隨著近地空間實(shí)現(xiàn)大規(guī)模設(shè)施的建造部署、人的長期駐留等技術(shù)的日益成熟,以及可重復(fù)使用技術(shù)的快速發(fā)展,載人航天的商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化逐步具備條件。以美國商業(yè)公司為首的載人航天私營機(jī)構(gòu)能力建設(shè)已初見成效。此外,美國還提出商業(yè)空間站計(jì)劃,并積極拓展月球以遠(yuǎn)的商業(yè)探索模式。
1. 亞軌道商業(yè)載人航天項(xiàng)目
近年來,已有多家企業(yè)利用新研發(fā)的亞軌道飛行器,開展了以旅游觀光為目的的亞軌道商業(yè)飛行,亞軌道飛行的商業(yè)運(yùn)輸發(fā)展勢頭愈來愈猛。
2016年6月19日,美國藍(lán)源公司再次發(fā)射“新謝潑德”亞軌道飛行器,其推進(jìn)模塊連續(xù)第四次實(shí)現(xiàn)了動力控制下的地面著陸,同時(shí)也試驗(yàn)了飛行器的乘員艙的降落傘系統(tǒng)。2017年6月2日,NASA宣布授予藍(lán)源公司一份亞軌道研究飛行任務(wù)合同。2017年12月12日,該飛行器新型號首次試飛取得成功。此次“新謝潑德”飛行器使用的是新一代火箭和2.0版載人艙。
此外,施樂公司旗下的帕克研究中心(PARC)于2017年12月宣布與藍(lán)源公司開展合作,將利用PARC的技術(shù)創(chuàng)新能力和藍(lán)源公司的“新謝潑德”飛行器推動太空前沿技術(shù)研發(fā),最終目標(biāo)是在亞軌道飛行任務(wù)中搭載一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)研發(fā)實(shí)驗(yàn),并考慮如何使用下一代先進(jìn)的航天系統(tǒng)為帕克研究中心的商業(yè)和政府合作伙伴提供支撐。
2. 近地軌道商業(yè)載人航天項(xiàng)目
(1)商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)
商業(yè)乘員和貨物運(yùn)輸項(xiàng)目包括“商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)”(COTS)計(jì)劃、“商業(yè)補(bǔ)給服務(wù)”(CRS)和“商業(yè)乘員開發(fā)”計(jì)劃,均由NASA的商業(yè)乘員和貨物項(xiàng)目辦公室負(fù)責(zé)管理。“商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)”計(jì)劃為貨物運(yùn)輸計(jì)劃,向空間站提供貨物補(bǔ)給;“商業(yè)乘員開發(fā)”計(jì)劃于2009年啟動,是乘員運(yùn)輸計(jì)劃。
商業(yè)軌道貨物運(yùn)輸計(jì)劃。目前,美國主要依靠太空探索技術(shù)公司的“龍”(Dragon)飛船和軌道-ATK公司的“天鵝座”(Cygnus)飛船開展貨物運(yùn)輸。2016年1月,NASA宣布第二輪商業(yè)補(bǔ)給服務(wù)競爭的獲勝者,太空探索技術(shù)公司、軌道-ATK公司和內(nèi)華達(dá)山脈公司均獲合同,將從2019年起分別用“龍”飛船、“天鵝座”飛船和“追夢者”太空飛機(jī)為“國際空間站”提供貨物補(bǔ)給。目前將執(zhí)行首飛任務(wù)的“追夢者”太空飛機(jī)正在制造中。
▲“追夢者”太空飛機(jī)
