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中美瞄准全球商业航天制高点

2021-03-15宋玮

南风窗 2021年5期
关键词:嫦娥载人月球

宋玮

2021年2月,“天问一号”顺利进入火星轨道,预计最快将于4月着陆。

过去一年中国航天捷报频传:“北斗三号”组网成功,“嫦娥五号”“天问一号”以及多颗卫星及火箭发射成功。2020年,中国火箭发射次数居世界第二位,入轨航天器数(84枚)排在第三位,仅次于美国和俄罗斯。

同年,美国44次火箭发射中,布局星链计划的SpaceX贡献了26次发射,马斯克撑起了美国航天发射半边天。今年1月24日SpaceX一箭143星发射成功,打破了印度4年前一次性发射104颗卫星的记录,而且将不超过440磅的卫星的平均发射价格,摊薄到了极低的100万美元。

航天技术是一国科技水平、工业水平、军事实力和综合国力的重要体现。如果说太空部队建设是加强对太空这一关键作战领域的争夺,更像20世纪美苏之间的太空军备竞赛,那么21世纪的大国太空竞争就体现为更多的私营企业参与商业航天和太空探索领域。

美苏太空竞赛,中国奋起直追

从美苏太空竞赛开始,航天一直是大国之间科技竞争和军备竞赛的核心领域。从1957年到1991年,美国和苏联在人造卫星、载人航天和深空探测三大赛道展开了激烈竞争。

1957年10月,苏联团队在谢尔盖·科罗廖夫的带领下,将第一颗地球人造卫星“斯普特尼克1号”送入太空,随后十年苏联航天领先于美国。

重压之下,美国国会迅速通过了《美国国家航空暨太空法案》,美国国家航空航天局(NASA)登上历史舞台,冯·布劳恩团队开发出了朱庇特C型火箭,并在1958年1月将人类第二颗人造卫星“探险者1号”送入太空,紧追苏联。

但从1959年至1976年,苏联发射24个“月球号”探测器,其中18个完成探月任务,经历了飞越、硬着陆、环绕、软着陆和取样返回等探测阶段,可谓非常超前。苏联更在1961年4月使用第一个载人航天器“东方1号”,将加加林送入太空。

自1961年肯尼迪担任总统后,美国知耻而后勇,逐渐赶上对手。1967年,冯·布劳恩设计出了强力推进器“土星5号”,并在两年后将“阿波罗11号”送入太空,而宇航员阿姆斯特朗成为踏上月球表面的第一人。美国在太空竞赛中反超苏联。

1975年,苏联的“联盟19号”和美国的“阿波罗18号”实现了太空对接。从某种意义上讲,美苏太空竞赛胜负已分,但两国在后续的16年中仍对航天发展不遗余力。

美国将重点转移至航天飞机,开启了暴风雪计划和Energia计划。从1976年起,苏联总计实施了64次探月任务,创造了多项世界第一,但直至苏联解体,其载人登月项目仍没有取得成功。

在美苏太空竞赛的主赛道之外,中国航天于1956年2月正式起步,率先取得突破的是人造卫星领域,而载人航天和深空探测到近30年才真正铺开。

新中国航天史上第一个里程碑是1970年“东方红1号”人造地球卫星发射成功。50年后的2020年6月,北斗卫星导航系统第55颗卫星发射成功,标志着自1994年开始预研的“北斗三号”全球卫星导航系统“星座”全面完成部署。

在载人航天赛道上,中国于1992年确立了“三步走”发展战略,分别为载人飞船阶段、空间实验室阶段和空间站阶段。

从1999年“神舟一号”无人实验飞船升空,到2003年“神舟五号”将我国首位航天员杨利伟送入太空,标志着中国成为俄罗斯和美国之后的第三个将人类送上太空的国家。2005年“神舟六号”完成多人多天飞行试验任务,我国载人航天工程用了6年走完第一步。

从1976年起,苏联总计实施了64次探月任务,创造了多项世界第一,但直至苏联解体,其载人登月项目仍没有取得成功。

第二步,我国相继顺利完成了“天宫一号”“天宫二号”两个空间实验室和神七、神八、神九、神十、神十一载人飞船发射等重大节点性工程。2017年中国首艘货运飞船“天舟一号”成功对接“天宫二号”,我國空间实验室任务收官之战圆满完成。

继空间实验室之后,中国的空间站计划正在稳步推进。2020年5月,“长征五号B”运载火箭成功将新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱送入太空轨道。这是中国空间站在轨建造阶段的第一次飞行任务。

按计划,中国空间站将在2022年前后建成,运行在高度340至450公里的近地轨道,在轨飞行可达10年以上。

在探月工程方面,中国坚定执行“绕、落、回”的三步走战略规划。2007年,“嫦娥一号”发射入轨,有效探测16个月,实现绕月探测;2013年和2019年,“嫦娥三号”和“嫦娥四号”相继在月球正面和背面着陆,实现落月探测;2020年11月,“嫦娥五号”发射成功,采集了1731克月球样本,成功实现了采样返回探测,为“探月三步”画上了圆满句号。

未来嫦娥工程还将继续推进:“嫦娥六号”计划2023年在月球的南极进行采样返回;“嫦娥七号”将在月球南极对月球地形地貌、物质成分、空间环境等展开一次综合探测;“嫦娥八号”除继续科学探测试验外,还将进行关键技术的月面试验。

此外,中国还进一步开展深空探测,不仅发射了第一个火星探测器,而且我国第一颗综合性太阳探测卫星—先进天基太阳天文台,计划于2022年上半年发射升空,将标志我国进入“探日”时代。

