2020-2025年NASA总体预算及未来商业航天趋势
2020-10-14张力山西警察学院
张力(山西警察学院)
美国国家航空航天局(NASA)2021财年深空探索系统(DSES)、低轨道和太空运行操作(LEO&SO)、探测技术(ET)等预算申请共计252亿美元,商业航天的预算申请占比超过20%。与2020财年相比,一方面增加了人类登陆系统、航空航天评估和测试能力计划(AETCP)两项任务,另一方面将传统的预算项目按照职能资源进行划分。在2021财年,NASA将进一步明确定位、加快推进商业航天任务实施、强化财政资金力度扶持,将大力推进以国际空间站为主要载体的商业航天发展。
1 NASA预算总体情况
NASA 2021财年的预算申请共包括深空探索系统,探测技术,低轨道和太空运行操作,科学,航空,STEM教育,安全、保卫和任务服务(SSMS),建筑和环境合规恢复(CECR)等。NASA 2021财年报告给出了预测未来5年的财政预算变化趋势。随着“航天发射系统”(SLS)、“猎户座”(Orion)无人飞船和“阿尔忒弥斯”(Artemis)计划的加速推进和实施,预计到2023财年NASA的预算将达到最大值,随后逐年降低。从变化率及拟合的增长率曲线看出,未来5年之内,NASA财政预算的增长率表现为负增长变化,到2025财年增长率将降低到-6.4%。
与2020财年相比,NASA 2021财年预算整体保持平稳,增加了两项任务和两个预算主题。
增加的两项任务涉及深空探索系统和航空领域:深空探索系统增加了人类登陆系统,共计33.698亿美元;航空领域增加了航空航天评估和测试能力计划,共计1.17亿美元。
在2021年财政年度之前,安全、保障和任务服务由两个预算主题组成,按组织方式划分为:中心管理和运营;机构管理和运作。从2021财政年度开始,安全、保障和任务服务将包括两个预算主题,按职能划分为:任务服务和能力,工程、安全和操作。
对比2020财年和2021财年的预算,深空探索系统的预算增加了27.441亿美元,同比增长45.6%;探测技术增加4.783亿美元,同比增长43.48%;建筑和环境合规恢复增加了1.657亿美元,同比增长44.38%;低轨道和太空运行操作预算增加了0.471亿美元;航空方面增加了0.351亿美元;安全、保卫和任务服务方面增加了0.966亿美元;科学方面削减了8.324亿美元。
2 美国2020财年商业航天概况
2017年,美国总统特朗普签署《航天政策1号令》,要求NASA“与商业和国际合作伙伴共同领导一项创新和可持续的探索计划”,明确了近年来美国加快推进商业航天发展的目标和任务。
2020-2025财年NASA的财政预算趋势
在总体目标上,NASA要在2025年前后,支持美国的私人航天企业具备商业发射能力,能够定期、低成本地进入月球附近及月球表面;NASA将为商业发射等活动的财政预算提高到107亿美元,从而实现将航天员送入月球及附近的目标。
具体到2020财年的主要任务包括两个方面,一是围绕支持发射和商业空间站能力的商业开发方面,与美国商业航天工业合作,开发和运行安全、可靠、价格合理的系统,将航天员运送到国际空间站、月球、未来近地轨道的商业空间站;二是聚焦民用超音速领域,完成X-59试验机的最终组装,开展静音陆上超音速飞行,创造一个新的民用超音速市场。
美国商业航天主要涉及国际空间站、太空运输、商业低轨道发展、太空飞行支持等内容。
在“国际空间站”方面,作为目前世界上唯一的载人航天多国研究实验室和技术试验台,国际空间站对人类探索深空的未来至关重要。2020财年NASA将继续支持国际空间站探索新的商业化概念,通过公私伙伴关系促进空间商业发展。
在太空运送方面,2020财年NASA将继续与美国商业航天工业合作,开发和运行安全、可靠、经济的系统,运送航天员往返“国际空间站”和近地轨道,提升可承受和可持续的未来人类太空运输能力,维持NASA的“国际空间站”货物供应功能,减少低轨道太空运输服务领域美国对外国供应商的依赖,并刺激美国航空航天工业。
在商业低轨道发展方面,2020财年NASA通过与美国私营企业合作,刺激商业低轨道空间经济发展,促进美国在低轨道平台和能力的发展,支持包括美国和国际合作伙伴利用低轨道的能力,确保其启动、开发和部署符合商业规定的平台。
在太空飞行支持方面,NASA通过开展太空飞行支援行动,为包括商业伙伴、民用部门提供空间通信和导航服务,并且自2020财年开始实施新的通信服务计划,以商业通信服务和能力取代目前政府拥有的空间网络。
3 美国商业航天总体发展趋势
