關于“商業航天”有關問題的討論

中國工程院院士 欒恩杰

2018年2月美國國家航空航天局發布了《2018年戰略規劃》，闡述了到2021年的發展目標和重點方向，提出了“重返月球”的任務。其中也多方面的闡述了它們在“商業航天”方面的工作取向。我這里僅就這個問題展開一點討論。供關注的學者們參考。

美國的航天活動是以國家意志為主導；服務與服從于美國經濟、國防和科技進步的利益；并注重利用民間力量，提供技術、生產、應用方面的協助以及資金、人員力量、基礎設施方面的能力支持。他們十分重視航天事業與民生事業的緊密結合，特別是在利用太空資源開展科學探索活動方面，已經取得了多項重大成果，其國際空間站、哈勃望遠鏡、火星探測器著陸、月球載人取樣、太陽系內行星探測、小行星探測、空間環境探測等重大航天活動的實施，對人類太空探索起到了帶動作用，在這些活動中，NASA起到主持和組織的作用，且支持并扶植大量民間力量的投入，也即商業航天活動的介入和參與。

我國航天事業的起步與發展也是遵循國家意志為主導，以提升國家整體力量和保衛國家利益為宗旨，在改革開放之后，我們走向了改革開放舞臺，開展了廣泛的國際交流，從封閉、神秘的國防工業體系改變為開放的軍民結合的格局，為國防服務、為國家經濟建設服務是航天事業的兩大職責，我們已步入世界航天大國的地位。進入習近平建設中國特色社會主義的新時代，我們正充滿信心投入到航天強國建設中來，建立軍民融合的體制已成為國家戰略，為民生服務、為強國建設服務是我們當前最神圣的使命。相信經過2035年、2050年的兩大步戰略發展后，我們將成為世界航天強國，我們將為人類進步做出中國人應有的貢獻！

在軍民融合發展的探索中有幾個命題值得我們認真思考和對待。我認為搞清楚這些思路對促進軍民融合發展和航天強國建設很重要的。（關于美國NASA的有關內容，參閱《NASA strategic plan 2018 》）

一、關于美國商業航天的幾個原則性內容

最近兩年來，“商業航天”一詞出現的頻率頗高。從接觸到的材料，特別是從美國的公開報道的材料中我感覺，他們所講的“商業航天”包括以下幾個層面的內容，不一定全面、準確，但可供關注和參考：

1.他們是將已經建成的空間基礎設施轉交給商業和國際合作伙伴。比如國際空間站的運營和維護。（trausitioning ISS operations and maintenance to commercial and imternatioal partners）；

2.他們對已經成熟的低地球軌道太空設施向太空市場推動，擴大人類對太空資源的應用（Low Earth orbit Enabled by a commercial Market）

3.他們在NASA“探索研究與技術辦公室”（Lead of fi ce：Exploration Research & Technology（ ER&T ））的主導下，向商業界放開關鍵技術的研發。以應對形勢的挑戰，促進經濟發展。

其目的是加快太空產業化進程；適應任務次數增加的需求；實現人類在太空的生活與工作；擴展機器人探測和探索能力；提高美國工業基礎和科學理論基礎及其應用的水平。

NASA將把合適（適當）的技術轉給工業界,并推動技術商業化,使用戶廣泛受益（NASA transfers appropriate technologies to industry and commercializes them to benefit a wide range of users）。

從上述內容我們可以看出它主要是在產業化、規模化、擴展性和應用性以及科學理論性方面發揮商業航天補助的作用，這是美國發展態勢所催生的發展狀態。

而對支持上述目的之關鍵課題方面則包括：

關于太空環境的管理、生命支持系統和原位資源利

用技術（in-situ resource utilization）；關于能源與推進技術；關于先進的特種材料；關于通、導、遙裝備；關于進入、下降、著陸（E.D.L，Entry/ descent/ landing）技術；關于自主操作運行；關于太空制造、在軌組裝；NASA通過技術成熟度的掌握、技術轉讓協議、項目計劃等形式，向合作伙伴安排任務計劃，其具體的辦事機構就是ER&T;也即這部分放開的領域都是在國家總體規劃和重大工程行動指導下的商業模式，它的準入，則要通過技術上的成熟度及各類項目計劃的實施來進行的。

4.他們建立合作伙伴及擴展商業航天活動的內容都要為實現NASA的戰略目標服務。（contribute to the Agency's stratetgic objectives）

