APP下载

2014-2040年韩国航天发展中长期规划

2014-08-13齐真

国际太空 2014年6期
关键词:研制航天轨道

2013年11月26日,韩国国家航天政策的最高决策机构—韩国国家航天委员会召开会议,审议并通过了韩国《航天开发中长期规划》(2014-2040,简称《规划》)。此次《规划》面向2040年,提出了未来韩国航天发展的方向、愿景,政府推进本国航天发展的四大目标、六大重点任务及其具体推进计划,明确了韩国2014-2020年间具体的航天开发计划,提出了未来韩国运载火箭发展“三步走”战略、2014-2040年的卫星技术发展路线图、行星探测和空间科学路线图、宇航系统出口路线图等。《规划》分为制定背景与过程、国内外航天发展现状与启示、愿景与目标、重点任务及具体推进计划以及主管部门与预算五大部分。

1 出台背景与韩国航天发展现状

出台背景

在过去25年间,韩国以人造地球卫星和运载火箭技术为重点,走过了一条技术跟踪模仿引进创新发展之路。但韩国政府及产学研各界人士均认为,尽管卫星技术取得进展,罗老号火箭发射成功,但韩国与航天先进国家的差距仍然很大,韩国航天的发展模式亟待转变。为了反映国内外环境变化,需要制定以技术自主化发展和航天产业培育为核心实现创造经济的新的航天发展战略,并且为将航天技术与产业培育成为国家成长的动力,需要制定包含远期目标的新的航天开发中长期规划。

此次规划制定的基本方向为,制定2014-2020年间具体的航天开发计划。与此同时,提出至2040年的航天发展远期目标,以确保政策的连贯性,并引导国内企业积极参与航天开发。

此外,根据《第二次航天开发振兴基本计划(2012-2016)》(简称《二次计划》)(韩国国家航天委员会2011年12月审议并确定)制定的韩国航天技术发展路线图,韩国将于2021年正式发射韩国航天运载火箭-2,于2025年发射月球着陆器。而韩国第18届总统朴槿惠曾在2012年底总统候选人电视辩论会中承诺将韩国探月计划提前,使太极旗在2020年飘扬在月球上。因此,朴槿惠政府组阁后,有关部门组织就韩国探月工程和韩国航天运载火箭-2项目进度变更开展了可行性论证,并最终在此次规划中修改了相关进程。因此,本此规划也是对《二次计划》的修订。

韩国航天发展现状

韩国政府从20世纪80年代末开始推进本国航天事业发展。韩国以人造卫星和运载火箭技术为重点,主要通过国际合作、技术引进再创新,共研制卫星13颗、研制了科学火箭和罗老号运载火箭,建成了罗老航天中心。目前,韩国卫星系统集成能力达到一定水平,运载火箭领域积累了一定的技术基础和研制经验,但卫星有效载荷和关键部件,以及运载火箭发动机等核心技术能力仍不足。

韩国卫星研制现状

人造卫星领域。至今,韩国已研制并发射了3个系列共13颗卫星(未包含民间投资并运营的商业通信卫星、大学研制的微小卫星和民间企业出口的卫星)。

韩国通过引进消化吸收再创新发展卫星技术,通过研制“韩国多用途卫星”系列,掌握了先进的地球观测卫星的系统集成技术,通过研制“通信、海洋和气象卫星”,掌握了静止轨道卫星的基础技术。2006年12月发射韩国多用途卫星-2,使韩国成为全球第7个拥有1m分辨率遥感卫星的国家,2012年发射的韩国多用途卫星-3,全色与多光谱分辨率分别达到0.7m和2.8m,2013年发射的韩国多用途卫星-5为合成孔径雷达成像卫星,最高分辨率为1m,幅宽最宽为100km。2010年7月发射的“通信、海洋和气象卫星”,使韩国成为全球第7个拥有气象卫星的国家。

