“國際空間站”商業(yè)化之路

安德華 張園園（中國航天員科研訓(xùn)練中心）

“國際空間站”是真正意義上的國際項目，具有全球化的特點，盡管存在政治分歧、經(jīng)濟困難、社會變革，但各個伙伴國能克服困難、協(xié)調(diào)一致、分享經(jīng)驗，共同致力于“國際空間站”的建設(shè)，得益于此，“國際空間站”從2020年延壽至2024年。然而，2024年后“國際空間站”何去何從，各伙伴國仍然不置可否，至今未達成統(tǒng)一的意見。

近年，各國航天機構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)和專家就“國際空間站”的后續(xù)發(fā)展紛紛給出預(yù)測和建議，其中私營公司參與“國際空間站”運營，走商業(yè)化的道路，受到各國的認(rèn)可和追捧，美國國家航空航天局（NASA）更是此觀點的倡導(dǎo)者和實踐者。NASA的專家認(rèn)為，無論從節(jié)約國家經(jīng)費的層面考慮，還是就延長近地軌道美國的存在考量，“國際空間站”商業(yè)化之路勢在必行。然而，“國際空間站”的運營具有特殊性，它既是國際合作項目，又是航天大國的國家行為，其商業(yè)化和市場化之路不可能一蹴而就，向私營公司開放“國際空間站”注定是復(fù)雜而漫長的過程。

1 “國際空間站”商業(yè)化歷程與NASA的投入

最早的商業(yè)航天飛行出現(xiàn)在1990年和1991年，日本記者秋山豐廣（Toyohiro Akiyama）和英國女化學(xué)家海倫·沙曼（Helen Sharman）分別搭乘聯(lián)盟 TM－11和12（Soyuz TM－11和12）參加和平號空間站（Mir）飛行。這些航天項目都是一次性的，且在私人機構(gòu)資助的項目框架下開展。

2001年4月，美國億萬富翁丹尼斯·蒂托（Dennis Tito）搭乘聯(lián)盟 TM－32參加了“國際空間站”的飛行，可以說，“國際空間站”商業(yè)飛行至此才算拉開序幕。載人航天領(lǐng)域由此開啟了一個新的發(fā)展方向—太空旅游。

2001－2013年，在俄羅斯載人飛船的幫助下，有10名非職業(yè)航天員到訪“國際空間站”俄羅斯艙段，并且他們都在飛行中完成了個人的太空研究、實驗以及教育計劃。在“國際空間站”載人飛行的12年間，俄羅斯加加林航天員科研試驗訓(xùn)練中心（GCTC）共計訓(xùn)練了來自9個國家的20名太空游客候選人。最終，有10名非職業(yè)航天員作為航天飛行參與者搭乘俄羅斯航天器參加了11次飛行。

雖然太空旅游的出現(xiàn)開辟了“國際空間站”商業(yè)飛行新時代，但這并非是美國獨立開展的商業(yè)運作，俄羅斯在其中承擔(dān)了主要的角色。美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）“龍”（Dragon）飛船的出現(xiàn)，是美國“國際空間站”商業(yè)化之路的一個重要里程碑。

2019年7月10日，NASA監(jiān)察長保羅·馬丁（Paul Martin）在美國國會眾議院科學(xué)、空間和技術(shù)委員會聽證會上，在談到“國際空間站”商業(yè)化運營中美國付出的成本時透露，在近12～14年中，NASA共投入170億美元幫助私人公司在物資運輸和乘組運送方面進行商業(yè)運作。NASA的投資和私營公司的投入共同推動了美國航天商業(yè)化的發(fā)展。

NASA用于“國際空間站”運營和維護的費用每年平均為30億～40億美元，170億美元是一筆巨額的開銷，NASA的經(jīng)費在很大程度上來自于國家的財政補貼?！皣H空間站”項目由俄羅斯、美國、日本、加拿大和歐洲航天局（ESA）管理。美國自1998年11月20日開始向“國際空間站”投入，總計耗資近1000億美元。

2 NASA公布“國際空間站”商業(yè)化計劃

2019年6月7日，NASA首席財務(wù)官杰夫·德威特（Jeff DeWit）在紐約舉行的新聞發(fā)布會上宣布，NASA計劃拓展“國際空間站”的商業(yè)活動。隨后，NASA宣布了一項大規(guī)模的“國際空間站”商業(yè)化計劃，計劃由5部分組成，包括有可能從2020年起向“國際空間站”運送非職業(yè)航天員。對于太空游客規(guī)定只做短期飛行，飛行時間不超過30天。游客乘美國私營公司研制的載人飛船飛行，每年執(zhí)行2次商業(yè)載人飛行任務(wù)。

