能力。规划明确以战略性矿产资源开发为核心目标，以地外水冰资源利用为发展基础，通过构建拉格朗日点L1/L2节点体系，分步建设太空资源补给站、运输通道、采矿站及加工站等基础设施。关键技术攻关涵盖空间进出、太空运输、资源加工三大领域，重点突破低成本资源返回、航班化空间资源运输等技术。 针对近期的近地天体资源开发，王巍院士也提出了“三步走”的设想——“勘”：即太空字眼勘察任务，指的是在2023年~2025年期间，利用已有的天文望远镜，对近地天体进行勘察，建立太空资源数据库，绘制太空资源分布图谱。简单来说，就是知道我们要开采的东西在哪里，确定开采目标。“采”：即太空资源开采演示任务，旨在通过相关演示任务，验证我们在太空中开发资源的技术可行性，预计在2030年前完成。“用”：也就是太空资源开发示范工程，目标是在2031~2040年间，形成太空资源规模开发的初步能力，也就是我们真正把“太空采矿”带进现实并加以利用的开端。这还是短期的计划，如果是长期的，那么我们的规划就更宏大了。他设想称：到2035年前，我国要实现近地天体的资源开发能力，包括月球和金地小行星，形成地月空间资源供应能力和近地小天体采矿能力。2050年左右，我国将争取实现对火星和主带小行星的资源开发，具备火星资源补给的能力。2075年左右，我们的目标将扩展对所有内行星的资源开发，包括水星、金星、木星和土星。2100年左右，继续补充建设资源补给站点，力争形成太阳系全域资源开发能力。 2. 四大技术难关根据航天科技集团披露，这个专项核心要突破四大技术难关，每一步都在解决“太空生存”的关键问题： (1) 小天体资源勘查：先找到“有矿的星球”，比如富含铁镍金属的小行星、月球极区的水冰，就像给太空做“CT扫描”；(2) 智能自主开采：研发能在微重力环境下工作的“星际矿工”，比如中国矿业大学已造出的六足机器人，靠爪刺抓牢星体表面，避免一挖矿就“飘走”；(3) 低成本转移运输：目前从地球送1公斤东西上太空要花几十万，未来要搞可重复使用飞行器，把“运费”砍下来，就像太空版“顺丰快递”；(4) 在轨处理：在太空直接把矿石加工成水、氧气或燃料，不用把“原石”运回地球，毕竟“运费比矿石本身还贵”的傻事没人干。 3. 星际资源 NASA曾经评估过一颗编号为16 Psyche（灵神星的小行星)，它99%的成分是铁、镍和黄金、铂金，总价值就高达70亿美元。这一颗天上飞的石头的价值是全人类一年创造财富总和的7万倍！ 月球南极区域的水冰。 在嫦娥五号从月球南极区域带回来的月壤里面，科学家检测出了氦-3，它被称为“无瑕疵的聚变燃料”，足以改变能源格局。保守估计月球上有100万吨，而1吨氦-3产生的能量等于1500万吨煤炭，够全人类用一万年！ 地球上的矿山将失去竞争力。制造手机需要17种稀土元素，但在月球表层，科学家发现某些区域的稀土浓度是地球最好矿区的150到300倍！ 我国科学家还在月壤里发现了一种全新的矿物一—“嫦娥石”，这种矿物能在常温下有效储存氢气，储氢密度是现有号好材料的五倍！这意味着未来的火箭燃料储存问题可能被解决。 月球背面那个巨大的坑一一南极-艾特肯盆地，40亿年前，一颗小行星把月売砸穿了，砸出了月球地幔深处的物质。2018年12月，中国嫦娥四号在这个坑里发现，铂族金属浓度是地球最好矿区的80倍，稀土浓度是200倍。科学家估计，这一个坑里就埋藏着月球总稀土储量的40%。中国是目前仅有在这里着陆并进行过巡视探测的国家。 【注】地质学家预测，到2045年左右，钕、镝、铽这些关键元素将面临枯竭，所有的电动车停产，因为电机需要钕磁铁；所有的风力发电停摆因为发电机也需要稀土永磁；手机、电脳、导弹制导所有高科技产品的产量将暴跌，整个人类的工业文明可能会瞬间倒退20年 4. 中国在太空资源开发的技术储备 中国在太空资源开发领域的布局，早已通过探月工程完成了前期技术积累与路径验证。 2024 年，嫦娥六号完成世界首次月背采样返回任务，不仅带回珍贵的月壤样本，更验证了深空探测与样本回收的关键技术。 2026 年即将发射的嫦娥七号，将重点探测月球南极水冰资源，精准定位水冰的分布与储量，为后续原位利用奠定基础。 