領(lǐng)跑太空2.0時(shí)代(二)

蒿旭

產(chǎn)業(yè)篇

去開發(fā)月球和火星，甚至離開太陽系實(shí)現(xiàn)星際穿越——探索未知的“人類最后邊疆”，這被認(rèn)為是航天的神奇。同時(shí)，太空探索還有十分“接地氣”的一面。正像當(dāng)年美國“阿波羅”飛船登月的技術(shù)成果擴(kuò)散到民間一樣，太空經(jīng)濟(jì)也可惠及國民經(jīng)濟(jì)。未來，太空探索不光能滿足人類對未知空間的好奇和向往，也能對人類社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生不可估量的作用。此外，世界航天產(chǎn)業(yè)也處于激烈的市場競爭中，這就促使老牌航天企業(yè)和初創(chuàng)型企業(yè)都要以創(chuàng)新求生存，無法靠“吃老本”壟斷市場，最終使全人類受益。

太空經(jīng)濟(jì)面面觀

商業(yè)航天發(fā)展成熟到一定程度后，太空運(yùn)輸和運(yùn)營的成本將會降至與其他航空和地面運(yùn)營成本同樣水平，成本大幅降低不僅使各項(xiàng)太空活動更加經(jīng)濟(jì)，更會顛覆很多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)模式，即這場革命將會導(dǎo)致大量傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)過?！沁@個(gè)問題以前沒有受到重視，因?yàn)樵谔兆錾獾某杀竞芨咔腋唢L(fēng)險(xiǎn)。

未來，一些商業(yè)航天發(fā)展將會促使常規(guī)服務(wù)的進(jìn)化。這些服務(wù)包括通信、導(dǎo)航、跟蹤、定位和遙感。然而，新產(chǎn)品和新服務(wù)將是主力軍，一些是智能機(jī)器人服務(wù)，其他的是載人服務(wù)。智能機(jī)器人服務(wù)將包括：

1.類似于全球聯(lián)邦快遞的送貨服務(wù)；

2.來自外星球的商品；

3.利用太空光源供夜間照明和作物生長；

4.通過空間繼電器配電；

5.從太空輸送電力；

6.空間配電設(shè)施；

7.根據(jù)合同提供和支持一些“防御”功能。

載人服務(wù)將包括：

1.公眾亞軌道太空旅行；

2.太空中點(diǎn)到點(diǎn)的快速公眾旅行；

3.太空酒店和度假村的公眾旅行；

4.太空商業(yè)園；

5.太空體育館；

6.太空電影制片廠；

7.支持NASA人類探索；

8.月球和小行星商業(yè)采礦；

9.空間基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營。

這里將描述的是一些最有可能出現(xiàn)在未來十年間的太空經(jīng)濟(jì)模式——面向大眾的太空旅行（太空旅游）。幾十年來，太空旅行已經(jīng)成為推動商業(yè)航天的重要驅(qū)動力，目前只待性能可靠、成本低廉的空間運(yùn)輸?shù)膶?shí)現(xiàn)。

亞軌道太空旅行——至少要到達(dá)距離地面100千米的高度——根據(jù)國際慣例，旅客才能正式稱作“宇航員”。安薩里X獎(jiǎng)推動了進(jìn)入亞軌道空間的努力，伯特·魯坦的“太空船一號”及其駕駛員榮獲了2004年的1000萬美元X獎(jiǎng)金。其他候選方案仍在進(jìn)行試飛努力，包括第一階段進(jìn)行空中發(fā)射的方案。預(yù)計(jì)亞軌道飛行有一個(gè)健康的、但相對狹小的市場，因?yàn)樗鼈儙淼氖е刈疃嘀挥袔追昼?，即使它們的風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于軌道飛行。盡管如此，維京銀河公司將太空船概念進(jìn)行商業(yè)化，并得到了幾百個(gè)預(yù)留訂單。

過去十年中所做的調(diào)查表明，軌道飛行有很大的市場可供發(fā)掘。調(diào)查預(yù)測，如果“票價(jià)”在10萬美元，每年有10萬人想進(jìn)入太空，如果“票價(jià)”在1萬至2萬美元，每年有100萬人想進(jìn)入太空。公眾太空旅行（太空旅游）已經(jīng)開始了——少數(shù)富裕的游客去過國際空間站（ISS）。雖然亞軌道旅行尚未正式營業(yè)，但商業(yè)亞軌道飛行已經(jīng)開始規(guī)劃了（魯坦/維京銀河公司）。起初，游客將停留在太空飛行器中，這在亞軌道旅行中是必須的，最初的軌道旅行也是如此。如果公眾太空旅行如愿以償，那么軌道酒店也將成為必要。這將給旅游業(yè)帶來一項(xiàng)新業(yè)務(wù)，預(yù)計(jì)這個(gè)市場每年的收入將超過300億美元。希爾頓、喜來登和其他酒店都開始考慮這項(xiàng)投資；然而，企業(yè)家羅伯特·畢格洛已經(jīng)開始自掏腰包進(jìn)行充氣式住所（名為“創(chuàng)世記”）的測試，并打算開發(fā)軌道空間酒店。

一旦軌道旅行被證明是安全的，那么廉價(jià)軌道飛行器將不可避免地隨之發(fā)展，最初是改進(jìn)型一次性運(yùn)載火箭（EELV），最終轉(zhuǎn)化成完全可重復(fù)使用的飛行器（奇石樂公司的兩級入軌和單級入軌[SSTO]方案），這將大大降低發(fā)射成本和提高可靠性。

這些小的步驟非常令人鼓舞，并預(yù)示著公眾太空旅行將有很大的商業(yè)潛力。到2030年底，可能會出現(xiàn)幾十家太空酒店以及飛往太空的定期“航班”，為那些在太空中住一個(gè)周以上的旅客提供服務(wù)。而像大海中的郵輪般的太空度假村最終也將成為現(xiàn)實(shí)，只是它們的實(shí)現(xiàn)可能會需要更長的時(shí)間。然而，畢格洛還設(shè)計(jì)了圍繞月球游覽和出艙活動計(jì)劃。

空間商業(yè)園。廉價(jià)而可靠的空間運(yùn)輸?shù)某霈F(xiàn)，除了預(yù)示著公眾太空旅行將會流行，也使私人開發(fā)和經(jīng)營太空商業(yè)園成為可能——混合使用在軌設(shè)施，利用共同的基礎(chǔ)設(shè)施支持不同的商業(yè)活動。

這些商業(yè)園區(qū)由私人開發(fā)、擁有和經(jīng)營。它們將向各種類型的商業(yè)客戶提供長期或短期的出租設(shè)施，包括醫(yī)藥研究或生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室，體育、電影和其他商業(yè)活動場地。商業(yè)園運(yùn)營商還將為租戶提供公共基礎(chǔ)配套設(shè)施，包括：

1.帶私人浴室的特等客艙；

2.公共觀賞和休閑區(qū)；

3.電力和熱力設(shè)施；

4.廚房和小賣部；

5.氣閘和對接口；

6.服務(wù)和物流支持；

7.儀器，實(shí)驗(yàn)支持；

8.與地面間的通信；

9.頻繁的或按需進(jìn)行的運(yùn)輸；

10.緊急設(shè)備和運(yùn)輸工具。

將電力輸送到國際空間站。對國際空間站的支持，很可能是早期要展開的商業(yè)服務(wù)。事實(shí)上，目前美國國家航空航天局（NASA）計(jì)劃對地面到國際空間（ISS）的物流服務(wù)進(jìn)行商業(yè)競標(biāo)，雖然還沒有對這一想法做出正式表態(tài)。

國際空間站有很多特點(diǎn)，這使得商業(yè)化后勤保障成為很好的候選方案。其中一項(xiàng)服務(wù)就是為國際空間站上的科學(xué)和其他用戶提供電力，這份業(yè)務(wù)并不繁重。國際空間站本身幾乎沒有專門的實(shí)驗(yàn)空間，運(yùn)營成本非常昂貴（每人每天耗資約100萬美元），對震動非常敏感（支持微重力處理），而且沒有多余的居住空間。

一項(xiàng)可能的商業(yè)服務(wù)就是從商業(yè)運(yùn)營的共軌航天器上為國際空間站提供電力。研究表明，這項(xiàng)服務(wù)可以為國際空間站提供數(shù)百千瓦的電力，而其成本只是國際空間站自身發(fā)電成本的一小部分。只要政府做出一個(gè)簡單承諾——同意每年從商業(yè)企業(yè)購買一定千瓦數(shù)的電力輸送到國際空間站上，那就足以使這項(xiàng)服務(wù)獲得私人資金的支持。這項(xiàng)服務(wù)是典型的可以由商業(yè)企業(yè)提供的服務(wù)之一：

