空间工业方兴未艾
地球上的资源还没开发完，为什么要到太空去进行科学实验和生产呢？除了人口增长、能源危机外，还因为航天器在空间飞行中具有地球上没有的独特环境：高真空，高洁净，强辐射和微重力。一般在地球上利用真空技术和超净环境进行的生产、加工、实验，都能在太空以很大规模和很好质量实现；同时在地球上难以进行的科学实验、难以生产的材料和产品等，都可以在空间很好地实现、得到。由于失重，航天器是处于微重力环境下，它提供一种极端的物理条件，即自然对流基本消失，扩散成为传递的主要过程；液体中的浮力消失，由于不同液体密度引起的分层和沉浮现象消失；液体仅由表面张力约束，浸润和毛细现象加剧；液体中不存在静压力等等。总之，由重力引起的约束和影响几乎消失，利用这些可以开展微重力技术物理、生物学、生命科学的研究，进行加工工艺实验和生产制造，并且许多材料的性能比在重力环境下制成的相应性能好得多。
在失重条件下，无浮力和对流，所以冶炼时可以不用容器，采用悬浮冶炼法，克服了容器耐温能力对冶炼温度的影响，可以进行高熔点金属冶炼，并且避免被炼物与容器的接触污染及非均匀成核结晶出现，提高了金属的均匀性和纯度，同时，高真空和超净高。没有了其他杂质的掺入，不同密度的金属或非金属均匀地混合，可以生产出地球上难以冶炼或需付出很高代价的高品质合金或新型合金材料。
在微重力环境下，可以生产出椭圆度极小的滚珠等球形产品。这是因为处于微重力环境下的熔化金属，表面张力很大，又无重力影响，能自动收缩成理想的球状。如果需要空心球体，则在加压下把气体注入蒸发的液滴中，像吹肥皂泡一样将其吹胀，等液体冷凝后就成了空心球。在地球上制备金属丝、薄膜很困难，常因为重力的捣乱而断裂。而在外层空间，就可以拉出极细的金属丝和极薄的金属膜。
由于在微重力条件下没有浮力，液体内的气泡不易排出去，它们既不上浮也不下沉，均匀地分布在液体中。利用这一特性可以生产出既像钢一样坚硬，又像泡沫塑料般浮在水面上的泡沫金属，而这种材料在地球上是无法制造的。
人们为了开发利用微重力资源，在航天器配备了各种各样的空间材料加工专用装置，进行材料加工和制备、工艺实验、生物技术和流体流动实验。高质量的半导体材料和晶体材料将对今后的电子信息工业和通信技术等产生深远影响，而目前地球上已生产的半导体材料、晶体材料，因微观缺陷、杂质及不均匀分布、沉淀物存在和组分对流已成为半导体器件发展的主要障碍。这些在空间站得到了很好解决，宇航员已在空间站上的电热炉中拉制出了高性能无杂质条纹的砷化镓半导体晶体，它是集成电路和光电子器件的基础材料。另外，结晶物的传递不受对流影响，生成的材料均匀，化学配比精确，晶体按最佳结构排列。在空间站上生长的晶体比地面上大，生长速度也快，质量亦高。随着计算机、通信技术的发展，需要一系列新型玻璃材料，它们具有一定的光、电、磁、机械等特性，在微重力条件下，可生产出不同要求的优质玻璃，如在空间生产出的光导纤维性能更加优良，因为它所用的玻璃纯度高，所以光信号传递时损失小，传递距离远。
空间制药和生化品生产前景也十分美好，微重力环境下，许多微生物不会发生因培养物沉淀缺氧而死亡，生长速度能加快一倍以上，可以培养出地面不能培养的微生物和制取优质药品。在地球上制药，难免不受污染，同时受重力作用，有些药物不能制作和提高纯度。虽然可利用超高真空来制取少量高纯药物，但产量低价格贵，质量也不保证。而在微重力、高真空环境下，采用电泳法进行物质分离，可以生产出数量多、纯度高的生物制品。电泳法的原理是让含有生物物质的溶液在带电容器中流过，因不同物质所带电荷不同，受到不同的电场力，故它们沿不同方向流动，这样就可以把各种活细胞（如红、白血球、胰β细胞）、酶等分离开，制取生物制品。而在地面上，存在对流及沉淀现象，分离效果不理想，还要消耗大量原始材料。在太空中制造同一种药品比地面上制造速度提高400-800倍，纯度提高5倍。目前已在空间生产出许多有实用价值的特效药，如治疗糖尿病的β细胞、可溶解血栓的尿激酶、防治病毒传染的免疫血清、征服癌症的抗体、干扰素以及各种激素等几十种药物。在太空中还可以提取地面上不能提取的疫苗、病毒，制备地面上无法生长的大尺寸蛋白质晶体。
