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航天新观察 2020/07/30

第 264期

美国国家太空委员会7月23日发布报告《深空探索和开发的新时代》。文分为“引言”“背景”“新时代的新愿景”“可持续的战略”“政府的作用”“结论”“附录”等7部分,以美国现有太空探索相关政策特别是《国家太空战略》和《太空政策指令-1》(SPD-1)为基础,提出美国深空探索的新愿景、五大策略以及政府应发挥的五种职能作用。

宙叔点评

报告是谁写的?美国国家航天委员会。这是设立在美国总统办公厅内的一个机构,1989年老布什政府时期成立,1993年解散,2017年由特朗普政府重建。它是早期美国国家航空航天委员会(1958年-1973年)的改进版本,承担着在国家航天领域为联邦政府提供战略与决策支持的职责。

首先,美国国家航天委员会的定位和组成,决定了《深空探索与开发的新时代》这篇报告对美国航天的重要价值。

美国国家航天委员会人员主要包括:主席、成员(Members)、用户顾问团(Uses' Advisory Group)。其中,主席为美国副总统,成员包括美国国务卿、国防部长、商务部长、交通部长、国土安全部长、NASA局长、国家情报机构负责人、总统国家安全事务助理、白宫行政管理和预算局长、参谋长联席会议主席等。用户顾问团由美国航天界主要精英机构负责人组成,由NASA局长任命,任期两年,目前共有28人。他们包括:现任或曾经是美国军方及NASA官员(3人)、NASA宇航员(5人)、航天公司(11人)、政府及相关机构(7人)、大学(2人)。看下名单:

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其中,前海军上将James Ellis曾任美国战略司令部司令、奥弗特空军基地司令,退休后还担任了“核电运行研究所”总裁兼CEO,并在洛克希德马丁公司董事会任职。2002年-2004年执管美国战略司令部司令期间,他掌握着美国太空作战的整个流程,具有极其全面的太空作战经验,熟知美国太空装备方面的优势与不足,可以看作是美国航天委员会用户顾问团的“头号”顾问。目前他作为该团主席,对委员会及总统决策发挥着总领作用。

巴兹奥尔德林领衔的NASA宇航员,具有丰富的阿波罗登月和近地轨道航天飞机飞行经验,对美国未来载人商业空间站建设及重返月球、载人登火任务具有珍贵的实践价值。

航天公司方面人数最多,聚齐了新老航天工业的核心力量与精英,SpaceX、蓝源、内华达山脉、洛马、波音、阿罗杰特洛克达因、诺格等,它们共同构成了美国航天工业的基础。目前美国航天国防、深空探测的发展以及整个航天事业的前景完全依赖于这些公司的设计、研发、制造能力。其中,SpaceX公司能够支撑各类大中小型发射任务,猎鹰9火箭的实用性远超其他火箭型号;洛马公司是NASA多型深空探测器的主要承包商,提供了多种大型航天器系统与平台,例如宇宙神五火箭、猎户座飞船、朱诺号木星探测器、星尘号彗星探测器等,是NASA深空探测的得力干将;波音公司发展虽然遇到挫折,仍具备很大规模的工业基础,目前是超重型SLS运载火箭的主承包商;阿罗杰特洛克达因公司是美国航天动力系统的主要技术力量,曾经为航天飞机提供的RS-25发动机还将用于SLS火箭;相对论空间公司正在研制全3D打印型运载火箭;内华达山脉公司正在研制“追梦者”小型空天往返货运飞行船;诺格公司吸纳了之前的轨道ATK公司,具备美国固体火箭助推器的核心研制技术,正在研制的“欧米伽”火箭将承担美国未来国防安全航天发射任务。

政府及相关机构方面,集中了美国航天工业大州的议员,包括德克萨斯州、阿拉巴马州、佛罗里达州。此外还有STEM教育专家和商业航天推进组织Commercial Spaceflight Federation。

接下来,我们看看报告性质。报告类似于一份白皮书,用来表达美国国家航天委员会作为航天决策支撑机构,对美国未来在近地轨道空间、月球、火星这个三个发展方向的立场、认知、形势研判以及未来发展的思路和策略。报告正文共13页,用来阐述美国整个深空发展的背景、现状、问题、解决方案和思路等等,言简意赅,战略水准也足够高。

内容上有哪些特点?一是“阵营化”,旗帜鲜明地划分自己的“朋友圈”。“like-minded”这个本意为“志趣相投、想法相近”的词,在报告中出现频率很高。结合上下文,可以解释为“与美国有同样或者相似的意识形态和价值观的国家”,这种价值观在报告中被表述为“自由、民主、法律规则、自由的市场经济体制”。报告对这一含义如此强调,可见美国航天精英与高层普遍认可在未来深空发展中充分利用国际合作,但前提是与美国保持国家战略与政治立场高度一致的国家合作。同时,报告还突出了美国在航天领域的领袖角色,强调其将凭借“阿波罗”计划积累的工程与科技力量吸引其他国家共同参与月球和火星探测。

