哈罗大家好，不知不觉又到周五，让我们看看这周发生了什么与前沿技术相关的新闻：
SpaceX 即将进行首次载人航天任务
美国自 2011 年亚特兰提斯号退役后，在 9 年后终于再次准备载人航天任务。即使新冠肺炎病毒肆虐，也阻不了马斯克上天了。
超高孔隙率的新材料诞生
超高孔隙率的物料，将改变气体的储存、运输和输送方式，人类将进入氢动力时代？
国家发改委首次明确“新基建”范围
国家发改委举行 4 月份新闻发布会，明确定义了“新基建”范围。额，这回没有“七大新基建”了？
－－－－－－－－－－－－－－－
SpaceX 准备首次载人航天飞行
龙飞船的宇航员舱。图片来源：SpaceX。
早前，美国太空总署 (NASA) 宣布在本年的 5 月 27 日，将再次展开久违了的载人航天飞行，2 名 NASA 宇航员将会乘坐 SpaceX 的龙飞船 Dragon，再次进入太空。
但这次任务受到各方面的关注，背后原因并不简单：
这是美国自 2011 年之后，首次使用美国的航天飞机，将宇航员送上太空的任务。
这也是 NASA 的民营太空计划的第一个载人航天任务，也是龙飞船的首次载人航天任务。
这次航天任务，刚好发生在美国在目前疫情最严竣的时候。
1986 年 1 月，太空梭挑战者号 (Challenger) 准备升号，当时是它的第十次任务，但也是它的最后一次任务。任务当天天气相当寒冷，只有摄氏-0.5℃，也是允许发射的最低温度，在起飞 73 秒后，在卫星直播的电视画面中、在全球观众眼底里发生意外：爆炸、解体、残骸散落海中，7 名太空人罹难。后来在 2003 年，美国太空梭哥伦比亚号也再一次发生意外，再有 7 名太空人罹难。
太空梭的设计，本来是为了可以重复使用，节省成本。但两次意外逼使 NASA 在太空梭每次发射后，必须更换大量零件来提高安全系数，根据资料显示，太空梭每次发射成本最后提高至 5 亿美元。高昂航天成本使太空总署缺乏经费，发展太空站或深空探测等任务，因此，在 2011 年 7 月起，NASA 把所有航天任务外判给俄罗斯执行－－因为俄罗斯每次航天任务，只收取美国人 6500 万美元而已。
可是，NASA 放弃发展自己的航天飞机，但这并不代表美国放弃自家的航天计划。在 NASA 放弃太空梭之前一年的 2010 年，开展商用载人计划总署 (Commercial Crew Development, CCDev) ，推动航天交通民营化。经过两轮的计划后，今天的主角－－SpaceX 和他们的幕后大老板，现实版钢铁侠马斯克，就正式成为 NASA 的核心“供应商”。
这一次载人航天任务，就是对 NASA 航天任务民营化的最后、也是最重要的一次验证。
航天飞船脱离火箭的瞬间。图片来源：SpaceX。
先前虎嗅已经为大家讲述不少 SpaceX 上太空的故事，这里就不再详述。但是，他们一直未能再次亲手把人类再次带上太空。本来他们计划在去年 7 月就准备要圆梦，但没想到在去年 4 月的最后一次无人试飞时，龙飞船太空舱意外爆炸，也推迟了整个载人航天任务。在今年一月，SpaceX 通过引爆一枚火箭，完成了宇航员的紧急逃生系统的测试，也使 SpaceX 载人航天计划走到最关键的阶段。
结果，验证 SpaceX 航天能力的最关键的阶段，竟然遇上了新冠肺疫情在美国大爆发。
美国由于疫情关系，不少人正被强制性远程办公，而 NASA 和 SpaceX 也不例外，执行此次发射任务的佛罗里达州肯尼迪航天中心，也在疫情的影响之下，这使 NASA 和 SpaceX 成员进行工作和会议变得更困难。更尴尬的是，在今年 4 月，俄罗斯载人航天系统的高级官员 Evgeniy Mikrin 确诊，他早前到飞船发射现场接见 3 名宇航员，导致国际空间站面临新冠病毒入侵的风险。
NASA 在发射当日已做好各种措施，包括禁止观众前往观看，参与发射任务的数百名 SpaceX 和 NASA 员工，也将轮班工作、以及保持安全距离，在必要时也会穿戴各种防护装备。但目前美国的新冠肺炎疫情尚不容乐观，整个航天计划的吉凶仍然难料。
