自然资源的储量和利用方式决定着人类文明的
发展程度和可延续的限度。 20 世纪以来, 人类社会
进入资源大量消耗、 社会高速发展的时代, 地球重
要资源将逐渐面临枯竭的危机, 资源不足、 能源短
缺和环境污染等问题威胁着人类在地球上的生存与
发展。 战略性关键矿产资源对能源、 材料、 冶金、
化工、 制造业、 国防等行业发展至关重要, 是全球
经济发展的重要约束, 其供需矛盾导致一系列全球
性问题。
太阳系拥有丰富的自然资源, 具有重要的开采
与利用价值。 太空资源开发不仅是可持续太空探索
的重要推动力, 而且有望催生太空新经济, 为解决
资源匮乏、 环境污染等全球性问题提供新的思路和
方法, 为地球可持续发展注入新动力。 太空资源开
发逐步实现商业化、 规模化并形成新产业体系后,
将有可能改变全球原材料供应和世界经济格局, 并
在科技、 经济、 社会、 安全和政治等方面产生重大
影响。 正如大航海时代创造的奇迹一样, 以太空资
源开发为代表的 大航天时代 将有望拓展人类生存发展新空间, 可能
创造人类发展史的下一个重大跨越和奇迹, 带来人类文明新的繁荣。
随着宇航科技的快速发展, 人类已初步具备了整个太阳系的探测能
力, 太空探索活动逐步由探测阶段进入到资源开发阶段。 太空资源开发
逐渐成为世界航天强国的重点发展方向之一, 并吸引了多家商业航天公
司投 入 开 展 太 空 资 源 开 发 活 动。 美 国 国 家 航 空 航 天 局 ( National
Aeronautics and Space Administration, NASA) 阿尔忒弥斯计划 (Artemis
Plan) 将原位资源利用 (In-Situ Resource Utilization, ISRU) 技术列为六
大优先发展技术之一, 将在月球上演示验证利用月球资源生产水、 燃料
和其他供应品的技术, 以及在月球上挖掘和建造的能力。 毅力号火星车
的火星氧气原位资源利用实验载荷 ( Mars OXygen ISRU Experiment,
MOXIE) 首次实现了利用火星大气的二氧化碳资源制造出氧气。 欧空局
(European Space Agency, ESA) 发布了太空资源战略, 计划在月球上演
示验证太空资源利用的关键技术。 美国 NASA 于 2023 年 10 月发射了首个
金属质小行星灵神星 (Psyche) 探测任务, 将了解金属小行星的起源并
探索商业开采的可能性。
作者牵头的研究论证团队结合近 5 年来对太空资源开发领域战略论
证、 关键技术攻关以及工程研制的研究实践, 提出了太空资源开发的发
展设想, 初步形成了太空资源开发技术方向和发展路线图。 2023 年 8 月,
中国宇航学会第一届空间科学与试验学术交流会在北京召开, 会议以
探索浩瀚宇宙、 开发太空资源 为主题, 对太阳系太空资源开发进行了
深入探讨。 本书作者王巍院士在会上作了 《太空资源开发体系发展设想》
特邀报告, 阐述了太空资源开发的概念内涵, 结合国内外现状和主要进
展, 提出了太阳系资源开发体系设想, 发起了 天工开物 太空资源开
发计划倡议。
本书是在前期论证研究的基础上, 进一步深化研究并归纳梳理的结
果。 第 1 章从太空资源开发的概念内涵和资源类型出发, 分析了太空资
源开发的经济价值和战略意义。 第 2 章简要介绍了太阳系资源探测与开
发相关的航天任务和商业航天发展的现状。 第 3 章以模块化、 产业化、
效益化为目标, 围绕原位、 无人、 中继等核心特征, 提出并系统阐述了
太阳系的资源开发体系设想。 第 4 章提出并系统阐述了月球、 近地小天
体等近地天体资源开发体系的构建思路、 系统构成、 方案框架等方面的
具体思考与设想, 并进行了初步的效益评估。 第 5 章提出并系统阐述了
火星资源开发体系和主带小行星采矿体系方案的构建思路、 系统构成、
方案框架等方面的具体思考与设想, 并进行了初步的效益评估。 第 6 章
重点分析研究了地球空间进出、 深空轨道运输、 太空在轨补给、 深空通
信中继等若干太空资源运输关键技术的原理方法与技术现状, 提出了可
探索的技术路径和技术方案。 第 7 章重点分析研究了太空资源勘探、 资
源开采、 无人自主等若干太空资源勘查开采关键技术的原理方法与技术
现状, 提出了可探索的技术路径和技术方案。 第 8 章重点研究分析了太
空推进剂原位制备、 太空冶炼、 太空制造、 太空建造和深空能源等若干
太空资源加工利用关键技术的原理方法与技术现状, 提出了可探索的技
术路径和技术方案。 最后, 第 9 章结合技术发展预测和分析, 进一步阐
释了 天工开物 计划和全太阳系资源开发的发展路线图, 探讨了太空
资源开发给人类社会带来的重大影响。
太空资源开发属新兴科技前沿方向, 涉及面宽, 学科交叉性强, 目
前尚缺乏系统性、 学术性的论著和专业教材。 本书是国内该领域第一部
系统性的学术专著, 是作者团队近年来科研工作的总结, 可供从事太空
资源研究的科技工作者, 航天科技、 行星科学、 采矿工程等领域的科研
和工程技术人员, 以及感兴趣的读者作为参考资料。 希望本书的出版起
到抛砖引玉的作用, 能够激发该领域更为广泛的研讨、 探索和更为深入
的研究、 攻关, 进一步促进该领域相关科学技术的发展, 为未来太空资
源补给站、 地外天体采矿站、 太空资源加工站等新概念空间设施的论证
设计和关键技术研发提供参考思路。 太空资源开发涉及领域广泛, 不仅
包括各类新技术, 还面临政治经济、 法律法规、 国际关系等新问题, 因
作者专业所限, 本书仅重点讨论太空资源开发的相关技术问题。
本书得到航天领域多位专家的关心和帮助, 特别是得到首批 共和
国勋章、 两弹一星 功勋奖章获得者孙家栋院士的鼓励和指导, 孙老
总还欣然为本书作序, 在此谨表深深的敬意和谢忱! 同时, 衷心感谢中
国空间技术研究院范含林研究员、 邱家稳研究员、 宋坚研究员与中山大
学吴志刚教授等专家在本书撰写和审稿过程中提出的宝贵意见和建议。
衷心感谢北京理工大学乔栋教授、 李翔宇博士, 北京航空航天大学徐明
教授等相关团队在深空轨道分析方面提供的帮助。 衷心感谢与作者一同
工作的同事, 他们参与了本书部分内容的研讨和研究工作。 此外, 本书
也借鉴、 参考了国内外同行的研究工作成果, 在此一并表示由衷的谢意。
由于作者水平有限, 错误和不妥之处在所难免, 敬请读者批评指正。
作 者
2024 年 10 月
新书资讯
