隨著 Artemis II 的 Orion 太空船攜帶四名宇航員展開超過 50 年來首個有人登陸的月球任務，一個緊湊的激光通信終端正在改變人類在深空中交換數據的方式。這個系統名為 Orion Artemis II 光學通信系統（O2O），它利用紅外激光光束在 Orion 與地球之間傳輸數據，下載速度可達每秒 260 兆位元，上傳速度可達每秒 20 兆位元。相比之下，之前的載人任務依賴的是帶寬較低的無線電頻率系統，且無線電頻譜的擁擠程度日益加劇。O2O 是首次在載人月球任務中展示激光通信技術。

O2O 的硬件概覽包括一個名為 MAScOT（模組化、敏捷、可擴展光學終端）的終端，這是由麻省理工學院林肯實驗室與 NASA 戈達德太空飛行中心聯合開發。MAScOT 將於 2025 年安裝在 Orion 的外部，這是一個以 4 吋（10 公分）望遠鏡為中心的緊湊組件，並安裝在兩軸云台上。該云台使望遠鏡能夠在整個半球內旋轉，從而捕捉並追蹤位於新墨西哥、加州及澳大利亞南半球的實驗站。後端光學組件則包含聚光鏡、追蹤傳感器、快速調整鏡及其他精確指向的組件。這些元素將激光束聚焦到數十萬英里的目標上。

激光是一種半導體紅外設備，運行在光纖通信行業使用的波長上，這代表著商業成熟的技術。摻鉺光纖放大器將信號增強到約 1 瓦的光學輸出功率。主要的工程挑戰並不是產生激光，而是準確地指向。當激光束從 Orion 到地球的距離達 384,400 公里（238,855 英里）時，束寬會擴展到約 6 公里（3.7 英里）的直徑。要在這個範圍內命中地面站的孔徑，需要大約千分之一度的指向精度，這相當於用激光指示器從一英里遠追蹤一枚移動的硬幣。實現這種精度需要準確了解 Orion 的位置和方向。

雖然星跟踪器提供姿態數據，但熱梯度和深空中的結構變形可能導致星跟踪器的參考點與 MAScOT 終端的物理位置之間出現微小的錯位，這在地面上無法完全表徵。團隊必須在飛行中測量和校準這些偏差。此外，來自 Orion 太陽能電池板和機身的潛在障礙以及保持飛行器方向的不確定性，為任務增加了複雜性，這些問題只有在太空飛行中才能解決。

O2O 的最直接好處是視頻傳輸。Orion 的 28 個攝像頭正在發送 4K 影像、照片、科學數據和語音通信，這是無法僅通過無線電頻率達到的帶寬水平。該系統還解決了載人太空飛行中的一個長期問題：飛行記錄器數據通常在降落前會留在飛行器上，並且需要數月才能卸載進行分析。借助 O2O 的峰值下行速率，所有 Orion 第一日的數據可以在數小時內抵達地球。長遠來看，O2O 使得實時雙向通信成為可能，從月球的往返延遲約為一秒，這雖然可察覺，但對視頻會議來說是可管理的。

研究人員開發了一種太陽能反應器，能將難以回收的塑料廢料轉化為清潔氫燃料和寶貴的工業化學品。這個系統由劍橋大學的團隊研發，利用從廢棄汽車電池中回收的酸，提供了一種創新的方法來同時處理多種廢料。該方法完全依靠陽光供能，可能成為傳統回收方法的更便宜、更可持續的替代方案。研究人員表示，這一突破突顯了一種潛在的循環解決方案，即一種廢料有助於處理另一種廢料。

全球塑料產量每年超過 4 億噸，但只有約 18% 被回收，其餘大多數則被焚燒、填埋或排放到自然生態系統中。這種新開發的方法，稱為太陽能酸光改性，提供了一條潛在的途徑來應對這一日益嚴重的環境挑戰，通過將塑料廢料轉化為有用的產出。該系統採用了專門設計的光催化劑，能夠承受高度腐蝕性的酸性條件，這使得能夠利用從廢舊汽車電池中回收的酸，這些酸通常會被中和和丟棄，從而在回收過程中轉化為有價值的資源。

在這種方法中，廢塑料首先用回收的酸進行處理，將長聚合物鏈分解為小的化學組分，例如乙二醇。當暴露於陽光下時，光催化劑將這些中間產物轉化為氫燃料和醋酸，後者是一種廣泛使用的工業化學品。透過結合太陽能和廢物衍生材料，該過程呈現出雙重好處——減少塑料污染，同時重新利用有害的電池廢料。這一方法突顯了整合性循環系統的潛力，將多種廢物轉化為有價值的產品，提供了比傳統回收技術更可持續的替代方案。

