2016世界航天發展動向與影響

□ 方勇

2016世界航天發展動向與影響

□ 方勇

2016年，世界主要國家著眼未來空間安全挑戰，積極布局調整空間發展戰略，創新發展航天裝備與技術，商業航天應用領域進一步拓展，深空探測取得新突破。

印度可重復使用運載器技術驗證機

美國大西洋空間再平衡戰略

“獵鷹”9號實現首次海上回收

主要國家積極調整空間發展戰略

隨著美國內外部環境和空間安全觀的轉變，美國正在醞釀調整空間安全戰略。

一是強化“空間威懾”戰略指導下的“體系彈性”建設。美國國防部認為，隨著中俄反衛星能力的不斷增強，美國空間系統面臨更多威脅。美國負責空間政策的副助理國防部長道格拉斯·洛韋羅表示，在懾止空間戰爭方面，美國更需要依賴防御手段，而不是進攻手段。美國將重點加強空間體系“彈性”建設，以提高空間系統的抗毀性。美國大西洋理事會發布的《面向新國家空間安全戰略：戰略再平衡時機來臨》報告認為，基于當前空間戰略環境以及美國空間發展目標，美國應推動空間“戰略再平衡”，從外交與技術手段兩方面入手，發展“主動防御”空間安全戰略。

二是調整空間威懾戰略。為應對空間安全的新變化，美國空間威懾思想正在從強調進攻的“硬”威懾手段，轉向提高空間系統彈性等“軟”威懾手段。洛韋羅表示，與報復性打擊相比，更好的空間威懾方法是確保對手無法從空間攻擊獲益，并提高對空間系統發起攻擊的政治難度。1月，美國智庫新美國安全中心發布《從庇護所到戰場：美國空間防御與威懾戰略框架》報告，認為美國要實現可靠、有效的空間威懾，需采取“有限空間戰”戰略，即美國需制定限制對手實施空間戰，并能使美國有效利用空間作戰規則，發展具有威懾力的作戰能力以執行這些規則，同時還要獲得潛在對手對這些有利于美國限制規則的認同。

（二）俄羅斯力求恢復傳統航天大國領先地位

2016年3月，俄羅斯政府審議通過《2016-2025年俄聯邦航天規劃》（草案），根據規劃，未來十年俄羅斯將為航天活動撥款14060億盧布，并視經濟情況，或于2022年后再補充1150億盧布，意圖發揮其在空間技術領域的傳統優勢，實現俄羅斯航天的再度崛起。

（三）日本積極布局未來空間軍事技術能力發展

2016年8月，日本防衛省發布首份《防衛技術戰略》和《2016年防衛技術中長期展望》文件，規劃了未來一段時期日本防衛技術和武器裝備發展的方向和重點，在空間領域明確了“情報搜集”、“情報共享”、“穩定利用”三項核心軍事能力，強調“提高衛星抗毀性、確保在發生各種事態時可持續發揮作用”，并將衛星搭載型紅外傳感器技術、太空監視技術、機載空中發射技術、提高任務效果技術列為未來軍事航天技術領域優先發展方向。

航天裝備與技術發展取得新突破

（一）可重復使用運載器技術多方案并行發展

(3)BP人工神經網絡能夠對MDEA溶液吸收能力進行較準確的預測，其平均相對誤差與最大相對誤差普遍較小，說明預測值與真實值比較接近，完全滿足誤差小于10%的相關要求。

組合動力、升力式水平返回兩級入軌運載器是目前研究熱點。美國空軍研究實驗室發布基于英國“佩刀”組合發動機的兩種水平起降兩級入軌空天飛行器概念方案。方案1為部分可重復使用兩級入軌飛行器。包含可重復使用的第一級（即下面級）和內置一次性使用的第二級（即上面級），能夠將2.25噸載荷送入183千米高的圓軌道。方案2為完全可重復使用兩級入軌飛行器，其中第一級總體布局與方案1第一級相似，采用2臺“佩刀”發動機，使用液氫液氧燃料。圍繞可重復使用空天飛行器研制，美國著眼近期和遠期，已開展了基于火箭動力、基于“渦輪基組合循環發動機”、基于“火箭基組合循環發動機”的多種方案預研。基于“佩刀”發動機的新路線有望成為既有技術布局的競爭者，加速美國可重復使用空天飛行器的創新發展。

