世界航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢研究

郝雅楠 祝 彬 關(guān)曉紅 陳 杰 / 文

航天是當(dāng)今世界最具挑戰(zhàn)性和廣泛帶動性的高科技領(lǐng)域之一，是綜合國力和大國地位的重要體現(xiàn)。越來越多的國家將航天作為重要戰(zhàn)略選擇，推動世界航天呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的景象。本文系統(tǒng)研究了世界航天產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略環(huán)境、各國進(jìn)展、經(jīng)濟(jì)規(guī)模，分析并提出世界航天產(chǎn)業(yè)的新特點。

世界航天產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略環(huán)境

鞏固強化戰(zhàn)略地位，為航天發(fā)展定出總體基調(diào)。近年來，美、俄、歐、日、印等航天國家和地區(qū)把航天作為國家戰(zhàn)略重要組成部分，予以優(yōu)先安排，在出臺的國家安全頂層戰(zhàn)略和綜合性規(guī)劃中均把航天擺在更加重要的戰(zhàn)略地位。美國特朗普政府將“美國優(yōu)先”的思想提升到高于一切的位置上，強調(diào)應(yīng)保持美國航天的領(lǐng)導(dǎo)地位和行動自由。在2018 年3 月發(fā)布的《國家航天戰(zhàn)略》中，系統(tǒng)闡述了航天發(fā)展總體思路和方向，為制定國家航天政策確定基調(diào)。

統(tǒng)籌優(yōu)化管理體系，為航天發(fā)展提供不竭動力。美、俄等主要航天國家實行總統(tǒng)最高決策、統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)的管理體制，在總統(tǒng)的直接領(lǐng)導(dǎo)下，設(shè)立航天委員會等專門機構(gòu)，負(fù)責(zé)制定國家航天政策或發(fā)展戰(zhàn)略。實施統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的航天分工管理模式，對分工界面和職責(zé)權(quán)限做出明確劃分，軍民管理主體在履行自身職責(zé)的同時，注重相互間的協(xié)調(diào)與平衡。

超前制定發(fā)展規(guī)劃，為航天發(fā)展描繪未來藍(lán)圖。航天具有高投入、長周期的特點，需要超前謀劃航天發(fā)展。為此，多個航天國家制定未來20 年乃至30年的總體規(guī)劃。俄羅斯通過《俄羅斯2013—2020 年航天活動國家規(guī)劃》《2016—2025 年俄羅斯聯(lián)邦航天規(guī)劃》《2030 年前及未來俄聯(lián)邦航天活動領(lǐng)域國家政策原則的基本規(guī)定》等，系統(tǒng)規(guī)劃航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展，滿足國家在經(jīng)濟(jì)社會、科學(xué)技術(shù)和國際合作等領(lǐng)域的需求。

持續(xù)完善法律制度，為航天發(fā)展提供政策保障。目前已有29 個國家頒布了航天法，建立了較為完善的法律法規(guī)體系，為航天活動提供了法治保障。

世界航天產(chǎn)業(yè)在各國的進(jìn)展

航天發(fā)展至今，影響范圍不斷拓展，深刻改變了人類的生產(chǎn)生活方式。目前，全球共有12 個國家具備航天發(fā)射能力，50 多個國家擁有自己的衛(wèi)星，先后有近9000 顆衛(wèi)星發(fā)射升空，2000 多顆航天器在軌道上正常運行，幾乎所有國家都在使用空間服務(wù)。從各國進(jìn)展來看，世界已形成美國、俄羅斯、歐洲為第一梯隊，中國、日本、印度等為第二梯隊，其他航天國家為第三梯隊的發(fā)展格局。