1.用補(bǔ)給飛行器提供運(yùn)輸服務(wù)；

2.為國際空間站運(yùn)行補(bǔ)給商品；

3.為一些實(shí)驗(yàn)提供空間和設(shè)施；

4.為國際空間站上進(jìn)行的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供可變重力；

5.通過電磁纜繩為國際空間站提供無推進(jìn)劑助推。

把政府作為主要客戶，這將是太空商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施一個(gè)很好的開局方式?？焖偃虬爝f。航程遍及全球的運(yùn)載火箭，不管它是亞軌道飛行器或是軌道飛行器（安裝了制動器），就能在兩小時(shí)內(nèi)能飛到世界上任何地方（從一個(gè)航天發(fā)射場到另一個(gè)航天發(fā)射場）。這可能帶動類似于全球聯(lián)邦快遞公司的郵件和包裹服務(wù)市場的上升，研究表明這是個(gè)需求尚未得到滿足的大市場。這種服務(wù)可以由小型可重復(fù)使用的無人駕駛飛行器提供，單級入軌技術(shù)可以使這項(xiàng)服務(wù)變得可行，大約在2015年至2020年間實(shí)現(xiàn)。

這種服務(wù)可能是首批商業(yè)化機(jī)器人空間運(yùn)輸應(yīng)用之一。研究表明，這種快速的全球快遞服務(wù)，將降低現(xiàn)在以航空運(yùn)輸為基礎(chǔ)的按重要程度排序的包裹或文件運(yùn)輸物流系統(tǒng)所需的運(yùn)輸時(shí)間。一旦政府降低了所需的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，這在技術(shù)上將是可行的。

為月球基地提供支持。許多研究表明，月球基地具有很高的科學(xué)，探索，研究和工業(yè)研究潛力。實(shí)際上，月球基地是美國國家航空航天局人類太空探索計(jì)劃的核心，將在2020年時(shí)間框架內(nèi)實(shí)施這一計(jì)劃。雖然基地本身的建設(shè)將由政府負(fù)責(zé)，但是這類設(shè)施將需要氧氣、推進(jìn)劑、水、地表挖掘、加工廠和運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施等形式的后續(xù)支持和保障。

月球南極的隕石坑可能以冰形式存在的水。因此，該基地不但可以滿足自身的需要，還可以供給月球其他地區(qū)的探索。它可以向地球軌道提供液態(tài)氧作為推進(jìn)劑。它最初可以作為一個(gè)簡單的前哨站——包括生活在登陸器中的航天員，但很快將出現(xiàn)一個(gè)完整的永久性基地，它將作為去往火星和太陽系其他地區(qū)的先遣部隊(duì)的學(xué)習(xí)和前進(jìn)基地。一個(gè)更完整的設(shè)施將在2020至2030年間建成。它最初是政府建設(shè)和運(yùn)行的設(shè)施，但之后會過渡到政府投資建設(shè)、商業(yè)運(yùn)行的模式。這需要一個(gè)規(guī)?？涨暗纳虡I(yè)企業(yè)來運(yùn)行。

軌道上的電影制片廠?，F(xiàn)在太空電影和冒險(xiǎn)電視連續(xù)劇中的自由落體（零重力）環(huán)境是困難的、昂貴的和非常有限的。研究表明，居住模塊或經(jīng)過改裝的航天飛機(jī)外部燃料箱可以提供所需的空間和安裝攝影設(shè)備。電影制片廠可以擁有和使用這種“攝影棚”，或者由財(cái)團(tuán)擁有、租用給有需要的攝影工作室。研究表明，正常情況下太空電影制片廠在經(jīng)濟(jì)上具有可行性。這樣的工作室將依附于空間站或商業(yè)園，以滿足維護(hù)需要。

近地軌道-地球同步軌道轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)設(shè)施。一個(gè)永久性的近地軌道（LEO）-地球同步軌道（GEO）交通基礎(chǔ)設(shè)施，以收費(fèi)為基礎(chǔ)向政府和商業(yè)用戶提供服務(wù)，在未來一段時(shí)間將會成為可能，并使用前面介紹的技術(shù)。雖然最初的基礎(chǔ)設(shè)施將采用化學(xué)或電力推進(jìn)，一個(gè)特別有趣的概念是通過動量交換系索實(shí)現(xiàn)重型永久平臺之間的載荷傳送。重型平臺將能量和動量傳遞給載荷，這種近地軌道到地球同步軌道的轉(zhuǎn)移不消耗任何推進(jìn)劑。每個(gè)平臺會使載荷的速度增加到2000米/秒，釋放載荷時(shí)系索的切向速度增加載荷的軌道速度，另一端接住載荷時(shí)減去軌道速度，二者相對速度為零。

因此耗時(shí)6小時(shí)將載荷從霍曼轉(zhuǎn)移軌道轉(zhuǎn)移至地球同步軌道附近，轉(zhuǎn)移過程并不需要推進(jìn)劑。當(dāng)然，這樣做所需的能量必須來自某個(gè)地方，實(shí)際上能量來自重型平臺高度的輕微下降，而平臺的高度通過離子推進(jìn)進(jìn)行彌補(bǔ)——只是所需時(shí)間較長，比沖僅有5000。因此，實(shí)際上載荷是以每秒5000的有效比沖轉(zhuǎn)移的，只是在6小時(shí)內(nèi)完成了轉(zhuǎn)移。目前已知的任何推進(jìn)技術(shù)都做不到這一點(diǎn)。事實(shí)上，這系索“階梯”在太空中進(jìn)行反向操作同樣適用，將載荷從地球同步軌道降至近地軌道進(jìn)行維修、升級或銷毀。最終，如果這種系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)，那么地球同步軌道的交通量將大大增加，如果一段時(shí)間內(nèi)“向上的物質(zhì)運(yùn)輸量”等于“向下的物質(zhì)運(yùn)輸量”，將載荷從地球同步軌道降低到近地軌道所獲得能量可以用于將載荷從近地軌道送入地球同步軌道，除了一些不可避免的能量損失，該系統(tǒng)的運(yùn)行幾乎不需要能量。因此，不需要推進(jìn)劑的永久運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施將會得以建立。

通過地球同步軌道繼電器進(jìn)行無源配電。軌道上的大型無源無線電頻率（RF）反射器可用于中繼地球上能源豐富地區(qū)發(fā)射過來的RF能量，將其分配到能源貧乏的地區(qū)，RF能量會被接收并轉(zhuǎn)換為電力，以補(bǔ)充當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)。該系統(tǒng)也將適用于崎嶇或欠發(fā)達(dá)地區(qū)——人口中心相距遙遠(yuǎn)且沒有石油的國家，例如日本。研究表明，這種配電手段比長度大于2000千米的輸電線路要便宜。

該系統(tǒng)采用簡單的網(wǎng)格或膜發(fā)射RF功率，與在太空中發(fā)電的航天器相比，這種航天器重量更輕、造價(jià)更低。一個(gè)單一的航天器將安裝幾個(gè)獨(dú)立操縱的反射器，使能量可以提供給不同的目的地。研究表明，在這個(gè)項(xiàng)目上，60億美元的投資可能會獲得35%的回報(bào)率，而且將是一個(gè)財(cái)政支持的項(xiàng)目，可以很容易找到商業(yè)融資。

在太空中進(jìn)行太陽能發(fā)電。太陽能發(fā)電衛(wèi)星是1958年彼得·格拉澤設(shè)想出來的。將豐富、清潔、取之不盡用之不竭的太陽能轉(zhuǎn)換成微波，再將其以波束的形式傳輸?shù)脚c電網(wǎng)相連接的接收設(shè)施的硅整流二極管天線上——這個(gè)概念很簡單。然而，這一概念最初需要數(shù)百名宇航員組裝一個(gè)巨大的結(jié)構(gòu)，是一個(gè)巨大的太空計(jì)劃，這種技術(shù)也并不存在，也無法通過向用戶收取沒有競爭力的能源費(fèi)用收回其龐大的投資。

最近的研究提出運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)，包括自適應(yīng)反射膜、模塊化機(jī)器人組裝、高效太陽能電池陣列、中/低地球軌道星座、編隊(duì)飛行航天器、重力梯度穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、高效太陽能電池板、微波或激光束電力輸送，以及整個(gè)主機(jī)采用現(xiàn)代電子元件的天線和發(fā)射機(jī)。這些研究都表明這種電力在價(jià)格上比熱電或核電更有競爭力，這種完全可再生和清潔的能源來源對環(huán)境幾乎不會造成任何影響，同時(shí)可以解決世界上的電力和污染問題。