中美俄太空博弈

自2017年特朗普上台以来,美国认为中俄两国在太空军力方面发展迅速,给美国带来的威胁越来越大。2018年3月,特朗普政府制定并实施了《国家太空战略》;2019年12月特朗普正式宣布组建美军第六大军种—太空军。

此外,特朗普政府也一改奥巴马时代着重探索火星的战略,将重返月球定为美国太空探索的优先计划。发射探月器、在月球上建造永久空间站、2024年之前再次送宇航员登月等一系列计划,紧锣密鼓地出台。

随着拜登当选美国总统,再加上中国成为“探月精英俱乐部”成员,美国未来四年对中国的太空雄心采取何种态度,值得高度关注。美国太空军司令雷蒙德称,由于俄罗斯和中国试图将太空武器化,十分重视盟友关系的拜登政府,或许会联合盟友加强与中俄太空竞争。在此背景下,拜登政府若不把中国作为太空合作伙伴,而是当作竞争对手甚至是假想敌,中美之间在太空领域从科技竞争发展到军事竞争将是大势所趋。

目前,拜登担任总统后仍未对太空军的未来释放明确信号。一方面,拜登团队中的许多人都批评了太空军的创建,拜登可能会将其移交给空军;另一方面,拜登已经表示将削减国防预算,或将对太空军带来消极影响。

随着美国重返月球计划和中国“嫦娥五号”成功采取月壤,俄罗斯也按捺不住曾经的航天雄心。2020年年底,俄罗斯国家航天集团总裁罗戈津表示,俄罗斯将在2028年实现首次载人环月飞行,2030年实现载人登月。

理性地看,中国的航天技术整体实力仍落后于美国和俄罗斯,但中国正在有条不紊地快速发展,未来中美俄之间的太空博弈必然会愈发激烈。

商业航天竞争的蓝海

美国稳定领先的航天实力,得益于其充分释放市场力量的公私合作航天模式。虽然20世纪60年代美国确立了“太空优先”的国家意志,但20年后就开始采取立法支持、政策鼓励、项目引导等举措,积极扶持民用和商业航天发展,促进航天发展的正循环。

在卫星领域,卫星通信目前主要被用在海事、航空、野外等地面信号无法覆盖的特殊场景。20世纪80年代,当时移动巨头摩托罗拉耗资34亿美元推行“铱星计划”,寻求摆脱地面基站的限制,但效果不及预期而宣告破产。

自2015年SpaceX公司CEO马斯克提出发射1.2万颗卫星覆盖全球的星链计划以来,全球掀起了商业卫星和低轨星座建设热潮。亚马逊、三星、波音等科技巨头也相继披露星座计划。目前已经发布的全球通信卫星星座计划超过25个,计划发射卫星数量超过2万颗。

2021年1月20日,SpaceX成功完成今年“星链”计划首次发射,标志着该公司向太空发射卫星总数已超过1000颗。

中国还进一步开展深空探测,不仅发射了第一个火星探测器,而且我国第一颗综合性太阳探测卫星—先进天基太阳天文台,计划于2022年上半年发射升空,将标志我国进入“探日”时代。

虽然目前“星链”计划的影响仍较小,但未来商业变革空间巨大:一方面,可以与特斯拉相结合,通过“电动车+卫星互联网”的垂直整合,为智能出行行业带来下一波革命浪潮;另一方面,把握政府、海事、飞机等行业专网从语音到宽带数据的升级机会,取代铱星成为全球最大的卫星专网运营商。

此外,“星链”还能为各国边远地区提供宽带接入,成为现有光纤和有线电视接入的有效补充。

在火箭领域,随着火箭回收和一箭多星技术的出现,大规模卫星发射的成本得以下降,美国载人航天经历了一轮历史“交接棒”—商业航天公司SpaceX取代了国家机构NASA,令美国重新找回了载人航天的优势,NASA则变成了甲方。

2020年5月,NASA宇航员罗伯特·本肯和道格拉斯·赫爾利乘坐SpaceX研制的载人龙飞船,被“猎鹰9号”火箭顺利送入国际空间站。这是人类历史上首次由私营商业公司将宇航员送入太空。

与美国相比,作为一个后发国家,中国短短几十年来实现了从“两弹一星”到载人航天工程、登月工程的巨大飞跃,这更多地得益于国家意志和举国体制。但随着市场经济不断深化,中国航天也逐渐从“单一靠国家投入”向“政府、市场双轮驱动”的模式切换。2014年11月,政策明确鼓励民营企业进入卫星市场;2015年5月,中国将“军民融合发展”上升到国家战略层面,之后有越来越多的民营企业参与商业航天的市场,中国航天由此开启政府与市场的公私合营之路。

但市场化并非一片坦途,中国航天短期内很难摆脱政府主导,人才向民营企业流动的机制也不够顺畅。归根结底,这是中国仍处于军民分割的“二元体制结构”的真实写照。未来,如何推动大政府与大市场之间的重构,根据航天产业链各环节的特点,切实和真正地分领域、分阶段、分层次推进航天商业化,是中国商业航空所面临的巨大挑战。

中美商业航空竞争不是单纯的技术竞赛,而是比谁在大国航天战略顶层设计上更有深谋远虑,更善于明确和动态调整竞争与合作的边界,建立动态均衡点。公私合营的航天发展机制改革,或将决定未来中美商业航天竞赛的制高点。

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