5.他們更看重的是將私營（商業）的創新能力納入到NASA的戰略任務中來（Our robust partnership and commercialization strategy incorporates private sector innovation into NASA missions），使NASA能更好地聚力于新的計劃，提升美國全球競爭力、科研能力和工程能力（strengthens national science and engineering capabilities boosting U.S. global competitiveness）。

6、這個為總目標服務的商業航天的宗旨是使其助推NASA總任務實現并使美國在獲取知識、理解科學、通曉技術方面保持全球的領導地位。繼續引領人類對地球、太陽、太陽系行星及宇宙奧秘的認知，為美國創建無與倫比的科學與工程能力（unsurppassed science and engineering capabilities for Nation）。

我這里點到的這六點是美國NASA 2018戰略規劃中的觀點，我只是把它摘提出來，為了表明這些內容的出處，特意將原文里的相關詞句寫在了每項內容的后面。

歸納出來，這六點內容是否可以總結為：

·將建成的、待常態運營的部分轉交出去；

·將成熟的、待推進為太空市場服務的資源應用交出去；

·在NASA有關部門主持下，將關鍵技術開發放出去；

·為實現NASA的戰略目標，創新發展運行模式，將商業市場的創新吸納到NASA的創新中來；

·一切為保持美國在國際太空領先的戰略目標服務，形成美國獨一無二的科學與工程能力。

這五條既包括了利用商業航天的內容、方式；也包括了創新的需求和確保美國領先的總體目標。我認為在探討航天商業的時候，這五條有關內容是值得我們思考的。

二、商業航天帶來的挑戰

當打開商業大門，吸納各路機構、各方人才投入到國家航天事業中來時，它的勢頭可能是強猛的，特別是一些具有一定經濟、技術、組織管理實力的大型集團、院校、院所的進入將對過去成熟的模式產生巨大的沖擊。迎接“商業航天”大潮的來臨，我們應當以深化改革為動力，繼承傳統精神，光大傳統的成功經驗，創新傳統的未來發展。丟掉傳統會失去了根那是不行的，保守不變是要落后的，我們必須參與和應對時代對我們的考驗與挑戰。

首當其沖的可能是人才的挑戰。中國航天的六十年，也可以說是人才成長的六十年，沒有人才我們什么事也做不成。而人才的傳承除技術能力之外，重要的是精神、是作風，這些東西不是一月一年可以成就的，也不是一日一月就可以滅去的，按現在的說法就是它有一個強大的“中國航天傳統”的基因，從“兩彈一星”、載人航天、探月工程的三大里程碑，從來不是靠待遇聚才，或者說從來不只靠待遇留人。回想中國航天在人拉肩扛建室、建站、建廠、建基地；在三線干打壘、鬧水災、地方病的困難情況下；同志們仍義無反顧地工作。中國航天人在堅定地向前，迎著危險沖上去的時候，請記住他們只是每月只有50～60元左右的工資收入。但他們哪一位退縮了！這種奮斗精神不是“待遇”可以換來的。

習主席要求我們“不忘初心，牢記使命”正是道出了我們的心聲！其實美國NASA也遇到類似的問題。他們也認識到培養兼具技能、經驗的多樣化創新人才隊伍問題的重要性和緊迫性，他們也在思索如何吸引、挑選、培養、部署和留住有競爭力的人才的問題（NASA will attract,select,develop,deploy and retain competitive talent），而“保留住有競爭力的人才”本身就是一場競爭，我們有光榮傳統的中國航天隊伍怎么能在這個人才競爭的挑戰中壯大，將是一個重大的挑戰性命題。我們務必以發展的胸懷迎接這個人才競爭，既要以改革的精神發揮光大我們的傳統，我們又要以有力的政策促進人才競爭中的成功，使中國航天事業成為人才的聚寶盆，人才的衍生地。

其次是技術的挑戰。在傳統體制下，國家的重大工程、重點任務按其專業、行業的特點下達給我們有關的研制單位，我們的條件有國家支持和保證，在沒有競爭的另一方存在下，它的進度和完成程度是由研制方掌控的，在資金、投入、條件上盡國家可能是可以得到保證的。這種狀態在商業運作下將會遇到巨大的挑戰。

從實現國家任務目標的技術路線上，將會有各種路徑的選擇。非但如此，可能在重大規劃面前，也將形成眾多思路的交織，使決策過程更趨有競爭性。比如我們要不要開展經常性的月球探索任務；在月球是先建設繞月空間站還是先建月面探測站、月球試驗站或月球觀天站；探測月球的載人飛行與機器人探測怎樣才更能牽動人類對月球科學認識的發展進步；諸如此類的問題已經擺到我們面前，一家決策或一方比較強勢決策的局面受到重大挑戰。

