变局之下,开启竞争新维度
2021-10-04周礼
周礼
新冠疫情爆发使全球航空运输业面临停滞的当下,世界各国在宇宙的探索进入新阶段。据相关数据统计,2020年全球共发射卫星1281颗,创下世界航天史发射数量纪录;8个国家和地区共进行了114次火箭轨道发射,高于2019年的103次,美国、中国、阿联酋先后造访火星。
与此同时,航空领域各项技术突破正在加速。不论是空客Maveric混合机翼及Flying-V无尾飞翼的超高效概念客机的缩比飞行,亦或是无人机和有人机的无人化改装型号在2020年陆续飞上蓝天,还是世界上首次飞机与人工智能驱动虚拟战斗机之间的空战,均是航空领域低成本化、数字化转型的有效例证。面临全球航空航天领域的大变局,美、欧、俄、日等国关于科技的竞争正在逐步加码,在共性之下,呈现出诸多特色化细节。
美国:开启商业载人航天新时代
2020年5月30日,美国太空探索技术公司(SpaceX)的猎鹰9号火箭搭载乘坐两名宇航员的载人龙飞船,从佛罗里达州肯尼迪航天中心39A发射台点火升空。12分钟后飞船顺利进入近地轨道,成为有史以来第一家将人类送入太空轨道的私营企业。美国航天局(NASA)方面称,载人龙飞船的发射成功,不仅意味着美国重启载人航天关键一发,也开启了商业载人航天的一个新时代。
进入2021年,美国商业载人航天消息频传,2021年5月6日凌晨,经历多次尝试后,SpaceX的新一代发射载具星舰在得克萨斯州博卡奇卡完成10km飞行测试,首次降落成功,朝着宇宙大规模开发利用迈入一大步,随后的5月10日NASA宣布由AxiomSpace公理号太空公司与SpaceX合作推出的全球首次纯商业化往返国际空间站载人之旅(Ax-1飞行任务)获得批准,瞄准2022年1月发射升空。
商业航天的发展离不开美国政策、资金、技术等方面的全方位扶持。2010年,《美国国家航天政策》提出要致力于鼓励和推动商业航天发展计划,明确提出未来美国近地轨道载人和货物运输服务将由商业航天承担,通过竞争使近地轨道载人探索活动更加便利,成本更低。同时,这样可以加快航天技术革新的步伐,不但可以填补美国现阶段航天运输能力的缺口,还可以开启一种新的航天企业竞争模式。
这是美国太空探索战略有史以来的一次重大转型,私营公司成为了研发制造航天运载器的主力,NASA则扮演“甲方”的角色。
其中,SpaceX在成立10多年内,极大降低了火箭发射成本,猎鹰9火箭的发射价格只有主要竞争对手阿里安五号的30%。此外,在空間运输、卫星遥感、卫星通信等多个方面,美国还涌现出轨道科学公司、蓝色起源为代表的一批商业航天公司,在技术创新、运行效率和成本控制等方面展现出巨大优势,数据显示,2019年,全球商业航天领域55%的投资流向美国的创业公司,显现出其在商业航天领域的强劲实力。
欧洲:航空航天产业“绿色”变革
2008年欧洲曾开启“洁净天空”计划,希望以技术的创新降低航业对环境的影响,截止目前,欧洲航空已进入开发创新型尖端技术阶段,开始落实欧洲委员会2018年发布的《航迹2050:欧洲的航空远景》中设定的环境目标——相较于2000年的技术标准,2050年飞机二氧化碳排放降低75%、氮氧化物排放减少90%、噪声级降低65%。
目标的达成寄希望于技术的协同突破,2020年8月26日,欧盟发起“征求表达意见和潜在成员”活动(CEI),以收集“洁净天空”的变革性概念,并着手联合相关国家和企业推进研发绿色颠覆性航空技术,拟以节能、高效、环保引领未来全球航空技术发展与变革,大幅提升欧洲航空业的质量与效率。根据新地平线计划,欧盟航空科技未来发展几乎包含所有航空研究领域,以继续追求创新、可持续发展和高度竞争力;同时,通过欧盟主导的清洁天空伙伴关系研发航空新技术,有利于推动欧洲在电力和氢能源等产业的发展,抢占民航飞机新技术发展制高点,形成利益共同体,夺取未来航空领域规则制定的话语权。
2020年9月,世界首架氢燃料商用飞机在英国克兰菲尔德机场成功完成滑行、起飞、所有起落航线飞行、着陆等试飞项目,成为世界低碳飞行史上具有里程碑意义的重要事件。该飞行活动是英国政府HyFlyer项目的一部分,该项目则由ZeroAvia、欧洲海洋能源中心和智能能源公司共同发起,旨在展示低碳动力系统技术;同年,空客发布了自己氢动力飞机概念,并在10月与德国汽车燃料电池供应商ElringKlinger成立了一家合资公司,开发零排放氢燃料飞机技术;法国政府正计划研制一款2030年代初可投入使用的空客A320替代机,将采用涵道比20-25的超高涵道比涡扇发动机和机体-发动机一体化设计,预计降低30%的油耗。