美國處于全面領(lǐng)先，保持絕對優(yōu)勢，發(fā)展勢頭未減，并有以顛覆性技術(shù)推動快速發(fā)展的態(tài)勢。俄羅斯曾創(chuàng)造了多個世界第一，具有規(guī)模龐大的航天工業(yè)體系和相對雄厚的基礎(chǔ)優(yōu)勢，目前正在重整旗鼓，力圖重返世界領(lǐng)先地位。歐洲以德國、法國為核心，多國聯(lián)合，既獨立發(fā)展又與美國合作，在運載火箭、對地觀測、空間科學(xué)等領(lǐng)域具有獨特優(yōu)勢。日本通過以民掩軍的方式發(fā)展軍事航天能力，衛(wèi)星應(yīng)用和深空探測等領(lǐng)域處于國際先進(jìn)水平。印度利用寬松有利的國際環(huán)境，在美、俄、歐的大力支持下，對地觀測、深空探測等領(lǐng)域進(jìn)展迅猛?？傮w來看，各國在航天領(lǐng)域中既競爭，又合作，共同推動世界航天產(chǎn)業(yè)繁榮發(fā)展。

競爭主要表現(xiàn)在國際規(guī)則主導(dǎo)權(quán)爭奪不斷加劇。圍繞航天新秩序的構(gòu)建，傳統(tǒng)航天大國和新興國家激烈爭奪新的國際規(guī)則主導(dǎo)權(quán)，當(dāng)前國際空間治理規(guī)則談判呈現(xiàn)議題多、協(xié)調(diào)難、利益沖突激烈，進(jìn)程緩慢的態(tài)勢。合作主要表現(xiàn)在國際合作不斷深入，航天已成為服務(wù)國家政治外交大局的重要手段。航天多邊、雙邊合作日趨活躍，合作范圍向載人航天、空間科學(xué)等方向深化拓展。

世界航天產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模

隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模不斷壯大，航天產(chǎn)業(yè)越來越成為世界經(jīng)濟(jì)增長的重要引擎。世界航天產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模呈現(xiàn)四個特點。

經(jīng)濟(jì)規(guī)模持續(xù)增長，2018 年首次突破4000 億美元。2018 年，世界航天產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模達(dá)到4147.5 億美元，同比增長8.1%，繼續(xù)保持快速增長態(tài)勢。十年來，世界航天產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模穩(wěn)步提升，從2382.5 億美元穩(wěn)步增長到4147.5 億美元，復(fù)合增長率達(dá)到6.4%，遠(yuǎn)高于全球經(jīng)濟(jì)增速。

政府航天投入和商業(yè)航天均呈現(xiàn)增長態(tài)勢。航天產(chǎn)業(yè)通常分為政府航天投入和商業(yè)航天兩個部分。政府航天投入通常受經(jīng)濟(jì)環(huán)境等因素影響，存在一定的波動性，但總體呈現(xiàn)增長態(tài)勢。2018 年，全球政府航天投入總額為858.9 億美元，同比增長12.7%。十年來，全球政府航天投入有兩個階段特點。2009 年到2014 年，基本保持穩(wěn)步增長態(tài)勢；2015 年到2018 年，經(jīng)歷了2015 年、2016 年的小幅回落后，2017 年的小幅反彈，在2018 年實現(xiàn)了大幅增長，創(chuàng)十年新高。商業(yè)航天則呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長態(tài)勢。2018 年，全球商業(yè)航天經(jīng)濟(jì)規(guī)模為3288.6 億美元，同比增長7%。近十年，商業(yè)航天收入持續(xù)增加，從1706.4 億美元逐步增長到3288.6 億美元，年均復(fù)合增長率為7.6%。

政府航天投入在航天產(chǎn)業(yè)中占比略有下滑，目前基本保持在20%左右。2018 年，政府航天投入占比為20.7%。十年來，這一占比有兩條基線，2009 年到2014 年，基本圍繞27%波動；2015 年到2018 年，基本圍繞20%波動。這一下降也體現(xiàn)出商業(yè)航天對于航天產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動力在逐步增強。