實驗室測試顯示，這個反應器在高氫產量的同時，能夠以強選擇性生產醋酸，並且運行超過 260 小時而無性能損失。研究團隊聲稱，該過程對多種塑料類型均有效，包括難以回收的材料，如尼龍和聚氨酯，這標誌著相比於目前主要限於 PET 的升級回收方法的顯著進步。其一個重要優勢是，它能使用從廢棄汽車電池中回收的酸，而不必依賴新生產的化學品。這些電池中含有大量的酸，通常在鉛回收後被中和，產生額外的廢物。通過重用這些酸，該方法將一種有害的副產品轉化為塑料分解的重要原料。

該系統還提供了與其他光改性方法相比，顯著降低成本的潛力，因為可重用的酸提高了氫的生產率。雖然在設計能夠承受腐蝕性條件的反應器方面仍然存在工程挑戰，但其化學性質是可靠的。這一方法被定位為一種互補解決方案，針對傳統回收無法有效處理的混合或污染塑料。劍橋大學尤素夫·哈米德化學系的研究領導人 Erwin Reisner 在一份聲明中表示：“我們不承諾能解決全球塑料問題，但這顯示了廢料如何成為資源。能夠利用陽光和廢棄電池酸從塑料廢料中創造價值，這使得這一過程非常有希望。”

中國雄心勃勃的空間太陽能發電站計劃再度引起關注，科學家透露該系統還可以支持軍事行動，例如通信控制和電子戰。這一概念圍繞著一個龐大的軌道基礎設施，能在太空中收集太陽能，並通過精確聚焦的微波束將其傳輸到地球。這類系統通常被認為是未來清潔能源的來源，但研究人員表示，如果將其調整為防禦用途，則相同技術也可以為其他戰略能力提供支持。

中國科學家段寶燕的最新論文指出，重新設計的項目架構能支持多種功能，例如通信、導航、偵察、干擾和遠程控制，這些功能除了其主要的太空能量傳輸角色外，還可進一步擴展其應用。根據《南華早報》的報導，該系統依賴極窄、可精確引導的微波束，能在長距離內將能量從軌道傳輸到地面接收器。

該技術屬於空間太陽能發電（SBSP）的概念，這涉及在軌道上收集陽光，因為這裡幾乎是持續的，並不受天氣或晝夜周期的影響。能量被轉換為電力，然後通常通過微波或激光無線傳輸到地球上的接收站。研究人員認為，這類系統每單位面積所產生的能量遠超地面太陽能電廠，因為軌道面板運行時不受大氣損失或雲層遮擋的影響。

中國的OMEGA設計，即軌道M形探索和千兆應用，最早在2010年代提出，並隨後發展為由多個較小的太陽能收集單元組成的模塊化架構。這種分佈式設計旨在簡化工程挑戰，改善熱管理，並確保即使某些模塊失效系統仍能繼續運行。

中國並不是唯一追求這一想法的國家。空間太陽能發電引起了全球太空機構和研究機構的日益關注。在美國，NASA探索了SPS-ALPHA（通過任意大型相控陣列的太陽能衛星）概念，該概念同樣依賴大型模塊單元網絡來收集太陽能並將其傳送到地球。與此同時，加州理工學院的研究人員在2023年啟動了一個原型系統，即太空太陽能發電演示器，該項目測試了可部署結構、高級光伏電池和能無線傳輸能量的微波陣列等技術。

儘管越來越受到關注，但這項技術依然在技術和經濟上面臨挑戰。在軌道上建造千米級結構、在數萬公里內傳輸能量以及維持精確的束控是研究人員需持續面對的主要障礙。

中國的空間太陽能發電計劃也與其他幾個雄心勃勃的項目並列，這些項目凸顯了國家長期太空規劃的規模，包括被中國媒體稱為理論空間航空母艦系統的南天門計劃，以及計劃在2030年代早期在月球建造核反應堆以支持未來月球基礎設施的提案。

中國的天問二號任務預計將嘗試使用設計用於固定在旋轉太空岩石的機器手臂進行複雜的小行星採樣操作。該國還討論了未來的發射概念，例如電磁火箭發射台，該系統可以利用地面電磁系統加速航天器，而不是傳統火箭。

在這一背景下，Zhuri空間太陽能發電系統代表了更廣泛技術戰略的另一個組成部分，專注於長期的太空基礎設施。雖然其主要目標仍然是從軌道上持續產生清潔能源，但傳輸高度控制的微波束以及支持通信和導航功能的能力，暗示它也有可能成為支持衛星和其他太空系統的更大軌道網絡的一部分。

