关于发展有中国特色太空旅游产业的初步研究

2022-11-02刘婧娴吴小龙

四川旅游学院学报 2022年6期

李悦刘婧娴吴小龙

(1.四川省文化和旅游厅，四川成都 610051；2.成都信息工程大学文化艺术学院，四川成都 610103)

2022年1月，国务院新闻办公室发布《2021中国的航天》白皮书。该书指出，未来五年的一项主要任务是培育壮大空间应用产业，支撑经济社会高质量发展；加快航天技术成果向经济社会的转移转化[1]，培育发展太空旅游、太空生物制药、空间碎片清除、空间试验等太空经济新业态，提升航天产业规模效益[2]。

在此背景下，文化和旅游的行政主管部门和旅游领域的相关高校，在研究和推动有我国特色的太空旅游产业高质量发展方面责无旁贷。

1 “太空旅游”的含义

1.1 对“太空”和“航天”的理解

中国著名科学家钱学森曾将人类的飞行活动分为三个阶段，分别为航空、航天和航宇。对于如何界定这三个概念，钱学森认为航空是在大气层中的活动，航天是飞出地球大气层在太阳系内的活动，而航宇则是飞出太阳系的活动[3]。

太空(Space)，又称宇宙空间，外层空间，指地球大气层以外的空间[4]。国际航空联合会(FAI)将卡门线(见图1)作为地球大气层与太空的界线[5]，即以离地球海平面100km(海拔100km，约合62英里)的高度为分界线。

图1 卡门线示意图

航天(Spaceflight)，又称空间飞行、太空飞行、宇宙航行或航天飞行[6]，是指载人或不载人的航天器进入地球大气层以外空间的航行活动[7]，以及在地球以外天体的各种活动的总称[8]。

1.2 科学定义“太空旅游”

根据国际上被广泛接受的艾斯特定义，旅游是指非定居者的旅行和暂时居住而引起的现象和关系的总和。从汉字构成的角度上来说，“旅”是旅行，外出，即为了实现某一目的而在空间上的行进过程；“游”有游览、观光的意思，即为达到这些目的所做的旅行，二者合起来即为旅游。

太空旅游，严格上说应为“在地球大气层以外宇宙空间的旅行和暂时居留活动”。国际航空联合会设定的“卡门线”被认定是地球大气层与太空的边界，海拔高度为100km。超过此高度的飞行器已经无须过多考虑空气动力学因素，且可以将地心引力作为向心力绕地球飞行一周以上。如果飞行高度低于卡门线，则空气阻力将明显损耗飞行器动能，降低其飞行速度，飞行器将无法长时间保持飞行高度。综上所述，太空旅游是航天活动的一种特殊类型，以观光和游览为主要目的，到达的最低海拔高度应在100km以上。

同理，海拔高度在20km以内的旅游可称为“航空旅游”，海拔高度在20～100km的旅游可称为“临近空间旅游”，有些媒体称之为“亚轨道旅游”，如维珍银河公司的太空船1、2号的飞行旅游。

从国际太空旅游实践上看，对于太空旅游的界定存在不同说法。有人将飞行器到达海拔高度20km以上的旅游均算作太空旅游；美国联邦航空管理局(FAA)则认为，太空始于地面上空50英里的高度，也就是80.4672km，美国军方和美国国家航空航天局(NASA)认为乘坐航天器飞过这一高度的人都可以称之为宇航员，并为他们授予宇航员勋章。我们不妨认为这是一种广义上的定义。

临近空间(海拔高度为20～100km)范围内飞行器的空气动力学特性、热力学特性、力热耦合效应、动力和姿态控制等非常复杂，其生命安全保障的技术不同于在太空中的飞行活动，而在太空中旅游基本不用考虑飞行器的空气动力学特性，故“临近空间旅游”的人员风险和生命保障技术难度大于严格意义上的“太空旅游”。

因此，本文采用“太空旅游”严格意义上的定义，后面的讨论也均基于这个定义。

这里需要指出的是，一般航天器轨道动力学和飞行器动力学的经典教材中没有“亚轨道”的概念，互联网某搜索网站对“亚轨道飞行”的解释也存在力学专业方面的争议，因此本文没有采用“亚轨道”的说法。而一些媒体所说的“亚轨道”，我们暂且可以理解为飞行器在海拔高度20～100km的飞行轨迹，该轨迹与航天器的飞行轨道不同，前者是飘忽不定的，后者则是相对固定的，可由6个轨道根数(即轨道参数)唯一确定(不考虑轨道控制过程中的各类摄动因素)。