自2005年以来,历任总统开始重视商业航天在美国经济、社会发展中的重要作用。10多年来,在NASA、美国国防部(DoD)等部门的支持下,美国商业航天快速发展,从2005年初开始探索采用商业航天的方式为“国际空间站”运送货物,从而代替即将退役的航天飞机开始,到大力鼓励美国私营企业建造、拥有和操作发射商业运载火箭和飞船,为“国际空间站”提供补给,再到实施商业乘员计划(CCP),以帮助私营企业发展运送航天员往返“国际空间站”的飞船,以及开展商业空间站的探索,再到近期宣布实施通信服务项目,采用商业航天的方式支撑美国航天在深空探索中的通信保障,商业航天已经成为推动美国航天发展的关键力量之一。
美国商业航天在战略定位、发展目标、涉及领域、重点任务和实施方式等方面初步呈现出市场空间逐步开放、产业链条全面参与、多个领域快速发展、重大任务深度支持、关键保障逐步探索的军、民、商一体化发展格局。这将对NASA作为航空航天领域管理者的体制机制产生重大变革—从目前美国开展的航空航天探索严重依赖NASA和美国政府资助,逐步过渡到NASA成为低地球轨道的太空飞行企业众多客户之一。
在战略定位上,NASA正在逐步提高对商业航天领域的重视,坚持采用商业化的思路来支持NASA确定的四大发展目标。在具体实施上,通过将美国航空航天发展重点放在航天领域,特别是月球、火星等深空探测领域,把商业航天作为美国航天领域在低轨道的重要支撑力量,通过开展“国际空间站”货物和商业乘员运送、商业通信网络建设等方式,探索商业航天发展新模式,促进美国航天经济的发展。但仍然保持对航空领域安全保障、前沿技术、监督管控等的高度重视,通过开展超高音速试验带动美国国内在相关民用市场的应用。
在发展目标上,不再将商业航天看成是往“国际空间站”运输货物用来降低成本的补充手段,而是采取全面合作的方式,不仅在“国际空间站”项目上通过货物运输项目和实施“商业乘员计划”,开展全面战略合作,确保美国在商业航天领域的世界领先地位;而且正在开展的通信服务项目,将探索采用商业服务的方式,改变NASA管理体制,为未来的深空探索奠定坚实基础。
在涉及领域上,NASA已经从初期探索采用商业方式运送货物,确保“国际空间站”的有序运行,向涉及多个领域的方向发展。从2021财年的预算可以看出,NASA开展的商业航天活动涵盖了政策制定、商业模式、任务合作等多方面。政策制定方面明确了发展商业航天相关政策和实践,定义了商业“国际空间站”的使用和定价,解决了NASA或“国际空间站”国家实验室和私营部门之间可能的竞争;商业模式方面,明确了探索公私合营的发展新模式,提高未来人类太空运输能力的可承受性和可持续性,加强美国的领导地位,提升美国进入低轨道的能力,帮助刺激美国航空航天工业,促进商业太空经济的发展;在任务合作方面,强调“国际空间站”在支持低轨道新兴的商业生态系统以及未来人类深空探索上的地位,鼓励在探索新的商业化概念时,通过公私伙伴关系促进商业合作。
在重点任务和实施方式上,NASA继续以财政资助的方式,通过实施人类登陆系统、太空运输、商业低轨道发展、通信服务项目等重大工程项目,利用商业伙伴关系,探索开发和联合部署综合着陆系统,支持对“国际空间站”运行的保障,启用、开发和部署商业轨道平台,保障航天任务的信息通信服务等支持商业航天发展。
4 启示
美国推进航天战略及商业航天发展的举措涉及航天工程诸多领域,具有系统性、长期性、战略性的特点,主要有以下三点启示。
一是明确定位。经过逐渐探索,分阶段明确商业航天在航天工程和任务中的作用及地位。NASA通过多年的探索实践,逐步明确商业航天的定义、概念、内涵,探索可持续发展的商业模式,表明引进社会资本等非军工的新兴力量,以公私合营的方式推进登陆月球和火星、维护“国际空间站”正常运行、探索建设低轨道卫星通信网络是完全可行的,商业航天在保障未来航天领域安全运行、降低维护成本等方面的作用会愈发重要。
二是实施任务。结合工作实际,通过非核心需求开展商业航天的探索。以NASA为例,其推动商业航天发展的主要平台为“国际空间站”以及未来可能的重返月球、低轨道太空通信网络等,通过结合重大航天工程的建设,NASA逐步放开对低轨道和近地空间的商业航天领域,将重点放在探索深空领域,明确了商业航天的主要任务,在提升航天工程和任务发展的同时,加快培育骨干企业,提升核心竞争力,培养新的经济增长点,在降低航天领域活动成本的同时,促进经济社会与航天领域的可持续发展。
三是财政扶持。加大财政支持力度,以重大工程项目为依托推进商业航天发展。航天产业作为战略新兴产业,具有进入门槛高、前期投资大、收益见效慢等特点,10多年来NASA不断加大财政支持力度,仅在2019财年,直接与商业航天相关的财政预算请求超过50亿美元,占全部预算请求的比例超过20%。
总体上看,2021财年NASA将进一步明确定位、加快推进商业航天任务实施、强化财政资金力度扶持,大力推进以“国际空间站”为主要载体的商业航天发展。