虽然韩国具备了研制低轨道科学与技术试验小卫星和高分辨率光学遥感卫星的能力,但卫星有效载荷技术、关键部件技术以及静止轨道卫星技术仍十分薄弱。

运载火箭领域。2013年1月,罗老号运载火箭发射成功,韩国继朝鲜之后成为世界第11个自主发射火箭将卫星送入预定轨道的国家,进入了太空俱乐部。韩国通过研制探空火箭和罗老号运载火箭,掌握了运载火箭系统技术、上级火箭技术、地面设备制造技术和发射运营技术等,但尚未掌握运载火箭核心技术。建成罗老航天中心,拥有了航天发射场。为满足国内卫星发射需求,韩国政府于2010年启动了以自有技术为基础的韩国航天运载火箭-2的研制工作。

卫星应用领域。韩国遥感卫星数据已实现业务化应用,广泛应用于制图、国土资源管理等领域,通过在轨的韩国多用途卫星-2、3可实现对朝鲜半岛区域每天2~4次观测;通过在轨运营的“通信、海洋和气象卫星”,可实现对朝鲜半岛及周边国家的气象观测(每8min获取一次信息)和对朝鲜半岛周边海洋环境监视(每小时获取一次信息)。但也存在相关产业规模较小,卫星信息应用程度较低,条块分割、资源分散、数据共享程度低,卫星应用相关技术有待提高等问题。

航天产业方面。韩国遥感卫星数据和小卫星已进入国际市场。以研制“我们的星”系列卫星积累的小卫星技术为基础,韩国航天企业实现了对地观测小卫星及有效载荷和部件的出口。韩国多用途卫星-2、3的数据实现国内外销售,2007年6月至2013年6月间,韩国多用途卫星-2卫星数据销售收入约为147亿韩元(约合1361万美元),进口替代效应3791亿韩元(约合3.5亿美元)。此外,政府持续推进航天技术转移,2010年,选定韩国航宇工业公司(KAI)为韩国多用途卫星-3A卫星的系统集成商,将韩国多用途卫星本体技术转移给企业。

但总体上,韩国航天目前仍处于产业化的初期阶段,以研究机构为中心的发展模式和市场需求较小,造成企业参与航天开发力度不足是重要原因之一。韩国航天产业规模很小,2011年航天产业销售收入8亿美元,仅占全球市场规模的0.45%。韩国航天企业绝大部分为小企业,截至2012年,韩国航天企业共61家,年销售收入不足100亿韩元(约合926万美元)的企业29家,占47.5%。

韩国运载火箭研制现状

航天基础方面。韩国政府对航天的投入规模持续增长,但与航天强国和大国相比,航天专门人才和政府预算投入仍严重不足。2012年韩国政府航天研发预算1.94亿美元,为全球第20位。近5年年均投入的专门人才约2000人。

2 《规划》核心内容与要点

愿景、目标与重点任务

《规划》提出韩国未来航天发展愿景为:增强航天自主发展能力,提升韩国国际地位并为国家经济发展做出贡献。

《规划》提出了韩国未来航天发展的四大目标:一是持续增加航天预算在政府研发预算中的占比;二是研制韩国航天运载火箭,掌握自主发射能力;三是扩大民间参与,持续研制人造卫星;四是使韩国航天竞争力达到航天先进国家水平。

《规划》提出了韩国未来航天发展的六大重点任务及17项具体推进课题。

重点任务一:确保获得自主发射能力,促进航天自主化发展

《规划》提出韩国运载火箭领域发展方向为:推进自主研发可靠性高且兼具经济性的运载火箭,并提出了韩国运载火箭“三步走”发展战略。第一阶段(至2020年):自主研制低地球轨道运载能力1.5t的韩国航天运载火箭-2,并掌握相关技术;第二阶段(至2030年):研制地球静止转移轨道运载能力为3t的中地球轨道卫星和静止轨道卫星运载火箭,并进入发射服务市场;第三阶段(至2040年):研制地球静止转移轨道运载能力5~6t的大型静止轨道卫星运载火箭,并掌握发射大型航天器的能力。

此重点任务下包含三项具体推进课题,一是研制韩国航天运载火箭-2,二是研制中地球轨道和静止轨道卫星运载火箭,三是建设适应多样化发射任务的航天发射场。

(1)研制韩国航天运载火箭-2(至2020年)

韩国航天运载火箭-2研制任务的总体目标为:独立研制低地球轨道运载能力1.5t的运载火箭并掌握运载火箭技术。它将分3个阶段进行:第一阶段(至2015年)完成发动机试验设备设施构建;第二阶段(2016-2017年)研制并试验发射75吨级液体发动机,验证其性能;第三阶段(2018-2020年)研制并正式发射韩国航天运载火箭-2。

