美國(guó)“國(guó)際空間站”商業(yè)化發(fā)展情況淺析

程磊 楊偉杰 李玉高 楊榕（中國(guó)空間技術(shù)研究院）

2019年6月7日，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）發(fā)布了《NASA 低地球軌道商業(yè)開(kāi)發(fā)計(jì)劃》，旨在擴(kuò)大對(duì)“國(guó)際空間站”的商業(yè)應(yīng)用，將“國(guó)際空間站”更多地向商業(yè)企業(yè)開(kāi)放，讓美國(guó)的工業(yè)創(chuàng)新性和獨(dú)創(chuàng)性推動(dòng)低地球軌道（LEO）上商業(yè)航天活動(dòng)蓬勃發(fā)展。NASA 在低地球軌道上的最終目標(biāo)是與工業(yè)界合作建立完善的生態(tài)系統(tǒng)，NASA 作為其中以較低成本購(gòu)買服務(wù)和能力的眾多客戶之一。2019年6月21日，NASA 發(fā)布征集可加裝到“國(guó)際空間站”上商業(yè)艙段方案的招標(biāo)文件，招標(biāo)文件系NASA“下一步空間探索技術(shù)伙伴關(guān)系”（NextSTEP）計(jì)劃的一個(gè)附件，旨在利用公私合作方式來(lái)開(kāi)發(fā)與探測(cè)相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)招標(biāo)文件，NASA 最終將把“國(guó)際空間站”和諧號(hào)艙段上的一個(gè)對(duì)接口提供給商業(yè)艙段使用。中選廠家將不晚于2024年9月將其艙段裝到站上。2019年7月31日，NASA 局長(zhǎng)吉姆·布萊登斯坦在“國(guó)際空間站”研究與開(kāi)發(fā)會(huì)議上發(fā)表演講時(shí)稱，NASA 增加“國(guó)際空間站”商業(yè)利用的新戰(zhàn)略將帶來(lái)低地球軌道的“工業(yè)化”。

鼓勵(lì)推進(jìn)“國(guó)際空間站”的商業(yè)利用是NASA 遠(yuǎn)期構(gòu)想的一部分，這將促進(jìn)NASA 騰出更多資源實(shí)施開(kāi)展更遠(yuǎn)的深空探索。NASA 已經(jīng)放棄2025年停止為“國(guó)際空間站”直接提供聯(lián)邦經(jīng)費(fèi)的方案，但國(guó)內(nèi)關(guān)于是否推進(jìn)空間站商業(yè)化的爭(zhēng)論從未停止。

1 推進(jìn)“國(guó)際空間站”商業(yè)化原因

使政府從低地球軌道“抽身”到更遠(yuǎn)的深空探索活動(dòng)

特朗普上臺(tái)后多次強(qiáng)調(diào)要大力發(fā)展公私合作關(guān)系，甚至提到將把公私合作關(guān)系作為今后美國(guó)民用航天活動(dòng)的基礎(chǔ)，尤其是深空居住和探索系統(tǒng)以及新技術(shù)研發(fā)等方面。未來(lái)美國(guó)將大力發(fā)展商業(yè)航天活動(dòng)，不斷尋求與私營(yíng)公司進(jìn)行商業(yè)航天合作的可能性。未來(lái)可能將低地球軌道進(jìn)入和低地球軌道操作任務(wù)都移交給商業(yè)部門，此外在“國(guó)際空間站”運(yùn)行和資助方面納入更多“私人和公共合作伙伴”。

美國(guó)不斷推進(jìn)商業(yè)航天發(fā)展，也是為了盡快助力美國(guó)在2024年前將航天員送上月球，而美國(guó)私人公司也將在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用。隨著NASA 繼續(xù)推進(jìn)低地球軌道以遠(yuǎn)的載人深空探索任務(wù)，NASA 必須找到新途徑來(lái)維持低地球軌道進(jìn)入能力。由于“國(guó)際空間站”按計(jì)劃將是最后一個(gè)由美國(guó)政府主導(dǎo)的低地球軌道載人平臺(tái)，NASA需要制定確保低地球軌道商業(yè)進(jìn)入能力的綜合策略。2018年版出臺(tái)的《NASA 戰(zhàn)略規(guī)劃》將NASA 對(duì)于低地球軌道的愿景確定為：向國(guó)家提供經(jīng)濟(jì)效益、向所有人提供社會(huì)效益的自給自足型天基市場(chǎng)。隨著商業(yè)力量在低地球軌道的不斷發(fā)展，NASA 將會(huì)有更多的精力和資源開(kāi)展更遠(yuǎn)、更有意義的深空探索活動(dòng)。