如果政府能夠降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的話——這超出了私人資助的技術(shù)機(jī)構(gòu)的能力，那么這種太空太陽能發(fā)電系統(tǒng)可能在2030年左右實(shí)現(xiàn)。對創(chuàng)業(yè)的私營公司來說，這些計(jì)劃代表著巨大的商業(yè)市場。電力公共事業(yè)部門和商業(yè)服務(wù)提供商可能會合作開發(fā)和運(yùn)行這些系統(tǒng)。將這么大質(zhì)量的系統(tǒng)送入軌道，對低成本運(yùn)載火箭來說也將是一個(gè)巨大的市場——如果這種發(fā)電方式的電費(fèi)要比其他方式更有競爭力的話，低成本運(yùn)載火箭就很有必要了。因此，雖然這是一個(gè)長期的命題和一個(gè)非常大的事業(yè)，它也不比其他商業(yè)能源工廠龐大多少。

以上所描述的幾個(gè)概念，每個(gè)概念都可能代表一個(gè)重要的商業(yè)航天計(jì)劃。在總量上，它們代表著可能的巨大的空間計(jì)劃，代表未來商業(yè)空間部門的一部分。通過為上述每個(gè)計(jì)劃和每年發(fā)射次數(shù)與每個(gè)計(jì)劃所需發(fā)射到太空的質(zhì)量構(gòu)建一個(gè)合理的但沒有明確發(fā)展和運(yùn)作路線圖的計(jì)劃，可以對這種潛力進(jìn)行評估。

太空活動主要將由私營部門承擔(dān)。然而，就像許多先進(jìn)技術(shù)的商業(yè)活動，它們可能會因政府降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的活動而受挫，也可能因?yàn)檎顒佣芤?。企業(yè)可能會在各種簡單技術(shù)的投資上與政府建立合作伙伴關(guān)系，這對雙方都有益。事實(shí)上，這種政府投資可能是巨大的，并可能是一些商業(yè)活動得以啟動的關(guān)鍵——私人無法籌集這么多的啟動資金。此外，政府可以提供鼓勵(lì)措施，例如稅收優(yōu)惠政策、執(zhí)照津貼和其他好處，以推動一些被認(rèn)為具有雙重用途或?qū)医?jīng)濟(jì)具有重大意義的活動。

事實(shí)上，美國政府已在基本技術(shù)的開發(fā)上進(jìn)行了投資，如碳納米管研究和其他能夠充分挖掘其應(yīng)用潛力的先進(jìn)技術(shù)。這項(xiàng)投資是由美國國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）、空軍、國家科學(xué)基金會和其他機(jī)構(gòu)贊助的。幾乎每一個(gè)技術(shù)先進(jìn)的國家正在做同樣的事情，因?yàn)樘技{米管在商業(yè)和軍事應(yīng)用領(lǐng)域的具有重要意義。此外，碳納米管的許多電子、電力和熱應(yīng)用正在研究之中，第一個(gè)可能會進(jìn)入的領(lǐng)域是商業(yè)電子產(chǎn)品市場。

一些商業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)存在的時(shí)間被延誤的可能性是存在的——若美國政府支持這方面和其他科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的研究經(jīng)費(fèi)大幅減少的話——這一不測事件發(fā)生的話，雖然不期望如此，但可能性也無法排除，這可能對技術(shù)發(fā)展有相當(dāng)大的負(fù)面影響。然而，由于碳納米管科學(xué)和技術(shù)在世界上非常受歡迎，美國大幅削減經(jīng)費(fèi)將導(dǎo)致美國落后于其他國家，因此不太可能發(fā)生。特別是考慮到這么多的商業(yè)產(chǎn)品將受益于碳納米管技術(shù)的引入和使用，意外就更不可能發(fā)生。這些產(chǎn)品包括每一種消費(fèi)類電子產(chǎn)品；汽車、火車、飛機(jī)、船只船舶的結(jié)構(gòu)；醫(yī)療設(shè)備和診斷技術(shù)；體育用品；和國民經(jīng)濟(jì)中其他會使用到基礎(chǔ)材料的產(chǎn)品。

這就提出了碳納米管的發(fā)展會對上面所提到哪一種商業(yè)空間應(yīng)用產(chǎn)生作用的問題。在非?，F(xiàn)實(shí)的意義上，本章中所描述的商業(yè)計(jì)劃都依賴于碳納米管。它們或許可以只使用傳統(tǒng)的材料進(jìn)行開發(fā)和運(yùn)行，但與使用碳納米管和其他先進(jìn)的技術(shù)相比，它們的重量會更重，價(jià)格會更昂貴。然而，即便情況真的如此，這些計(jì)劃的商業(yè)模式和經(jīng)濟(jì)可行性仍然將是最積極的因素，盡管為了補(bǔ)償成本的增加，這些服務(wù)的引進(jìn)將會被延遲。

對技術(shù)的投資戰(zhàn)略思維的開拓，可以促進(jìn)商業(yè)經(jīng)營，而在此所述的思路似乎具有吸引力。不幸的是，即使有可能發(fā)展這樣的戰(zhàn)略，其效用也會被質(zhì)疑，因?yàn)樗仨毑扇o數(shù)的關(guān)鍵活動和因素——支持所有商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)投資，只能參與方自行思考。此外，如果采取此類戰(zhàn)略的話，就必須接受它的局限性，當(dāng)然這已經(jīng)完全超出了本章的范圍。因此，要獲得比上一節(jié)中所討論的更為具體的技術(shù)投資戰(zhàn)略和發(fā)展藍(lán)圖，這是不可能的。

基于商業(yè)活動已經(jīng)開始在大眾太空旅行（包括亞軌道和后來的軌道）中開展，似乎很明顯，這些計(jì)劃如果在經(jīng)濟(jì)上獲得成功，將會推動可以創(chuàng)造未來應(yīng)用的技術(shù)投資。這種效應(yīng)將會為實(shí)現(xiàn)太空中的第二次工業(yè)革命帶來動力——這是未來商業(yè)航天活動的核心觀點(diǎn)。

在2010年至2020年時(shí)期的技術(shù)進(jìn)步，將由私人資本和美國政府的一些新興技術(shù)投資所推動，除了新的政府計(jì)劃之外，還將帶來新的商業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)。這些技術(shù)將使政府和商業(yè)航天計(jì)劃的開發(fā)、入軌和運(yùn)營成本呈數(shù)量級的降低。主要推動力將是發(fā)射成本呈數(shù)量級的降低，除了傳統(tǒng)的通信、導(dǎo)航、定位以及遙感商業(yè)計(jì)劃會不斷增長之外，這將引發(fā)新興非傳統(tǒng)商業(yè)航天計(jì)劃的爆炸性增長。

到2030年或以后，在總量上，這些商業(yè)計(jì)劃的規(guī)模將會超過所有的政府空間計(jì)劃——在空間系統(tǒng)的總投資上，在每年發(fā)射次數(shù)上，在軌總質(zhì)量上的，以及在軌的基礎(chǔ)設(shè)施上。未來的商業(yè)航天計(jì)劃作為一個(gè)整體，將代表著第二次工業(yè)革命——但是這一次，是在太空中。

這些商業(yè)航天計(jì)劃及其地面與空間基礎(chǔ)設(shè)施，將迅速成為美國經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，提供能源、信息、產(chǎn)品和服務(wù)，許多人和企業(yè)將依賴于這些資源。此外，美國國防和情報(bào)機(jī)構(gòu)平時(shí)也可以使用這些資源，甚至為這些機(jī)構(gòu)的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)提供支持。此外，我們想象不到的新商業(yè)計(jì)劃及其新用途也將出現(xiàn)。出于所有這些原因，未來的商業(yè)計(jì)劃將成為國家安全不可分割的部分，也需要得到保護(hù)，就像機(jī)場、飛機(jī)、火車等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施一樣得到保護(hù)，免受攻擊。這也是太空理論必須考慮的一點(diǎn)。

