美国对地观测卫星系统管理体制与要素分析

● 文 |北京空间科技信息研究所 龚燃

美国对地观测卫星系统管理体制与要素分析

● 文 |北京空间科技信息研究所 龚燃

从1958年开始，美国就采取军民分制管理的航天管理体制，在对地观测领域也不例外。由美国国防部（DoD）负责军事对地观测的管理，NASA负责民用对地观测的管理。军事对地观测管理机构50年来没有太大变化，军事对地观测活动一直由国防部主管，包括制定对地观测政策、对地观测计划、预算以及计划的管理与实施等，只是根据形势发展进行少量调整。

民用对地观测运行管理机构的调整从1957年美国国家航天法规与政策的制定开始，1958年世界首部航空航天法中规定组建NASA，1967年NASA成立航天安全顾问小组（ASAP），1977年合并航天计划委员会与研究和技术委员会成为NASA咨询委员会（NAC），直至2004—2006年，NASA多次适时改组设立了新的业务局、职能部门和航天中心。总体上，NASA已从旧的“各自为政”的管理体制过渡到新的“协同工作”的管理体制。

一、美国对地观测卫星系统组织管理架构

1．职能齐全的三层管理体系

美国目前采取的是军、民、商分制管理体制，通过立法明确各管理主体的分工。对地观测卫星系统管理主体分为如下三层，三个层次共同构成职能齐全的组织管理体系。

第一层是以总统为代表的顶层管理主体。其中，美国总统负责制定国家航天政策和指令，白宫所属的国家安全委员会和科技政策办公室负责协调，以及协助总统对各个联邦部门进行协调。

第二层是联邦各个部门。主要由DoD、NASA、国务院、商务部、联邦通信委员会（FCC）等组成。其中，国防部负责实施涉及国家安全的对地观测项目，NASA、国务院、商务部、FCC等实施民用和商用对地观测活动.

第三层是联邦部门的下属机构。主要包括商务部的美国国家海洋和大气管理局（NOAA）、美国地质调查局（USGS）等。

2．统筹协调的组织管理机制

美国军用对地观测卫星主要由DoD和美国国家侦察局（NRO）负责管理；民用对地观测卫星主要由NASA（主要负责地球科学等任务）、NOAA（主要负责海洋和大气卫星）以及USGS（主要负责中分辨率对地观测卫星）负责；商业高分辨率成像卫星受市场因素影响，主要由几大商业卫星运营公司负责。

（1）军用对地观测卫星组织管理机制

美军的航天组织机构是世界各主要军事国家中最庞大完善的。美军对地观测卫星系统运行由DoD下属的空军、海军、NRO等机构进行管理，卫星数据的管理与运行主要涉及到的组织机构包括NRO、美国国家地理空间情报局（NGA）、国防情报局（DIA）、中央情报局（CIA）、国家安全局等。美国的军用对地观测卫星系统不是由某一个军兵种负责管理并运行的，而是由多个部门负责共同管理，并都参与使用。

美国战略司令部为国防部最高管理部门，也称联合航天司令部，兼具战略和战术两方面应用职能；美国战略司令部下辖陆、海、空三军各自的航天司令部，主要肩负各自的战术应用职能。其中，美国空军航天司令部是美国战略司令部的主体，规模最大、职责最多，负责维护美国主要的军用对地观测卫星系统，用以进行轨道追踪和绝大部分军用卫星运行。除上述主要军事航天机构以外，DoD下属各航天部队的隶属关系、采办指挥关系和作战指挥关系分别自成体系，均参与相关对地观测卫星系统运行管理工作，包括NRO、NGA、国家信息系统局（DISA）等。

NRO负责研发、采办、发射和运行侦察卫星，具体包括创新技术开发、系统工程、空间侦察系统的采办、运行以及相关情报活动。美国主要的军用对地观测卫星均由该局运行管理。NRO对图像情报的需求来自NGA，信号情报需求来自国家安全局，测量和特征情报需求来自DIA。

（2）民用对地观测卫星组织管理机制

美国民用对地观测活动由NASA、商务部、内务部、国务院等共同管理，只是分工不同。其中，NASA负责制定民用对地观测政策、规划计划，编制民用对地观测预算，管理民用对地观测计划、项目的实施和民用对地观测系统的研制与运行，代表美国与其他国家开展航天合作等。NOAA负责提出民用气象卫星发展需求，承担气象卫星的运行管理工作；内务部美国地质调查局负责运行陆地卫星系列；国务院负责制定国际航天政策。