“商業(yè)乘員開發(fā)”計(jì)劃。2014年9月,NASA將“商業(yè)乘員運(yùn)輸能力”(CCtCap)合同售出,由太空探索技術(shù)公司(獲得26億美元)和波音公司(獲得42億美元)共同為其執(zhí)行“國際空間站”(ISS)載人運(yùn)輸任務(wù)。2015年5月和11月,波音公司和太空探索技術(shù)公司分獲NASA“商業(yè)乘員運(yùn)輸能力”合同第一份訂單,2015年12月波音公司獲第二份訂單。波音公司的“星際客船”目前正處于飛行硬件廣泛開發(fā)和多種運(yùn)載系統(tǒng)測試階段,計(jì)劃于2018年第三季度進(jìn)行非載人試驗(yàn)飛行。
▲“星際客船”商用載人飛船
(2)低軌商業(yè)空間站
2016年4月11日,美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟(ULA)與畢格羅航空航天公司在“航天論壇”上宣布了一項(xiàng)合作協(xié)議,雙方將聯(lián)合建造新型商業(yè)化空間站,合作協(xié)議顯示,該公司將在2020年為美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟發(fā)射2艘全功能型B330太空艙,但目前該公司計(jì)劃擬于2019年底發(fā)射第一艘B330,第二艘B330則在2020-2021年發(fā)射。另有4個(gè)艙也將陸續(xù)建造。
(3)小衛(wèi)星釋放、空間站試驗(yàn)平臺以及商業(yè)氣閘艙
納米架公司(NanoRacks)是首個(gè)提供空間站商業(yè)釋放微納衛(wèi)星服務(wù)的公司,成立于2009年。公司剛成立時(shí),主要進(jìn)行納米支架模塊設(shè)計(jì),這些模塊可與“國際空間站”的研究支架相匹配,用戶通過納米架公司的模塊進(jìn)入空間,完成微重力研究實(shí)驗(yàn)。后來推出進(jìn)行生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新儀器(MixStix),與2臺顯微鏡、1臺酶標(biāo)儀和離心分離機(jī)一起供研究使用。在這之前,納米架公司已在2016年5月與NASA簽署協(xié)議,計(jì)劃在“國際空間站”上安裝商業(yè)氣閘艙產(chǎn)品,在歷史上尚屬首次。波音公司與納米架公司聯(lián)合開發(fā)首個(gè)商業(yè)氣閘艙,對于國際空間站的商業(yè)開發(fā)具有顯著而重要的意義。
3. 近地以遠(yuǎn)商業(yè)載人航天項(xiàng)目
(1)太空旅游
近年來,軌道-ATK公司、聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟(ULA)、太空探索技術(shù)公司等提出地月空間及載人火星探索規(guī)劃。2017年2月27日,太空探索技術(shù)公司宣布其新的計(jì)劃:于2018年下半年發(fā)射一艘載有兩名付費(fèi)乘客的龍-2飛船進(jìn)行繞月飛行。此次任務(wù)將在龍-2飛船與“國際空間站”試驗(yàn)飛行演示驗(yàn)證后進(jìn)行,計(jì)劃于2018年8月完成一次無人試飛,2018年12月完成一次載人飛行任務(wù)。但近期,馬斯克在一次電話記者會上表示,“獵鷹重型”運(yùn)載火箭將放棄載人計(jì)劃。因此,太空探索技術(shù)公司的載人繞月飛行計(jì)劃是否實(shí)施還將有待持續(xù)關(guān)注。
(2)私營公司參與建造“深空之門”
2017年3月,NASA提出了“深空之門”和“深空運(yùn)輸站”計(jì)劃。“深空之門”(Deep Space Gateway)是規(guī)劃中將在21世紀(jì)20年代建成的有人照料地月空間站,將用作擬建“深空運(yùn)輸站”(Deep Space Transport)的中轉(zhuǎn)補(bǔ)給站。為緩解經(jīng)濟(jì)壓力同時(shí)推動技術(shù)創(chuàng)新,“深空之門”將以公私合作、國際合作的方式共同完成建造。未來私營公司也將積極參與NASA主導(dǎo)的“深空之門”計(jì)劃建造工作中。
