NASA 2024 財年預算申請解讀

鄧剛 張揚眉 （ 中國航天科技國際交流中心， 北京空間科技信息研究所）

2023 年3 月13 日，拜登政府提交2024 財年（2023 年10 月1 日——2024 年9 月30 日）預算申請，其中為美國國家航空航天局（NASA）分配271.85 億美元，較2023 財年預算的申請額259.74 億美元增長了4.7%，較2023 財年預算的實際撥款額253.84 億美元增長了7.1%。

本預算申請將繼續(xù)以“重返月球”為目標，實施深空探索活動；啟動新型離軌航天器項目，為“國際空間站”（ISS）未來的安全離軌做準備；積極推動空間技術、航空學、教育等其他領域的穩(wěn)健發(fā)展。

1 預算重點項目和任務

從具體內容看，本預算申請將繼續(xù)支持美國的載人和無人月球探測活動；投資研發(fā)新技術以提升美國航天能力；發(fā)展先進對地觀測衛(wèi)星、研發(fā)綠色航空技術，以應對環(huán)境挑戰(zhàn)。各領域具體重點任務如下：

1）支持“阿爾忒彌斯”（Artemis）計劃后續(xù)活動。繼2022 年成功實施阿爾忒彌斯-1 任務后，本次為“阿爾忒彌斯”計劃相關活動分配了81 億美元，較2023財年的實際預算額增加了5 億美元。本預算將資助包括用于阿爾忒彌斯-2 任務的“空間發(fā)射系統(tǒng)”（SLS）、“獵戶座”（Orion）飛船、載人月面著陸系統(tǒng)、航天服和繞月系統(tǒng)的研發(fā)，以及后續(xù)“登上月球的首位女航天員、首位非白人航天員和首位非美國航天員”任務，并開始建造月球前哨站，朝最終的載人火星探測邁進。

2）推動無人火星探測活動。本預算申請將支持美國與其他國家合作實施火星探測任務，持續(xù)保持美國在火星探測領域的領先地位，這將推動對火星生命的探測，并為未來的載人火星探測打下基礎。本次為“火星采樣返回”（MSR）計劃分配9.49 億美元。此外，還將支持美國與歐洲在“火星生物學”（ExoMars）任務上的合作。

3）加速綠色航空創(chuàng)新。拜登政府承諾最遲在2050 年實現(xiàn)航空業(yè)的零碳排放。本次為相關技術分配了5 億美元，用于研發(fā)一種足以取代商用客機傳統(tǒng)發(fā)動機的混合電動噴氣發(fā)動機。

4）利用科學進步來應對關鍵挑戰(zhàn)。本次為地球科學分領域分配25 億美元，用于下一代“陸地衛(wèi)星”（Landsat）和“地球系統(tǒng)觀測臺”（ESO）的研發(fā)。本預算將用于更好地研究地球，支持應對氣候危機和減緩自然災害。此外，還支持開發(fā)用于農業(yè)和野火管理的應用和工具，探究溫室氣體的來源和減排。

5）擴大NASA 科學、技術、工程和數(shù)學（STEM）活動的范圍。本次分配1.58 億美元用于STEM 活動，較2023 年實際水平高出1400 萬美元，范圍覆蓋女性。

6）為“國際空間站”的平穩(wěn)過渡做準備。預算申請分配了1.8 億美元用于研發(fā)“國際空間站”結束運營后的離軌能力，首次提出將從航天工業(yè)界采購用于“國際空間站”離軌操作的航天器。

7）投資先進技術。本次增加了對空間技術的投資，為其分配13.9 億美元，較2023 財年實際水平高出1.9 億美元。該投資將支持新技術的研發(fā)，提高美國航天能力，并通過商業(yè)航天公司的發(fā)展創(chuàng)造就業(yè)機會。

8）解決日益嚴重的軌道碎片問題。NASA 在更好地厘清日益惡化的碎片問題、研發(fā)創(chuàng)新方法以保護衛(wèi)星、減緩碰撞風險等方面扮演著關鍵角色。本次分配了3900 萬美元用于研究空間碎片環(huán)境、探索風險減緩方法。