NASA主管对地观测卫星项目的部门为科学任务管理部（SMD）。该部门主要是利用天基观测来实现对地球的科学研究。SMD隶属于美国国家科学协会，负责发起科学研究，并且与NASA的合作伙伴展开卫星的研制和部署，从太空方面（角度）回答研究的基本问题。地球科学是SMD的领域之一，主要是从空间研究地球，促进科学理解和满足社会需求。

（3）商业对地观测卫星组织管理机制

对于商业对地观测卫星，NOAA主要负责向美国的商业对地观测卫星公司颁发卫星运营牌照，并负责在美国相关政府机构之间协调卫星图像的应用，以确保卫星牌照不对美国的国家安全和外交政策造成影响；NOAA主要任务是研究高分辨率商业对地观测卫星或其他途径得到的各种图像数据，绘制出相应的地图产品，提供地理空间情报，包括地球自然特征和地理基准的分析与描绘，以支持国家安全行动；FCC负责向商业对地观测卫星、卫星地面系统、以及商业卫星系统使用的无线电频率颁发牌照。商业对地观测卫星公司必须遵守FCC制定的技术、法律等要求。

国家环境卫星数据和信息服务中心是NOAA下属的主要业务部门之一，下设了商业对地观测监管事务办公室（CRSRA）和空间商业化办公室（OSC）等部门。CRSRA负责商业对地观测空间系统的具体管理，使之遵守美国司法管辖与控制，同时符合基本的国家安全利益、外交政策和国际义务。CRSRA由商业对地观测许可证颁发机构（CRSL）和商业对地观测合规性监察机构（CRSC&M）组成，同时还管理了NOAA商业对地观测咨询委员会（ACCRES）。OSC负责商务部内部与航天有关的事项协调。

NGA隶属于DoD，主要负责商业对地观测卫星图像的采购，每年有大量经费预算订购全球各地的商业高分辨率卫星图像，NGA是美国数字地球公司的最大用户。NGA研究各种途径得到的卫星图像、航空图像以及其他各类照片，分析提取情报信息。此机构不仅为国家战略、军事行动提供情报，还向美国各行业、各领域提供地理空间情报信息服务。

二、美国对地观测卫星系统管理要素分析

1．规划计划管理

美国的对地观测卫星规划、计划管理与其航天工业管理体制一致，大体分为三层：总统和国会为决策层、DoD和NASA为计划管理层，工业界（国防承包商）和研究机构等为实施层。总体上，由总统集中决策，国会立法、监督和预算审批，DoD和NASA分别对军民对地观测计划实施军民分制管理体制。即以DoD、NASA为先导，工业界和研究机构为基础的，公司结合、军民结合的综合管理体系。

美国军用和民用对地观测卫星计划均由DoD提出，由总统提交国会批准，总统每年向国会提交国情咨文、立法咨文和预算咨文，这些咨文由总统办事机构和临时任命的专业委员会、国家航天委员会、DoD、国家安全委员会、NASA等进行起草。咨文经国会审查通过后实施。

美国商用对地观测卫星计划由国家航天委员会提出规划，主要由私营对地观测公司实施。美国政府对商业对地观测进行重要的宏观调控，如为鼓励商业对地观测领域的发展和国内外商业对地观测市场的竞争，政府给予一定的补贴；发布商业对地观测政策鼓励军方采购商业图像数据等，这些政策也使得政府与对地观测产业界的关系更加密切。

2．经费预算管理

美国重大的军事对地观测项目立项和预算，需要提前大约两年多时间，经过三步来实现。受限进行预算规划，在规划前提下制订计划，在计划基础上确定预算。预算由DoD提出，再由总统列入“总统预算咨文”，最后提交国会审批。审查机构主要是军事委员会、科技与航天委员会、预算委员会和拨款委员会等部门。国会两院的授权委员会和小组委员会对预算开支逐项进行研究，并制定出一个拨款最高限额，然后由两院拨款委员会来审查执行。提交国会后，国会还要用几个月的时间进行审查和最后批准，最后确定拨款额度，也就是项目两年后可以获得的经费。国会通过军事对地观测计划和预算后，由DoD组织实施。美国民用对地观测系统等均采用纯政府投入方式。商用卫星系统的投融资由私人机构承担。