高真空、超洁净也是高纯度物质制备及高质量冶炼、焊接和分离的理想条件。人们已在航天器上进行了失重、真空条件下的新材料制备、加工和相关科学实验，并取得成功。随着永久性空间站的组建及今后可能的月球基地建立，人类将在上面建造大规模的工业区，建立空间制药厂、材料加工厂、金属冶炼厂、光学产品制造厂等工厂，未来的太空工业将是市场定位于地球的太空工业和市场定位于空间的太空工业两大类。太空批量生产的药品不断运回地面，供地球或太空基地的人们临床治疗用。随着生产规模的扩大，这些稀有贵重药物的价格将因生产数量的增多而下降，使普通人也能享用它们。并且新合金、特殊材料的制备，也为计算机、空间技术、通信技术的发展提供了新途径。
要在太空中进行工业生产、生活，还必须有能源。在太空中，不存在尘埃、大气和雨雪等干扰，得到的太阳能比地面高出10倍，所以人们设想将太阳能发电站建在太空中或月球基地上，在那里太阳能转换装置可期望有较高的效率和较长的寿命，可以不受季节、天气、昼夜、风力等因素影响，每天有99％的时间受到太阳光照射。同样规模的太阳能电站，空间电站比地面电站得到的能量高出约5-10倍。美国波音公司已经设计了空间太阳能发电站，电站的大型太阳能电池阵列和太阳能反射镜组吸收太阳能，转换后用天线将电能发射回地面，供用户使用。当然建造电站还有许多问题有待解决：如此庞大的结构和重量需要几百人在上面工作，人与材料如何送上去；太阳能电池阵如何对准太阳等等。
要在太空中建设工厂，又会引出新兴的空间建筑业，它完全不同于地面上的建筑业，许多构件要由航天飞机运送到空间，再进行装配。而在空间操作不同于地面，难以保持确切位置，操作中要十分小心。空间的建筑结构也不同于地面，装配方法也不同。将来空间建筑工人可以远离工地，靠操纵仪器仪表，遥控机械手、机器人进行建筑，人们甚至在地面上遥控机器人进行工作。
空间工业有着广阔的前景，随着科学技术的发展，空间资源将得到进一步的开发和利用，空间工业产品的原材料不光来自地球，也将来自其他星球，其生产制品定造福于人类！
太空农业硕果累累
自火箭、卫星、宇宙飞船到现在的空间站，宇航员们进行了大量的科学实验，这其中包括生物和生命科学实验，早期的不载人飞船就已搭载植物和种子，飞船返回地面时，有些植物已经开花、结籽。人类要移民太空，必须发展太空农业，逐步做到衣食自足。太空中进行的生长试验，具有十分重要的潜在应用价值：正在生长的植物可为长期空间飞行提供氧气和食物，并吸收二氧化碳。
在航天器上进行的生物技术实验取得了一系列可喜成绩，在“天空实验室”空间站上稻谷的生长情况和地球上差不多；在“礼炮”号空间站上豌豆发芽、生长，并结了籽；种植的一些蔬菜同地球上一样味美……可见在失重条件下，植物照样生长、开花、结果。宇航员在“和平”号空间站的温室里，进行小麦在失重条件下生长发育的实验已有多年，他们把小麦种子种在有吸收能力的颗粒状沸石生长床上，光照时间和温度由计算机程序控制，宇航员每天监视记录其生长状况。开始时，播种的小麦能够发芽，但是不抽穗。后经过研究查明，影响小麦生长的是有机化合物乙烯。乙烯是一种有甜香气味的可燃气体。小麦自身、空间站内的器械和聚合物都会产生乙烯。乙烯对小麦而言是效力极强的“避孕剂”。由于乙烯的作用，在太空首次试种的名为“超矮人”的小麦品种没有留下后代。后来的改进实验，在播种约40天后，小麦开始结穗了，但遗憾的是，科学家们发现那些带回地面的麦粒全是空的！他们怀疑仍是乙烯含量影响了花粉的传授。在后来类似的一次实验中，宇航员成功地解决了授粉问题。