此外，私營公司有可能在“國際空間站”從事“以營利為目的的商業(yè)活動”。NASA為私營公司提供一個基本方案，私營公司可用自己的創(chuàng)造力和獨創(chuàng)性找到獲利的方法。

2019年7月31日，NASA局長吉姆·布萊登斯坦（Jim Bridenstine）在“國際空間站”研究與開發(fā)會議上發(fā)表演講時強調(diào)，NASA“國際空間站”商業(yè)利用的新戰(zhàn)略將會帶來低地球軌道的“工業(yè)化”。布萊登斯坦解釋說：“‘國際空間站’上的研發(fā)項目可帶來低地球軌道上的商業(yè)活動，而這對整個國民經(jīng)濟也有其意義。我們希望利用太空來改善地球上人類的條件，希望能證明能力、證明技術(shù)、證明市場，最終讓我們能夠在太空中做更多事情，并讓更多的人和更多的項目進入太空，讓太空實現(xiàn)商業(yè)化和工業(yè)化，并由此在經(jīng)濟上給美國帶來重要的推動力，促進收支平衡和出口。這是美國保持航天領(lǐng)先地位的最終目標(biāo)?！?/p>

NASA之所以重視這項商業(yè)戰(zhàn)略，原因之一是其想要最終擺脫“國際空間站”，同時降低其成本。NASA的長期計劃表明，美國將把主要的航天活動轉(zhuǎn)移到深空，低地球軌道的航天活動將交給私營公司。該計劃的實施可以幫助NASA聚力于2024年前開展月球載人計劃。

布萊登斯坦在新聞發(fā)布會上強調(diào)，NASA要利用納稅人給予的資源來開發(fā)載人航天商業(yè)市場價值，包括載人重返月球和最終前往火星。不過他承認(rèn)，這一過渡的時間表暫時還不明確。NASA希望在2025年前增強商業(yè)能力，他說：“作為一個國家，我們致力于確保美國在低軌載人活動不出現(xiàn)斷檔?！?/p>

3 NASA為“國際空間站”的商業(yè)化做積極的準(zhǔn)備

NASA專家認(rèn)為，“國際空間站”運營商業(yè)化是合理的，也是符合邏輯的。“國際空間站”至少要運行至2028年，“國際空間站”停止運營后，取而代之的應(yīng)當(dāng)是緊湊型的私營空間站，所以“國際空間站”的運營應(yīng)當(dāng)向商業(yè)化過渡，包括私營公司還應(yīng)承擔(dān)飛往“國際空間站”的載人飛船的研制。美國專家多次強調(diào)，“國際空間站”是最重要的科學(xué)和技術(shù)平臺，包括可以用于訓(xùn)練載人火星飛行。同時在美國也多次討論一個問題，出于節(jié)約國家資金考慮，可否將“國際空間站”計劃的資金轉(zhuǎn)到私人手中？

目前，NASA努力為私營公司在空間站上活動創(chuàng)造法律條件和機制。首先，要保證在空間站美國艙段的各類活動合法化，包括制作和廣告活動；其次，NASA將建立一個通用的向空間站運送貨物的機制，適用于任何私營客戶；將使私人航天員向空間站飛行合法化，計劃每年向空間站運送2名私人航天員，每次飛行不超過30天。專家或游客在空間站駐留1天，NASA可獲得3.5萬美元。

2019年6月21日，NASA發(fā)布了招標(biāo)文件，征集可加裝到空間站上的商業(yè)性艙段方案。本次招標(biāo)是NASA低軌商業(yè)化的一部分。NASA未披露打算簽發(fā)多少份合同或合同金額是多少，聲稱打算在2個“下一步”計劃附件項目上投資5.61億美元，以支持空間站商業(yè)性艙段和自由飛行器的研制。