(3)商業(yè)開發(fā)太空資源
太空資源開發(fā)目前面臨耗資大、風(fēng)險(xiǎn)高等難題,但美國仍有不少小型初創(chuàng)公司對此領(lǐng)域躍躍欲試。2015年11月,美國國會通過了《美國商業(yè)太空發(fā)射競爭法案》,規(guī)定美國個(gè)人或企業(yè)在小行星或月球上發(fā)現(xiàn)的任何物質(zhì),包括礦物質(zhì)、水等,所有權(quán)和處置權(quán)均歸發(fā)現(xiàn)者。這一法案為商業(yè)開發(fā)太空資源鋪路,被稱作“美國對太空開發(fā)領(lǐng)導(dǎo)力的里程碑”。“深空工業(yè)”(Deep Space Industry)計(jì)劃在一些小行星上部署小衛(wèi)星,用來評估礦物質(zhì)儲量并收集樣本。2012年由谷歌公司創(chuàng)始人之一拉里·佩奇成立的行星資源公司(Planetary Resources)也稱“小行星采礦公司”。2015年,該公司的首顆衛(wèi)星阿凱德-3R(Arkyd-3R)搭載“龍”飛船發(fā)射升空,阿凱德-3R衛(wèi)星的目的是研究小行星,對小行星上的資源進(jìn)行勘探。
4. 綜合分析
美國在“國際空間站”上推行的載人航天商業(yè)化的模式不僅能夠使NASA投入更多的精力到更加艱巨的任務(wù)中,如載人登火等,而且還能夠推進(jìn)大量私人資本注入國內(nèi)航天經(jīng)濟(jì)。未來,“政府主導(dǎo)、商業(yè)公司參與”和最大化利用商業(yè)合作伙伴關(guān)系的模式將進(jìn)一步深化,商業(yè)化將成為載人航天發(fā)展的支柱。
(1)未來美國載人航天發(fā)展將進(jìn)入高度商業(yè)化階段
特朗普上臺后多次強(qiáng)調(diào)要大力發(fā)展公私合作關(guān)系。未來可能將公私合作關(guān)系作為美國民用航天活動的基礎(chǔ),在低地球軌道載人航天領(lǐng)域大力發(fā)展與私營公司的商業(yè)航天合作,在低地球軌道以遠(yuǎn)的深空探索領(lǐng)域也在尋求合作的可能性。
特朗普政府2018年2月12日公布的2019財(cái)年預(yù)算案提出,2025年將停止為NASA提供“國際空間站”項(xiàng)目經(jīng)費(fèi),從而將空間站的運(yùn)營完全商業(yè)化,預(yù)算案還提出擬出資1.5億美元來“支持商業(yè)伙伴,鼓勵發(fā)展可供私用部門和NASA使用的能力”,以作為“國際空間站”繼續(xù)運(yùn)營的手段??梢灶A(yù)見,美國政府對私營企業(yè)的大力扶持,使得特朗普任期內(nèi)美國重返月球計(jì)劃實(shí)現(xiàn)的可能性將在多方競爭的形勢下得以大大提升,并且,未來美國的載人航天發(fā)展必將進(jìn)入高度商業(yè)化的發(fā)展階段。
(2)“國際空間站”的商業(yè)開發(fā)建構(gòu)商業(yè)航天新格局
近幾年,“國際空間站”成為繼火箭、衛(wèi)星之后方案與效益都比較明確的商業(yè)航天新領(lǐng)地。隨著全球科技的發(fā)展與創(chuàng)新,進(jìn)入空間以及在空間從事活動的能力也在不斷增強(qiáng),方式方法也變得靈活。
美國政府曾多次明確表示將逐步退出低地球軌道的航天器的運(yùn)作。政府的政策傾斜,極大地推動了私營航天公司的發(fā)展,大量小型航天公司依托傳統(tǒng)航天平臺與工業(yè)能力不斷進(jìn)行創(chuàng)新,NASA作為國家航天頂層機(jī)構(gòu),一直在采取實(shí)質(zhì)性的舉措推進(jìn)新格局的形成。
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