一般而言，DoD、NASA等联邦政府预算的管理过程包含四个阶段，即策划、计划、预算编制和执行（PPBE），其中包含了策略和政策。该管理过程综合考虑优先级、战略结果以及资源限制，使高层管理层可以在制定详细预算之前做出权衡。

（注：每财年以12个月为一周期，起始于10月1日）

3. 协调协作管理

对于具有战略意义的跨部门综合型对地观测卫星计划，美国皆通过相关政策法规，从构建顶层协调领导的体制和机制入手，不仅依托总统办事机构设立高级别的跨部门委员会/工作组，来统筹战略规划、预算分配、组织实施和外部评估等决策领导与协调工作，还责成牵头单位设置专责的协调办承担日常协调任务，并充分利用财政控制和绩效管理工具，建立具有强约束力的部门间协调配合机制，以排除部门条块分割、各自为政的弊端，合理推动计划的实施。

（1）总统与军民商对地观测活动的协调协作管理

总统应当是美国军民商航天活动的最高协调人。在空间对地观测的商业利用方面，总统将保护商业数据经销商的利益。确保对地观测技术计划不会对陆地卫星获取的未增强数据的商业市场产生不利影响；总统将通过相关的美国政府机构建立一项技术验证计划来实现国家陆地对地观测战略。

（2）以DoD为主的民、商用对地观测活动安全保障机制

DoD在民用、商用对地观测活动管理领域起着重要的作用。

（3）科研、研发协调管理机制

NASA有咨询和协作的责任。通过国家科学技术理事会，或直接与其他相关联邦机构进行协调。NASA局长、国家科学基金会主任、能源部部长、DoD部长和商务部部长应当在物理、技术、工程和数学等基础研究领域竭力合作；与私人实体紧密合作；与其他国家协作。此外，NASA与交通部、DoD、商务部、国土安全部合作，涉及基础研究项目和奖学金设置。

（4）陆地遥感协作机制

NASA局长和DoD部长共同负责管理陆地对地观测项目。DoD与NASA共同构成“综合项目管理组”，负责陆地卫星系统的管理。商务部部长制定规章实施相应条款，但不影响FCC的维权。NASA局长和美国商业对地观测产业保持稳定关系，促进商业对地观测数据应用。获得许可的商业对地观测系统涉及的任何无线电设备使用者应该向FCC提出申请，任何美国陆地卫星系统的研发和建造不需经FCC授权。商务部长和陆地卫星计划管理部门应就可能影响国家安全的相关事宜与国防部长协商。NASA和NOAA局长应设立联合工作组，来协调、评审和监督两家机构任务的执行情况。每年共同向众议院科技委员会和参议院商业、科学和运输委员会报告。

4. 风险评估管理

从2001年起，美国开始从军、民、商三方面全面评估航天工业的健康状况，以及其对国家安全、全球经济和美国经济的影响。

在军事领域，2001年国家安全航天管理与组织评估委员会发表了《美国太空军事化管理与组织的过去、现在和将来》评估报告。该报告针对美国面临的新威胁，深入分析评估了美国当时的军事能力、情报能力、政策法规环境、技术领先水平、人才队伍建设、航天组织机构、国家安全航天活动管理等等；美国国会每年委托政府总审计局（GAO）对美国主要武器项目进行评估，每年发布《重大武器项目评估》报告；2012年，DoD与国务院共同发布《美国航天出口管制政策风险评估》，DoD每四年一次发布防务评估报告（PQB），对国防制度不断进行重新定位和规划。

在民商用领域，2003年美国航空航天工业未来委员会受总统和国会委托，完成了长达200多页的产业研究报告；2013年，美国商务部主导完成历时18个月的航天工业深潜评估项目，诊断航天工业健康水平、竞争力和成熟度，全面了解支撑美国国防、情报、民用航天产品和服务研发、生产及维护的供应链网络；美国国家科学研究委员会（NRC）定期对NASA民用对地观测卫星项目进行评估，如2004年《NASA固体地球科学战略评估》、2006年《NASA科学项目平衡评估》、2007年《NASA应用科学项目评估》、2007年《地球科学与空间技术应用》十年调查报告、2012年《地球科学与空间技术应用：NASA十年调查实施的中期评估》报告等。