NASA 2024 財年預算申請額各領域占比

NASA 2022-2028 財年預算情況 億美元

2 預算申請概況

NASA 2024 財年預算申請總額為271.85 億美元，其中分配給“深空探索系統(tǒng)”領域79.71 億美元，較上年申請額74.78 億美元增加6.6%；“空間運行”領域45.35 億美元，較上年的42.66 億美元增長6.3%；“空間技術”領域13.92 億美元，較上年的14.38 億美元降低3.2%；“科學”領域82.61 億美元，較上年的79.88億美元增長3.4%；“航空學”領域9.96 億美元，較上年的9.72 億美元增長2.5%；“STEM 活動”領域1.58億美元，較上年的1.50 億美元增長5.3%；“安保、安全與任務服務”領域33.69 億美元，較上年的32.09 億美元增長5.0%；“建設、環(huán)境合規(guī)與恢復”領域4.54億美元，較上年的4.24 億美元增長7.1%；“總監(jiān)察長”領域5020 萬美元，較上年的4840 萬美元增長3.7%。

續(xù)表 億美元

3 預算申請簡析

為“重返月球”分配足額預算，圍繞“阿爾忒彌斯”計劃推進深空探索活動

繼2022 年成功實施阿爾忒彌斯-1 任務后，本次為“阿爾忒彌斯”重返月球計劃相關的活動分配了81 億美元，其中一部分預算在行星科學領域的“商業(yè)月球有效載荷服務”（CLPS）計劃中。本預算將全額資助包括用于阿爾忒彌斯-2 任務的“空間發(fā)射系統(tǒng)”“獵戶座”飛船、載人著陸系統(tǒng)、航天服和繞月系統(tǒng)的研發(fā)，以及將首位女航天員、首位非白人航天員和首位美國之外的航天員送上月球的后續(xù)任務。

NASA 為“深空探索系統(tǒng)”領域分配了79.71億美元的高額預算，用于研發(fā)載人月球和火星探測的系統(tǒng)和技術。

“通用探索系統(tǒng)發(fā)展”分領域獲得45.25 億美元，其中“獵戶座”獲得12.25 億美元；“空間發(fā)射系統(tǒng)”獲得25.06億美元；“探索地面系統(tǒng)”獲得7.94 億美元，均較上年申請額有所增加。

“阿爾忒彌斯活動發(fā)展”分領域獲得32.35 億美元，較上年的26.00 億美元大幅增長24.4%，其中包括“門戶”計劃9.14 億美元，較上年7.79 億美元有所增長；“載人著陸系統(tǒng)”（HLS）獲得18.81 億美元，較上年的14.86 億美元大幅增長26.6%，除用于太空探索技術公司（SpaceX）升級阿爾忒彌斯-3 的“星艦”（Starship）系統(tǒng)以用于阿爾忒彌斯-4 任務之外，也將尋求其他私營公司為其研制新型載人月面著陸系統(tǒng)。

“載人探索需求&架構”和“火星活動發(fā)展”分領域分別獲得0.491億和1.62億美元，基本與上年持平。

“真相”金星探測器概念圖

“科學”領域預算再創(chuàng)新高，穩(wěn)步推進高優(yōu)先級任務

“科學”領域預算再創(chuàng)新高，獲得82.61 億美元，較上年的79.88 億美元增長3.4%。相比上年，“地球科學”“行星科學”“天體物理學”分領域預算有所增加，“太陽物理學”分領域預算略有降低。該領域的主要變化為：為近地小行星防御任務——“近地天體調查者”（NEO Surveyor）大幅增加預算；再次砍掉目前正在軌運行的“平流層紅外天文觀測臺”（SOFIA）任務預算；將“真相”（VERITAS）金星任務發(fā)射時間延期至少3 年。