据悉,欧洲未来还将提供50亿欧元支持欧洲民用航空研究与创新的活动,以大幅提高欧洲航空业质量与效益。
为推进航天产业可持续发展,2020年欧空局(ESA)与瑞士初创公司“清洁太空”(Clear Space)签署了一份总额为8600万欧元的合同,委派该公司制造一款特殊卫星“清洁太空-1”,开启了全球首个捕获和处理轨道太空垃圾的任务;同年,欧空局还签署了一份2亿美元的合同,要求在2023年年中到年底发射欧洲首架太空骑士无人航天飞机,除了作为一个无人轨道微重力研究实验室之外,“太空骑士”同时也能清除近地轨道上的太空垃圾并执行在轨维修任务。
俄罗斯:航空工业深层次结构调整启动
2020年3月底,俄罗斯联合飞机制造集团(UAC)并入俄罗斯技术国家集团(俄技)的行动基本完成,这是21世纪以来俄航空工业集中化重组改革的重大里程碑事件,标志着俄罗斯航空工业回归了统一集中管理。
俄罗斯航空工业一直以来都是世界航空工业中一支重要力量。此前,俄技和UAC集中了俄罗斯航空工业大部分能力,但互不统属、相互独立,由此也导致飞机研制企业与绝大部分配套机载系统和设备企业分散安置在两个集团,难以形成合力。在俄技基本完成对UAC的兼并之后,俄技作为统一管理机构,将开始对航空工业的资产、战略方向、规划计划等进行统筹协调,集中政府、总装和系统设备制造商的力量,共同解决当前及未来面临的发展任务。
2020年3月,俄技开始对整机设计生产能力进行专业化的横向整合,特别是对UAC旗下的企业进行调整;2020年5月,俄罗斯政府批准了UAC的《金融恢复计划》,并将优化管理和公司结构、降低成本、提高运营效率以及建立统一的技术能力中心作为计划的一部分。
步入2021年,俄罗斯航空业的重组又一次有了大进展,俄技日前宣布对俄航空业进行重大重组计划。改革将覆盖俄所有主要飞机制造企业,包括苏霍伊、米格、图波列夫、伊柳申和伊尔库特公司,并将这些公司整合为一个联合飞机制造中心。俄技表示,新机构将以联合航空制造集团公司的形式对俄罗斯航空设计和其他资产进行整合管理。
据联合航空制造集团公司总经理Yury Slyusar透露,联合航空制造集团公司结构重组、成本优化计划、产业模式及研发结构改变及数字化转型等系列动作,旨在加强生产能力利用率及提高劳动生产率,重组产生的累积优化效应可达1300亿卢布(约17.7亿美元)。
随着世界主要国家探月脚步加快,俄罗斯也再度开始推进自身的探月事业。俄罗斯联邦航天局称,俄罗斯准备在2025年之前將三款新式探测器,其中计划于2021年10月发射“月球-25”,该探测器可能将成为苏联解体后俄到达月球表面的首个探测器。
日本:拓展领先全球的擅长领域
2020年12月6日,日本于2014 年发射的隼鸟二号在飞行52亿公里后,将自己从小行星1999JU3(龙宫)上采样返回的返回舱送回地球,并成功在澳大利亚南部的沙漠小镇降落。
隼鸟2号创造了“在同一小天体的2个地点着陆”“在误差精度要求极高(60厘米)的地点成功着陆”“对地球圈外天体进行内部调查”等共7项属于“全球首次”的成果。其中向小行星“龙宫”发射金属弹来形成人造撞击坑的技术,不仅可以采集内部样本,还起到了太空卫士的作用,可以改变将来有可能撞击地球的小行星的轨道。
除此之外,过去一年时间里,日本进行了三次大型航天活动,发射“希望”号火星探测器、HTV-9货运飞船和“光学7号”情报收集卫星,值得注意的是,将“光学7号”准确送入预定轨道的H2A型火箭,在连续35次发射任务中实现了100%成功率,以极高的稳定性展示出日本航天技术的成熟度。
进入21世纪以来,日本政府和航天机构改组,出台多项促进本国航天产业化和国际化发展的政策,开启了日本航天工业和卫星产业的转型发展之路。其中2017年发布的《航天产业发展愿景2030》提出了日本航天产业未来的发展方向。
根据《愿景》,日本将更为关注具有产业化应用前景的实用项目,包括打造开放的大数据利用环境,将人工智能等技术与卫星及地面各类数据结合开展新型服务;向其他国家和地区提供有日本特色的航天产品和服务;鼓励日本私营企业参与高分辨率对地观测、高精度导航定位、航天器在轨运行服务、空间资源开发等航天领域,提供新型商业航天服务。
随着其出台的航天产业化和国际化发展系列政策效能的逐步显现,包括HTS卫星国际市场开拓、高分辨率遥感卫星出口、太空经济新业态探索等可能成为未来日本航天产业化和国际化发展的“亮点”。