发布首个国家太空战略英国欲重振航天雄风

文/赵荣

▲ 英国发布国家太空战略

▲ 英国航天发射场预选地

英国政府于近期正式发布了期待已久的国家太空战略（National space strategy），这也是英国首个国家太空战略，宣布其将建设成为世界顶级太空经济体之一。该战略提出了建设“银河英国”的雄心壮志，将加大在太空领域的投资，统筹建设和发展军、民、商太空力量，力图恢复航天强国地位，以重振昔日航天荣光。

首个国家太空战略

英国首个国家太空战略旨在汇集英国在科技、国防、监管和外交方面的优势，以追求宏大的国家太空愿景。该太空战略确定了英国的五大目标、四大关键支柱、十个重点领域，并将采取四个阶段分步实施。

太空愿景

国家太空战略中提出将英国建设成为一个航天强国，成为世界上最具创新性和吸引力的太空经济体之一。英国将保护和捍卫本国在太空领域的利益，塑造太空环境，利用太空帮助应对国内外挑战。英国将通过前沿领域研究，激励下一代并保持英国在空间科学和技术方面的竞争优势。

五大目标

国家太空战略设定了英国的五大总体目标，指导英国政府在未来几年的工作重点，以实现英国的太空愿景，具体包括：发展和提升英国的太空经济；向全球推广英国的太空价值观；引领科技创新并激发国家科技活力；在太空中以及通过太空保护和捍卫英国的国家利益；利用太空为英国公民和世界提供服务。

四大关键支柱

国家太空战略提出了四大关键支柱来支持实现五大雄心目标：一是释放英国太空领域的增长，支持英国企业、研究人员和创新者发展太空行业并提升英国的太空经济；二是加强国际合作，包括与合作伙伴和盟友进行国际合作，以展示英国的全球领导力，并成为太空活动的首选国际合作伙伴；三是将英国发展成为科技超级大国，开展空间科学、探索和创新活动，主导重大太空任务，发展太空技术以应对气候变化等全球挑战；四是发展弹性太空能力和服务，确保英国关键的国家基础设施能够依赖广泛的弹性太空技术，并提供英国国防太空投资组合以加强英国在国内外的安全。

十个重点领域

英国政府经过战略选择，将集中资源用于优先发展“最具影响力的关键领域”，为太空繁荣的未来奠定基础，共梳理出了十个重点领域：抢占欧洲商业小卫星发射市场；利用空间技术应对气候变化；释放整个太空领域的创新；通过空间科学和探索拓展视野；发展世界级太空集群；引领全球，努力使太空发展更具可持续性；利用空间技术改善公共服务；交付英国国防太空资产组合；提升技能并激励未来的太空工作人员；利用太空对交通系统进行改造和现代化。

四个实施阶段

英国的国家太空战略以运载火箭发射为例，划分为4个阶段进行实施。倒计时阶段，政府在2021年底前发布国家太空战略，进行政府综合支出审查，制定未来太空活动预算，并制定政府的详细计划。点火阶段，政府在2022年至2023年期间，将建立由支出审查资助的太空计划以实现战略目标、建立新的太空关系、巩固英国作为科学超级大国的领导地位，以及进行首次卫星发射。推进阶段，2023年至2030年期间，实施国家太空战略带来的益处将融入英国经济、社会和日常生活中，通过创新、创业精神和有针对性的政府支持，新技术和新市场的领导地位将出现。在轨阶段，政府在2030年后将根据设定的目标和愿景评估太空进展情况，并重新评估国家太空战略，确保英国适应不断变化的太空环境。英国将加强在太空经济领域的领导地位，并重申对科技、创新和国防的承诺。

▲ 黑箭火箭发射

昔日的航天荣光

英国的航天历史十分悠久，曾经是一个航天强国，具备独立发射卫星的能力，是全球第六个独立发射卫星的国家。英国于1971年10月28日在澳大利亚伍默拉（Woomera）发射场，使用本国研制的黑箭（Black Arrow）运载火箭成功发射了一颗名为普洛斯彼罗（Prospero）的卫星，使英国成为继苏联、美国、法国、日本、中国之后第六个具备独立发射卫星能力的国家。