為“地球科學”分領域分配24.73 億美元預算，用于4 項“地球系統(tǒng)觀測臺”任務的實施，以理解地球系統(tǒng)，觀測氣候變化對地球造成的影響；繼續(xù)支持“地球系統(tǒng)探索者”（Earth System Explorers）計劃，通過發(fā)布“機遇公告”選擇新任務；繼續(xù)推動計劃內任務的研發(fā)，包括“浮游生物、氣溶膠、云和海洋生態(tài)系統(tǒng)”（PACE）、“氣候絕對輻射和反射率觀測臺探路者”（CLARREO Pathfinder）、“NASAISRO 合成孔徑雷達”（NISAR）；啟動“陸地衛(wèi)星下一代”（Landsat Next）任務；取消“地球靜止軌道碳循環(huán)觀測臺”（GeoCarb）任務。

為“行星科學”分領域分配33.83 億美元預算，提高“火星采樣返回”的預算至9.49 億美元，較上年增加15.5%，占整個行星科學領域預算的28%；繼續(xù)支持“木衛(wèi)二快帆”（Europa Clipper）旗艦級任務、“發(fā)現(xiàn)”（Discovery）、“新疆域”（New Frontiers）、“月球發(fā)現(xiàn)與探測計劃”（LDEP）等計劃框架下的各項任務，例如“賽琪”（Psyche）、“蜻蜓”（Dragonfly）等；支持毅力號（Perseverance）等在軌任務的運行；繼續(xù)推動將于2028 年發(fā)射的“近地天體調查者”的研發(fā)，為其分配2.097 億美元，較上年申請額0.399 億美元大幅增長425.6%；支持與歐洲和日本行星探測合作；與此同時，為取舍平衡，NASA 提出將至少延期3 年發(fā)射“真相”金星任務，以確保其他優(yōu)先級更高的任務進度。

“蜻蜓”土衛(wèi)六探測器概念圖

為“天體物理學”分領域分配15.57 億美元預算，幾乎與上年持平。該預算將支持“詹姆斯·韋布空間望遠鏡”（JWST）、“哈勃空間望遠鏡”（HST）、“錢德拉X 射線天文臺”（Chandra X-Ray Observatory）、“成像X 射線偏振測定探測者”（IXPE）、“系外行星凌日衛(wèi)星”（TESS）等在軌任務的維護和運行，以及“銀河/銀河系外ULDB 光譜學兆赫觀測臺”（GUSTO）和“X 射線和光譜任務”（XRISM）等計劃內在研任務的研發(fā)。此外，為將于2027 年發(fā)射的天體物理學下一項旗艦任務——“南?！じ窭俳z·羅曼空間望遠鏡”（Nancy Grace Roman Space Telescope）分配4.07 億美元。另外，此次預算申請再次提出終止在軌的“平流層紅外天文觀測臺”，該任務已于2022 年9 月結束主任務，此前國會數(shù)次駁回了NASA提出終止該項目的意見。

為“太陽物理學”分領域分配7.51 億美元，較上年略微降低。該分領域的預算用于支持以“帕克太陽探測器”（PSP）為主的“與日共存”（LWS）計劃；以“行星際繪制和加速探測器”（IMAP）為主的“日地探測器”（STP）計劃；以“電離層連接探測者”（ICON）以及未來任務為主的“太陽物理學探索者”計劃（Heliophysics Explorer Program）等。除進行新任務的研發(fā)、新方案的研究外，將繼續(xù)維持“帕克太陽探測器”、“旅行者”（Voyager）、“太陽與日光層觀測臺”（SOHO）、“風”（Wind）等任務的在軌運行。

啟動“國際空間站”離軌能力建設，按計劃推進向商業(yè)空間站的過渡

為“空間運行”領域分配45.35 億美元，較上年申請金額有所增長。其中，“國際空間站”獲得13.03 億美元，較上年基本持平，將繼續(xù)推行“國際空間站”的商業(yè)化進程。NASA 將根據(jù)2022 年1 月發(fā)布的《NASA“國際空間站”過渡報告》，逐步、有序完成從當前“國際空間站”運行向新的商業(yè)空間站運行的過渡，并繼續(xù)推動在“國際空間站”上進行的各項科學研究工作。