市場競爭和行業(yè)調(diào)整

約2010年后，航天發(fā)射服務(wù)有了新的私企提供商的出現(xiàn)，這給已有的較為封閉的市場帶來了巨大的價(jià)格壓力。早在2013年12月，SpaceX公司首次以低廉的價(jià)格將載荷發(fā)射到地球同步軌道，這給自2009年起就持續(xù)的低價(jià)發(fā)射提供了額外的信用背書。由SpaceX公司提供的低價(jià)（以“獵鷹”9 v1.1運(yùn)載火箭將載荷發(fā)射入軌的單位價(jià)格低于每磅2500美元，以“重型獵鷹”火箭將載荷發(fā)射入軌的單位價(jià)格則低于每磅1000美元），特別對于在地球靜止軌道（GTO）運(yùn)行的通信衛(wèi)星，這樣的市場壓力導(dǎo)致其競爭對手尋求不斷降低自己的價(jià)格。

首先感到壓力的是歐洲同行。2013年之前，通信衛(wèi)星發(fā)射市場幾乎被由歐洲阿麗亞娜宇航公司主導(dǎo)，該公司的主力運(yùn)載火箭是“阿麗亞娜”5和使用俄羅斯“質(zhì)子”火箭的國際發(fā)射服務(wù)（ILS）機(jī)構(gòu)。2013年 11月，為了應(yīng)對SpaceX公司在全球航天發(fā)射市場的擴(kuò)張，阿麗亞娜宇航公司宣布了對輕量衛(wèi)星采用新的靈活定價(jià)方案。隨后在2014年初，阿麗亞娜宇航公司又要求歐洲國家政府對其進(jìn)行額外補(bǔ)貼，以應(yīng)對來自SpaceX公司的競爭。

2013年底，馬斯克聲稱發(fā)射進(jìn)入地球低軌道的費(fèi)用為5650萬美元，他說：“‘獵鷹9火箭已經(jīng)是業(yè)界最便宜的了。下一步試驗(yàn)的可重復(fù)使用的‘獵鷹9將能把現(xiàn)有價(jià)格降低了一個(gè)數(shù)量級，激勵(lì)更多的初創(chuàng)型私企投入這一產(chǎn)業(yè)，從而將進(jìn)入太空的成本進(jìn)一步降低，達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)?！?014年，“獵鷹”9火箭進(jìn)入地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）的定價(jià)約為1500萬美元，這比中國長征3B火箭的費(fèi)用要低。盡管SpaceX公司的報(bào)價(jià)一般要比長征系列火箭的價(jià)低，中國政府和長城工業(yè)公司仍然將發(fā)射通信衛(wèi)星的報(bào)價(jià)定在約7000萬美元。

面臨持續(xù)的“激烈的價(jià)格競爭”，七家歐洲衛(wèi)星運(yùn)營企業(yè)包括世界四大年收入最多的公司于2014年4月向歐空局申請，“采取立即減少‘阿麗亞娜5火箭發(fā)射成本的舉措，從長遠(yuǎn)來看，讓下一代的‘阿里亞娜6火箭更適于發(fā)射小型衛(wèi)星。如果歐洲要保持住現(xiàn)有的市場份額，歐洲的現(xiàn)有航天運(yùn)載工具就要進(jìn)行大量改進(jìn)，以保持價(jià)格有競爭優(yōu)勢。在短期內(nèi)，SpaceX公司采取的對小型衛(wèi)星頗具吸引力的價(jià)格政策似乎也對“阿麗亞娜”運(yùn)載火箭保持強(qiáng)勁發(fā)展和市場青睞是不可或缺的。在2013年和2014年初的競爭性報(bào)價(jià)中，SpaceX公司贏得了許多原本“是歐洲阿麗亞娜宇航公司板上釘釘?shù)目蛻羧?，吸引他們的是每次發(fā)射6000萬美元或更少的價(jià)格?！?/p>

2014年6月，阿麗亞娜宇航公司首席執(zhí)行官伊斯里宣布?xì)W洲宇航行業(yè)已經(jīng)開始著手提升競爭力，以應(yīng)對SpaceX公司近期的市場擴(kuò)張，這包括阿麗亞娜宇航公司最大的兩家股東（運(yùn)載火箭制造商空客集團(tuán)和發(fā)動機(jī)制造商賽峰公司）成立一家新的合資公司：運(yùn)載火箭制造商空客集團(tuán)和發(fā)動機(jī)制造商賽峰集團(tuán)。沒有具體的細(xì)節(jié)變得更有競爭力，當(dāng)時(shí)公布。2015年，歐洲多國宇航機(jī)構(gòu)——?dú)W空局（ESA），正在加快重組步伐，以降低發(fā)射和衛(wèi)星成本。

2014年8月，全球營收第3大衛(wèi)星服務(wù)運(yùn)營商Eutelsat公司表示，預(yù)計(jì)未來3年間其每年花費(fèi)減少約1億歐元，這主要?dú)w功于較低的發(fā)射價(jià)格，以及通信衛(wèi)星采用電力推進(jìn)方式。該公司表示，他們使用從SpaceX公司得到的服務(wù)，而不是之前的阿麗亞娜宇航公司。2014年11月，SpaceX公司已經(jīng)從阿麗亞娜宇航公司手中奪取了“相當(dāng)數(shù)量的市場份額”。Eutelsat公司首席執(zhí)行官米歇爾羅森說，在參考ESA開發(fā)“阿麗亞娜”6火箭的過程中，“每過一年，我們就能看到SpaceX公司在進(jìn)步，獲得更大的市場份額，通過規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)進(jìn)一步降低了成本?！?014年12月，歐洲政府研究官員們批準(zhǔn)了研制新的“阿麗亞娜”6火箭，宣稱將突出“制造和運(yùn)行費(fèi)用的廉價(jià)”和“更現(xiàn)代的生產(chǎn)工藝和簡化的集成能力來降低單位成本”加上“可以根據(jù)各種衛(wèi)星和任務(wù)類型模塊化設(shè)計(jì)的火箭，以便經(jīng)受更頻繁使用帶來的經(jīng)濟(jì)性?！?016年初，阿麗亞娜宇航公司預(yù)計(jì)發(fā)射新火箭的價(jià)格為9000萬～1億歐元，這將是“阿麗亞娜”5火箭2015年發(fā)射價(jià)格的一半左右。

根據(jù)阿麗亞娜宇航公司總經(jīng)理的說法，“公司承受著來自SpaceX公司很大的競爭壓力。因此，整個(gè)歐洲同行業(yè)需要進(jìn)行重組、合并，合理化和簡化的變革?！?空客集團(tuán)（“阿麗亞娜”5火箭的制造商）首席技術(shù)官簡·博迪警告說，“那些不把艾龍·馬斯克當(dāng)真的人將會有很多麻煩事?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2016/10/31/hksj201609hksj20160910-13-l.jpg" style="">

空客公司于2015年宣布，他們將在硅谷開設(shè)一個(gè)研發(fā)中心和風(fēng)險(xiǎn)投資基金?？湛凸臼紫\(yùn)營官法布里斯·布萊耶說：“當(dāng)我們談?wù)搫?chuàng)新創(chuàng)新時(shí)，空客公司這樣的大型集團(tuán)的弱點(diǎn)是什么？我們通常相信我們有比世界上其他公司更好的想法。我們對我們掌握的技術(shù)和平臺充滿自信。但在汽車工業(yè)、航天工業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，他人的成績表明這不是真實(shí)的。我們需要對他人的想法和創(chuàng)新保持開放的態(tài)度。

空客集團(tuán)首席執(zhí)行官湯姆·恩德斯表示，“大公司做的唯一途徑是在主營業(yè)務(wù)部門外建立新的業(yè)務(wù)部門。為此，我們允許并鼓勵(lì)試驗(yàn)性行動……我們已經(jīng)開始這樣做，但沒有先例……這需要一點(diǎn)點(diǎn)的試驗(yàn)和犯錯(cuò)。我們都覺得受到互聯(lián)網(wǎng)公司的挑戰(zhàn)?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2016/10/31/hksj201609hksj20160910-14-l.jpg" style="">

在SpaceX公司2015年6月發(fā)射失敗后，“阿麗亞娜”運(yùn)載火箭的部分載荷因低價(jià)、靈活性大，歐空局圭亞那航天中心太空港運(yùn)營費(fèi)用的削減都使阿麗亞娜宇航公司重新奪回了商業(yè)發(fā)射合同的競爭優(yōu)勢。SpaceX公司于2015年12月成功回收火箭的創(chuàng)舉沒有改變的阿麗亞娜宇航公司愿景。阿麗亞娜宇航公司首席執(zhí)行官伊斯里表示，“可重復(fù)使用火箭所面臨的挑戰(zhàn)并沒有消失。高度穿越大氣層時(shí)，一級火箭或發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)所受到的壓力；為儲存返回燃料而不能發(fā)揮火箭的最大動力；需要許多年發(fā)射嘗試，才能達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，這些都是未決的問題。”