2028 年左右升空的嫦娥八号，将承担起国际月球科研站基本型建设任务，同步开展月面资源利用试验，让月壤制砖、原位制氧等技术从实验室走向太空实操。 天问二号正在飞往2016HO3小行星。我国研制的“星际矿工”六足机器人已完成地面微重力测试，具备钻探采样与极端地形作业能力。 按照计划，2030年，中国将发射第一艘商业化的小行星采矿试验飞船，目标是一颗编号为2011UW158的近地小行星，距离地球240万公里。科学家估算，这颗小行星90%的成分是铂金，总价值超过5万亿美元。飞船的任务是采集500公斤铂金运回地球，这500公斤铂金也，值1.5亿人民币，可这次飞船任务的成本可能高达80亿人民币，是验证整套技流程。只要跑通了一次，第二次第三次的成本就会指级下降。这就叫做“战略性亏损”，为的是未来一百年的“垄断性盈利”。 在原位资源利用方面，我国月壤制氧、月壤砖3D打印、水冰提取（纯度 99.9%）等技术已通过了初步验证，微重力金属3D打印技术实现了突破，为太空资源就地转化奠定基础。 在运输与在轨处理方面，我国正加速攻关可重复使用火箭、重型运载火箭，以降低天地往返成本。同时计划在轨建造微型加工厂，实现资源就地提炼，减少运输依赖。 此外，我国研发的星载光谱仪、激光雷达等已实现厘米级成分探测，将用AI与量子传感提升资源勘查精度，用深空通信与自主导航技术保障远距离作业可控。 更关键的是，国家还在推进太空电梯缆绳技术，投入了200亿巨资，在2035年完成原型机测试。一旦这个实现，从地球到太空的运输成本将降低到现在的千分之一。 到了2035年，在月球南极，我国建成了一个常驻30人的“广寒宫”科研基地，这里不再需要从地球运送物资，水被电解成氢气和氧气，变成火箭燃料，金属被熔炼成建材，用3D打印机直接打印出房子，整个基地形成了一个的自给自足闭环。这时候，月球基地就不再是一个实验室了，它变成了一个“太空加油站”。一艘从地球飞往火星的飞船可以先飞到月球，加满在月球生产的燃料，再飞向火星，因为从月球起飞去火星需要的燃料只有从地球直飞的六分之一！ . . . 5. 如何制定太空法 太空采矿引发的不仅是技术革命，更是一场看不见的资源战争。这里面有一个巨大的法律黑洞。 美国人很霸道，他们明确表示：小行星资源应该“先到先得”，谁先开采，谁就拥有。日本、克森堡、阿联酋这些国家也通过了类似的法律。 但中国和俄罗斯认为：太空资源应该属于全人类，不能被某个国家或者公司独占。 这两种观点势必会发生激烈的碰撞。美国会不会派太空军来干抗？现在还没有答案。这就是为什么我们要搞天工开物。真理只在大炮射程之内，规则只在实力覆盖范围之中，只有我们先把矿挖出来，运回来，我们才有资格去定义未来的太空法。为了防止“太空采矿”变成“垃圾制造”，我国专门设计了“清洁飞船”。如果切割岩石产生的粉尘失控，会引发“凯斯勒综合症”，让地球轨道变成垃圾场，锁死人类的未来。所以，所有的太空采矿作业都应该配备清洁船。就是大国的担当。我们不仅要开发，还要治理。 二，王巍院士简介 王巍，1966年10月9日出生于陕西省汉中市，导航、制导与控制专家，国际宇航科学院院士、中国科学院院士，中国航天科技集团公司第九研究院研究员、博士生导师，中国航天电子技术研究院十三所所长。现任第十四届全国人大外事委员会委员，中国航天科技集团有限公司研究发展部部长。 王巍于1988年从北京航空航天大学毕业，获工学学士学位；1991年获得北京航空航天大学工学硕士学位；1998年获得中国运载火箭技术研究院工学博士学位；2010年获得第八届光华工程科技奖；2011年获得何梁何利基金科学与技术进步奖；他曾获国家技术发明奖二等奖2项、国家科技进步奖二等奖1项；2013年当选为中国科学院院士。王巍长期从事光纤陀螺与惯性系统等新型惯性技术研究工作。 . 王巍于2023年9月在中国宇航学会第一届空间科学与试验学术交流会上首次倡议，并在《太空资源开发体系发展设想》报告中提出“天工开物”专项，和“勘采用三步走”的设想。 . 