如今，宇航员已在“和平”号上取得太空种植小麦的成功。科学家选择了新的、抗乙烯能力强的小麦品种“顶点”，该品种是由“超矮人”和“帕鲁拉”小麦杂交而成的。“顶点”在太空顺利发芽，生长一个月后开始抽穗、结果。宇航员将收获的500粒太空麦种带回地面，并选出10粒留在太空继续进行实验，以获得第二代、第三代太空小麦。生物学家对太空小麦分析后发现，太空小麦与普通小麦没有区别，唯一不理想的是前者的产量比较低，每个麦穗上结的麦粒不多，这可能还是与乙烯的影响有关。太空小麦种植的成功具有深远意义，这项实验可为未来在太空建立封闭的生态系统以及人类远征火星等星球时解决氧气、粮食问题提供有益的经验。
种子是农作物的基础，科学研究证明，农作物太空诱变育种是快速选育优质抗病虫害种子的有效捷径。因此，人类继续进行太空种植实验外，还进行了太空育种实验。我国自从1987年以来，多次利用返回式卫星及高空气球搭载植物种子，利用强辐射、高真空和微重力环境，诱使种子基因变异，培育优质农作物品种。作为“863”高科技计划中航天领域的生命科学项目，已完成300多项实验，共搭载水稻、小麦、大豆、青椒、西红柿、中草药等种子，返回后经过20多个省、市、自治区，50多个研究单位育种工作者的地面种植实验，已培育出许多优良品种。1988年利用卫星搭载的水稻“农垦58”种子，在江西种植后，已选育出2个丰产、优质的新品种，它们生长期平均缩短10天，秆矮不容易倒伏，穗长粒大，亩产600-750千克，大米的蛋白质含量提高8％-20％。另外，同年利用卫星搭载的晚稻品种“包选2号”种子，从中选出的“卫-36”株系，秆矮，单株产量50克以上，比原品种增产20％。1989年广西农学院利用高空气球搭载的粳稻品种“海香”、“中作59”的种子，其第一代在株高、生长期、穗长、颗壳颜色等11项调查中，同样出现较大变化，特别是分离出的一些优质米类型在后代中很稳定，部分植株突变成籼型和介于籼粳之间型。专家认为，这种迄今利用其他诱变手段较难得到的罕见突变，可对水稻产量有突破性影响。
在地面育种，往往耗费农艺专家一生精力和时间，也难以培育出一个优良品种，而且用杂交方法培育出的良种优势只表现在第一代，不能再繁殖，但太空育出的种子可以稳定遗传。太空育种一般经过几茬种植就可选出优良种子，而且变化类型多，表现出生长壮、抗灾力强、适应性广、产量高、品质好等特征。目前上海、河南已通过小麦种子太空育种，分别选育出丰产性更好、抗倒伏、穗长增大、抽穗期和成熟期提前的新品系；山东选育出多穗型、大穗型、雄性不育型等多个新品系，并培育出穗长超过对照品种5．8厘米、穗重增加3．7克、籽粒中微量元素铁含量提高69．1％的丰产优质品种。
1994年将442粒白莲种子搭载卫星，遨游太空355小时35分返回地面。经江西科学家选育出6个新品种，与目前推广的高产品种进行对比实验，结果太空莲每亩莲蓬多1500-3000个，每个莲蓬由不足10粒增到16-19粒，平均粒重均在1克以上，有的莲蓬平均粒重超过2．4克，最大一粒竟达到3．3克，群体采收期延长20-30天，平均每亩增长35千克。
在蔬菜品种方面，太空育种也创造出惊人的奇迹。太空蔬菜培育我国始于1987年。在卫星上搭载了“龙椒2”号普通青椒种子和“871”西红柿种子，在太空失重、辐射、缺氧环境中，漫游5天时间，内部结构发生激变，返回地面经黑龙江农科院长达10年的种植，多代混合选育，终于选育出今天的太空青椒和西红柿新品系，与普通蔬菜相比，太空蔬菜的抗病虫害能力提高了50％，有益元素含量均高于普通品种，对人体有益的微量元素高出15％，其中太空青椒维生素C含量提高20％，太空西红柿提高30％。通常太空蔬菜果实大，产量高，品质好，像“太空椒5”号，大棚栽种亩产高达8100千克。深圳试种的太空青椒最大的重500克，西红柿苗高8米，单棵结果7．5千克。从1999年1月以来，太空蔬菜开始走进深圳市民家中，并一直走俏，成为人们喜爱的健康食品。