同樣面臨SpaceX公司市場競爭的是美國最大的航天發(fā)射服務(wù)提供商——聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟（ULA），該公司于2014年宣布了重組發(fā)射業(yè)務(wù)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型——將兩種運(yùn)載火箭削減為一種，同時(shí)實(shí)施反復(fù)和漸進(jìn)發(fā)展項(xiàng)目，以在未來10年內(nèi)制造出一種部分可回收、更廉價(jià)的運(yùn)載火箭。ULA的組建背景可以追溯到冷戰(zhàn)時(shí)期，美國航天工業(yè)的過量建設(shè)使得政府重金研發(fā)兩種用途類似但是結(jié)構(gòu)不同的火箭，一種是波音公司的“德爾塔”系列，一種是洛馬公司的“宇宙神”系列。由于冷戰(zhàn)結(jié)束后發(fā)射需求減少，但發(fā)射成本則暴漲。ULA的組建目的也是為了促成火箭制造通用化來降低成本，更重要的是自恃為軍方唯一合作的壟斷機(jī)構(gòu)，可繼續(xù)向政府伸手要錢。

一直以來，ULA獲得的商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射訂單都比其發(fā)射美國軍方載荷訂單要少，但公司首席執(zhí)行官托瑞·布朗諾相信，新的廉價(jià)火箭能在商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射領(lǐng)域取得優(yōu)勢和成功。美國聯(lián)邦審計(jì)署預(yù)計(jì)ULA給美國政府每次發(fā)射火箭的平均成本已經(jīng)上升到約4.2億美元。2015年5月，ULA宣稱，如果不能贏得商業(yè)和民用衛(wèi)星發(fā)射訂單來抵消美國軍用和間諜衛(wèi)星發(fā)射的削減，公司將會走到破產(chǎn)的地步。

SpaceX公司一直是“行業(yè)內(nèi)的廉價(jià)供應(yīng)商。”然而，在美國的軍事載荷發(fā)射市場，自從2006年洛馬公司和波音公司合資組建ULA后，它有近10年沒有面臨任何競爭。ULA從未和SpaceX這樣的公司正面交鋒過，坦率地講，別的火箭發(fā)射商也沒遇到過這樣的對手。每一次SpaceX都會追逐一部分市場份額，每個(gè)人都說這家公司不可能做到，然而事實(shí)證明它能做到。SpaceX公司也顛覆了美國傳統(tǒng)的軍事航天發(fā)射秩序，這被航天專家稱為一種壟斷，也受到一些國會議員的批評。2015年5月，SpaceX公司的“獵鷹”9 v1.1火箭經(jīng)由美國空軍認(rèn)證，可以參與競爭發(fā)射對美國國家安全至關(guān)重要的昂貴衛(wèi)星資產(chǎn)。

隨著廉價(jià)航天發(fā)射服務(wù)提供商的出現(xiàn)和ULA逐年增加的發(fā)射成本，人們越來越將關(guān)注的焦點(diǎn)落在ULA從美國政府那里獲得的發(fā)射訂單，以及政府為維持其發(fā)射能力而提供年度撥款10億美元。尤其是美國空軍竟然沒有通過競標(biāo)過程，就向ULA購買了36枚火箭，以進(jìn)行多達(dá)28次發(fā)射任務(wù)，這項(xiàng)合同總金額為110億美元，引來同業(yè)競爭者SpaceX公司的抗議。SpaceX公司聲稱ULA的發(fā)射成本約為每次4億6000萬美元，并給出9000萬美元報(bào)價(jià)提供類似的發(fā)射服務(wù)。作為回應(yīng)，ULA前首席執(zhí)行官米迦勒·伽斯說則稱，ULA的平均發(fā)射成本為2億2500萬美元，并在未來會降低至1億美元。

2015年3月，ULA首席執(zhí)行官托利·布朗諾在國會公開了這項(xiàng)合同的金額，以便“澄清誤解”。據(jù)他稱，SpaceX公司提到的 110億美元不僅包括36枚火箭（28次發(fā)射任務(wù)），還包括另外50次任務(wù)。實(shí)際合同框架之一是耗資64億美元制造50枚火箭，另一項(xiàng)是制造28枚火箭，以及第三項(xiàng)價(jià)值69億美元發(fā)射所有78枚火箭的合同。ULA發(fā)射每枚火箭的實(shí)際成本為2億2500萬美元，最小花費(fèi)為1億6400萬美元，“宇宙神”V 401火箭的成本與“獵鷹”9 v1.1火箭相近，而最昂貴的是4億美元的“德爾塔”IV重型火箭。

2016年3月，ULA工程副總裁布拉特·托比公開承認(rèn)，在制造火箭的成本上難與另一家私人火箭公司SpaceX競爭，且透露ULA在去年空軍合同的競標(biāo)中有欺瞞成分。ULA作為美國軍方唯一的火箭供應(yīng)商，該言論引起來自軍方和國會對ULA的調(diào)查。托比旋即在隔天引咎辭職。

自ULA欺瞞美國軍方事件曝光后，ULA總裁立刻在網(wǎng)上發(fā)出推特文，駁斥托比的言論，并借機(jī)澄清公司歡迎競爭。面對SpaceX的低成本競爭，ULA也聲明會降低自己的生產(chǎn)成本來維持目前的火箭發(fā)射訂單。值得一提的是，目前ULA使用的火箭發(fā)射發(fā)動機(jī)制造商來自俄羅斯。自2013年烏克蘭危機(jī)之后曾中斷過供應(yīng)，但不久后恢復(fù)。從政治風(fēng)險(xiǎn)、國家安全和生產(chǎn)成本來考慮，SpaceX自然是首選。然而從技術(shù)層面，與軍方合作多年的ULA集團(tuán)仍舊積累著多年領(lǐng)先的技術(shù)專利。至于SpaceX日后能否避免ULA尾大不掉的情況，仍需要持續(xù)觀察。

當(dāng)SpaceX公司的“獵鷹”9火箭于2015年12月首次成功完成發(fā)射和回收后，某投資銀行的股票分析師杰夫里估計(jì)，“獵鷹”9號火箭發(fā)射衛(wèi)星的成本可能會在該公司通常報(bào)價(jià)6100萬美元的基礎(chǔ)上減少約40%，而SpaceX公司對此技術(shù)的預(yù)測只是30%。

早在2014年8月，媒體指出美國航天發(fā)射市場在2020年代可能有兩種超重型運(yùn)載火箭競爭，它們能將至少100噸重的載荷送入低地球軌道。目前，美國政府正在研發(fā)的太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS），是一種載荷70～130噸的重型運(yùn)載火箭。在商業(yè)方面，SpaceX公司正在開發(fā)一種超重型運(yùn)載火箭，它能將100噸重的載荷送入地球軌道。SpaceX公司已經(jīng)淡化參與SLS項(xiàng)目競爭的可能。然而，若SpaceX公司的超重型運(yùn)載火箭在未來幾年取得進(jìn)展，美國的兩款超重型火箭將形成激烈的論戰(zhàn)將不可避免，尤其在政治層面。

除了提供發(fā)射服務(wù)合同的降價(jià)，發(fā)射服務(wù)提供商也在轉(zhuǎn)型以滿足不斷增長的行業(yè)內(nèi)競爭壓力。ULA已開始對任務(wù)流程和勞動力進(jìn)行大規(guī)模重組，以便減少50%的成本。2015年5月，聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟又宣布將裁撤30%的高管，即12名高管。當(dāng)該公司努力尋求削減成本和擴(kuò)展新市場的時(shí)期，管理層裁員是“開始重大重組和重新設(shè)計(jì)的開始”。

此外，作為美國航天發(fā)射的“國家隊(duì)”，ULA公司也將在技術(shù)創(chuàng)新中做出反擊。2016年4月，美國航天基金會主辦的國家航天年會上，ULA總裁兼首席執(zhí)行官托里·布魯諾提出區(qū)別于SpaceX公司的火箭再回收方案。他說，目前大部分航天企業(yè)，如SpaceX公司剛剛成功回收的“獵鷹”9火箭都將注意力集中在回收第一級火箭上，但ULA計(jì)劃在其下一代運(yùn)載火箭“火神”上將采用上面級火箭在軌復(fù)用技術(shù)，該火箭的上面級火箭將可以在軌重新加注燃料，然后與其他在軌載荷結(jié)合，以執(zhí)行更復(fù)雜的太空任務(wù)。