《规划》指出,韩国航天运载火箭-2的设计、制造、试验、总装、发射运营等全过程将由韩国国内主导完成,必要时,通过国际合作获取部分所需技术。此后,还将不断提升韩国航天运载火箭-2的可靠性和竞争力,为进入国际发射服务市场奠定基础。项目执行过程中将逐步推进产业化发展,主要措施拟包括,①促使企业早期介入运载火箭研发,并扩大企业参与广度与深度,培育相关专门企业;②2020年后,将把运载火箭研制工作交给企业主管,促进实现韩国航天运载火箭的批产;③最终将韩国航天运载火箭制造、系统集成和发射运营等技术全部转移给企业。

(2)研制中地球轨道和静止轨道卫星运载火箭(2020年后)

韩国中地球轨道卫星和静止轨道卫星运载火箭研制任务的目标为:2027年前独立研制完成地球静止转移轨道运载能力3t的运载火箭,2030年后进入国际商业发射服务市场,2033年研制大型静止轨道卫星运载火箭。

《规划》指出,为扩大航天活动领域和执行多样化的航天任务,韩国将独立研制地球静止转移轨道运载能力3t、低地球轨道运载能力8t的运载火箭,满足低地球轨道大型卫星、中地球轨道卫星、静止轨道卫星、行星探测器等的发射需求。此后,不断提升运载火箭性能和可靠性并降低成本,推进该运载火箭于2030年后进入国际商业发射服务市场。远期还将面向未来空间站建设、大型地球静止轨道卫星、行星探测器等的发射需求,研制地球静止转移轨道运载能力5~6t、低地球轨道运载能力15~20t的大型运载火箭。

(3)建设适应多样化发射任务的航天发射场

为了配合运载火箭研制与发射进度,韩国未来将分三期完善航天发射场建设。第一期是2020年前建成适应韩国航天运载火箭-2执行发射任务的发射场,主要任务包括:扩充运载火箭装配试验楼和卫星试验楼,新建发射支援设施,推进建设海外测控站,并将在罗老号发射台旁新建第二发射台。第二期是2030年前建成适应中地球轨道和静止轨道卫星运载火箭执行发射任务的发射场,主要任务包括:在罗老航天中心新建第三、第四发射台等,将探讨建设海上发射平台和通过国际合作在赤道附近建设发射场的方案,探讨建设移动型追踪系统(如测量船)和利用跟踪与数据中继卫星进行测控的方案。第三期是2040年前建成适应大型静止轨道卫星运载火箭执行发射任务的发射场,主要任务是进一步扩建发射场,完善设施设备,加强航天测控领域的国际合作。

重点任务二:围绕国家需求,自主研制人造卫星

韩国在该领域的发展方向:①持续研制各类卫星,满足公共需求,掌握核心技术并提高卫星自主研制能力;②以卫星技术为基础发展航天产业,并促进经济增长。

该任务下有两项具体推进课题,一是研制各类低地球轨道卫星,二是研制各类中地球轨道卫星和静止轨道卫星。

韩国卫星技术路线图(至2020年)

韩国卫星研制发射规划颗

(1)研制低地球轨道卫星

韩国低地球轨道卫星主要包含“韩国多用途卫星”、“下一代中型卫星”和“下一代小卫星”3个系列。

“韩国多用途卫星”。满足国家高分辨率对地观测需求,未来(至2040年)将持续研制并发射高分辨率光学卫星5颗(韩国多用途卫星-3A、7、9、11、13)和高分辨率雷达影像卫星4颗(韩国多用途卫星-6、8、10、12);通过卫星研制,重点攻克高性能有效载荷技术。高分辨率光学卫星韩国多用途卫星-3A的有效载荷由韩国主导研制,韩国多用途卫星-7(分辨率优于0.5m)及后续卫星的有效载荷将由韩国自主研制。高分辨率雷达影像卫星韩国多用途卫星-6的有效载荷由韩国主导研制,韩国多用途卫星-8(分辨率优于0.5m)及后续卫星的有效载荷将由韩国自主研制;积极应对高分辨率、高机动性卫星的海外需求,2020年前实现高分辨率对地观测卫星出口。

