太空正成为新制造业枢纽：ISM·ISRU技术重塑太空经济
年市场规模有望达6万亿韩元，引领传统制造业生态变革
年规模将增长至6万亿韩元以上的太空制造与采矿市场，正在重塑既有制造业生态。
目前将1公斤物体送入太空需要数千万韩元的发射成本，一直是太空开发的最大障碍。即使宇宙飞船在太空中发生故障，也必须在地球上制造零部件再用火箭运送上去，同时还要面对地球有限资源和太空垃圾问题，太空开发由此遭遇根本性瓶颈。
在月球开采资源，在轨道上生产产品
打破这类太空开发在经济和产业层面局限的“游戏规则改变者”，正是太空制造（In-Space Manufacturing，ISM）和太空资源开采（In-Situ Resource Utilization，ISRU）技术。这两项技术将从根本上改变太空开发的价值链，使得不再需要把一切都从地球搬上去。
ISM是指在地球轨道、月球、火星等太空环境中直接制造零部件或结构物的技术。当宇宙飞船发生故障时，可在轨道上利用3D打印机即时生产零部件；利用材料科学制造高品质材料；通过机器人装配技术，在太空中直接组装未来空间站或基地所需的大型结构物。太空本身将成为一个巨大的“智能工厂”。
为此在当地直接供应原料的，就是ISRU。顾名思义，这是“就地资源利用”技术，即在月球、小行星、火星等地开采水、金属和稀有矿物等资源。通过开采沉睡在月球极地的水（冰）作为火箭燃料和饮用水，从小行星获取稀有金属带回地球，或用作ISM的原材料。整个宇宙将成为取之不尽的“资源仓库”。
这两项技术具有互补性。ISRU为ISM提供所需原料，而ISM则为ISRU提供设备和基础设施。
市场调研机构Research and Markets的数据显示，ISM市场预计将从2024年的9.8亿美元（约合1.33万亿韩元）增长到2029年的28.7亿美元（约合3.9万亿韩元），年均增长率预计为23.9%。
Global Market Insights预测，ISRU市场也将从2024年的2亿美元（约2720亿韩元）快速增长到2034年的17.9亿美元（2.44万亿韩元），年均增长率高达24.9%。
ISM企业在太空直接制造：从药品到半导体
ISM领域的领军企业是美国的Redwire。该公司在国际空间站（ISS）安装了3D生物打印机和药品制造平台，验证了太空制造的商业可行性。
2023年，Redwire在国际空间站上首次打印出人类膝关节软骨并运回地球；2024年，又成功在失重环境中培育并回收胰岛素晶体。由此证实太空环境有助于提升药品晶体品质。
Redwire近期还与Aspera Biomedicine合作，启动了用于抗癌药开发的太空研究。此外，该公司还与美国国家航空航天局（NASA）合作，着手开发可在月球和火星使用的着陆坪和道路施工设备。
Varda Space Industries在2023年通过其自主研发的“Winnebago-1”（W-1）飞行器，在失重状态下制造了抗逆转录病毒药物利托那韦的晶体，并于2024年2月将样品安全回收至地球。这被评价为全球首例在太空制造商用药品的案例。Varda计划此后扩大任务范围，生产多种高附加值物质。
英国初创企业Space Forge是一家利用太空微重力、真空和极端温度条件，制造高强度超轻合金、高性能光纤、下一代半导体等产品的太空材料专业公司。
2024年6月，该公司在美国范登堡基地成功发射了首颗专用于太空制造的卫星“Forge Star-1”，目前正在开展太空半导体试生产和再入技术试验。Space Forge也是英国首家获得民用太空制造许可的企业，在技术实力和政策基础两方面均备受关注。
Space Forge于上个月22日成功发射英国首颗专用于太空制造的卫星“Forge Star-1”。Forge Star-1目前停留在太空中，对下一代半导体制造技术、热防护系统等技术进行验证。Space Forge提供
View original imageISRU企业将太空资源开采变为现实
在ISRU领域，美国的AstroForge正引领小行星采矿商业化。该公司的业务目标是识别和追踪地球附近的金属小行星，并从中提取贵金属。