二是“改革化”,以2018年3月特朗普批准的美国国家太空战略(National Space Strategy)中的4个要点作为报告制定的主要背景和理论依据。这4个要点是:1、向更具弹性的太空体系转变。“弹性”一词意味着美国要转变现有的技术模式,以避免一种能力缺失或受损后无法及时补位的问题(就像航天飞机退役后美国近十年都无法具备独立载人能力),在太空军事能力的补位问题上尤其重要。2、加强威慑和战争作战选项。要求美国要有多种手段威慑对手不能开展太空战,并且在无法威慑的情况下也要有方案进行对抗。3、改进重要的能力、结构和流程。主要是改进态势感知、情报、采购的流程,确保未来太空行动的高效性。4、培养有益的国内外营商与发展环境。这一点主要强调梳理法规、政策与程序,追求在多个领域的双边和多边互动。

三是“商业化”,强调商业模式、商业公司在国家深空发展中的重要角色。“commercial”“commercialization”在正文共出现50次。报告阐述的深空领域包括三个方面:近地轨道、月球常驻、踏上火星。近地轨道的策略简单直接,就是commercialization即商业化。航天飞机已退役,国际空间站的发展也需要寻求新的出路,报告指出美国不会再复制一个国际空间站,近地轨道需要依靠商业公带动未来发展;商业公司将开发新型空间站并且按照商业模式运营,为空间站模式带来极大的综合成本降低并激发更多的创新和服务类型。NASA可能是采购者,也可能是租户之一,而这些未来空间站面向的也可能是政府之外的各类太空活动。这种近地轨道的商业化发展还会对月球和火星探测带来成本、服务上的便利,因为燃料、通信、人的保障等很多因素是相通的。当然,近地轨道商业化只是报告强调最直接的一块内容。多次提到“商业化”,还包括将“商业”系统与“国际合作”的系统并列作为月球探测的重要手段,太空“商业活动”与“工业”都作为政府应该保障的对象,将“太空商业化”与“太空工业化”同作为需要加速发展的目标,将“民用主体”“商业主体”“国家安全主体”作为需要顶层协调的对象同等对待,在政府作为需求方的同时将涉及产品和服务的商业合同模式在太空领域推广,等等。总览报告可以看出,无论是在策略方面(第6页),还是在政府角色方面(第10页),太空领域的“商业化”和“商业公司”都将成为未来发展的重要手段和核心主体。

四是“去地球化”,提出载人深空发展必须要摆脱对地球资源的依赖。报告认为,从技术和经济性角度来看,常驻月球可以依靠来自地球的物资补给,因为地月相距单程只需要飞几天;而地球到火星需要8个月,往返总时间将超过2年,不可能再指望依靠地球上的物资补给完成人类在火星上的活动——这就需要在火星上就地取材利用火星资源,使用可再生的环境控制与生命保障系统,使用核能发电机以及加压的火星车。这些系统在月球上同样也可以使用,并且会首先在月球上验证。此外,深空制造与组装能力、核能推进等也是摆脱对地球资源依赖的手段,这些资源需要先通过无人任务预先配置,再执行有人任务。

五是“教育优先性”,明确提出教育和劳动力对国家太空探索发展的重要性。美国国家航天委员会的报告中将教育和劳动力的重要性与“近地轨道”“月球常驻”“踏上火星”等并列为重大战略之一,说明这一领域必将发生颠覆性的深远变化,就像当年苏联第一颗人造地球卫星的发射激发了美国的科学教育一样。报告在这一主题下的要点包括:发展并保持高技术的劳动力对发展航天具有长远效益;确保国家教育体系能够输出重要的航天技术;美国在航天领域能否领先要看国家是否能提供好的教育和培训,并雇佣下一代美国从事航天的劳动力;在部分领域受训人员的不足警示美国可能缺乏激励和培养出国家所需人才的机制;美国为别的国家培养了很多人才,但还需要创造条件激励本国学生努力取得学位,同时航天工业部门需要采取措施与其他行业竞争,以吸引更多顶尖的美国人才;“阿特米斯”探月计划、探火计划以及更远的星际探测不仅是技术发展问题,更将激励美国下一代以及其他国家学生建立实现未来理想的愿景。

总体看来,面向美国国家航天战略的《深空探索与开发的新时代》报告,虽然不具有很强的具体项目执行效力,但直接明了地指出了美国深空发展存在的问题,指明了未来发展的路径和思路,能够指导美国各政府部门、工业部门、大学等各个层面如何支持国家航天进一步推进,从而完成美国的国家航天使命与愿景。这次报告的制定也可以看作是美国国家航天委员会自2017年重建以来,由副总统牵头、NASA局长执行的对美国航天发展整体性的梳理和反思,是政府部门和航天工业精英们在发展认识上的“统一思想”,也是近两年来美国航天发展现状分析、整理和高度凝炼的研究成果。从报告为数不多的文字中可见美国航天发展的现在和未来,值得细细品味。

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