黑箭火箭由英国在黑骑士火箭的基础上改进研发，是一种小型三级运载火箭，一、二级为液体燃料，三级为固体燃料，起飞质量约18.2吨，全长约13米，直径约2米，最大运载能力约135千克。“普洛斯彼罗”卫星是一颗英国的科学技术卫星，由英国皇家飞机公司（RAE）研制，外形呈多面体，类似于南瓜形状，质量66千克，最大直径为1.2米，高度为0.7米，入轨后运行在近地点531千米、远地点1403千米、倾角82度的轨道上，主要用来进行太阳能电池、遥测和电力系统等通信卫星所需技术的实验，并携带微流星体探测器进行测量微流星体发生率的科学实验。

▲ 普洛斯彼罗卫星

▲ “追星者”公司的诺瓦-2火箭

▲ “云宵塔”空天飞机

运载火箭作为进入太空的基础，是一个国家能自主利用太空的先决条件。英国作为老牌强国，独立发射卫星彰显了其大国地位。当时的英国在航天领域充满了自豪和荣耀。但是，当时英国的经济因英镑危机出现下滑，不允许英国继续在航天领域大干一场。英国只能在有所取舍的情况下，放弃了继续独立发展运载火箭，把有限的资金集中到发展卫星上，卫星发射则开始依托国外火箭。正是在这种无奈的情况下，黑箭火箭成了昙花一现，在第一次成功发射卫星后就取消了后续发展。到目前为止，英国仍是唯一一个成功自主发射卫星又主动放弃发射能力的国家。

蓬勃发展的商业航天产业

英国的航天力量在本国不温不火的环境中缓慢发展了近半个世纪，进入21世纪后又迎来了新的曙光。英国政府制定了雄心勃勃的太空战略，相继出台了航天工业法、国家太空战略等政府指导性文件，采取多种举措推动商业航天发展，力图恢复航天强国地位，并使英国能够完全实现在本土发射卫星。目前，英国超过4.5万人从事太空领域工作，每年的太空经济产值超过164亿英镑，约占全球太空经济总量的6%，英国提出了到2030年时要在全球太空经济总量中占10%份额的目标。

运载火箭

自从“黑箭”之后，英国政府就一直没有发展新的可用运载火箭，但英国也从未放弃拥有运载火箭的愿望。如今，英国政府及商业公司一方面在努力研发新型运载火箭，另一方面也在积极引进国外的运载火箭在英国本土进行发射。英国计划2022年实现从本国进行首次太空发射，一旦成功，这也将开创在欧洲本土发射卫星的先例。

1.自主研发的运载火箭

英国国内公司目前正在研发的火箭主要为小型运载火箭，主要包括“首要”（Prime）火箭和Skyrora-XL火箭。英国公司从技术难度和商业需求角度考虑，主要瞄准小卫星发射服务市场。这些研发中的小型运载火箭普遍采用时下最新的技术，包括复合材料、3D打印、环保燃料等。

Orbex太空公司正在研发Prime小型运载火箭。Prime火箭是一款先进、低碳、高性能的小型运载火箭。火箭采用两级结构设计，起飞质量约18吨，全长约17米，直径约1.3米，能将150千克有效载荷送入500千米高的太阳同步轨道。火箭采用了大量的新颖设计，发动机采用3D打印并以生物丙烷和液氧作为燃料，并将回收火箭一级，计划于2022年从苏格兰的萨瑟兰太空中心执行首次发射任务。公司称已经在苏格兰建立了一个火箭设计和制造工厂，并已签署了多份发射合同。

▲ 运载器一号火箭

Skyrora公司正在研发Skyrora-XL运载火箭。Skyrora-XL火箭采用三级液体燃料火箭结构设计，起飞质量约55.8吨，全长约22.7米，直径约2.2米，能将315千克有效载荷送入低轨道，计划于2022年末进行首次发射。Skyrora-XL火箭的一大设计特点是可采用移动发射系统发射。运载火箭和航天器的测试及装配大楼为可快速搭建的结构，发射台是一个组合式可移动装置。火箭发射所需的配套单元都采用模块化设计，可用12.2米规格的标准集装箱进行运输。