2024年，AstroForge作为首家商业公司，向小行星“2022 OB5”发射了名为“Odin”的卫星。该卫星原计划在小行星周围飞行，获取高分辨率图像并分析金属含量，为未来开采收集关键数据，但随后失去通信。尽管如此，AstroForge仍计划在今年年底或2026年初通过“Vestri”任务与特定小行星对接，并开展实际采矿示范作业。
中国的Origin Space于2021年4月发射了“NEO-1”卫星，在高度500公里的太阳同步轨道上演示小行星捕获技术，从而验证了未来执行实际小行星采矿任务所需的技术可行性。此前在2020年，该公司宣布了被称为“小哈勃”的“Yuanwang-1”计划，正在开发用于近地小行星（NEA）资源勘探的多波段望远镜系统。
美国的OffWorld正在开发一种由人工智能驱动的自主机器人集群，在无人干预的情况下执行采矿任务。该公司计划利用月球风化层和小行星矿产资源获取火箭燃料、建筑材料和贵金属等，并于2024年3月与韩国地质资源研究院（KIGAM）共同启动了关于月球南极资源勘查与开采的国际联合研究项目。
日本的ispace因开发月球着陆器而广为人知，目前则专注于月球资源利用与运输服务。2024年5月，该公司在第二次任务中发射了名为“Resilience”的月球着陆器，虽成功进入月球轨道，但着陆失败。
不过，ispace计划今年通过“Apex 1.0”再次尝试着陆，并在2029年前推进7项以上以月球为基地的物流和资源开发任务，从而全面启动月球资源利用与运输服务。
6万亿韩元市场的主导权，韩国身在何处
在全球太空制造与采矿市场爆发式增长之际，韩国仍处于起步阶段，目前主要侧重于研发和合作体系的构建。
韩国太空资源开发的起点，可追溯到2021年Hanwha Aerospace与韩国地质资源研究院、韩国航空宇宙研究院等机构在ISRU领域签署多边业务合作协议。2024年3月，韩国地质资源研究院又与美国OffWorld启动了关于月球南极资源勘查与开采的国际联合研究，进一步扩大了国际合作范围。
政府层面的行动也开始全面展开。韩国航天航空厅（KASA）已将“低轨道太空工厂项目”纳入本年度工作计划。该项目旨在建设能够在太空生产半导体、新材料等尖端产品的未来工厂，推进韩国版太空制造核心技术的开发与验证。政府计划组建以民间为主导的联合体，力争在2027年前通过预可行性研究。
韩国航空宇宙研究院（KARI）在推进月球探测器“Danuri”开发的同时，也在开展月球资源勘探技术研究，重点细化针对月球极地水冰和氦-3等潜在资源的勘探路线图。
科学技术信息通信部也制定了长期战略路线图。该部在2022年12月发布的《第四次宇宙开发振兴基本计划》中，提出了面向太空资源开发与利用的中长期战略，将建设月球基地所需的月壤利用技术以及月球原位资源开采与生产技术列为核心课题，并提出到2030年代中期在韩国版月球着陆器上搭载ISRU技术的目标。
民营企业的动作也日益活跃。拥有丰富卫星开发经验的韩国航空宇宙产业公司（KAI）对开发用于太空基地建设和运营的模块表现出浓厚兴趣；具备精密控制技术的LIG Nex1则在考虑进军太空机器人与自主采矿系统领域。近期，韩国也出现了一批研究太空环境下材料开发和3D打印技术的初创企业，韩国太空制造业生态的多样性正在逐步扩大。
一位太空行业相关人士表示：“韩国依托航天航空厅的强力推进意志、大企业的投资以及政府出资研究机构的科研实力，具备较高的快速成长潜力。”他同时称：“随着政府系统性路线图与民营企业积极参与相结合，预计在未来几年内将出现可视化成果。”
制造业范式转变的信号弹
太空制造与采矿技术的崛起，不仅意味着太空产业的发展，更是整个制造业范式转变的信号。以地球为基地的制造企业也不得不谋求原材料供应链多元化和新型材料利用方案。
尤其在半导体、药品、航空航天材料等高附加值制造领域，太空制造技术极有可能成为“游戏规则改变者”。只有在失重和真空环境中才能实现的极限性能产品，预计将催生新的市场。
一位政府出资研究机构相关人士指出：“不过，技术不确定性、巨额前期投资成本，以及围绕太空资源所有权的国际法问题，仍是亟待解决的课题。”他同时表示：“尽管如此，太空崛起为新的制造业枢纽这一趋势恐怕已难以逆转。”
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