布魯諾表示，他們希望繞過可回收火箭的主要難題，讓火箭穿過大氣層重返地面：“我們有了一個(gè)主意，你瞧，為什么要把它帶回地面，為什么不直接（在太空中）重新使用？”他說：“為什么不讓它留在太空里？”在這個(gè)時(shí)期發(fā)布“火神”火箭的可復(fù)用新技術(shù)可能是其對競爭對手的一個(gè)回應(yīng)。此前，ULA已經(jīng)宣布其“火神”火箭的第一級火箭發(fā)動機(jī)可通過降落傘回收。

目前，ULA的主要運(yùn)載火箭“宇宙神”5的上面級，也就是“半人馬”火箭，可以在太空中工作7～8小時(shí)，這可以讓ULA直接將太空飛行器送入地球同步軌道。布魯諾稱，“火神”火箭將采用新的先進(jìn)低溫漸進(jìn)式上面級（ACES），將有足夠的燃料在軌工作7～8天。這將允許ACES在太空中執(zhí)行多次任務(wù)，例如太空交匯和對接，如果能夠進(jìn)行太空加油，其壽命還能進(jìn)一步延長。布魯諾表示ULA的計(jì)劃是建造一個(gè)ACES組成的上面級火箭“加油機(jī)群”，可以在太空中為彼此加注燃料，以取得最佳燃料利用率。這一能力將讓一些復(fù)雜的太空任務(wù)成為可能，例如“分布式載荷”，也就是將航天器部件分別發(fā)射入軌，然后在軌組裝。

南安普敦大學(xué)的研究員克萊門斯魯姆夫認(rèn)為全球宇航工業(yè)在“一個(gè)舊世界中發(fā)展，它的發(fā)展資金是由政府提供，從而為航天工業(yè)提供了一個(gè)穩(wěn)定基礎(chǔ)。這種穩(wěn)定傾向于不愿冒險(xiǎn)發(fā)展新技術(shù)。”因此，SpaceX公司的出現(xiàn)讓其他業(yè)內(nèi)的大公司吃了一驚，因?yàn)檫@些大公司對發(fā)展顛覆性的宇航技術(shù)不以為然。SpaceX公司表明，過去30年間的技術(shù)積累已經(jīng)足夠發(fā)展新的、足以改變游戲規(guī)則的航天發(fā)射手段?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2016/10/31/hksj201609hksj20160910-19-l.jpg" style="">

SpaceX公司與阿麗亞娜宇航公司和ULA之間的較量，堪稱商業(yè)航天發(fā)射市場的“泰坦之爭”。但商業(yè)航天發(fā)射市場尚有留給小微私企發(fā)展的足夠空間。與那些大公司將客戶瞄準(zhǔn)造價(jià)數(shù)億美元的商用、軍用衛(wèi)星相比，小型衛(wèi)星的發(fā)展方興未艾。根據(jù)《2015年太空情報(bào)報(bào)告》預(yù)測，到2020年，重量低于50千克的小型衛(wèi)星將占到所有衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量的75%。僅在2015年就有175顆小型衛(wèi)星升空。美國行星實(shí)驗(yàn)室公司于2014年1月發(fā)射了28顆微型遙感衛(wèi)星，組建了全世界最大的遙感衛(wèi)星群flock-1。公司預(yù)計(jì)未來3年內(nèi)，這一衛(wèi)星數(shù)量將達(dá)到131顆。

對于暴漲的小衛(wèi)星發(fā)射市場，出現(xiàn)了專司發(fā)射小衛(wèi)星的發(fā)射方式和發(fā)射企業(yè)。原因如下：除了軍用型號，較多時(shí)候微小衛(wèi)星/小衛(wèi)星是作為次要的第二載荷進(jìn)行搭載發(fā)射。考慮須適應(yīng)主星的發(fā)射條件、對載具的技術(shù)狀態(tài)影響降到最小等限定因素，可供選擇的搭載機(jī)會并不多；若依靠大衛(wèi)星搭載發(fā)射，小衛(wèi)星難以進(jìn)入理想的軌道；微小衛(wèi)星雖然體形小巧，但把它送上天也并不便宜。微小衛(wèi)星的發(fā)射成本約每千克2萬到3萬美元?，F(xiàn)在國外一些公司正試圖將這一成本降到每千克1000美元，但要真正實(shí)現(xiàn)，還需時(shí)日；由于起點(diǎn)低，初創(chuàng)企業(yè)要涉足航天發(fā)射領(lǐng)域，往往從小型運(yùn)載火箭做起。SpaceX公司最初的太空發(fā)射業(yè)務(wù)就是從“獵鷹”1小型火箭起步?，F(xiàn)在，諸如火箭實(shí)驗(yàn)室公司，維珍銀河公司都涉足小衛(wèi)星發(fā)射業(yè)務(wù)。

致力于小型衛(wèi)星發(fā)射市場的螢火蟲航天系統(tǒng)公司宣布，該公司正在研發(fā)一種將來會用于其“螢火蟲-阿爾法”火箭兩級同的燃燒室。

FRE-R1發(fā)動機(jī)是一個(gè)探索型號。采用液氧/煤油燃料，但燃燒室的基本設(shè)計(jì)也可以使用甲烷作為燃料。火箭上面級使用FRE-1的改型，可產(chǎn)生7000磅力（約31.1千牛）推力，第一級為有著簇狀燃燒室的FRE-2發(fā)動機(jī)，可產(chǎn)生125000磅力（556千牛）推力。

“螢火蟲-阿爾法”火箭設(shè)計(jì)目標(biāo)是將約400千克衛(wèi)星載荷送入近地軌道，單次載荷發(fā)射費(fèi)用為900萬美元。本次試驗(yàn)系列成功驗(yàn)證了發(fā)動機(jī)的起動、關(guān)閉及穩(wěn)定狀態(tài)下的燃燒。該試驗(yàn)也可證明“螢火蟲”的試驗(yàn)場具有完整的功能性。接下來的發(fā)動機(jī)試驗(yàn)將重點(diǎn)測試性能調(diào)節(jié)和長時(shí)任務(wù)循環(huán)的運(yùn)行。FRE-2的首次點(diǎn)火試驗(yàn)預(yù)計(jì)將在2016年初進(jìn)行。

而另一家創(chuàng)業(yè)私企，火箭實(shí)驗(yàn)室公司打算將僅重220磅（約100千克）的小衛(wèi)星送入近地軌道，每次發(fā)射要價(jià)僅為490萬美元。這種火箭的發(fā)動機(jī)之所以節(jié)省成本，奧妙在于它將昂貴的渦輪泵發(fā)動機(jī)換成了結(jié)構(gòu)簡單得多、由鋰聚合物驅(qū)動的電動機(jī)，與3D打印的零部件相結(jié)合后，它就能將火箭的成本、復(fù)雜程度和重量顯著降低。在傳統(tǒng)的液體燃料火箭發(fā)動機(jī)中，渦輪機(jī)械將精確配比的液體燃料和液氧泵入發(fā)動機(jī)的燃燒室后，兩者混合燃燒來產(chǎn)生推力。這些渦輪泵由極其復(fù)雜的部件構(gòu)成，這些部件又需要自己的發(fā)動機(jī)高效運(yùn)行才能讓發(fā)動機(jī)的其他部分有效運(yùn)轉(zhuǎn)。這類發(fā)動機(jī)還因故障頻發(fā)而飽受詬病。電池能效和添加物制造技術(shù)的突破，使這種火箭及其發(fā)動機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，但貝克表示，火箭實(shí)驗(yàn)室的動機(jī)并不是打造最聰明、技術(shù)上最精密的火箭。

發(fā)射頻率是火箭實(shí)驗(yàn)室公司商業(yè)計(jì)劃中很重要的一塊?；鸺龑?shí)驗(yàn)室公司能把小型載荷完全放在一枚火箭上，幾周內(nèi)即可發(fā)射，將來它或許就能按照市場所需頻繁發(fā)射。一旦這類衛(wèi)星的發(fā)射成本和搭載在較大火箭上發(fā)射的成本相當(dāng)，它們就能升入軌道并開始產(chǎn)生價(jià)值。鑒于小型衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)正以兩位數(shù)的年增長率快速發(fā)展（2014年約有150顆小型衛(wèi)星升空，2015年及以后預(yù)計(jì)會有更多），一枚價(jià)值500萬美元的火箭可以獲得一個(gè)更健康的細(xì)分市場。今年，火箭實(shí)驗(yàn)室公司將繼續(xù)測試其電動火箭，首次商業(yè)發(fā)射預(yù)計(jì)將在2016年底進(jìn)行。