5．军民商融合管理

美国自上而下建立了较为完善的对地观测卫星运行管理协调机制，由总统和国会负责军、民、商对地观测活动的顶层协调管理。美国2010年《国家航天政策》中明确提出，要“最大限度采购和利用商业航天满足政策需求”，鼓励探索“部署更多卫星或在非军用平台上部署更多有效载荷”等创新的军民融合措施。2015年10月，NGA发布《商业地理空间情报战略》，旨在探索与新兴图像服务供应商合作的方式。同时，NOAA也一直在致力于推进商业气象数据共享与采购模式。

对地观测卫星军民商融合管理指军用、民用和商业对地观测卫星管理机制的融合，主要体现为军、民、商任一方将卫星的运营与应用权益，与其他方进行共享。当前，美国军、民、商对地观测领域发展平衡且互为补充，军民商融合已经成为对地观测领域的重要发展趋势，主要体现在军民商合资、买断优先使用权、军民数据共享、军方采购商业卫星服务等融合发展模式。

鉴于卫星对地观测在国家安全中的重要地位，军用对地观测卫星的安全稳固发展，始终是美国的重要战略。军用卫星无论在系统完整性、规模数量和能力水平上，还是核心能力上，均占据优势，高精度、高分辨率对地观测空间系统均由军方主导建设和运行管理；在前瞻性基础性技术上，军方通过稳定的预算投资和庞大的科研体系，对有应用前景巨大但成熟度较低、风险性较大的技术研究孵化，为军队抢占战场优势的同时，带动航天产业发展，促进军民航天深度融合发展。美国对地观测卫星军民合作通常采取“一事一议”，在紧急情况下建立应急机制，在一定时期内、一定范围下，建立一定程度的合作。

同时，随着民商用对地观测卫星技术水平的不断提高，民商用对地观测卫星数据的精度、质量不断提升，部分卫星数据已具备军事需求，面对价格上的巨大悬殊，越来越多的军事部门开始使用物美价廉的民用卫星数据。NGA长期是数字地球公司高分辨率图像的核心用户，数字地球公司每年从NGA获得约3亿美元商业合同。作为回报，数字地球公司的卫星数据会在第一时间交给五角大楼作为军事侦察卫星的补充。

此外，随着商业资本参与航天力度骤涨，大批新兴商业航天公司涌现，市场规模不断扩大，催生出新的卫星应用和颠覆式的商业运营模式，美国军方和政府越来越多地通过商业行为“购买服务”，军、民、商航天融合加深。目前，美军已成为全球最大的商业对地观测数据用户，并正在通过对商业航天的大力政策扶持，鼓励私营企业参与航天，按市场化运行，推动构建强大的航天工业基础，更好地满足国家空间安全需求。

三、美国对地观测卫星系统运行管理特点分析

1．在轨运行管理特点

（1）管理模式已经高度成型

相对其他国家，美国对地观测卫星的在轨运管流程和技术水平已经非常成熟，在轨日常健康监控管理和常规故障处理已经被纳入到卫星的日常运管中，有训练有素的运管人员和内容详尽的在轨卫星故障操作手册作支撑。在遇到重大故障时，随即成立由运管部门、卫星制造商、有效载荷研制单位组成的专业故障分析团队，共同分析和确定故障的原因以及后续措施，开展挽救工作。

（2） 运管单位与制造商相互独立

目前，美国基本已经实现了卫星运管单位与卫星制造商的完全独立运行，两者任务分工明确，各司其责。卫星制造商按照合同完成卫星制造，在成功发射和完成在轨测试后，进入业务化运行的卫星即由卫星运管单位全权负责，运管单位的运管系统具备常规故障的发现、提示、解决方案提示等功能，同时结合运管单位训练有素的操作人员和卫星故障操作手册，即可基本实现有效的卫星在轨运行管理。仅在发生十分重大的故障时，卫星制造商的有关专家才参与故障分析团队，为修复故障提供支持。