2016年5月和8月，印度分別進行了“可重復使用運載器技術驗證機”（RLV-TD）首次飛行試驗和超燃沖壓發動機首次帶飛點火試驗。這兩次試驗都是印度為其未來空天運輸系統事先規劃的研究試驗，試驗成功將為印度未來可重復使用空天運輸系統發展奠定重要技術基礎。

火箭動力垂直起降可重復使用運載器技術日趨成熟。美國太空探索技術公司“獵鷹”9火箭繼2015年首次實現陸上一子級回收后，2016年多次成功實現海上平臺一子級回收。美國藍源公司利用回收的“新謝潑德”亞軌道運載火箭再次完成火箭一子級地面垂直回收試驗，實現了全球首枚液體火箭的重復使用。太空探索技術公司和藍源公司一系列運載火箭垂直回收試驗成功，標志著美國垂直起降可重復使用運載火箭趨于成熟，也為后續研制一子級回收重復使用運載火箭奠定基礎。

（二）衛星系統性能不斷提升

1．小衛星軍事應用步伐加快

美國計劃2017年第一季度發射“提高軍事作戰效能的空間系統”（SeeMe）星座首顆衛星。SeeMe星座將由24顆納衛星構成，地面部隊能夠在提出需求90分鐘內，通過智能手機或手持設備獲取高分辨率偵察衛星圖像。美國陸軍將開展第三次微小衛星戰術通信能力試驗，通過部署由16顆微小衛星組成的“陸軍全球動中通衛星通信”星座，驗證UHF和Ka波段通信能力，實現更高頻率通信和更快數據傳輸速率。目前，軍用小衛星仍主要以技術驗證為主，一旦實現大規模裝備化、業務化應用，將提升戰術單元實時戰場態勢感知和偏遠地區通信能力。

美國陸軍小衛星

2．通信衛星技術發展取得新進展

衛星激光通信技術實用化取得新突破。歐洲“數據通信高速公路”項目首顆數據中繼衛星EDRS-A衛星發射，并開展與“哨兵-1A”衛星的激光通信試驗。標志著歐洲已率先實現星間激光通信技術的業務化應用，拉開激光通信空間應用的序幕。歐洲空間局計劃2018年前完成“歐洲數據中繼系統”建設，形成以激光數據中繼衛星和載荷為骨干的天基信息網，覆蓋歐洲全境及周邊地區，實現衛星、空中平臺觀測數據的近實時傳輸，大幅提升歐洲危機響應和處理能力。

美軍通信衛星加快升級換代。2016年6月，美國海軍發射“移動用戶目標系統”（MUOS）第五顆衛星，組成由4顆工作星和1顆備份星組網的星座，標志著新一代軍用移動通信衛星系統完成部署。該系統是美軍新一代窄帶戰術通信衛星系統，主要滿足移動通信需求，為艦艇、飛機等空中平臺以及地面機動部隊提供作戰服務，將顯著改善和提高作戰人員的機動通信能力。2016年12月，美國發射第八顆“寬帶全球衛星通信”系統衛星（WGS-8）。該衛星采用升級的數字化載荷，帶寬比之前的WGS衛星增加45%，將極大提升美軍高速率寬帶通信能力。

3.導航衛星系統加快升級換代

印度發射第七顆導航衛星IRNSS-1G，完成“區域導航衛星系統”（IRNSS）星座部署。IRNSS衛星設計壽命10年，凈重600千克，發射質量1425千克。導航信號載波包括L5（1176.45 MHz）和S（2492.028 MHz）兩個頻段，可為印度境內及周邊1500千米區域提供優于10米位置精度的精確導航定位服務。印度搶在歐洲“伽利略”系統具備初始運行能力之前，完成IRNSS系統部署，將使印度成為繼美國、俄羅斯和中國之后，全球第四個擁有自主衛星導航系統的國家。IRNSS將使印度擺脫對美俄衛星導航系統的依賴性，提高自主導航能力，進一步增強其軍事能力。

俄羅斯首顆“格羅納斯”-K1導航衛星開始提供導航服務，標志著俄第三代導航衛星正式服役。“格羅納斯”-K衛星除使用原來的L1和L2頻段頻分多址（FDMA）信號外，還新增首個碼分多址（CDMA）民用信號L3OC，系統兼容互操作性和信號精度進一步提升。