2 太空旅游的类型

2.1 按飞行动力学分类

为了实现航天这一目的，就必须使航天器克服或摆脱地球引力。从地球表面发射的飞行器，环绕地球所需要的最小速度被称为第一宇宙速度，脱离地球和飞出太阳系所需要的最小速度，分别称为第二宇宙速度和第三宇宙速度，这三个速度是航天所需的三个特征速度[1]。也就是说，航天器能够维持在轨道上飞行，其速度必须要达到第一宇宙速度7.9km/s。一旦达到这个速度，就能够围绕地球持续飞行，而低于这个速度的飞行器，不管飞得多高也只是在做不完整椭圆或抛物线飞行，最终都会回到地面。根据这样的飞行动力原理可以将太空旅游分为：轨道旅游、半轨道旅游(也可称为“弹道式旅游”)、电梯式旅游和光压推进旅游。各类太空旅游的特点见表1。

表1 各类太空旅游的特点

轨道旅游：在太空中绕地球公转至少一圈的在轨旅游活动。

半轨道旅游(即“弹道式旅游”)：在太空中绕地球公转少于一圈的在轨旅游活动。

电梯式旅游：通过太空“电梯”进入太空的旅游活动。太空“电梯”是构想中的直升式天地往返工具，在太空的终端是地球静止同步轨道(GEO，轨道高度35 786km)上的空间站。

光压推进旅游：在太空中以人造激光或太阳光的光压为动力进行的太空旅游(动力不同于发射过程中的激光推进)，此类旅游可成为未来星际旅游的方式之一。

2.2 按飞行时间分类

可分为超短期太空旅游(1个小时以内)、短期太空旅游(1天以内)、中期太空旅游(1天～1个月)和长期太空旅游(几个月甚至几年)。

2.3 按是否驻留太空分类

可分为无驻留太空旅游和有驻留太空旅游。二者的区分重点在于游客在太空中驻留时间的长短，具体的时间划分尚未找到权威说法。而有驻留太空旅行将催生出能够为游客提供休闲场所和住宿的太空驿站或太空旅馆。随着太空旅游业的发展，飞船和空间站的用途将拓展到旅游领域，为游客提供舒适休闲的太空驻留环境。

太空旅馆和太空驿站的主体应设有客房、餐厅、娱乐室、健身场所、商店、诊所、酒吧等设施，游客使用航天员舱外机动装置穿梭于各个场所。目前人们关于太空旅馆和太空驿站的设计有许多方案，如可以和空间站对接的充气旅馆、月球旅馆和以飞船形式呈现的旅行家宇宙飞船等。

3 太空旅游概况

3.1 国外

2001年4月30日，第一位太空游客美国富商丹尼斯·安东尼·蒂托搭乘联盟TM-32进入国际空间站，整个过程总时常为7天22小时4分，环绕地球共128圈，开启了太空旅游。2001年至2009年，共有12名太空游客在专业航天员的陪同下乘坐飞船到达国际空间站。

2004年12月23日，美国总统布什签署了《2004年商业空间发射修正案》，授权联邦航空局(FAA)发放允许私营航天器经营商运送付费游客进入太空的许可证[9]。2005年12月29日，美国政府发布了太空旅游管理规则，用以管理规范未来的太空旅游，内容涉及从乘客体检标准到行前训练等太空旅游的方方面面。

目前，国际上已有多家公司正在开展太空旅游相关业务。最著名的美国太空探险公司(SpaceX)于2020年5月30日通过自研的“猎鹰”可重复使用运载火箭发射载人飞船DM-2取得圆满成功，这是人类有史以来第一次乘坐商业飞船飞往太空，开启了全新的商业载人航天时代。

2021年7月11日，维珍银河公司创始人理查德·布兰森成功进行了一次“亚轨道”飞行，最高飞行高度只有90km，未超过卡门线，故应归为“临近空间旅游”。2021年1月—2022年1月，SpaceX、蓝色起源和维珍银河3家商业公司将共计20名普通游客送至太空或临近空间。2022年4月9日，SpaceX用“猎鹰9”可重复使用运载火箭将载有4名普通游客的“龙”飞船成功送入太空并成功对接国际空间站，国际空间站也迎接了历史上第一批纯游客。目前，SpaceX在太空旅游方面一枝独秀，而蓝色起源和维珍银河则在临近空间旅游方面展开激烈竞争。

3.2 国内

目前国内还未开展太空旅游业务，但发展潜力巨大。相关科普类科幻类著作近年来层出不穷，为构建太空旅游的理论体系做出了贡献。太空旅游的基础设施方面，我国目前有酒泉、太原、西昌和文昌4个航天发射场。酒泉发射场是目前我国唯一的载人航天发射场，自2003年将我国第一名航天员杨利伟送入太空以来，共将9艘“神舟”系列载人飞船和14名航天员成功送入预定轨道。全国政协委员、中国载人航天工程总设计师周建平表示“神舟”飞船可用于太空旅行。因此，该发射场发展太空旅游的硬件条件最为成熟。