（3）具有较高的稳定性与可靠性

当前，美国现役的对地观测卫星，尤其是民用对地观测卫星，已经是发展非常成熟的业务化运行卫星，在空间环境适应、空间事件自动处理等方面已经获得了很大进步，卫星的在轨故障情况和处理程序得到很大改进。通过调研发现，大部分民用对地观测卫星均为在轨超期服役状态，如陆地卫星-5，设计寿命仅为3年、却在轨运行近29年，为美国国土资源作出了巨大贡献。对地观测卫星的日常在轨运管已经基本可以解决绝大部分在轨出现的问题，只有在出现重大故障时才需要组织专门的故障分析团队，大范围地挽救故障卫星。

（4）分制管理、协同应用

虽然美国军、民、商对地观测卫星由不同的管理部门负责运行，但美国已建成全球分布的天基—地基对地观测网络，美国军方与NOAA、NASA以及欧洲、美洲、非洲的多个政府和非政府机构建立合作，形成了不同观测用途的多个全球观测网络，与天基对地观测监测网络配合工作，为美国军、民、商用户以及合作伙伴提供及时准确的对地观测数据。

2．管理体制特点

美国1958年就确立了总统和国会统管下的军、民航天分立管理体制，由DoD（主要是空军）和NASA分别管理军用和民用航天；20世纪80年代，美国将航天活动分为军、民、商三部分。在对地观测领域也如此，美国通过完善的立法，形成军、民、商分制管理、协调发展的对地观测卫星管理机制。

当前，美国的军事对地观测活动由DoD管理，民用对地观测活动以NASA为主，商务部、内务部等机构共同负责，商业对地观测活动由交通部、商务部、国务院等部门以许可证形式管理。

（1）决策管理集权化

美国对对地观测项目的规划、计划与决策问题非常重视，充分体现出了其高层次与集权化。从美国的三层管理体制就能体现出来，即国会和总统拥有最高决策权利。总统总体负责对地观测领域战略决策和顶层协调，包括：以行政命令形式颁布国家对地观测相关法律和政策指令；在国情咨文中向国会提出对地观测预算申请等。国会作为美国最高立法机构，负责审议、批准或否决与对地观测相关的法律、总统的国情咨文和预算文件等。

此外，美国对地观测政策和战略规划的高度集权化，在各个时期的国家航天委员会和国家安全委员会等机构也体现出来。1989年，美国正式成立了以副总统任主席的国家航天委员会，统筹军民商对地观测综合发展。1947年，根据美国《国家安全法》成立的国家安全委员会是美国国家安全方面的最高决策和咨询机构。

美国的对地观测政策、战略规划和重大对地观测活动，也都须经过严格的法定程序确定，须经过议会的广泛讨论，按照投票结果决定审议结果，议会最后通过议案才能交予总统作出最终决策。同时，在程序方面，美国国会参议院和众议会都设有军事委员会、预算委员会、科学技术与航天委员会、拨款委员会等，负责审查、批准重大的决策、规划、计划和预算。可以说，美国重大对地观测卫星项目决策遵循民主、法制流程，从源头上避免了决策专断产生的错误决策后果。

（2）组织机构实体化

美国的对地观测活动均由专门的机构负责管理。如NASA，既是美国民用航天活动的组织者，又是项目承担者、采购者、委托者和销售方。NASA既承担着概念研究和关键项目研制，又负责采购工业界生产的对地观测产品，还将各种研制项目部分委托给工业界、学术界、高校和科研机构进行研究、设计、试验与生产，此外，还销售对地观测产品、技术、服务，充分体现了其行政管理与科研开发一体化的特点，提高了对地观测项目从预研、研制、生产、应用全周期的运行管理效率。

（3）经费预算制度化

美国对地观测领域的经费拨款实行预算值，总统下辖管理与预算局，总统每年向国会提供相关决策和经费预算咨文，经国会批准予以拨款。NASA预算申请纳入总统预算咨文上报国会审批，国会两院预算委员会及小组委员会对预算和开支项目逐项研究，共同制定拨款最高额度，然后转给两院拨款委员会。

（4）管理制度法制化

作为世界上开展航天活动最早和最积极的国家之一，美国无论是政府的还是非政府的航天活动均从一开始就纳入到国家法制化管理的轨道。政策和法规是美国开展航天活动的定位，也是实施航天活动的指导思想。美国已建立世界上最为成熟和完善的对地观测政策和法规体系，对地观测卫星政策和法规是美国发展和管理对地观测领域的方针与准则，对美国对地观测卫星系统的建设、应用、产业化发展至关重要。

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