確保美國(guó)在新興市場(chǎng)和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展方面的領(lǐng)導(dǎo)力

美國(guó)國(guó)會(huì)在《2017 財(cái)年NASA 過(guò)渡授權(quán)法案》中提供了“美國(guó)低地球軌道載人航天活動(dòng)體制有序過(guò)渡”這一指導(dǎo)意見(jiàn)，強(qiáng)調(diào)了“國(guó)際空間站”的商業(yè)應(yīng)用將支持NASA“在最大程度上尋求和鼓勵(lì)對(duì)太空完全充分地利用”。2019 財(cái)年預(yù)算申請(qǐng)進(jìn)一步推動(dòng)了NASA 協(xié)助商業(yè)航天界發(fā)展低地球軌道長(zhǎng)期、持續(xù)存在能力的工作。2020 財(cái)年預(yù)算案也提出，在低地球軌道上推動(dòng)建設(shè)充滿活力的、由美國(guó)主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)體制。不難看出，特朗普總統(tǒng)非常支持商業(yè)航天發(fā)展，一方面是希望在其任職期間能夠?qū)崿F(xiàn)將美國(guó)航天員送到月球的目標(biāo)；另一方面，美國(guó)政府一直認(rèn)為，有競(jìng)爭(zhēng)力的商業(yè)航天企業(yè)對(duì)于航天事業(yè)的進(jìn)步至關(guān)重要。

美國(guó)始終致力于提升美國(guó)在新興市場(chǎng)和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展方面的領(lǐng)導(dǎo)力。NASA 認(rèn)識(shí)到，如果想要在經(jīng)濟(jì)上維持低地球軌道商業(yè)平臺(tái)，就需要在傳統(tǒng)的科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)市場(chǎng)之外發(fā)展新型市場(chǎng)，就需要制定有針對(duì)性的策略，使低地球軌道市場(chǎng)發(fā)展出強(qiáng)健、可持續(xù)的商業(yè)驅(qū)動(dòng)型經(jīng)濟(jì)體制。

拉動(dòng)國(guó)民就業(yè)，推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)

布萊登斯坦表示，在“國(guó)際空間站”上和在低地球軌道開(kāi)展商業(yè)活動(dòng)對(duì)于支持航天產(chǎn)業(yè)乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展都十分必要。他表示，“國(guó)家建設(shè)離不開(kāi)工業(yè)化，而若要建設(shè)太空，我們也需要進(jìn)行工業(yè)化，‘國(guó)際空間站’對(duì)開(kāi)展商業(yè)活動(dòng)而言是一件很棒的工具?！?/p>

“國(guó)際空間站”上的研發(fā)項(xiàng)目可帶來(lái)低地球軌道上的商業(yè)活動(dòng)，對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)也有深遠(yuǎn)意義。一方面，NASA 希望利用太空來(lái)改善地球上人類生活居住的條件，另一方面，NASA 希望證明能力、技術(shù)和市場(chǎng)，從而最終在太空中做更多事情，讓更多的人和更多的項(xiàng)目進(jìn)入太空，讓太空實(shí)現(xiàn)商業(yè)化和工業(yè)化，同時(shí)拉動(dòng)就業(yè)，并由此在經(jīng)濟(jì)上給美國(guó)帶來(lái)重要的推動(dòng)力，促進(jìn)收支平衡，并尋找經(jīng)濟(jì)發(fā)展的突破口，這也正是美國(guó)保持航天領(lǐng)先地位的最終目標(biāo)。

2 “國(guó)際空間站”商業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀

一直以來(lái)，NASA 都致力于從購(gòu)買“硬件”向購(gòu)買“服務(wù)”的模式轉(zhuǎn)變。最初，NASA 通過(guò)為“國(guó)際空間站”購(gòu)買非必要服務(wù)來(lái)試驗(yàn)采購(gòu)策略。此后，NASA 借由“商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)”計(jì)劃繼續(xù)刺激關(guān)鍵的貨物運(yùn)輸系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，為“國(guó)際空間站”提供了“商業(yè)補(bǔ)給服務(wù)”（CRS）這一重要的商業(yè)能力。在該計(jì)劃框架下，美國(guó)商業(yè)載人航天得到了迅速發(fā)展。美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）和軌道-ATK 公司分別研制出了“龍”飛船和“天鵝座”飛船。