追求新興產(chǎn)業(yè)和市場是資本的本性，新興航天產(chǎn)業(yè)也備受私人資本青睞。風(fēng)投公司（VC）在2015年向商業(yè)航天初創(chuàng)型公司投資了18億美元，這是將近前15年產(chǎn)業(yè)內(nèi)投資總和的兩倍。根據(jù)宇航產(chǎn)業(yè)分析機(jī)構(gòu)金牛座集團(tuán)（Tauri Group）最新發(fā)布的報(bào)告，航天產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)公司在2015年跨過了一個(gè)重大的拐點(diǎn)，眾多風(fēng)投機(jī)構(gòu)爭先恐后地向這些年輕的創(chuàng)業(yè)公司進(jìn)行投資。

現(xiàn)在，隨著SpaceX等私企取得了顯著的成功，更多投資者也開始將航天領(lǐng)域當(dāng)成類似傳統(tǒng)的科技領(lǐng)域來看待——他們認(rèn)為航天領(lǐng)域也可以迅速將產(chǎn)品投入市場，并在相對較短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生收益。不過這些產(chǎn)品和收益更偏重于信息方面。

“SpaceX打開了這扇門，但是真正為行業(yè)帶來投資的是數(shù)據(jù)?！苯鹋Ｗ瘓F(tuán)執(zhí)行董事克里斯坦森指出。很多創(chuàng)業(yè)公司，比如行星實(shí)驗(yàn)室公司、地圖盒子公司、黑色天空環(huán)球公司和軌道洞察公司等，都把自己定位為一個(gè)天基數(shù)據(jù)鏈的角色，他們要么制造和管理著一批小型地球測繪衛(wèi)星，要么就是在分析這些衛(wèi)星搜集的數(shù)據(jù)。這種小型衛(wèi)星只要數(shù)量上部署得足夠多，就能定期實(shí)時(shí)提供全球的島瞰圖像。同時(shí)這些公司提供的數(shù)據(jù)還可以用來監(jiān)測全球的經(jīng)濟(jì)活動。

投資者們認(rèn)為，這些數(shù)據(jù)還有很多價(jià)值沒有被開發(fā)出來，這些價(jià)值，再加上小型衛(wèi)星零部件成本的下降，導(dǎo)致了投資者對年輕的航天創(chuàng)業(yè)公司的態(tài)度也發(fā)生了轉(zhuǎn)變。克里斯坦森認(rèn)為，在將來一段時(shí)間，最重要的問題是，哪些公司能夠邁出當(dāng)前的“待產(chǎn)出”階段，開始產(chǎn)出風(fēng)投機(jī)構(gòu)真正期盼的投資收益。

報(bào)告顯示，從2000年到2015年年末，航天領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)公司共獲得133億美元投資，包括29億美元的風(fēng)險(xiǎn)投資。其中有18億美元，即三分之二的風(fēng)投資本是在2015年發(fā)生的。風(fēng)險(xiǎn)投資的大量涌入，說明投資者對航天領(lǐng)域的認(rèn)知發(fā)生了轉(zhuǎn)變。

2015年注入商用航天領(lǐng)域的一些重大投資非常值得一提。這些重大投資指的是靠天使投資和風(fēng)險(xiǎn)投資起家的創(chuàng)業(yè)公司所獲得的種子資金、風(fēng)投或私募投資，包括谷歌和富達(dá)向馬斯克的SpaceX投資10億美元，衛(wèi)星通訊公司OneWeb的A輪5億美元融資，以及亞馬遜創(chuàng)始人貝索斯為其藍(lán)色起源公司進(jìn)行的重大投資等。

研究還指出，2015年其他50多家風(fēng)投機(jī)構(gòu)也向航天企業(yè)進(jìn)行了投資，這表明一向被人們認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)過高、收益太慢的航天領(lǐng)域，已經(jīng)成了風(fēng)投界眼中的熱土。非航天行業(yè)針對航天領(lǐng)域的投資行為的確達(dá)到了史無前例的水平。對于這些創(chuàng)業(yè)公司來說，2015年是投資額非常大的一年。

新藍(lán)?！匦⌒行遣傻V

2013年1月15日，一顆編號為2012DA14，直徑45米左右的小行星從極近處飛掠地球，距離最近時(shí)僅有27000千米，甚至比同步衛(wèi)星的距離還近。恰巧在同一天，俄羅斯車?yán)镅刨e斯克遭遇了一場突如其來的隕石雨，隕石在空中爆炸引發(fā)的沖擊波震碎了當(dāng)?shù)胤课莸拈T窗玻璃，并導(dǎo)致1200余人受傷。這兩次事件加深了人們對地球未來遭遇小行星撞擊的憂慮，不過也引發(fā)我們思考這樣一個(gè)問題：能不能將這些危險(xiǎn)的“不速之客”變害為寶，讓這些“送上門來”的寶貴資源得到充分利用呢？

事實(shí)上，利用小行星上的寶貴資源造福人類這一想法由來已久。小行星是太陽系早期的孑遺， 目前已知太陽系內(nèi)共有70萬顆以上的小行星，其中90%以上分布在火星和木星軌道之間稱為“小行星主帶”的區(qū)域，其余則散落太陽系各處，有的還經(jīng)過地球附近，對地球的安全構(gòu)成潛在威脅。通過對小行星的光譜以及對落在地球上的隕石進(jìn)行分析，科學(xué)界目前將小行星劃分為石質(zhì)、碳質(zhì)和金屬等多種類型。這其中，金屬型的小行星主要由鐵、鎳構(gòu)成，并含有多種金屬元素，特別是鉑、鈷、銠、銥、鋨等珍稀金屬。

據(jù)亞利桑那大學(xué)的約翰·劉易斯教授分析，直徑僅1千米的普通小行星重達(dá)20億噸，其中含有2億噸鐵，3000萬噸高品質(zhì)鎳，150萬噸戰(zhàn)略金屬鈷以及7500噸鉑系金屬混合物，單單鉑的價(jià)值就高達(dá)1500億美元。事實(shí)上，地球形成時(shí)這些密度較大的金屬元素大都沉入地核，現(xiàn)今能找到的重金屬礦藏有許多正是后來小行星撞擊地球表面的產(chǎn)物。在全球金屬消費(fèi)量日漸攀升，地球金屬資源即將耗竭的今天，設(shè)法開發(fā)小行星蘊(yùn)藏的金屬資源顯得尤為必要。

開發(fā)月球、火星等星球而言，開發(fā)小行星資源具有顯著優(yōu)勢：小行星的重力幾可忽略不計(jì)，大大方便了飛船起降和采礦設(shè)備的建設(shè)，還可為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)研發(fā)提供低重力環(huán)境；小行星的總數(shù)巨大，總表面積大，化學(xué)組成多樣化，可提供不同的資源以供開采利用：珍稀金屬可運(yùn)回地球，普通金屬可就地利用，用于搭建太空中的采礦營地及居所；碳質(zhì)小行星上富含的水冰可分解成飛船所需的氫氧燃料，或用來滿足航天員的生活需要，降低太空采礦的成本。

然而，小行星的低重力環(huán)境也是一把雙刃劍，加之缺少磁場、大氣層和臭氧層，無法屏蔽太陽及宇宙輻射，對航天員的健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅；主帶小行星距離太陽十分遙遠(yuǎn)，太陽能的利用率只有地球附近的幾分之一至十幾分之一； 大多數(shù)小行星的結(jié)構(gòu)疏松，開采和利用較為低效；主帶小行星遭受隕星撞擊較為頻繁，可能很容易將辛苦建成的營地摧毀。這些都是開發(fā)小行星資源不得不面對的問題和挑戰(zhàn)。

要開采一顆小行星，首先要選好目標(biāo)。初期的太空采礦理所當(dāng)然會把近地小行星作為首選目標(biāo)。在小行星上著陸，需要將錨鏈像炮彈一樣發(fā)射出去，牢牢釘死在小行星表面，再逐步收緊錨鏈?zhǔn)癸w船降落。由于主帶小行星距地球有數(shù)十分鐘的通信時(shí)差，將采礦完全交由自動機(jī)械來做似乎不太靠譜，可能需要建設(shè)采礦監(jiān)視站，由專業(yè)人員定期巡視并維護(hù)。最后，還需要考慮如何將開采得到的礦物運(yùn)回地球。目前所設(shè)想的運(yùn)輸方案主要有直接運(yùn)送礦石回地球，就地冶煉后運(yùn)回金屬，甚至將小行星整體拖曳到繞地軌道再行開采。相比運(yùn)送礦石，運(yùn)回金屬可大大降低運(yùn)輸成本，但需要將冶煉設(shè)施先行運(yùn)至采礦地點(diǎn)。最后一種設(shè)想看似離譜，但以現(xiàn)有的技術(shù)手段并非無法做到，且俘獲來的小行星可為建設(shè)太空補(bǔ)給站提供平臺，同時(shí)也能為未來地球防御小行星撞擊事件進(jìn)行先期的技術(shù)儲備與實(shí)踐。