(三)攻防并重發展控制空間能力

發展實時空間態勢感知能力。美國國防高級研究計劃局正在通過“空間監視望遠鏡”、“軌道瞭望”和“標記”等項目發展實時空間態勢感知能力，為空間作戰做準備。2016年10月，該局向美空軍交付“空間監視望遠鏡”（SST），標志著該項目已正式由研發階段轉入作戰應用階段。SST具備大視場和快速觀測能力，將大幅縮小空間監測漏洞，對微小攻擊平臺監測能力進一步加強。該望遠鏡部署在澳大利亞后，將填補美軍在南半球空間監視能力的空白，有效提高美軍對亞太地區的空間態勢感知能力。“軌道瞭望”采用大數據技術提高多源太空目標數據融合和處理能力，大幅提升美軍對具有潛在危害的空間物體做出近實時決策的能力。“標記”項目將利用“軌道瞭望”項目提供的多來源數據，開發空間實時指揮和控制軟件，提高未來空間作戰的快速規劃、評估和反應能力。

重點發展“彈性”空間體系結構以提升防御性空間控制能力。美國負責空間政策的副助理國防部長洛韋羅表示，為使衛星在面臨攻擊時更具彈性，美軍將重點投資六個主要領域。①分解（Disaggregation）。分離具有不同目標的任務，即同一顆衛星上將不會同時部署核任務與常規任務載荷。②多樣化（Diversity）。利用多樣化系統實現同一目標，如使美國的裝備能夠同時使用GPS和歐洲“伽利略”導航系統。即使對手干擾GPS系統，美軍仍然能使用盟國資產。③分散部署（Distribution）。將能力分散部署于多顆衛星，提高體系抗毀能力。如GPS單顆衛星受損后系統仍然保持運行。④欺騙（Deception）。使對手無法獲悉哪些衛星攜帶哪些系統，或者其他誤導對手的方法。⑤防護（Protection）。強化衛星以防御威脅，或者使衛星具備規避來襲威脅的方法。⑥擴散式部署（Proliferation）。部署多顆衛星執行同一任務，一顆衛星可執行完整任務，其他衛星則提供冗余和備份能力。其實質仍是強化“彈性”空間體系建設，提高空間系統體系抗毀能力。

儲備進攻性空間對抗技術。與以往美軍高層較少討論空間控制不同，美國目前軍事和情報部門已開始公開討論空間控制問題。2016年3月，美國防部長卡特稱，2017財年國防部將撥款20億美元用于發展進攻性空間對抗能力。美國國防高級研究計劃局開展“地球同步軌道衛星機器人服務”（RSGS）項目，重點驗證在地球同步軌道或附近“服務衛星”安全、可靠、高效地進行逼近、檢視和維修等在軌操作技術。目前，RSGS的兩個機械臂已開始設計研制。RSGS項目可延長衛星使用壽命，降低衛星研制成本，同時具備物化為空間攻防裝備的技術潛力。

RSGS項目構想圖

“朱諾”木星探測器

私營企業積極參與深空探測活動

木星探測取得重大進展。2016年7月4日，美國“朱諾”木星探測器歷經近5年飛行，成功抵達火星并進入木星軌道，總飛行距離達2.83109千米。2016年7月10日，美航宇局公布了“朱諾”傳回的首張照片。按照美航宇局目前計劃，“朱諾”將于2018年2月結束任務，屆時將離軌并撞向衛星表面。“朱諾”于2011年8月5日發射，任務目標是研究木星的起源與演變，探測木星大氣、引力場、磁場以及磁球層，調查木星上是否存在冰巖芯，確定木星上水的含量，并尋找氧氣。“朱諾”是繼美國“伽利略”木星探測器后的全球第二個木星探測器，將有助于人類加深對木星形成與演化的理解，并基于此加深對于整個太陽系誕生過程和機制的了解。

私營公司首次獲準開展月球探測活動。8月4日，美聯邦航空管理局宣布已批準美私企月球快車公司（Moon Express）開展機器人登陸月球的申請，這也是首家被批準進行登月的美國商業公司，標志著美國商業航天的應用領域已由從近地空間向深空拓展。月球快車公司計劃2017年實現機器人登月，并進行月球資源勘測，2020年實現月球采樣并返回地球。其最終目標是開發月球的自然資源并建立月球殖民地。配合政府支持，私企對月球開發將幫助美國占據月球資源開發有利位置，搶占月球資源最利于開發的地點，不僅可使美國在月球資源開發中獲得最大的經濟、政治與軍事利益，并使后來者如中國和俄羅斯陷于被動，不利于月球資源開發。★