截至2019年1月，已有50 多家公司通過(guò)“國(guó)際空間站”美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在空間站上開(kāi)展商業(yè)研究和開(kāi)發(fā)工作，其成果前景廣闊。此外，NASA 還與11 家公司合作，在空間站上安裝了14 個(gè)商業(yè)設(shè)施，為NASA 和“國(guó)際空間站”美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)項(xiàng)目提供支持。

2019年5月28日，NASA 發(fā)布由十幾家商業(yè)公司完成的“低地球軌道商業(yè)化概念方案”研究報(bào)告摘要，目的是分析商業(yè)載人航天市場(chǎng)潛力和低地球軌道需求。該研究由公理太空公司（Axiom Space）牽頭，負(fù)責(zé)所有的架構(gòu)、設(shè)計(jì)、研發(fā)、系統(tǒng)工程、運(yùn)行和安全工作。參與該研究的團(tuán)隊(duì)來(lái)自藍(lán)色起源公司（Blue Origins）、波音公司（Boeing）、洛馬公司、納米艙公司（NanoRacks）、諾格公司、內(nèi)華達(dá)山脈公司（SNC）等。

2019年6月21日發(fā)布的招標(biāo)文件是當(dāng)月7日NASA 宣布的低軌商業(yè)化總體戰(zhàn)略的一部分。NASA還將以“下一步計(jì)劃”附件的方式發(fā)布另一份招標(biāo)文件，以支持在低地球軌道建設(shè)獨(dú)立于“國(guó)際空間站”的商業(yè)性自由飛行器式目的地。NASA 未披露其合同簽發(fā)計(jì)劃以及合同額的具體細(xì)節(jié)，只稱打算在兩個(gè)“下一步計(jì)劃”附件項(xiàng)目上花費(fèi)5.61 億美元，以支持商業(yè)性“國(guó)際空間站”艙段和自由飛行器的研制工作。上述低軌商業(yè)化總體戰(zhàn)略意在逐步把低軌載人航天活動(dòng)從“國(guó)際空間站”過(guò)渡到商業(yè)設(shè)施。

自從NASA 提出推進(jìn)“國(guó)際空間站”商業(yè)化想法后，美國(guó)國(guó)內(nèi)一直存在兩種聲音。一些NASA 官員認(rèn)為，“國(guó)際空間站”的商業(yè)用戶有望負(fù)擔(dān)該站的運(yùn)行費(fèi)用，從而將經(jīng)費(fèi)用于其他地方，例如“重返月球”計(jì)劃。2019年6月21日，NASA 發(fā)布征集可加裝到“國(guó)際空間站”上商業(yè)艙段方案的招標(biāo)文件，受到商業(yè)公司的熱烈歡迎。但與此同時(shí)，來(lái)自國(guó)會(huì)和一些商業(yè)公司對(duì)“國(guó)際空間站”商業(yè)化發(fā)展持質(zhì)疑甚至反對(duì)的態(tài)度。納米艙公司首席執(zhí)行官杰夫瑞·曼博對(duì)NASA 太過(guò)相信商業(yè)化表示擔(dān)憂。曼博認(rèn)為，“國(guó)際空間站”是國(guó)際性的，單獨(dú)一家商業(yè)公司很難從中獲得理想的創(chuàng)收，建議將“國(guó)際空間站”拆分。公理太空公司首席執(zhí)行官邁克爾·蘇菲里迪尼也表示，公司愿意參與其中，但全盤接手“國(guó)際空間站”太貴了。因此，有分析人士認(rèn)為，“國(guó)際空間站”是“一體化的航天器”，各個(gè)部分協(xié)同工作、難以分割，僅由數(shù)家商業(yè)公司接手恐難以開(kāi)展工作。目前，公理太空公司、畢格羅航天公司（Bigelow Aerospace）和納米艙公司三家公司有意參與“國(guó)際空間站”商業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。然而談到接手這個(gè)年運(yùn)行成本高達(dá)30 億到40 億美元的空間實(shí)驗(yàn)室，潛在的商業(yè)合作者大多表現(xiàn)出畏難情緒。針對(duì)此，NASA 承認(rèn)，盡管推出了商業(yè)貨物運(yùn)輸和其他服務(wù)價(jià)目表，但其仍要為站上商業(yè)活動(dòng)提供補(bǔ)貼。