航天產(chǎn)業(yè)增長驅(qū)動力不斷強化，未來增長前景十分廣闊。當(dāng)前，各國政府從戰(zhàn)略安排、政策支持、預(yù)算投入等方面加大對航天的支持，航天產(chǎn)品加快優(yōu)化升級，航天應(yīng)用模式和服務(wù)持續(xù)創(chuàng)新，都為航天產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定增長提供了堅實基礎(chǔ)。特別是商業(yè)航天蓬勃發(fā)展，極大地促進(jìn)了航天產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模增長，以及航天技術(shù)和發(fā)展模式創(chuàng)新。著名投資機構(gòu)摩根士丹利在2018年年底預(yù)計，到2040 年，航天產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模將提高到約1.1 萬億美元。也就是說未來二十年，航天產(chǎn)業(yè)仍然有望保持5%左右的增長速度，展現(xiàn)了航天產(chǎn)業(yè)廣闊的增長空間。

世界航天產(chǎn)業(yè)的新特點

火箭、衛(wèi)星等航天產(chǎn)品研制生產(chǎn)加快優(yōu)化升級?；鸺圃斐尸F(xiàn)“可復(fù)用、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化”等新特點。

可復(fù)用：繼SpaceX 公司成功實現(xiàn)火箭發(fā)動機復(fù)用并提供更優(yōu)惠的復(fù)用火箭發(fā)射服務(wù)價格后，航天企業(yè)對可復(fù)用火箭技術(shù)更加有信心。SpaceX 公司宣稱可復(fù)用的獵鷹9 火箭發(fā)射價格降低約30%，即從6200萬美元降至4000～4500 萬美元。藍(lán)源公司也稱復(fù)用技術(shù)可將其發(fā)射服務(wù)價格降低30%。

數(shù)字化：就是在火箭研發(fā)、制造與發(fā)射過程中融入數(shù)字化技術(shù)。目前，NASA、ESA、波音、洛馬、SpaceX 等機構(gòu)與公司分別建立了各自的數(shù)字化協(xié)同設(shè)計平臺。數(shù)字化協(xié)同設(shè)計、仿真分析、虛擬裝配與制造等技術(shù)手段，極大地提高了設(shè)計與制造效率，減少了設(shè)計更改和工程返工，大幅度縮短了研制周期，顯著降低了研制成本。

標(biāo)準(zhǔn)化和通用化：通過火箭部組件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，批量生產(chǎn)代替定制生產(chǎn)從而降低制造成本。如獵鷹9 和獵鷹重型火箭都使用同型號梅林發(fā)動機，火箭二級發(fā)動機也是一級發(fā)動機的真空改進(jìn)版本。藍(lán)源公司的亞軌道飛行器“新謝潑德”飛行器和新格倫火箭上面級也均采用BE-3 發(fā)動機。

衛(wèi)星制造呈現(xiàn)“一體化、規(guī)?；⑿亲?、大容量”等新特點。

一體化：在商業(yè)航天重成本、重效益的思想牽引下，商業(yè)公司的衛(wèi)星設(shè)計方案在制造過程中不斷迭代更新，并逐步成為未來發(fā)展趨勢。

規(guī)?；涸谛⌒l(wèi)星星座項目興起的背景下，空客防務(wù)與航天公司、波音公司、麥克薩技術(shù)公司、泰阿公司積極爭取小衛(wèi)星星座項目，并量身打造與傳統(tǒng)衛(wèi)星完全不同的研制生產(chǎn)線。空客公司在承接一網(wǎng)公司大批量衛(wèi)星研制訂單后，新建生產(chǎn)線和供應(yīng)鏈，改變以往一顆衛(wèi)星研制歷時數(shù)年要經(jīng)過初樣、試樣的程序，衛(wèi)星產(chǎn)量有望提升到每天出廠3 顆。

星座化：目前，全球多個巨型低軌通信、遙感衛(wèi)星星座計劃即將開啟密集空間部署，應(yīng)用場景和市場開發(fā)尚處于開發(fā)階段，行業(yè)用戶和大眾消費領(lǐng)域的商業(yè)模式還不明朗。在此背景下，美國軍方率先認(rèn)可了商業(yè)低軌巨型星座的軍事價值。2019 年初，美國國防部新組建的航天發(fā)展局明確表示將從一網(wǎng)公司等實施低地軌道巨型星座計劃的企業(yè)采購服務(wù)。