虽然这个计划与中国并没有太大关系，但整个龙飞船计划，有太多地方值得我中国的航天计划借鉴。这次任务能验证 SpaceX 飞船里的各种黑科技、能验证科技背后各种高效率而低成本的运营模式、以及能验证最关键的民营太空计划，这能为花费大量金钱和时间的中国国营航天事业来说，提供了一个很具参考价值的发展方向。
超高孔隙率新材料诞生
近日，西北大学 (Northwestern University) 的研究团队在《科学》杂志上发表论文，他们成设计和合成出一种新型超高孔隙率的材料：金属－有机框架化合物 (Metal-organic frameworks，MOFs)。这种材料能以更安全和更低廉的方式，储存或过滤气体。
据估计，这项研究将有助未来的氢动力汽车等洁净能源的发展。
让我们先来了解一下，什么是“超高孔隙率”的材料。所谓的孔隙率 (Porosity)，是指表征材料的孔隙部分的物理量，定义为孔隙的体积与材料总体积的比率，高孔隙率高的材质，里面就有更多微小的孔隙，能存储气态或液体。
看不明白？让我们举个例子吧：大家能用海绵协助清洁家居，是因为海绵孔隙率高，里面的小孔隙能收纳水份。又例如为什么植物需要种在泥土里？也是因为泥土孔隙率高，能把水份保留起来不至蒸发或流失，植物才能吸收足够水份。
图片来源：Micromeritics。
根据深科技采访该研究负责人 Omar K. Farha，他表示 MOFs 的特殊纳米孔设计，能让一克重的样品（体积大概有 6 个糖豆大小）的表面积，摊开能够覆盖 1.3 个足球场。上图是 2018 年 Omar 团队在 YouTube 上发表的视频，我们可以见到 MOFs 如何能通过维纳米级别的设计，延展出大量的孔隙。
他们在视频里提到，MOFs 利用通过化学原理，通过精确排列原子而组成超高孔隙率的多孔材料，让特定气体的粒子吸附在其表面的多孔固体。而且，他们还能针对不同的对像，编排 (Programable) 孔隙的大小，不但就能存储气体，也能实现气体过滤（下图）。
图片来源：Micromeritics。
简言之，MOFs 就能像海绵或泥土一样锁住特定的气体，让人类能更简单地储存和运输气体。但是，这种玩意怎样能帮助人类呢？
人类日常也需要使用大量气态产品，但气体会在我们正常大气压力环境下自由游动，每单位的气体密度非常低，所以，我们需要大量的空间，才能收纳足够的气体。但为了应付日常需要，我们要在小体积的空间里储存或运输气体时，需要将气体进行加压，这就是为什么我们为汽球或轮胎充气，汽球或轮胎就会膨涨。
但是，如果在储存气体时加压过大，就有爆炸的危险，就正如把汽球过渡充气，汽球就会涨爆。因此，为了安全使用这些气体，我们也需要使用坚固又笨重的容器来储存气体：大家如果有见过天然气计程车、或是玩过潜水的朋友，也见过那些偌大又笨重非常的金属天然气瓶或氧气瓶吧，为的就是要通过坚固但笨重的瓶壁，抵住气体的压力，减低爆炸的风险。
但有了 MOFs，大家就能有一个储气用的“海绵”，使用这些气体时，既省钱、又安全、且轻松了。
因此，这会推动人类未来的新能源革命，向前迈进一大步－－近年，人类开始广泛改用更环保的电动车，尽管电动车本身零排放，但电动车也要充电，充电桩背后的发电站，也是使用不可再生的石油燃料，也会增加碳排放。而且，电动车使用的锂电池本身对环境有害，而且锂池电密度不高，影响电动车的续航能力，充电速度也慢，也使电动车普及起来更困难。
因此，汽车行业很早就想利用新能源代替汽油来推动汽车，当中就以氢动力最为重要。氢气的能量密度比锂电池高上百倍，而且加氢和加油一样，几分钟就搞定，更重要的是氢气是再生能源，也完全零排放，所以，氢动力汽车本来就被视为新能源汽车的希望所在。但刚才我们提到，储存气体本来就十分困难，所以氢动力汽车的发展并不顺利。但未有了新的储存氢气的物料，发展会否有不同呢？
国家发改委首次明确“新基建”范围