西昌发射场是我国最早发射商业卫星的航天发射场，目前仍是我国唯一具备商业发射能力的航天发射场。西昌卫星发射中心的工程技术人员在2009年起开工建设海南文昌航天发射场，该中心拥有改造西昌发射场使之可以发射载人飞船的人才队伍和技术储备，所以西昌发射场发展太空旅游的潜力比较大。

文昌发射场隶属于西昌卫星发射中心，是我国发射能力最强的航天发射场，未来可能担负起载人登月的重任；同时，文昌临海，开展飞船海上发射和海上溅落回收作业具有一定优势，所以发展太空旅游的潜力比较大。

太原发射场主要承担太阳同步轨道卫星的发射任务，载人飞船一般不会选取太阳同步轨道，也不会去占用这种轨道资源，故相对于其他3个航天发射场，太原发射场发展太空旅游的潜力最小。

未来几十年，如果能够发展成功水平起飞和水平降落的高可靠性航天飞机或“可重复使用的天地往返运输系统”，那么利用大型通航机场开展太空旅游则成为可能，这将极大拓展太空旅游的飞船起降范围和时间窗口。

4 发展太空旅游产业的意义

4.1 拓展旅游的维度和速度

当前所有传统旅游活动均在地球表面，低空旅游(飞行真高100～1 000m)和登山旅游(海拔高度不超过珠穆朗玛峰)的海拔相对于卡门线海拔也只有百分之几，故可以认为：当前所有旅游的形态均为二维平面旅游(地球表面为球面，可视为特殊的非欧几何平面)，而太空旅游则是在广袤无垠空间中的大尺度三维立体旅游。同时，太空旅游过程中的绝对速度以km/s计量，相对于移动速度以km/h计量的传统旅游更是提高了3个数量级(约1 000倍)。从这个意义上说，太空旅游是旅游形态“质的飞跃”。

4.2 推动商业航天新业态发展

太空旅游将通过商业竞争推动天地往返的经济成本不断下降，推动载人航天全系统可靠性和安全性大幅提升，尤其将推动生命保障和生命维持系统的可靠性、舒适性产生革命性进步，进而激发太空旅游需求的几何级数式增长，从而形成庞大市场；旅游市场的发展又将推动太空旅游的科技水平快速迭代升级，进一步降低商业成本，不断拓展人们太空旅游的需求，使市场供给侧和需求侧在增长中达成动态平衡和良性循环，持续延长太空旅游产业链。该产业链将逐步成长为世界旅游业和人类商业航天活动中的重要组成部分。

4.3 丰富科技旅游、工业旅游和研学旅行

航天科技以力热光电四大基础物理学为支撑学科。美国在20世纪六七十年代实施“阿波罗”登月工程时，直接参与的高科技企业有2万多家，高等院校有200多所，科研机构有80多家，载人登月的成功极大促进了航天工业的发展。显然，太空旅游的科技含量是任何旅游类型所无法比拟的，所依托的航天工业是人类文明中的顶级工业，因此，发展太空旅游将极大丰富科技旅游、工业旅游和研学旅行的内涵，促进它们向更高水平发展。

4.4 有利于未来搭建“太空丝绸之路”

《中华人民共和国“十四五”旅游业发展规划》第九部分“完善旅游开放合作体系”提出了“推动大国旅游合作向纵深发展”“坚持开放包容、合作共赢，积极参与全球旅游治理体系改革和建设”和“推动全球旅游业发展”。发展太空旅游可以推动旅游业的开放合作体系向太空拓展，促进搭建连接中外航天服务贸易的“太空丝绸之路”，有利于我国与世界主要航天大国建立深度稳固的国际合作关系，为全球旅游业发展贡献中国智慧和中国力量[10]，不断提升我国的国际影响力和话语权。

更远的将来，“太空丝绸之路”与全球商业航天“经济带”的融合发展或许可以构建出“太空一带一路”这样的国家发展倡议，中国和世界将共同构建高质量人类命运共同体。

4.5 有利于和平利用、开发太空和减少太空冲突

太空不是任何国家的领空，它是人类共同的财富，因此，太空旅游具有国际化、全球化的属性。但是目前，太空军事化、太空资产武器化的趋势愈演愈烈，有能力捕获和摧毁人造卫星的国家越来越多，反卫星武器越来越先进、越来越隐蔽，种类和数量也越来越丰富，这对人类和平利用太空形成了巨大威胁和挑战，也不符合《外太空公约》的基本精神。发展太空旅游业将是和平利用、开发太空的典范，有助于加强太空国际合作，减少太空冲突；有助于修订完善《外太空公约》，得到更多主权国家的全面支持和加入。