目前，這項技術仍處於實驗階段。但是，無線電力傳輸、模塊化太空結構和軌道製造的進步，正穩步將曾經僅限於理論研究的理念推向實踐測試的更近一步。

美國的陸基核威懾系統迎來重大升級，隨著 Northrop Grumman 在 2026 年 3 月 27 日於猶他州 Promontory 開始建造原型導彈發射井，這一進程邁出了重要一步。新設施將支持下一代 LGM-35A Sentinel，旨在取代已服役數十年的 LGM-30 Minuteman III 系列。美國的戰略三位一體面臨現代化壓力，美國依賴於由轟炸機、潛艇和陸基導彈組成的三部分核威懾系統。這一結構確保了即使在突襲攻擊的情況下，報復性打擊仍然是可能的。

自 1970 年以來，陸基部分一直以 550 枚 Minuteman III 導彈為中心，當中 400 枚目前部署在懷俄明州、北達科他州和蒙大拿州的發射井中。每枚導彈攜帶一枚核彈頭。然而，這些系統如今正接近其運作壽命的極限。維護變得越來越複雜，可靠性問題日益突出。這推動了用 Sentinel 系統取代整個艦隊的進程，與其延長現有基礎設施的壽命相比。

Sentinel 導彈代表了設計和性能的重大飛躍。它是一種三級固體燃料火箭，約高 60 英尺（約 197 厘米），系統還包括一個液體燃料助推器，能夠精確瞄準其 475 千噸的核彈頭。當前計劃部署 400 枚導彈，另有 234 枚用於測試和備件。儘管新導彈具備先進的能力，但將其整合到現有基礎設施中卻面臨困難。最初的想法是重用 Minuteman 發射井，但其年齡和設計限制帶來了重大挑戰。

許多現有發射井使用浇筑加強混凝土建造，使其難以修改。這些系統在很大程度上依賴於類比電子設備和硬接線連接。任何升級都需要大量的結構變更。通信系統基於銅線和語音級線路，環境控制則過時，容易出現潮濕問題。此外，這些設施的佈局也相當擁擠，維護工作變得複雜。隨著時間的推移，物理退化也成為一個關注點。Sentinel 導彈的尺寸也大於 Minuteman，進一步加劇了老舊發射井的空間限制。這一情況使得通過新建設施進行現代化更具效率，而非翻修。

為了解決這些挑戰，Northrop Grumman 與 Bechtel 合作開發全新的發射井設計。空軍於 2026 年 3 月正式啟動了在猶他州的原型建設。新的發射井引入模塊化設計，取代了浇筑混凝土，改為使用工廠生產的預製部件，這些部件可以運輸到現場進行組裝。這不僅加快了建設速度，還便於未來的升級。

該設施還整合了數字系統，用軟件定義架構取代了舊有的類比電子設備。通信依賴於加固的光纖網絡，提供更高的帶寬和改進的韌性。環境控制已更新到現代標準，內部佈局經過重新設計，便於進入和維護。插拔式機械和電氣系統進一步簡化了維修和升級工作。工程師還使用數字雙胞胎模型來跟踪每個組件的生產和安裝，確保所有地點的精確配置管理。空軍計劃在現有導彈場建造 450 個新發射井，Sentinel 的飛行測試定於 2027 年進行，初步作戰能力預計在 2030 年代初期實現。

一項由多個歐洲研究機構聯手進行的研究，首次成功將二氧化矽納米轉子困在其量子基態中。這支團隊利用強烈的光來限制納米顆粒的方向，控制在量子零點波動的範圍內，這一成就標誌著在旋轉物質干涉儀和量子扭矩感測方面的重大進展。

在我們的日常世界中，粒子因熱能而不斷顫動和旋轉。隨著溫度升高，這種顫動和旋轉運動會增加；相反，隨著物質冷卻，這種運動則會減少。根據經典物理學，這些粒子的運動可以通過冷卻至絕對零度而完全靜止，但量子力學告訴我們，實際情況並非如此。即使在絕對零度下，粒子仍然保留一些能量，保持在其量子基態的無序狀態。當粒子冷卻至接近絕對零度的溫度時，其能量並不會連續變化，而是以量子化的能量步驟變化，這與其量子基態相連。

維也納大學的研究人員早前曾將懸浮的納米顆粒冷卻至其量子基態，但冷卻旋轉運動一直是個挑戰，迄今僅在一維空間中由蘇黎世聯邦理工學院的研究人員實現。在一系列新的實驗中，維也納大學、維也納科技大學和烏爾姆大學的研究團隊利用激光的電場捕捉了一個納米哑鈴轉子。最初，這個被困的轉子顯示出熱角振盪或擺動，因此研究人員轉向光學冷卻，將溫度降至接近絕對零度。