“追星者”（Starchaser）公司是一家提供太空旅游和小卫星发射服务的公司，旨在为太空市场提供安全、可靠、负担得起和可重复使用的运载工具。公司正在研发诺瓦-2（Nova-2）火箭，火箭长约12米，可将1名乘客送到太空边缘再返回地球，进行太空旅游体验。之后，公司再打算建造可载3人的可重复使用的火箭飞船“雷星”（Thunderstar）用于太空旅游。最后，再发展卫星运载火箭。

B2Space公司旨在为小型和微型卫星提供可靠、灵活和低成本的近地轨道发射服务，正在研发Rockoon发射装置，将用气球带火箭到高空进行发射。目前基本处于概念研究阶段，还没有取得实质性进展。

此外，英国还在积极研制云宵塔(Skylon）空天飞机，可实现单级入轨并重复使用，将颠覆现有进入太空的方式。目前英国正在研发“云宵塔”空天飞机所需的佩刀（SABRE）吸气式火箭发动机。

2.国外引进的运载火箭

英国将引入国外发射的运载火箭主要包括运载器一号火箭、RS-1火箭和Zephyr火箭等。运载器一号火箭是维珍轨道公司研制的空射型小型运载火箭，目前只在美国发射。火箭为两级结构，全长约21米，直径约1.8米，发射质量约25.8吨，低轨道运载能力约500千克，太阳同步轨道运载能力约300千克。英国放开本土发射限制后，维珍轨道公司计划于今年夏天在英国康沃尔航天港开展首次发射服务。

RS-1火箭是美国ABL太空系统公司正在研制中的小型运载火箭。火箭为两级结构，全长约26.8米，直径约1.8米，最大发射质量约68吨，低轨道运载能力约1350千克，太阳同步轨道运载能力约1000千克。RS-1火箭计划于今年末在英国的SaxaVord航天港进行一箭多星发射任务。

▲ ABL太空系统公司的RS-1火箭

Zephyr火箭是法国风险轨道系统（Venture Orbital Systems） 公 司正在研制中的小型运载火箭。火箭为两级结构，全长约15米，直径约1.2米，低轨道运载能力约80千克，太阳同步轨道运载能力约70千克，计划于2024年在英国进行首次发射任务。

航天发射场

英国在早期进行黑箭火箭发射时，因本土禁止发射火箭，火箭只能运到澳大利亚的伍默拉发射场进行发射。为了进军商业火箭发射市场，2018年英国议会特地修订航天工业法以允许在本土境内发射火箭，并积极规划和筹建本国的航天发射场，以填补英国蓬勃发展的太空产业链中的空白。

英国政府正在全国范围内寻找合适的地点，计划建造多处航天发射场。英国政府经过考虑，优选批准了两个地点来建设本国的航天发射场，分别是萨瑟兰（Sutherland）航天中心和康沃尔（Cornwall）航天港。此外，还有SaxaVord航天港（以前称设得兰航天中心）作为潜在发射场，刚获得政府的批准，将开工建设。萨瑟兰航天中心位于英国苏格兰北部萨瑟兰郡的海岸边，主要用于垂直火箭发射，如Prime火箭、Skyrora-XL火箭等。萨瑟兰航天中心位于英国靠北的高纬度地区，对发射小倾角和地球同步轨道卫星不太有利，但适合向北发射极轨类卫星，而且航区都在海上，安全性也高。康沃尔航天港位于英国英格兰西南部的纽基地区，主要进行空射式火箭的发射以及商业航天旅游。康沃尔航天港已引入运载器一号火箭，最早将于2022年执行首次发射任务。Sierra Space公司是第二家宣布计划使用康沃尔航天港的公司，已与康沃尔航天港签署了一份谅解备忘录，将其作为“追梦者”航天飞机的备用返回着陆地，称该航天港是一个合适且可行的返回地点。未来，英国将把康沃尔航天港打造成一个集卫星研发和发射于一体的太空集群中心，并将建设一个空间技术中心，同时吸引学术界和中小企业进驻。规划的设得兰航天港位于设得兰群岛(Shetland Islands)的安斯特岛，比萨瑟兰航天中心还要靠北，也是发射极地轨道卫星的理想地点。