5 发展我国太空旅游的路径

中国长征火箭有限公司的前领导曾说过,“我们把亚轨道飞行体验视为服务大众的起点，致力于建立一个以人为核心的太空经济生态圈”。[11]一些专家通过观察维珍银河和蓝色起源两个商业航天公司所完成的太空探索，认为临近空间旅游(媒体所称的“亚轨道旅游”)可以作为我国发展太空旅游的起点，新组建的中国长征火箭公司也提出了太空旅游规划，似乎发展太空旅游要以发展临近空间旅游为基础。

而本研究认为这里有可以商榷的地方。以维珍银河为例，其实现临近空间旅游实际上通过两个飞行器实现。第一部分是双机身大机翼设计的大型有人驾驶载机，它负责将第二部分的临近空间载人飞船带到10～20km高度的空域，载人飞船再从载机的两个机身中间发射起飞，之后载机飞回地面，而载人飞船通过火箭发动机继续加速，达到临近空间后接近甚至可以超过卡门线后滑翔一段时间，再利用其小机翼无动力滑翔飞回地面，最后通过其独特的羽状减速系统着陆。

需要指出的是：第一，维珍银河证明了其可重复使用的载人飞船可以接近卡门线，但目前还未证明飞船可以超过卡门线，完成环地球一周以上的轨道飞行并安全返回地面。第二，维珍银河在2014年的一次试飞中飞船坠毁，一名飞行员死亡，另一名飞行员重伤。虽然说失败乃成功之母，但是如此重大的代价如果发生在国内，有关商业机构能否承受得起？能否抵挡得住舆论的批评而继续试飞直至成功？第三，我国目前还没有类似于维珍银河和蓝色起源的商业航天公司，没有进行空中发射载人飞船的公开报道，可以说目前这方面的技术基础还比较薄弱，如果要沿着以上两家公司的技术路径模仿追赶，那又需要多少年呢？但另一方面，我国早于2003年就将杨利伟送入了太空并安全返回地面，直接发展太空旅游中的轨道旅游有着扎实的技术基础。第四，就算临近空间载人飞船可以短暂超过卡门线进入太空，但如果其飞行的大多数时间在卡门线以下，那么这种旅游依然是“临近空间旅游”而不能算作完全的“太空旅游”。第五，前文说过，临近空间范围内飞行器的空气动力学特性、热力学特性、力热耦合效应、动力和姿态控制非常复杂，人员风险和生命保障技术难度大于严格意义上的“太空旅游”，尤其是在无动力载人滑翔返回地面的过程，充满了技术难关和诸多不确定性，还可能遇到与地面无法联系的“通讯黑障”现象。

因此，用于临近空间旅游的飞船可以沿着成熟的技术路径扎实研制发展，但不能急于求成。临近空间旅游可以不作为太空旅游的起点，完全能够独立发展，并与真正意义的太空旅游形成差异化竞争，通过研发不同的旅游产品让游客各取所需，体验临近空间和太空、空间站乃至地外天体各自独特的魅力。我国发展太空旅游可以根据自身国情跨过半轨道旅游的阶段，充分利用现有的技术基础和技术储备直接发展轨道旅游，从而迅速缩小与国外的差距。也就是说，我国发展临近空间旅游和太空旅游不必规定先后顺序，这是由二者技术发展路径的差异性深刻影响的，而我国的优势又在于太空旅游中的“轨道旅游”，沿着这个方向持续发力很可能最先取得突破。

6 探索有我国特色的太空旅游产业化之路

太空旅游的产品一定是高度复杂的高技术产品，它的一个重要特征是高投入和高产出，其市场空间广大，非一两家企业能垄断。虽然在国际范围里已有企业捷足先登，但有实力有眼光的中国企业也一样会有机会。

发展具有我国特色的太空旅游要顺应世界航天科技发展潮流，遵循科技发展规律，还要紧密结合我国的国情和国家战略需求，选择符合我国实际的太空旅游发展之路[12]；同时还要加强国际合作，在国际法律制定、游客飞行训练、旅游产品设计研发、在轨商业服务、飞船返回着陆或溅落海面、安全救援等方面与国际社会强强联手，取长补短，互通有无；甚至可以发起成立“国际太空旅游商业联盟”，破除太空商业壁垒和技术壁垒，整合太空旅游资源，和平利用太空，促进太空旅游高质量发展。

但我们必须看到，太空旅游毕竟是新生的旅游形态，它涉及国家领空主权、法律法规、政策引导、标准规范和管理办法、金融保险和税收等各领域问题，以及从未遇到过的新问题，相关行政部门和机构必须深入研究，谨慎成立太空旅游的领导和业务主管部门，探索经营资格审批、游客资格审批、太空旅游定价、游客安全保障以及相关赔偿制度等相关法律规范[13]，研究制定支持太空旅游产业发展的相关政策。