“空間運輸”分領域獲得19.57 億美元，將繼續(xù)實施“乘員與貨運計劃”（CCP）和“商業(yè)乘員計劃”（CCP），以支持運送美國航天員和貨物往返空間站。此外，為具備更安全的離軌能力，NASA 本次還提出將從航天工業(yè)界采購用于2030 年后“國際空間站”離軌操作的航天器。在預算申請報告中，NASA 計劃于2023 年授出合同，用于航天器設計、研制、建造、發(fā)射和在軌運行，確保屆時“國際空間站”的受控再入和安全離軌。該航天器將在“國際空間站”再入日期的至少前一年與“國際空間站”交會對接，確保有足夠的時間進行在軌測試和檢測。盡管“國際空間站”計劃結束壽命的時間為2030 年底，但美國政府要求盡快具備離軌能力，以應對可能發(fā)生的提前再入情況。

“空間與飛行支持”和“商業(yè)低地球軌道發(fā)展”分領域分別獲得10.47 億美元和2.28 億美元。

重視前沿空間技術的研發(fā)儲備，促進新型技術在實際飛行任務中的應用

本次預算申請為“空間技術”領域分配13.92億美元，較上年略有降低。該領域的預算由4 項計劃構成，即：“早期創(chuàng)新與合作”“技術成熟”“技術演示驗證”“小型業(yè)務創(chuàng)新研究和小型業(yè)務技術轉移”（SBIR and STTR）。

NASA 提出2024 財年空間技術的投資戰(zhàn)略，包括以下幾點：①投資變革性的前沿技術，促進美國航天工業(yè)的發(fā)展，創(chuàng)造高薪工作機會，并維護國家安全；②使創(chuàng)新型技術應用于實際飛行任務，并將其融入商業(yè)航天和政府系統(tǒng)；③建造月球全球基礎設施，用于月球表面的可持續(xù)運行；④與工業(yè)界建立合作關系，塑造商業(yè)航天能力；⑤通過小型業(yè)務研究，支持未來高增長業(yè)務的發(fā)展；⑥通過對早期創(chuàng)新計劃的投資，廣泛孕育、培養(yǎng)創(chuàng)新團體；⑦在氣候變化和清潔能源方面進行定點投資。

“早期創(chuàng)新與合作”計劃獲得1.38 億美元，面向大學、公司、獨立實驗室、NASA、其他政府機構以及普通大眾，用于高風險、高回報技術的初期概念研發(fā)，對應技術成熟度1 ～3（TRL 1 ～3）。

“技術成熟”計劃獲得4.02 億美元，用于介于早期概念和飛行演示驗證之間的變革性航天技術的研發(fā)，對應技術成熟度3 ～6，主要包括可用于支持未來月球附近和表面活動的相關技術，包括“進入、下降和著陸”（EDL）、“空間制造”（In-Space Manufacturing）、“原位資源利用”（ISRU）、“高性能飛行計算機”（HPSC）、“垂直太陽電池陣技術”（VSAT）、“月球到火星行星自動建造技術”（MMPACT）等，其中也包括與NASA 科學任務部合作研發(fā)“商業(yè)月球有效載荷服務”計劃下的6 種有效載荷，即極區(qū)資源水冰采集試驗-1（PRIME-1）、“ 月 球 跳 躍者”（Lunar Hopper）、“ 諾 基 亞4G/LTE 臨近通信”（Nokia 4G/LTE Proximity Communications）、“電動力學防塵罩”（EDS）、“月球表面羽流研究立體相機”（SCALPSS）、“合作式全自動分布式機器人探索”（CADRE）。

“技術演示驗證”計劃獲得5.51 億美元，用于相對成熟的技術的飛行或地面系統(tǒng)級演示驗證，對應的技術成熟度5 ～7，包括太陽電推進（SEP）、在軌服務、組裝與建造、“激光通信中繼演示驗證”（LCRD）、深空光學通信（DSOC）等技術。

“小型業(yè)務創(chuàng)新研究和小型業(yè)務技術轉移”計劃獲得3.00 億美元，重點支持與“阿爾忒彌斯”計劃以及氣候變化、清潔能源相關的技術研發(fā)。

穩(wěn)定投資“教育”領域，重視K——12 群體的人才培養(yǎng)