在 4 月 20 日，国家发改委的 4 月新闻例行发布会里，有记者问到新基建的问题，创新和高技术发展司司长伍浩就着这个问题，首度明确定义了新基建的范围。他指出：
一是信息基础设施。主要是指基于新一代信息技术演化生成的基础设施，比如，以 5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施，以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施，以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等。
二是融合基础设施。主要是指深度应用互联网、大数据、人工智能等技术，支撑传统基础设施转型升级，进而形成的融合基础设施，比如，智能交通基础设施、智慧能源基础设施等。
三是创新基础设施。主要是指支撑科学研究、技术开发、产品研制的具有公益属性的基础设施，比如，重大科技基础设施、科教基础设施、产业技术创新基础设施等。
发改委提出的新基建官方范围，会让我们更清楚知道中国的“新基建”是指哪一方面，但如果熟悉中国科技事业发展的朋友，会发现这次的“官宣范围“，与大家先前所知的“七大新基建”，不尽相同。
图片来源：电子工程专辑。
以往提到的新基建，大众均默认是七大基建领域（上图）：5G 基建、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网。而这些七大新基建，其实是以技术为基础的基建范围－－大数据是一种技术、人工智能是一种技术、特高压也是一种技术等等。
但发改季这次提出的所谓“新基建范围”，并不是指定是大数据、人工智能等等技术为基础的概念，更像是一种以发展方向为基础的基建范围。举个例子：信息不是一种技术，它只是相关技术所朝向的发展方向，例如先前所谓的七大新基建里的 5G 技术，就是研究通过蜂窝设备传递信息的技术，而物联网则是让机器之间交通信息的技术。而这两种技术，都是以改良“信息交通”为核心发展方向。
为什发改委的方向，与先前大家所理解的完全不同？发改季并没有详细解释，但其实不难理解。事实上，如果单纯通过“技术”的好坏，来判断相关的“基建”是否值得推动和投资，这会使大众的视野变得狭窄，弹性也变得更少。
让我们举个例子：先前虎嗅分析近年为火热的区块链技术，最终落选“七大新基建”，其中的原因是区块链能落实的作用不大。但这回发改季又突然明确表示，区块链又是新基建，那是什么回事？但当我们换个角度思考：如果区块链技术是用于促进信息交换，那区块链相关的基建，就是新基建；否则搞个基建的目的，是打算给加密币炒家收割韭菜的话，难道这也算得上是新基建吗？
电动车的车网格局，不一定是充电桩，也可以是无线充电马路网。图片来源：Internationales Verkhrswesen。
同样地，先前的所谓七大新基建中的“新能源汽车充电桩”，也是一个典型例子。新能源汽车品种繁多，有刚才我们提到的氢动力汽车、有乙醇汽车、也有混能汽车，即使是纯电的电动车也好，除了充电桩之外，也有无须充电桩的无线充电电动车（上图）。如果我们以技术为基础，直接把所有注码押在充电桩之上，那就等于政府变相打压其它新能源布局。这样的新基建布局，对产业弊多于利。
更重要的是：今天的科技发展一日千里，三年前的技术，在三年后可能就落伍了。如果国家一开始就就把焦点锁定在“七大技术范畴”，那未来这些技术不幸过时，那大家的投资不就打水漂了？
说到底，国家官员也不一定是科技相关的专家，他们也不一定清楚知道哪些技术靠谱、哪些不靠谱，技术判断只需要交由相关范畴的专家或学者来研究。国家官员只需要长远的眼光，找出正确的方向，就已经很足够了。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
以上，就是本期前沿科技周报的全部内容。
#这期的前沿科技要闻串烧符合你胃口吗？如果觉得文章还不错，欢迎点击“分享”按钮，可以邀请20个好友免费阅读；也欢迎你在评论区与我们进一步交流。
题图来自 SpaceX。
评论