第 4.6 节：阶段 4B - 高轨道开发
我们的计划将高地球轨道 (HEO) 区域定义为平均高度在 2700 公里到地球主要引力影响范围的极限，或希尔球，即 150 万公里之间的轨道。在不与其他天体的高轨道混淆的情况下，我们通常将其简称为“高轨道”。其他资料将此区域描述为中地球轨道 (2,000 至 35,000 公里)、高地球轨道 (35,000 公里以上) 以及同步轨道作为它们之间的边界。出于设计目的，我们更关注到达该区域所需的能量和当地的环境条件。它们足够相似，可以将其视为一个区域。尽管它覆盖了距离地球很远的距离范围，但它仅代表地球表面和逃逸之间上层 25% 的能量。这是因为重力是平方反比力，并且随着距离的增加而迅速减弱。该区域全部处于真空状态，其中大部分位于地球磁层之外，并暴露于太阳风中。该区域的太阳能水平也与近地太阳能水平相差 2% 以内，因此总体条件在整个区域中相似。
该区域完全包围低轨道区域（阶段 4A），并且依次嵌入内行星际区域（阶段 4C）。月球是该区域中最突出的天体。它拥有自己的区域嵌入高轨道区域中，半径为月球中心 35,000 公里，并与其一起运动。它也有自己的开发计划阶段（5A）。由于月球的引力场，往返月球区域的运输需要额外的能量，并且局部环境条件有所不同，尤其是在表面。因此，出于设计目的，我们将它分配到一个单独的区域。
高轨道 85-100% 的时间都处于阳光照射下，当远离地球和月球时，达到最高值。温度主要由太阳和寒冷的宇宙背景决定，但在较低的高度，地球会反射大量的光和红外热量。轨道周期从 2.5 小时到 7 个月不等，因此通过最有效路线的旅行时间可能很长。直接路径可以快得多，12 天或更短，但需要额外的能量。Ping 时间从 25 毫秒（这并不困难）到 10 秒（这对语音、实时控制和电子数据有很大影响）不等。地球辐射带的上部、太阳和宇宙辐射会对人员造成高到危险的辐射水平，如果没有额外的屏蔽。该区域的能源资源丰富，但物质资源处于自然状态下含量较低。月球和近地小行星可以提供能量消耗相对较低的物质资源。
最流行的卫星轨道，即地球静止轨道，位于 35,000 公里的高度，位于该区域。该轨道的周期为 24 小时，与地球自转相匹配。因此，卫星保持在固定的地面位置上方，地面天线可以保持静止，而无需跟踪卫星运动。同步轨道位于辐射带的外缘，因此制造和人类居住往往希望更高。高轨道卫星的交付、加油和维护是该区域当前的主要市场。下一步可能是将燃料和其他物资供应回低轨道和早期行星际位置。未来的产业众多，但取决于将成本降低到可承受的水平。这将随着早期市场生产逐步提升到更大规模而逐步发生。该区域的总太阳通量是我们文明在 2015 年使用的 5 亿倍，而仅月球就能以全世界目前的开采速度支持 10 亿年的开采。这些资源的一小部分可以使我们的文明在很长一段时间内保持可持续发展。
高轨道拥有丰富的太阳能。它可以通过太阳能电池板或热能发电机转换为电能，并可直接用于集中反射器加热。现代太空太阳能电池板和反射器相对于其功率输出而言非常轻便，因为它们不需要承受重力或风化。初始储备的这些能源足以启动早期生产。后期的扩张主要依靠自身建设。最简单的产品是用于人类机组人员的辐射屏蔽。这只需要进行一些破碎和分类，然后将其包装到机组舱模块周围的合适容器中。屏蔽模块允许机组人员在高轨道上停留更长时间。机组人员可以操作卫星维护和加油站，并协助早期的材料加工和生产。在某种程度上，机组人员将获得来自地球的远程控制帮助。
接下来是难度较高的水和碳化合物，来源于碳质小行星。这需要200-300摄氏度的热量，反射器可以提供，并需要一个容器和冷凝器来捕获蒸汽。水和碳可以化学重整为氧气和碳氢化合物，这是一种常见的推力大的火箭燃料。这在人员穿越辐射带或着陆月球时很有用。低轨道开采的水、碳、空气，以及可能用于土壤的岩石，可以为温室模块提供供应，以便机组人员可以生产自己的食物和循环生命支持系统。
更高温度的熔炉可以熔化金属小行星碎片，添加碳制成钢，然后铸造成基本形状。有了基本金属形状的供应，一个包含机床的种子工厂就可以开始制造更多机器的零件。由月球玄武岩制成的玄武岩纤维和由小行星碳化合物制成的碳纤维强度很高。其他产品将是气相沉积反射器薄片和散热器面板的零件。这些与来自地球的高浓度太阳能电池相结合，以更低的发射质量提供电力，而不是完整的电池板。相同的零件可用于制造用于材料热处理的熔炉和冷却系统。因此，早期生产将使用混合的预制加工设备，如熔炉，以及不断增长的轨道制造设备。这些将输出越来越多的产品，从燃料和其他散装供应开始，以及基本建筑材料。轨道工业可以从进口模块和其他空间站零件过渡到在本地建造，然后将栖息地出口到其他目的地。
最终，可以建造大型舒适的太空栖息地作为永久居住空间。这些可以像洋葱一样分层生长。每一层都在前一层外部增加一个新的分隔压力壳。最外层几层处于真空状态，并提供辐射、流星撞击和热量屏蔽。在其内部是带有存储和机械设备的加压区域。然后是生活区和一个中央开放空间。随着新层的添加，物品被向外移动以填充更大的空间。与一次性建造大型栖息地相比，这可以随着时间的推移分散建造成本，并且只有在需要额外空间时才会扩展栖息地。
由于高轨道物质稀少，必须从其他地方进口。目前从地球运输的方法是使用火箭到达低轨道，然后使用另一个火箭或电推进到达更高的轨道。电推进的燃料效率大约是化学火箭的十倍，近年来使用越来越多。电推进器需要大量的太阳能才能运行，但在过去几十年中已经开发出高效且轻便的太阳能电池板（参见NREL效率图表，2015年12月，但经常更新）。但是，它们的推力很小，并且在缓慢穿越辐射带时会使未受保护的人类暴露在高辐射水平下。因此，一些运输将不得不采用其他方法。在太空中获得的大量推进剂减轻了这样做的负担。
从近地小行星开采的散装材料不敏感于时间或辐射。它们可以完全由电推进器在拖船上运输，拖船进行多次往返。由于这些小行星的部分产物是拖船的更多燃料，因此一旦开始，运输就会变得自给自足。拖船在其15年的使用寿命内可以返回其硬件质量的约750倍，而在同一时期内消耗约17倍的燃料质量。拖船还可以根据需要将硬件和成品交付到其他轨道。月球足够小，散装材料可以通过电动离心机直接抛入轨道。在月球夜晚50%的效率和50%的工作周期下，太阳能电池板每年可以为抛射其自身质量的1000倍供电15年。如果离心机相对于其抛射的负载而言不太庞大，则总质量返回率很高。从月球低轨道，电动拖船接管并运送材料进行加工。我们希望从月球和近地小行星获取原材料，因为它们的成分不同。