根據(jù)NASA的計劃，“國際空間站”和諧號節(jié)點艙（Harmony Node）將用于對接私營公司的商業(yè)艙段，2019年年底遴選出了有資質(zhì)的私有公司。美國納萊克斯公司（NanoRacks）和美國比格羅航天公司（Bigelow Aerospace）表達了自己的意愿和建議。納萊克斯公司計劃向“國際空間站”發(fā)射由空客防務(wù)與航天公司（ADS）開發(fā)的小型氣閘艙，而比格羅航天公司則以“比格羅充氣式試驗艙”（BEAM）項目令人矚目。

比格羅航天公司幾乎與NASA同時宣布，已預(yù)定4次SpaceX公司的“國際空間站”載人飛行并交了預(yù)付款。該公司透露，每次發(fā)射將運送4人，飛行時長為1～2個月，每名游客的費用為5200萬美元。顯然，這與NASA的“國際空間站”商業(yè)計劃是相悖的，飛船乘組成員不可能都由游客構(gòu)成，實際上是總共運送4名游客，而不是16名。而且如上所述，NASA限制私人航天員在空間站駐留時間不超過30天。

比格羅航天公司組建于1999年，自2010年公司一直致力于大型充氣居住艙BA－330[又名“鸚鵡螺”（Nautilus）]的宣傳。在一些報道中，它儼然是地球或月球軌道站的基礎(chǔ)模塊，它也可連接到“國際空間站”上。基于這個模塊，比格羅航天公司甚至還描繪了未來的月球基地。然而，該模塊向太空的發(fā)射卻不斷推遲，似乎公司沒有足夠的資源來開發(fā)它。早前，比格羅航天公司已經(jīng)預(yù)訂了宇宙神－5（Atlas－5）運載火箭用于2020年發(fā)射BA－330，但似乎并沒簽訂有效的合同。

比格羅航天公司的主要成就是在2016年向“國際空間站”發(fā)射了BEAM試驗艙。該試驗艙的特點是成本低，試驗艙的質(zhì)量為1.36t，展開后直徑為3.2m、長為4m，密封體積為14m3。BEAM試驗艙順利地通過了2年的試驗，現(xiàn)在為折疊狀態(tài)。

4 “國際空間站”商業(yè)化的制約因素

BEAM試驗艙

雖然NASA宣布了“國際空間站”的商業(yè)化計劃，但有專家認(rèn)為，“國際空間站”是國際合作項目，其特殊性決定了國家應(yīng)是其運營的主體，商業(yè)化和工業(yè)化并非一蹴而就，向私營公司開放“國際空間站”美國艙段是一個漫長和復(fù)雜的過程。

首先造訪空間站的游客和專家需要有睡覺的地方，需要工位、附加設(shè)備和食物儲備等。NASA必須共同出資創(chuàng)造這些條件，包括發(fā)射新的模塊，未來還要為私營公司的虧損承擔(dān)部分責(zé)任，因為這就是商業(yè)活動。

如果不等待“國際空間站”擴建，而在近年啟動私營公司的工作，那么附加的工作就會落在美國航天員的身上。此外，空間知識產(chǎn)權(quán)問題將難以解決。

“國際空間站”條件下的生產(chǎn)和應(yīng)用實驗市場很難提前評估。在失重條件下，光纖生產(chǎn)和某些人體器官的打印被認(rèn)為是有前景的，但到目前為止還沒有在這個方向上進行過實驗。這方面沒有進展的主要原因是將材料送入軌道再運回地面的成本非常高，太空生產(chǎn)無法獲得回報。但如果國家對運輸給予補貼，情況會有所改觀。NASA的主要任務(wù)是吸引大量的玩家（冒險家）到空間站，這樣“國際空間站”的商業(yè)化進程可能會很順利。

BEAM艙的開發(fā)和發(fā)射是由NASA資助的，正是這一事實決定了該計劃的成功。樂觀估計，在沒有考慮私營空間站建造和發(fā)射成本的情況下，空間站的運營會在適宜時間內(nèi)得到回報。但納萊克斯公司或比格羅航天公司不可能會獨立找到投資，只有像SpaceX公司和波音公司（Boeing）那樣能獨立向空間站發(fā)射載人飛船的公司，才有能力開展太空旅游業(yè)務(wù)。