▲ 一网卫星

卫星制造业

目前，英国国内已经形成了一定的航空航天产业规模，在航空、航天、电子技术等方面有着较好的积累。特别是英国的航空产业处于欧洲乃至全球前列，从而也一定程度上间接带动了航天产业发展。卫星制造是英国的传统优势，既有像英国宇航公司（BAE）这样的大型综合性军工企业，又有像萨里卫星技术有限公司（SSTL）这样的专注性卫星企业。此外，空客公司、泰雷兹阿莱尼亚宇航公司等著名公司在英国都有分部，从事航空航天领域工作。BAE公司是英国最大的航空航天企业，也是全球第三大防务公司，从事领域包括军民用飞机、卫星、导弹、电子设备、武器系统等。SSTL公司是英国领先的小卫星制造商，开创了领先的新卫星技术、产品和服务，在全球非常著名。公司于1985年正式成立，是由英国萨里大学组建的一家私营卫星制造公司,专注于小卫星领域发展，在小卫星的设计、建造、测试和运营等方面处于全球领先地位，并与广泛的国际客户和伙伴合作。公司在成立后30多年来共为22个国家建造和发射了约70颗卫星。目前，SSTL公司已并入空中客车公司，成为空中客车公司的全资子公司，使得SSTL公司能更好的发挥其增长潜力。

▲ O3b卫星地面图

▲ Orbex公司的Prime火箭概念图

互联网卫星

目前，全球互联网卫星呈爆发式的发展。英国政府为互联网卫星星座“一网”（OneWeb）的发展提供了资金支持，并拥有公司的否决权。一网公司成立于2012年，总部位于英国伦敦，制造卫星的工厂位于美国。一网卫星从2019年首次发射以来共发射了428颗，使英国在轨工作的卫星数量达到约460颗，为全球第三。一网公司经历了2020年的破产和重组后，目前股东由英国政府、欧洲卫星通信公司、日、印、韩等国投资财团组成，实力更加雄厚。一网星座是一个低轨互联网卫星星座，设计由648颗小卫星组成，形成覆盖全球的高速通信网络，允许用户随时随地联网进行通信和数据传输服务。一网卫星由空客防务与航天公司研制，空客防务与航天公司和一网公司以各占50%比例创建了合资企业OneWeb Satelites来建造卫星。卫星设计寿命大于7年，质量约147千克，采用电推进系统，星载Ku波段有效载荷，运行在高度1200千米、倾角87.4度的轨道上，每颗卫星至少可支持8Gbps的数据速度。

▲ SSTL公司的航天器运行中心

此外，英国还建设了O3b通信卫星星座。目前O3b星座运行有20颗卫星，采用独特的中地球轨道，运行轨道高度约8062千米、倾角约0度，主要为全球南北纬50度内偏远地区的用户提供高速和低成本的卫星互联网接入服务。卫星质量约700千克，星载Ka波段有效载荷，单星通信容量可达10Gbps的数据速度。O3b公司正在研发新一代O3b卫星，单星质量1700千克，星座规模将扩大到40颗卫星，包括24颗0度倾角卫星和16颗70度倾角卫星，并将实现近全球通信覆盖。首颗新一代O3b卫星将于近一两年内发射。

全球各国对太空的依赖越来越大，英国政府制定了雄心勃勃的国家太空战略，设定了未来十年的发展目标，并以乐观的态度期待英国在全球航天国家中扮演更加突出的角色。英国政府将利用在工业、科学技术和创新等方面引以为豪的传统和优势，积极与工业界、学术界和国际社会共同合作一起将英国建设成航天强国。特别是英国将在2022年重新拥有自主发射卫星的能力，将成为第一个从欧洲发射火箭进入轨道的国家，必将开启英国航天发展的新篇章。