大容量：美國、歐洲大力推進(jìn)高通量衛(wèi)星、移動寬帶星座發(fā)展，寬帶衛(wèi)星服務(wù)能力已超百Gbit/s，移動寬帶衛(wèi)星陸續(xù)入軌，世界開啟移動星座互聯(lián)時代。

衛(wèi)星通信廣播增長動能逐步轉(zhuǎn)化，發(fā)展?jié)摿σ廊痪薮?。一方面，衛(wèi)星電視直播業(yè)務(wù)增速放緩，市場增長瓶頸日益明顯。在地面有線電視和互聯(lián)網(wǎng)電視沖擊下，國際通信衛(wèi)星公司、歐洲衛(wèi)星公司和歐洲衛(wèi)星通信公司已調(diào)整業(yè)務(wù)形態(tài)，在鞏固衛(wèi)星直播到戶業(yè)務(wù)的同時，融合地面通信服務(wù)能力，提供多渠道的視頻服務(wù)。

另一方面，寬帶互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新興業(yè)務(wù)增長潛力巨大，推動衛(wèi)星通信板塊持續(xù)增長。隨著高通量、超高通量衛(wèi)星發(fā)展，衛(wèi)星通信將變得更加質(zhì)優(yōu)價廉。目前，Ka 波段高通量衛(wèi)星技術(shù)已大幅減少衛(wèi)星通信與地面通信的成本差距。預(yù)計2020 年后，下一代超高通量衛(wèi)星有望具備向多用戶提供在質(zhì)量價格方面均可與地面超高速網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)?shù)姆?wù)。

技術(shù)與應(yīng)用跨界融合，推動衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用創(chuàng)新。目前，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用主要分為道路交通服務(wù)、位置信息服務(wù)和其他服務(wù)三個方面，前兩者占據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)核心應(yīng)用規(guī)模90%以上，分別為50%和43.4%。

衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與通信、遙感等衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)和大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等交叉融合發(fā)展，促進(jìn)了時空信息服務(wù)創(chuàng)新，將帶來新的經(jīng)濟(jì)增長點。融合了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、增強現(xiàn)實、智慧城市和智慧物流等技術(shù)，使得衛(wèi)星導(dǎo)航成為當(dāng)前在室內(nèi)外環(huán)境的時空信息來源中成本最低和性能最優(yōu)的方案。

對地觀測業(yè)務(wù)仍主要由政府主導(dǎo)，服務(wù)模式不斷豐富。未來，國防和政府需求仍然是遙感數(shù)據(jù)和分析的最大客戶和關(guān)鍵驅(qū)動因素。例如，全球最大的商業(yè)遙感公司——數(shù)字地球公司的主要收入依然來自美國政府，幾乎所有領(lǐng)先的星座公司都看好國防和政府市場。

在技術(shù)和市場競爭的不斷推動下，對地觀測業(yè)務(wù)的服務(wù)模式也將從提供圖像到提供圖像分析服務(wù)、數(shù)字咨詢服務(wù)轉(zhuǎn)變。近年來，衛(wèi)星圖像數(shù)量顯著增加，利用人工智能、云計算和物聯(lián)網(wǎng)的多源數(shù)據(jù)分析具有巨大的潛力，將顛覆傳統(tǒng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)模式，推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型并創(chuàng)造巨大價值。

衛(wèi)星遙感服務(wù)市場也將逐漸多元化。非圖像遙感業(yè)務(wù)不斷拓展，例如，近期斯派爾公司、地理光學(xué)公司發(fā)布的公告，都提到了開展無線電掩星、溫室氣體監(jiān)測、紅外線業(yè)務(wù)，試圖通過新的方法探索世界。

過去60 多年，世界航天發(fā)展取得了巨大成就，發(fā)揮了極大的牽引帶動作用，有力促進(jìn)了科技和社會進(jìn)步。展望未來，太空對人類的意義更加重大，世界各國參與航天、發(fā)展航天、壯大航天的決心和能力更強，航天產(chǎn)業(yè)生態(tài)將更加完善，前景將更加廣闊。