對于在空間生產(chǎn)領(lǐng)域開展試驗，僅憑一個私人試驗艙和一個氣閘艙是不夠的?！皣H空間站”的環(huán)境會受到運行發(fā)動機振動的嚴(yán)重“污染”，需要開發(fā)自由飛行的試驗艙，能與空間站對接加載和卸載樣品，類似于俄羅斯能源火箭航天集團（RKK Energia）研發(fā)的多功能空間實驗室（ОКА-Т艙）。開發(fā)這樣的模塊對于美國私人公司并不是不可攻克的難關(guān)，但需要時間。

5 NASA堅信：美國與俄羅斯一定會在空間站項目上繼續(xù)保持合作

NASA人類探索與運營部副主管威廉·格斯滕邁爾（William Gerstenmaier）在美國議會眾議院科學(xué)、空間和技術(shù)委員會聽證會上闡述了NASA的立場：無論華盛頓方面政治態(tài)度如何變化，美國與俄羅斯在“國際空間站”項目上會繼續(xù)保持合作。

聽證會主要討論“國際空間站”美國艙段服務(wù)商業(yè)化的問題，該問題不可避免地涉及到與莫斯科方面在近地軌道空間探索領(lǐng)域的合作問題。格斯滕邁爾被問到一旦俄羅斯將本國的艙段從“國際空間站”移出，NASA有何具體措施時，格斯滕邁爾闡述，這只是一個假設(shè)的問題，“國際空間站”俄羅斯艙段和美國艙段在很大程度上是相互依賴的，比如美國艙段為俄方提供電能，為他們發(fā)送了近1000份各類信息和節(jié)目，同時也收到了相同數(shù)量的信息。因而，無論雙方愿意與否，美俄必須保留國際伙伴關(guān)系。我們可以提出很多假設(shè)，但在現(xiàn)實中美俄是國際伙伴組成部分，雙方進行合作且未來還要繼續(xù)合作。

格斯滕邁爾強調(diào)，NASA并非將獲利作為近地軌道商業(yè)化的首要目的，允許私營公司在“國際空間站”開展試驗和研究，就是為了空間站的運營更加經(jīng)濟與實用，將來國家需要時，更加經(jīng)濟地使用商業(yè)化服務(wù)，這會減少國家對未來相關(guān)活動的投入。在“國際空間站”項目上，美國既要積極推進商業(yè)化進程，也要加強與俄羅斯的合作，為了延長“國際空間站”使用壽命，二者缺一不可。

NASA總監(jiān)察官保羅·馬丁在聽證會上重點提醒中國“天宮”空間站建設(shè)計劃對“國際空間站”經(jīng)費的影響，因為有些國家和機構(gòu)已對中國的空間站表現(xiàn)出了一定的興趣。中國正在積極地進行空間站建設(shè)，加緊航天員訓(xùn)練，在2022年空間站建成后將開展一系列國際合作，此舉也得到了聯(lián)合國的支持。“天宮”服役最少10年，平時由3人乘組駐守，在需要或輪換時可容納6人。

“阿爾忒彌斯”月球計劃

除“國際空間站”項目外，還有美國的“阿爾忒彌斯”（Artemis）月球計劃，在近5年內(nèi)NASA對該項目的投資預(yù)計在200億～300億美元。現(xiàn)在擔(dān)心的是，美國和“國際空間站”其他參與國在2024年后履行空間站維護義務(wù)的預(yù)算資金是否充足。

有議員問到，鑒于“國際空間站”2024年使用期限臨近，是保留“國際空間站”還是全部或部分將其轉(zhuǎn)移到月球軌道。格斯滕邁爾坦言，NASA對“國際空間站”向近月軌道轉(zhuǎn)移的適宜性進行過研究，也探討了各種方案。這種觀點很有吸引力，但卻不切合實際。一個大型的軌道組合體在拆除時，其中的一小部分也必須保留在“國際空間站”當(dāng)前的軌道范圍內(nèi)。

對于美國的“國際空間站”商業(yè)計劃，俄羅斯沒有更多的表態(tài)和評論。但俄羅斯航天國家集團（Roskosmos）總裁德米特利·羅戈津（Dmitry Rogozin）2019年對外宣稱，即使“國際空間站”停止運營，俄羅斯也會在軌保留自己的空間站，屆時俄羅斯艙段將以科學(xué)動力艙為基礎(chǔ)組合連接新的艙體，科學(xué)動力艙將于2022年發(fā)射。在這方面俄羅斯只有這一種選擇，而且俄羅斯空間站可以擴展，可以開展國際合作并發(fā)展新的國際伙伴。