為了實現這一點，研究人員使用了相干散射技術，將納米顆粒困在強度為 100 MW/cm² 的光強中，並將其散射至光學共振腔。在這個過程中，單個光子將一個量子的機械能量從粒子的旋轉中帶走，進入光學共振腔，從而冷卻納米轉子。通過在兩個軸上進行這一操作，這項研究首次實現了轉子的量子限制對齊，其方向的不確定性僅在 20 微弧度之內。轉子的尖端移動不到單個原子直徑的千分之一，參與研究的斯蒂芬·特羅耶表示，這就像一個指南針針尖的定位精度超過細菌的寬度。

這一系列實驗不僅是實驗室的成就，更為新一代量子技術打開了大門。在每次轉動後，轉子都會以相同的方向結束，這些量子效應在直線運動中無法找到類似的現象。例如，當捕捉光線關閉時，納米轉子可以同時向所有方向旋轉，就像一個方向的疊加。這些旋轉的粒子因此為未來的實驗提供了新的理解和能力，可能導致新一代量子技術的誕生。

特羅耶在新聞稿中強調，我們的二維冷卻方法的美妙之處在於它可以跨越不同的尺度。對於較大的物體來說，冷卻相對容易，但我們希望能將這些技術應用於較小的結構，從而觀察這種旋轉的量子干涉。這是一個有趣的系統，用於探查量子物理與我們日常生活現象之間的界面。冷卻的納米轉子對小扭矩也非常敏感，使其成為量子扭矩感測的理想選擇，這也是量子技術中新興的領域。

這項研究的結果已發表在《自然物理學》期刊上。

研究人員開發了一種新型的耐用執行器，這種執行器有望使柔性機器人能在極端環境中運作，例如平流層和外太空，傳統的柔性機器元件在高壓和極端溫度的條件下往往會失效。這款執行器基於一種特殊處理的矽橡膠，旨在保持在極端環境下的性能，同時保持靈活性。柔性機器人因為其輕便、靈活性強以及在操作精密設備或不可預測環境時更安全，正逐漸受到航空航天和高空應用的重視。然而，許多柔性機器元件在極端溫度、低壓和高電壓的影響下會降解，限制了它們在受控實驗室以外的使用。

這種執行器是研究團隊開發的電介質橡膠執行器（DEA）的一種，能將電能轉換為機械運動。這類執行器因其靈活性和輕便結構而廣泛應用於柔性機器人，但在極端環境下的可靠性始終是一個主要挑戰。為了解決這一問題，研究人員開發了一種新的化學交聯方法來加強矽橡膠。交聯通過將分子鏈結合在一起來增強材料的強度，提高在應力下的耐用性和穩定性。團隊使用紫外線光和一種基於鉑的催化劑來創造矽材料內部更強的碳-碳鍵。這一過程產生了一種能在極端溫度範圍和低壓環境下保持性能的橡膠。

研究人員在研究中指出：「電介質橡膠執行器在極端環境中具有潛力，但其可靠性受到材料降解的限制。」這種新的交聯方法專門設計用來改善在惡劣條件下的耐用性和穩定性。實驗室測試顯示，該材料在−40°F（−40°C）至248°F（120°C）之間的溫度範圍內仍能正常運行，並且在接近真空的條件下也能保持性能，這些環境條件與上層大氣或太空中的環境相似。

為了展示現實世界中的性能，研究人員將這些執行器集成到柔性機器手中，並在高空氣球任務中進行測試。這些系統在超過14英里（約23公里）的平流層中成功運作，該處的壓力極低，溫度可顯著下降。成功的測試表明，使用新型矽材料構建的電介質橡膠執行器在類似太空的條件下可以可靠運作，這為新的航空航天機器人應用打開了大門。

研究人員指出，這種材料設計可以使柔性機器系統在傳統柔性執行器會失效的環境中運作，包括高空研究平台和太空探索系統。執行器在機器人系統中是關鍵組件，因為它們能夠實現運動和機械行動。提高執行器的耐用性可以使柔性機器人用於那些剛性機器人難以安全部署或運作的環境。研究人員相信，他們的交聯方法也可以應用於其他矽橡膠，以改善耐用性、附著力和與增材製造過程的相容性。這項研究表明，改進材料可能在擴展柔性機器人使用範圍方面發揮關鍵作用，讓其突破實驗室環境，進入平流層和外太空等極端環境。