“下一代中型卫星”。为满足气象、海洋和环境监测等领域的公共需求并为缩短观测周期,韩国将研制“下一代中型卫星”。通过研制下一代中型卫星-1,开发500千克级公用平台,并建立起降低研制费用、缩短研制周期的应用卫星批产体系;为实现下一代中型卫星的多样化任务需求,推进自主研制或国内主导研制高性能有效载荷;推进下一代中型卫星于2020年后进入海外市场。

“下一代小卫星”。韩国将开发先进的小卫星技术,研制“下一代小卫星”,促进航天核心技术验证、空间科学研究和航天人才培养。至2040年将研制6颗科学系列下一代小卫星和3颗技术试验系列下一代小卫星;通过开发小卫星技术并融合先进的信息通信技术,推进个人卫星(Personal-sat)服务,如:研制并量产高性能、超轻量的立方体卫星等超小型卫星,创造新型服务模式与需求。

(2)研制中地球轨道卫星和静止轨道卫星

中地球轨道卫星和静止轨道卫星主要包含静止轨道气象卫星和海洋-环境卫星、预警-导航增强卫星与电波探测卫星、通信卫星和导航卫星等。目标为,2020年前拥有静止轨道气象卫星、静止轨道海洋与环境卫星和通信卫星;2030年前拥有电波探测卫星和导航卫星;2040年前拥有数据中继卫星,并提高各类卫星性能。

静止轨道气象观测卫星和海洋与环境监视卫星。韩国将依次研制并发射静止轨道气象卫星(共3颗,计划在2017年、2026年和2035年发射)和静止轨道海洋与环境卫星(共3颗,计划在2018年、2027年和2036年发射)。

预警-导航增强卫星和电波探测卫星。为保障国家安全,韩国将研制并发射预警-导航增强卫星;研制携带大型可展开天线的静止轨道电波探测卫星。

导航卫星。韩国将构建由4颗倾斜轨道卫星和3颗静止轨道卫星组成的七星星座的自主的“韩国卫星导航系统”。

通信广播卫星。韩国将研制自主知识产权的通信广播卫星满足国内需求,并促进出口;研制军用通信卫星。

数据中继卫星。为应对2030年后国内低轨道卫星数量的激增,为提高卫星信息收发效率,韩国将研制数据中继卫星。

重点任务三:构建“无缝卫星信息”应用体系,提升国民生活质量

韩国卫星应用领域的发展方向为:从以供给者为中心向以需求者为中心转变,扩大卫星信息提供与服务。目标:2020年前实现对韩国的连续可持续观测与应用;2030年前实现对东亚地区的连续可持续观测与应用;2040年前实现对全球主要地区的连续可持续观测与应用。

韩国卫星信息应用基础设施扩充规划

韩国的主要任务包括:①以需求者为中心,扩大各领域的应用服务。强化气象、海洋、环境、农林、灾害灾难、通信、导航、国土管理等领域的以需求者为中心的卫星信息应用服务。②强化卫星信息应用跨部门合作,并构建国家卫星信息应用与支援体系,促进卫星信息产业发展。

重点任务四:面向未来航天发展,开展空间探索活动

韩国在该领域的发展方向为:开展月球、火星、小行星等太阳系探测活动,以及构建太空危险应对系统。

韩国的主要任务及目标包括:①实现月球、火星、小行星等探测,扩展空间活动范围,进一步获取空间技术;②通过开展前沿性的空间科学(电离层研究、太空观测、太阳观测等)研究,强化空间基础研究能力;③强化空间环境监视和太空危险应对,保护国民和空间资产。

(1)开展无人月球探测活动

《规划》提出,韩国探月工程将使用韩国自主知识产权的运载火箭进行月球探测,提升韩国空间技术水平和国际地位。韩国探月工程分为以下三个阶段:第一阶段(至2017年),目标为2017年发射试验用月球轨道船;第二阶段(2018-2020年),目标为使用韩国航天运载火箭-2自主发射月球轨道船和着陆器(2020年);第三阶段(2021-2030年),目标为使用韩国研制的静止轨道卫星运载火箭自主发射月球采样返回器(2030年)。

