「系列專題」美國航天能力發展評估

作者|張揚眉

來源|太空網公眾號 《國際太空》2018年12期

2017 年,美國航天能力評估總分為94.22 分,位列全球第一,領先排名第二的歐洲36.87 分。從評估維度看,美國航天在五個維度仍展現出全面優勢,全面領先全球航天能力平均水平,並且各個維度發展均衡,五個維度均位列20 個參評國之首,後續發展可持續性強。此外,作為世界經濟總量排名第一的超級大國,美國航天能力水平與國家經濟發展水平高度契合。

「系列專題」美國航天能力發展評估

1最新發展情況

2017 年,美國共進行30 次發射任務(1 次失敗),繼續保持全球第一,佔全球發射總數的32.97%。在航天器發射和入軌數量方面,美國也保持絕對領先地位,遙遙領先於其他國家。按航天器所屬國家統計,2017 年共計發射歸屬美國的航天器302 個(成功發射288 個),數量相較2016 年增加了2 倍以上。按技術領域統計,2017 年發射的美國所屬的302 個航天器中,對地觀測衛星206 顆,空間科學與技術試驗衛星32 顆,通信衛星51 顆,貨運飛船6 艘,導航定位衛星0 顆,預警衛星2 顆,空間探測器0 個,“國際空間站”有效載荷等其他航天器5 個。相比2016 年,美國發射任務次數增加,美國航天器的搭載數量和入軌數量也出現大幅提高。

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2美國航天能力發展分析

政府強調美國領先地位,繼續保持航天高位投資

保持全球航天的絕對領先和領導地位是美國航天政策的核心目標。2017 年是特朗普上任第一年,在戰略政策方面,通過發佈《國家安全戰略》的國家頂層戰略規劃、發佈“空間作戰架構”、繼續推進2016 年底修訂的《國防部航天政策》、公佈預算藍圖和2018 財年預算申請報告、簽署NASA 授權法案、簽署《氣象研究與預測創新法案》、提出《美國航天商業自由企業法案》等一系列舉措,高度強調了“美國優先”和“美國領先”的戰略目的。

經費投入方面,在政府預算緊縮的大環境下仍對航天領域保持高位投資。軍事航天方面,《2018財年國防部預算申請》中申請共5745 億美元預算,比2017 年增加了520 億美元。軍事航天部分預算申請總額達104 億美元,其中空軍總預算77.5 億美元,預算主要支持後續航天計劃。

國際合作方面,不斷拓展與空間盟友的合作關係。與丹麥國防部正式簽署空間態勢感知合作協議;與印度簽署新的賽博安全合作協議;與挪威簽署空間服務與數據共享協議;與越南簽署開發雷達備忘錄;與俄羅斯簽署“深空之門”項目合作意向聲明等。此外,計劃於2021 年採用印度火箭發射兩國合作研製的“NASA-ISRO 合成孔徑雷達”(NISAR)。

在可預見的未來,美國仍將繼續保持全球航天超級強國的地位,持續完善各項航天政策和戰略,推進軍、民、商各領域均衡發展。

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持續完善健全航天系統,技術能力保持全球領先

美國構建了完備的航天系統,在軌航天器數量全球第一,總體技術能力居世界首位。

民商用通信衛星領域,一方面,隨著巨型星座計劃不斷提出和陸續實施,未來將實現大批量生產的新模式;另一方面,新型高通量衛星系統的部署越發密集,高容量、大速率已成為通信衛星系統領域的潮流。

運載火箭方面,型譜成熟,能力發展均衡,目前在持續改進現役火箭的同時大力發展重型運載火箭,不斷取得新的技術突破。2017 年,美國運載火箭方面亮點突出,全年發射活動蟬聯榜首,重型運載火箭研製和規劃工作穩步推進,重複使用技術取得重大進展,新型小型火箭試飛。可重複使用火箭方面,SpaceX 公司“獵鷹重型”運載火箭將於2018 年首飛。

基礎設施保障能力強大,奠基美國航天領先發展基礎設施保障能力上,美國總體優勢明顯,但基於公開渠道發佈的數據看,美國航天器在軌運行可靠性(美國2017 年在軌運行航天器累計發生9 次1級故障和7 次2 級故障)方面以微弱劣勢落後中國,在火箭發射可靠性(美國2015 - 2017 年期間發射成功率約為96%)方面超越中國。在航天從業人員數量方面依然落後於俄羅斯。

美國發射場數量仍居全球之首,目前現役發射場共14 個,在建發射場共4 個。這些發射場絕大多數屬於政府公共設施,只有藍色起源公司和SpaceX公司的發射場屬於私營公司。

從近10 年最大發射次數看,美國為30 次,位居全球第二。從發射航天器數量看,2017 年發射美國所屬的航天器302 個,處於絕對領先地位。美國在軌航天器數量龐大,達859 個,由於美國航天器質量把控能力較強,在軌運行航天器發生的嚴重故障較少,整體保持了較高的在軌可靠性。

航天領域從業人員方面,美國航天領域的從業人員隊伍包括工作在商用、民用和國家安全三大領域的人員。近年來,各領域的從業人員規模均有顯著下降。根據目前能夠獲得的最新數據,美國民用航天領域2015 年共有從業人員221367 人,相較於2014 年的221585 人,沒有實質性變化。然而,長期趨勢表明航天產業的發展自2006 年達到頂峰後,已經歷了近10年衰退,其中2009 - 2014 年下降尤為明顯,在此期間,航天從業人員隊伍平均每年以超3% 的速度削減。

目前獲得的2016 年第二季度初步數據顯示,航天從業人員規模下降了2.3%,表明2015 年該指標持平可能只是航天從業人員規模縮減大趨勢中的短暫停頓。

全球市場競爭不斷加劇,航天產業遭受小幅衝擊

美國高度重視衛星應用和產業化發展,航天應用和產業規模龐大,處於世界領先地位,但在獲得穩定發展的同時也受到來自全球激烈競爭的衝擊和影響。

「系列專題」美國航天能力發展評估

近年來,美國的衛星產業持續加大高通量衛星市場投入,應用多樣化與服務靈活性成為新的發展方向。對地觀測領域愈發活躍,全球商業對地觀測小衛星呈井噴發展態勢,開啟了新一輪併購熱潮,推動該領域商業模式的不斷創新,完成了業務佈局、產品佈局和市場佈局的整合與優化。商業對地觀測衛星數據和圖像持續升溫,新型對地觀測衛星數據融合、分發和銷售等業務不斷湧現。

目前,美國形成了由決策層、諮詢服務層和執行層構成的航天科技創新體系,積極營造創新氛圍,提供各類資源支持創新活動,以NASA 為主的民用航天管理部門、美國軍方、智庫及相關機構結合國家發展需要,均提出面向未來的航天創新發展規劃,引領航天創新發展。NASA 也專門成立了空間技術任務部,投入高額預算,大力推進“放射性同位素電源系統”(RPS),“先進多任務運行系統”(AMMOS),高能太陽電推進系統,進入、下降和著陸系統,空間機器人系統,激光通信中繼驗證,低密度超音速減速器等先進前沿技術和系統的研發工作。


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