在“STEM 活動”領域，此次獲得1.58 億美元，高于上年的申請額1.50 億美元。與奧巴馬、特朗普政府不同，拜登政府連續(xù)3 個財年都保持了對“教育”領域的穩(wěn)定投資，并按照NASA《2022年戰(zhàn)略規(guī)劃》中提出的“培養(yǎng)下一代探索者”的目標，將培養(yǎng)多樣化的STEM 未來人才作為優(yōu)先事項。

本次預算申請增加了“下一代STEM”（Next Gen STEM）計劃的預算，從上年的1910 萬美元增長至2570 萬美元，重視培養(yǎng)從幼兒園到十二年級（K-12）的學生群體，為其提供獨特的鍛煉機會，引發(fā)學生在STEM 方面的興趣，并使其能夠接觸和了解NASA 的任務和工作，培養(yǎng)多樣化的未來人才。

其他領域預算分配情況

其他領域的預算分配均實現(xiàn)增長，具體分配情況如下：“航空”領域9.96 億美元，同比增長2.5%；“安保、安全與任務服務”領域33.69 億美元，同比增長5.0%；“建設、環(huán)境合規(guī)與恢復”領域4.54 億美元，同比增長7.1%；“總監(jiān)察長”領域5020 萬美元，同比增長3.7%。

4 幾點分析

近年來NASA 財年預算保持穩(wěn)定水平，支持各領域穩(wěn)健發(fā)展

NASA 預算曾在20 世紀60 年代“阿波羅”（Apollo）計劃期間達到峰值，占聯(lián)邦政府預算總值的比例一度超過4%。20 世紀70 年代之后，NASA預算占比大幅回落至2%以下。近5 年來，NASA 財年預算申請額保持在226 億～271 億美元之間，占聯(lián)邦政府預算總值的比例也維持在0.3%～0.5%左右。考慮通貨膨脹因素，近年來NASA 財年預算保持非常穩(wěn)定的水平，確保了對包括載人航天、深空探測、空間技術研發(fā)等活動的穩(wěn)健發(fā)展。

在有限的預算下進行權衡取舍，支持高優(yōu)先級任務的研發(fā)和實施

在NASA 每財年的預算總額穩(wěn)定保持在200 多億美元的情況下，NASA 不得不在力保旗艦級、高優(yōu)先級重點任務的同時，對一些優(yōu)先級相對較低的任務和計劃進行權衡取舍，以“有限”的預算最大程度地推動各領域的發(fā)展。

本次預算全力保證了行星科學最高優(yōu)先級任務——“火星采樣返回”旗艦任務的預算，在總預算額幾乎持平的情況下，為該計劃大增預算金額，達到9.49 億美元，占整個行星科學領域預算的28%，該單項計劃甚至超過了整個“太陽物理學”分領域的總預算，足見該任務的重要性和NASA 對其的重視。但為控制任務成本，NASA 提出可能將僅部署一架火星直升機，而不是之前計劃的兩架。

與此同時，NASA 對另一些任務進行了“不及預期”或“大刀闊斧”的調整。根據(jù)2022 年美國國家研究委員會發(fā)布的新版行星科學十年調查報告，未來十年在行星科學、天體生物學、行星防御等領域面臨大量科學優(yōu)先問題和潛在的機遇，美國應將行星科學的最高優(yōu)先級由火星采樣返回轉向更遠天體——天王星、海王星。而本次預算申請并未為相關任務分配預算，而是提出將在2025 財年再考慮啟動相關的概念研究。

此外，由于“賽琪”小行星任務延期發(fā)射而造成的人力和預算緊缺，NASA 提出將延期至少3 年實施“真相”小型金星探測任務，2023 財年僅為該項目保留科學團隊研究的小額預算。