教学时,教师引导学生以课文内容为基础,对课文的语言进行加工改造,重新组合,重新表达,让学生用自己的语言进行再创造,既可以检测学生对课文的感知或理解程度,又为学生提供了语言运用的训练机会。

(2)开展行星探测活动

韩国将以国际合作为基础,分阶段推进行星探测活动。一是推进火星探测,目标为2030年前发射火星探测器和着陆器,实现途径包括:利用开展月球探测积累的技术和经验,参与国际太空探索协调组(ISECG)活动等。二是推进小行星探测(至2040年),研制小行星探测器和深空探测器,逐步扩大空间活动领域,推进太空资源研究。

(3)开展载人与无人地球轨道活动

韩国将主要通过国际合作扩展在载人和无人空间领域的活动,将分三个阶段进行:第一阶段(至2020年):①与美国国家航空航天局、日本宇宙航空开发研究机构等机构合作,利用国际空间站开展太空实验;②开展空间站建设和空间运输相关的基础研究;第二阶段(至2030年):开展空间实验室和无人空间运输器的研发并进行技术验证,确保获得无人空间活动能力;第三阶段(至2040年)通过国际合作,开展空间站、载人太空运输船和太空发电站的研发工作。

(4)开展创新性的空间科学研究

韩国在该领域发展方向为研制空间环境观测系统(空间望远镜、太阳系观测卫星等),并应用其开展宇宙和生命起源等宇宙科学研究。它的各阶段目标为:2020前掌握开展空间科学研究的基础技术;2030年前建成开展空间科学研究的基础设施;2040年前实现国内主导开展空间科学研究。其重点任务包括:①强化电离层和磁气圈研究;②构建天基太阳观测与监视系统;③研制空间望远镜,探究宇宙起源。

(5)构建空间监视体系,应对太空危险

韩国在该领域发展方向为构建国家层面的太空危险应对体系,保护国民的生命和财产免受空间物体坠落、相撞等造成的损伤和损失。目标为2020年前完善太空危险监视基础设施建设,2030年前建成空间物体坠落、相撞应对体系,2040年前建成具航天强国水平的空间监视基础设施。

重点任务五:增强航天产业化发展力量,促进航天可持续发展

韩国在该领域推进方向为:培育航天专门企业,提升航天技术竞争力,促进航天产业化发展。下辖三项具体课题,一是扩大企业参与,提升航天技术与产业竞争力;二是促进航天产品与服务出口;三是推进产业融合式发展和促进航天技术转化应用。

(1)扩大企业参与,提升航天产业竞争力

韩国政府拟从以下三个方面推进:

一是推进企业深度参与航天开发事业,培育航天专门企业。其具体措施途径包括:①推进企业早期介入航天研发项目,②将目前由政府研究机构履行的系统集成商职能分阶段转给企业,推进技术转移,培育大型宇航系统集成商:③选定并培育卫星制造、运载火箭制造和卫星遥感应用等领域的大型企业,政府将给予选定企业政策支持,如,提供部分研发资金、给予金融优惠政策、提供技术咨询、给予选定企业参与国家航天项目的优先权等。

二是支持创新型企业发展,提升其技术竞争力。其具体措施途径包括:①通过设立创业支援项目、挖掘产业化项目、解决创业资金和设立研究所企业等措施,支持创新型企业发展;②对企业产品进行空间环境试验提供支持,推进企业使用政府出资研究机构所有的地面试验设施设备;③成立产学研共同参与的“航天产业振兴协会”。

三是强化卫星信息产业化应用。其具体措施途径包括:①以企业为主体研发卫星应用技术,满足国家公共需求并促进产业化商业化应用;②培育卫星应用专门企业,放松管制促进卫星遥感产业发展,推进将遥感卫星数据商业应用的分辨率限制从全色4m放宽至1m。