截至目前，人類對小行星還僅僅停留在零星的無人探測階段。第一次對小行星的近距離探測始于美國1989年發(fā)射的木星探測器“伽利略”號，它順路拜會了兩顆小行星“加斯帕”和“艾達(dá)”，并發(fā)現(xiàn)后者有一顆衛(wèi)星。第一個(gè)專門的小行星探測器“會合-舒梅克”號在1996年發(fā)射，它在拜訪小行星“梅西爾德”后環(huán)繞并降落在愛神星上。2010年，日本于5年前發(fā)射的“隼鳥”號在小行星“絲川”登陸采樣后，克服千難萬險(xiǎn)成功返回，首次將小行星的樣品送回地球。目前尚有美國的“黎明”號，它于去年7月結(jié)束對灶神星的考察前往谷神星，預(yù)計(jì)2015年到達(dá)。與世界領(lǐng)先水平相比，我國在小行星探測領(lǐng)域才剛剛起步。2012年12月13日，“嫦娥二號”在距離3千米處飛掠4179號小行星“圖塔蒂斯”并用太陽翼監(jiān)視相機(jī)拍下近距離清晰影像，從而實(shí)現(xiàn)了中國小行星探測 “零”的突破。

但更大膽的行動也正在策劃當(dāng)中。美國行星資源公司于2010年11月成立，并已得到谷歌首席執(zhí)行官拉里·佩奇與著名電影導(dǎo)演詹姆斯·卡梅隆等眾多富豪的資助。它的目的是要借開發(fā)與實(shí)踐小行星采礦的技術(shù)“擴(kuò)大地球的天然資源基礎(chǔ)”。為了實(shí)現(xiàn)自動化小行星采礦這項(xiàng)長遠(yuǎn)目標(biāo)，該公司現(xiàn)已開始制造用于觀測小行星的太空望遠(yuǎn)鏡，下一步將遣送探測器到選定的小行星附近進(jìn)行勘察。目前，該公司的第一個(gè)太空飛行器A3R已經(jīng)成功部署。A3R飛船演示了幾個(gè)關(guān)于軌道飛行控制的幾個(gè)核心技術(shù)，比如控制系統(tǒng)、飛行軟件、電子設(shè)備等，行星資源公司希望A3R飛船能夠在未來進(jìn)入太陽系深處對富含貴金屬資源的小行星進(jìn)行勘察，掌握太陽系內(nèi)豐富的小行星資源，為大規(guī)模開采小行星提供前期的技術(shù)支持。

與此同時(shí)，另一家深空工業(yè)公司也躍躍欲試，計(jì)劃在兩年內(nèi)發(fā)射第一架名為“螢火蟲”的無人探測器。深空工業(yè)已經(jīng)擬定了太空采礦“四步走”方案。首先，科學(xué)家們會發(fā)射體型相對較小的衛(wèi)星接近小行星，利用攝像頭和成像系統(tǒng)來判定它們的物質(zhì)構(gòu)成和礦產(chǎn)資源潛力；隨后，更大型的無人駕駛飛船會登陸小行星收集礦物，將其帶回近地軌道；第三步，飛船上的相關(guān)設(shè)備將“就地”對這些原材料進(jìn)行加工，繼而為最后一步的太空制造業(yè)奠定基礎(chǔ)。

開發(fā)小行星資源將為人類帶來怎樣的機(jī)遇與挑戰(zhàn)？《趕往火星》一書的作者羅伯特·祖布林認(rèn)為，未來地球、火星和小行星帶之間有可能形成新時(shí)代的“三角貿(mào)易”：將高技術(shù)產(chǎn)品從地球運(yùn)去火星，將低技術(shù)生產(chǎn)和生活用品從火星送往小行星，最后將開采小行星獲得的金屬礦物帶回地球，如此可大大降低主帶小行星的采礦成本，并將使人類文明沖出地球，放眼太陽系。不過，隨之而來的太空政治化，以及將珍稀金屬大量運(yùn)回地球可能引發(fā)的金融動蕩等一系列后果也發(fā)人深省。無論如何，鉑系金屬的廣泛應(yīng)用至少將大大推動以此為催化劑的化工、環(huán)保和制藥行業(yè)，給我們帶來更廉價(jià)的藥物，更好的生活質(zhì)量和更潔凈的天空。

但除去技術(shù)和資金難題外，此項(xiàng)目還面對一系列法律問題。1967年，聯(lián)合國制定了《外層空間條約》，禁止任何人將太空領(lǐng)域“據(jù)為己有”，獲得了103個(gè)國家的批準(zhǔn)。不過，開采資源運(yùn)回地球似乎就另當(dāng)別論了。美國曾嘗到第一口鮮，從月球上帶回了約合382千克的巖石，目前已成其財(cái)產(chǎn)。其他國家尚未對此提出異議。

現(xiàn)在，情況有了新的變化。2015年11月25日，美國總統(tǒng)奧巴馬簽署了由美國國會審核通過的《美國商業(yè)太空發(fā)射競爭法案》，該法案正式成為美國法律。該法案是一個(gè)前瞻性的法案，涉及美國在太空領(lǐng)域探索的諸多方面。美國承諾在未來10年內(nèi)加強(qiáng)對國際空間站的投資，將國際空間站壽命從2020年延長至2024年，以保證相關(guān)商業(yè)計(jì)劃和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。此外，該法案還取消了此前美國法律對航天領(lǐng)域私人企業(yè)的種種法律限制，賦予私人太空采礦權(quán)。

在線網(wǎng)站TECE TIME引述法案內(nèi)容稱：“任何參與小行星或太空資源商業(yè)復(fù)蘇計(jì)劃的美國公民，都有權(quán)獲得在小行星或太空的任何資源，包括根據(jù)使用法律獲得的擁有、運(yùn)輸、使用、銷售小行星及太空任何資源的權(quán)利?！蓖瑫r(shí)，法案也明文規(guī)定，商業(yè)開采的范疇僅限于沒有生物存在的小行星，“如果商業(yè)探查機(jī)構(gòu)在小行星上發(fā)現(xiàn)生物，就算是微生物，也不能利用該行星資源來進(jìn)行牟利，否則將受到嚴(yán)處?！?/p>

另外，法案還同時(shí)規(guī)定，若沒有重大事故發(fā)生，聯(lián)邦航空管理局（FAA）無權(quán)干涉私人太空旅行行業(yè)；反對私人太空旅游公司讓付費(fèi)游客自己承擔(dān)旅行風(fēng)險(xiǎn)。在法案獲得通過后，行星資源公司聯(lián)合創(chuàng)始人埃里克·安德森立即發(fā)文稱：“多年之后，當(dāng)我們回看法案獲得通過的時(shí)刻，你會發(fā)現(xiàn)它是歷史上多么關(guān)鍵的一步，它開啟了將人類文明傳播到地球之外的偉大進(jìn)程?！?/p>

人類在探索太空的過程中發(fā)現(xiàn)，近地軌道上，有9000余顆小行星，它們中的許多貯藏著難以預(yù)估的水資源和貴金屬資源?！耙坏┻@些資源能為人類所利用，人們將不用再為快速消竭的地球資源而擔(dān)憂?！卑驳律谏鲜鑫母逯蟹Q。

私人企業(yè)與政府背景美國國家航空航天局（NASA）的最大區(qū)別在于，它既要以人類進(jìn)步為己任，又需要盈利以支撐進(jìn)一步的發(fā)展。新法案對這些私人企業(yè)是無疑是一個(gè)利好消息。在獲得美國法律支持之后，他們所需要做的，就是解決項(xiàng)目所需的大筆資金以及攻克技術(shù)難題。

不過，外界認(rèn)為該法案與1966年聯(lián)合國大會通過的《外層空間條約》相違背。《外層空間條約》指出，任何國家不得將太空的任何部分據(jù)為己有，所有國家對外層空間的利用，必須是和平用途。而美國也是《外層空間條約》的簽署國之一。