美國(guó)政府歷來(lái)對(duì)與國(guó)家安全有關(guān)的高科技企業(yè)發(fā)放大量補(bǔ)貼，但NASA 計(jì)劃到2023年，每年僅投入1.5 億到2 億美元促進(jìn)對(duì)“國(guó)際空間站”進(jìn)行商業(yè)開(kāi)發(fā)，且并未提出關(guān)于如何使用資金的明確思路。

3 “國(guó)際空間站”商業(yè)化發(fā)展措施

根據(jù)最新發(fā)布的《NASA 低地球軌道商業(yè)開(kāi)發(fā)計(jì)劃》，NASA 將繼續(xù)在低地球軌道上開(kāi)展研究和試驗(yàn)以引導(dǎo)其月球探索計(jì)劃，同時(shí)與私營(yíng)部門合作測(cè)試技術(shù)、訓(xùn)練航天員，并鞏固太空經(jīng)濟(jì)。在“國(guó)際空間站”上提供更多機(jī)會(huì)來(lái)制造、出售和推行商業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)，將有助于催化并擴(kuò)大太空探索市場(chǎng)。

量化空間站需求，刺激低地球軌道商業(yè)化可持續(xù)發(fā)展

NASA 繼續(xù)尋求刺激低地球軌道可持續(xù)商業(yè)需求的機(jī)會(huì)，包括太空制造、再生醫(yī)學(xué)、生物工程等在內(nèi)的重點(diǎn)領(lǐng)域有望實(shí)現(xiàn)規(guī)模上可擴(kuò)展的、經(jīng)濟(jì)上自給自足的低地球軌道能力。為確保市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)活力，NASA 最初將每年分配“國(guó)際空間站”美國(guó)艙段5%的乘組資源和貨物能力，包括90 小時(shí)的乘組時(shí)間和175kg 的貨物發(fā)射能力，但將限制提供給單獨(dú)一家公司的總量。

NASA 對(duì)“國(guó)際空間站”停用后仍將需要的科學(xué)研究和技術(shù)驗(yàn)證等服務(wù)需求做了量化預(yù)測(cè)，還提供了乘組膳宿、人體研究、生物學(xué)和物理學(xué)研究、技術(shù)演示驗(yàn)證和寄宿科學(xué)儀器的詳細(xì)資料和預(yù)估數(shù)目。此外，NASA 降低了對(duì)微重力研究的門檻，通過(guò)落塔、拋物線飛行和亞軌道飛行來(lái)改進(jìn)研究，從而為在低地球軌道開(kāi)展微重力研究開(kāi)辟道路。

開(kāi)展私人航天員任務(wù)，發(fā)展太空旅游市場(chǎng)

2019年6月7日，NASA 正式宣布，將于2020年開(kāi)放“國(guó)際空間站”商業(yè)太空旅游項(xiàng)目。由商業(yè)公司負(fù)責(zé)遴選兩名私人航天員，并保證航天員達(dá)到太空飛行所需的醫(yī)學(xué)和培訓(xùn)要求，由其商業(yè)飛船將其送入太空，旅行最長(zhǎng)時(shí)間可達(dá)30 天。計(jì)劃由波音公司研發(fā)的“星際客船”和SpaceX 公司的“龍”飛船負(fù)責(zé)運(yùn)送航天員到“國(guó)際空間站”。

“國(guó)際空間站”是目前NASA 運(yùn)營(yíng)開(kāi)支最大的項(xiàng)目之一，NASA 每年需要花費(fèi)30 億到40 億美元運(yùn)營(yíng)空間站，龐大的運(yùn)維資金讓NASA 受到較大壓力。來(lái)自一家市場(chǎng)研究公司蒂爾集團(tuán)（Teal）的分析師馬克·卡塞雷斯表示，“國(guó)際空間站”不再是一個(gè)只做科學(xué)研究的地方，現(xiàn)在可以利用空間站賺錢了，但這不能成為NASA 賺錢的主要途徑。但商業(yè)收入或多或少還是能夠幫助抵消NASA 的部分成本，把省下的錢投入其他項(xiàng)目。