(2)促进航天产品与服务出口

韩国政府拟从以下两个方面促进航天产品与服务出口:一是制定针对性的出口战略和策略促进出口。例如,“下一代小卫星”将以东南亚、中南美等新兴市场国家为目标,并积极使用韩国政府援助开发贷款(ODA)促进出口;韩国多用途卫星将研制出口用公用平台和标准化模块,以高分辨率优势和“交钥匙”方式促进出口;“下一代中型卫星”,将研制500千克级公用平台,构建缩短研制周期和降低成本的批产体系,以性价比和交货期等优势促进出口;遥感卫星数据出口方面,将大力开发遥感卫星数据应用技术,培育遥感卫星数据应用企业,力争到2020年,遥感卫星数据年出口额达到100亿韩元(约合926万美元);发射服务领域,将配合运载火箭研制和商业化进程,主要以在轨交付卫星的方式促进对外发射服务提供。

二是加大政府支持力度促进出口。具体措施包括:①相关政府部门共同促进中小企业的航天产品出口;②政府、相关机构与企业共同加强国际市场营销力度,如构建国际市场营销网络,积极参与航天领域的国际展览展示会,在潜在目标市场召开“推介会”等;③使用政府开发援助资金向受援国提供卫星信息服务、人才培养等方面的无偿援助,并提供综合解决方案。

(3)促进产业融合式发展以及航天技术转化应用

该课题根本目的是促进航天技术转移和航天技术成果应用,主要将培育和推进三类产业的发展。一是促进航天技术与通信信息技术融合的相关产业的发展。二是促进航天技术转化应用产业的发展;三是培育太空旅游等航天主题产业。

重点任务六:夯实航天发展基础,增强航天发展活力

韩国宇航系统出口路线图

韩国在该领域的推进方向:推进形成航天技术、人才、国际合作领域的系统性的支援体系,促进实现国家航天开发目标。包含三项具体课题:一是强化航天基础研究与核心技术研发,并开发前沿技术。基础研究方面,将加大对国家航天实验室(大学为主体)的支持;航天核心技术研发方面,将重点突破目前仍依赖进口的核心技术,以及很难通过技术转移获得的核心技术,目标是到2020年拥有60项核心技术(截至2013年,已拥有20项核心技术);前沿技术领域,为提高未来运载火箭性能,将进行分级燃烧循环发动机相关基础技术研发;将开展可重复使用空间运输器所需基础技术(如,极超音速复合循环发动机基础技术、地球再入技术等)研究。二是培育航天人才,传播航天文化。韩国将持续培养航天专门人才,目标是到2020年、2030年和2040年分别拥有4800名、6000名和7000名专门人才。三是强化航天领域国际合作。它将推进战略性、体系化的航天国际合作。其主要包括:①开展航天技术国际合作,促进月球探测、运载火箭研发等国家航天项目的开展;②强化空间科学领域的国际合作,促进产出达到国际先进水平的空间科学研究成果;③推进政府开发援助在发展中国家航天领域的实施:④更为积极地参与航天领域政府间和非政府间国际组织的活动,提升韩国的国际地位。

3 结语

韩国此次规划是一部以技术自主化发展和航天产业培育为核心的韩国最新航天发展战略,旨在提升韩国的国际地位,发展国民经济,造福人民生活。

此次规划体现了韩国新一届政府大力发展航天的意志,其雄心勃勃的发展目标直指“追超”日本。其雄心勃勃的任务规划表明,未来韩国将全面拓展空间活动领域,除了发展卫星和运载火箭技术,还将开展深空探测、近地轨道空间活动和空间科学研究等,但其会遵循“分阶段推进”和“选择与集中”的原则,韩国政府仍将集中投资于目标性强、可实现的任务,远期愿景任务将主要通过国际合作推进。

任何目标的实现都需要与之相匹配的资源投入。政府预算、人才、企业参与的深度与广度将是决定韩国航天未来发展目标能否实现的关键因素。根据2014年3月韩国未来创造科学部发布的《2014年度航天开发实施计划》,2014年度韩国政府航天预算为5096亿韩元(约合4.7亿美元),比2013年度的3372亿韩元(约合3.1亿美元)大幅增加了51%,韩国航天即将步入快速发展期。

猜你喜欢

研制航天轨道
我的航天梦
航天梦,我的梦
仿生眼的研制有新突破
基于单纯形法的TLE轨道确定
CryoSat提升轨道高度与ICESat-2同步运行
朝美重回“相互羞辱轨道”?
逐梦航天日
一种新型固定翼无人机的研制
XV-24A垂直起降验证机的研制与发展
航天股为何遭爆炒