瞄準“重返月球”“載人登火”，深度融合載人和無人深空探索活動

此次拜登政府提交的NASA 2024 財年預算申請是其上任以來的第三份NASA 財年預算申請，延續(xù)了自特朗普以來的“美國優(yōu)先”的整體戰(zhàn)略，仍提出圍繞“重返月球”的近期目標、瞄準載人火星探測的長期目標，按照“從月球到火星”的深空探測路徑，繼續(xù)推進“阿爾忒彌斯”載人重返月球計劃，并為相關活動分配了超過80 億美元的預算，包括研制“空間發(fā)射系統(tǒng)”、“獵戶座”飛船、“探索地面系統(tǒng)”、“載人著陸系統(tǒng)”、“門戶”計劃的“電源&推進要素”（PPE）和“居住和后勤前哨站”（HALO）等相關艙段，以及CLPS 計劃下的“毒蛇”月球車、PRISM 儀器、“阿爾忒彌斯”任務航天員的手持設備等?？梢钥闯?，NASA 深度融合了載人和無人月球探索活動，旨在以無人任務作為先驅探路，在進行科學探測活動的同時，拍攝月球表面地形圖像、選擇安全著陸點、演示驗證原位資源利用技術、3D 打印技術等，為后續(xù)的載人探索活動提供信息數(shù)據(jù)支持，奠定技術能力基礎。

行星防御成為未來發(fā)展新重點

美國從20 世紀90 年代開始，陸續(xù)發(fā)射了多次小行星探測任務，例如對近地小行星 “愛神星”（433 Eros）、“灶神星”（Vesta）、“特洛伊”（Trojan）等進行廣泛的探測活動。近年來，美國開始重視協(xié)同發(fā)展小天體科學探測與行星防御，并于2022 年成功實施了全球首次近地天體撞擊防御技術試驗——“雙小行星重定向測試”（DART），為未來實際的行星防御任務奠定了基礎。新版行星科學十年調查報告也首次將行星防御作為一個單獨的前沿領域提出，為NASA 提出相關的發(fā)展建議?？梢姡绹褜⑿行欠烙鳛樾碌闹攸c發(fā)展方向，將近地天體撞擊防御視為太空安全的一部分，并積極開展技術試驗，以增強其制天能力。

在本次預算申請中，NASA 積極響應了新版行星科學十年調查報告的建議，全力支持“近地天體調查者”的實施，為其分配2.097 億美元，較上年申請額0.399 億美元實現(xiàn)了超過5 倍的增長，且計劃在未來數(shù)個財年也保持高額預算分配。NASA 原本在上年預算申請中，將該任務的發(fā)射時間由2026 年延期到2028 年，并僅為其分配了少額預算，但國會大力支持該項目，在2023 財年撥款法案中為該任務加倍了預算，且提出希望恢復發(fā)射時期至2026 年。同期發(fā)布的新版NASA 授權法案也指示NASA 繼續(xù)進行該任務的研發(fā)，并要求不能出現(xiàn)研發(fā)和發(fā)射的延期。然而經過研究，NASA 仍然計劃于2028 年6 月發(fā)射該任務，但在接下來的2024 財年預算申請中大力保障了高額預算，推動該任務的研發(fā)、發(fā)射和運行。

作為對新版行星科學十年調查報告中建議的“啟動規(guī)劃一項最高優(yōu)先級的行星防御快速響應和飛越偵察任務”的響應，NASA 還提出將啟動一項新的近地物體特征探測任務，但并未透露具體細節(jié)。

鼓勵引入競爭機制，大力支持商業(yè)航天

近年來，美國商業(yè)航天繁榮發(fā)展，美國政府從政策鼓勵、監(jiān)管支持等各個角度都給予商業(yè)航天越來越寬松的發(fā)展空間，促成了SpaceX、藍色起源（Blue Origin）、火箭實驗室（Rocket Lab）等一大批創(chuàng)新性商業(yè)航天企業(yè)的涌現(xiàn)，加快推動了整個產業(yè)鏈的發(fā)展和成熟。

從本次預算申請報告看，NASA 將繼續(xù)大力推動和強化載人、深空探測活動的商業(yè)化，為確?！皣H空間站”的安全離軌，計劃投入1.8 億美元向私營公司采購離軌航天器；引入競爭機制，在SpaceX 公司的基礎上，再增加一家私營公司為其開發(fā)“載人著陸系統(tǒng)”；繼續(xù)通過CLPS 計劃，向私營公司采購月球發(fā)射服務等。通過上述一系列措施和計劃，“取百家所長”，穩(wěn)步推進美國商業(yè)航天的發(fā)展。