出版著作(1) 《光纤陀螺惯性系统》是中国科学院院士、导航、制导与控制专家王巍编著的技术专著，2010年12月由中国宇航出版社出版；(2) 《导航、制导与控制（GNC）微系统技术》由王巍院士等编著，科学出版社，‌2025年2月1日出版。⬇ . 2024年宇航领域科学问题和技术难题发布仪式⬇ 王巍莅临航天投资控股调研指导资本与科技成果转化融合工作⬇ . . 三，太空矿工 太空采矿机器人，要在太空星体上完成探矿采矿工作，不仅要面对微重力的问题，还要面对极端温差、真空、太空辐射以及重量体积限制等一系列难题。如何让机器人练就“十八般武艺”？刘新华教授团队给太空采矿机器人搭建了一个特殊的“训练场”。中国矿业大学机电工程学院副教授华德正：我们搭建这个环境主要考虑两个方面，一个方面就是模拟近地小行星表面的风化程度，主要是以沙壤为主。另一块就是微重力环境，我们设计的这种悬吊机构，通过垂直的悬吊抵消它的重力，实现微重力的变化。 . . . 刘新华教授简介 ⬆ 刘新华，男，1981年6月出生于江苏徐州，博士，教授，博士生导师，现任中国矿业大学机电工程学院机械制造及自动化系主任，徐州市政协委员，九三学社中国矿业大学委员会常务副主委。 2003年获哈尔滨工业大学机械设计制造及其自动化专业学士学位；2005年、2009年获该校机械电子工程专业硕士学位和航空宇航制造工程专业博士学位，同年进入中国矿业大学任教；2016年至2017年赴英国南安普顿大学访学。主要从事机器人与智能制造、数字化设计与制造领域研究；主持国家自然科学基金3项、江苏省自然科学基金2项、中国博士后科学基金1项，参与国家重点研发计划、973、863等项目；2021年获煤炭青年科技奖，发表学术论文100余篇，出版专著2部，获授权发明专利45件；2025年研发的多功能太空采矿机器人原型机通过专利初审，团队搭建模拟月壤环境实验室进行极端环境测试。 . 中国矿业大学机电工程学院教授 刘新华和他的太空矿工团队⬇ . . 点击播放视频 《太空矿工》 中国矿业大学研发的仿生六足 “星际矿工” 机器人，早已在地面模拟微重力环境中完成测试，依靠轮足与爪刺的组合设计，既能在松软的月壤表面稳定行走，又能实现钻探、采样、搬运等多任务协同，解决了微重力环境下 “站不稳、挖不动” 的核心难题。科研团队利用嫦娥五号带回的月壤样本，成功烧制出抗压强度超 100 兆帕的 “月壤砖”，这种通过 3D 打印技术制成的建筑材料，未来可直接用于月球基地的搭建，真正实现 “以月养月”。 四，太空金属3D打印 太空金属3D打印，又称太空金属增材制造，是应用于航天领域的先进制造技术。该技术可实现航天器零部件的在轨快速制造与自主修复，降低对地面补给的依赖。 2026年1月，中国科学院力学研究所研制的微重力激光增材制造返回式科学实验载荷搭载力鸿一号遥一飞行器进入亚轨道，首次在太空微重力环境下实现激光熔丝金属增材制造技术验证。实验突破了微重力条件下金属增材制造成形与控制、全过程闭环调控、载荷-火箭高可靠协同等关键技术。安全回收的载荷成功获取了金属构件、熔池动态特征及成形精度等关键数据，标志着我国该技术从地面研究迈入太空工程验证阶段。该技术可为空间站扩建、深空探测及地外基地建设提供原位制造能力支撑。 点击播放视频 《首次太空金属3D打印实验》 五，王华明院士简介 ⬆ 王华明金属增材制造专家、中国工程院院士，北京航空航天大学教授。‌‌王华明是金属增材制造专家、中国工程院院士，北京航空航天大学教授。‌‌ ‌1962年5月6日出生于四川省泸州市合江县。‌‌‌1983年获四川工业学院（现西华大学）学士学位，1986年获西安交通大学硕士学位，1989年获中国矿业大学博士学位，1992年在中国科学院金属研究所博士后出站。‌‌ ‌职业职务‌：北京航空航天大学材料学院教授，大型金属构件增材制造国家工程实验室主任、国家级激光增材制造技术创新中心主任。‌‌ ‌主要成就‌：长期从事高性能大型关键金属构件激光增材制造和激光表面工程技术研究，突破钛合金、超高强度钢等大型复杂构件激光增材制造关键技术，成果在航空航天等重大装备中工程应用。‌‌ ‌荣誉奖项‌：2015年当选中国工程院院士，曾获国家技术发明一等奖、何梁何利科技进步奖、全国五一劳动奖章等。‌‌ . . . .