從技術進步而言：隨著現代科技飛躍發展的態勢，那種一個技術創新可以主宰一個系統幾十年，一個指標可以保持領先十幾年的狀態已經發生變革。從新技術的出現到其應用、普及，一直到退役的周期在縮短。從高德納技術成熟度的表征規律上看也充分表述了這個現實。就航天的通、導、遙三類應用衛星而言，也充分地反映了這個趨勢，近20年我們的遙感衛星是一個星一個進步，從高分一號到已經發射的高分六號，只從空間分辨率而言，2013年4月26日發射的高分一號是2米（全色）/8米（多光譜），2014年8月19日發射的高分二號是0.8米（全色）/3.2米（多光譜），兩顆星的指標已達1：0.4。2016年8月10日發射的高分三號是C頻段多極化合成孔徑雷達（SAR）成像衛星，分辨率最高可達1米。2015年12月29日發射高分四號，地球同步軌道光學成像衛星，在可見光近紅外譜段（0.45～0.90）空間分辨率達到50米。這樣從2013年到2016年四年間我們就實現了米級分辨率到亞米級，從光學星到雷達星，從近地到同步軌道的跨越。這樣的速度在過去是難以實現的。當然這是中國航天幾十年奮斗的一個結果，而不僅僅只是近幾年就能突然獲得的成績。

技術進步的另一個表現是國家科技進步對航天發展的帶動。實際上民口的科技成果也在井噴式的猛進，從MEMS、FPGA、SOC技術到新材料、新工藝的出現，使我們獨居前沿、處處攻關的局面得到改變。有些技術的能力，民口方面已經具備先進水平，甚至在國際同行中處于領先地位，這也為我國航天的商業化模式創造了基礎。

第三是運行模式的挑戰。我們的“型號任務配置型”的研究所和生產廠是以型號任務為基礎建設的，這種模式在航天科技開創的初期是由當時能力和條件、任務和組織所決定的，歷史已經證明那是正確的，是符合國情的成功的模式。但到科技強國和航天強國建設的新時代，這種模式可能受到社會主義市場經濟的挑戰。以人工智能技術的發展為例，美國已經由谷歌、臉書、亞馬遜、IBM、等主要開發商組成了聯盟，共同思考AI的發展方向、發展的技術路線、發展的共同行動、發展中出現的問題與矛盾的共同應對。國內北京和上海也組建了人工智能方面的研究院和聯合組織。如果我們航天的相關力量仍分別分布在各型號院或基地研究所，而不集中起力量來，必然會是分散的，隨著時間的推進我們會落伍、甚至被淘汰。所以商業模式的引入，必然會引發我們行業內的主力骨干內部的變革或重組。

如何改變國家孤立投資的局面，構建多元投資結構，也是在研討“商業航天”問題時的重要內容。調動了民口和私企巨大的創新活力及雄厚的資本實力，則更是航天強國建設中不可或缺的一支重要的力量。

三、商業航天的政策研究

有利必有弊。商業航天帶來了諸多機遇，同時也有諸多問題、矛盾、風險與其共存，我們今天講這些問題是從過去的經歷中萌發的，并沒有實踐的支持，只是說明，如果不注意政策方面的研究，可能對事業的發展帶來不利或損失。

1.商業航天的國家管理

航天是國家戰略性產業，它在很多方面表現出國家利益，美國每一任總統都會對這一任期的航天發展作出方向性的指示。從肯尼迪載人登月、里根的星球大戰到奧巴馬的火星探測、特朗普的重返月球。在這些方向性的指導下，美國的科技力量是“分散而集中”的發力（分散—課題的分散布局，集中—目標的統一集中）去實現美國必須領先的總目標。對任務的實現和任務過程施行全程綜合、管理的美國國家航天局（NASA）則行使政府管理的職能。服從國家利益、實現國家任務目標是參與航天活動的所有單位、部門、企業都要履行的職責。缺少國家的管理是不行的。商業航天當然不能例外。美國為此專門制定《商業航天法》、《商業航天遙感政策》、《國家航天政策》。這些法規的制定，既鼓勵“分散而集中”的發力，促進各方力量投入總任務的熱情，又約束其商業行為并負責與國家利益之間的協調，沒有這些相應法規、標準的約束，商業航天活動的無序進行必定會給國家安全和空間活動秩序帶來重大危害，并要付出代價。

2.技術政策與宇航級標準

在創新傳統格局的部署中，我們面對具有不同思維、不同經歷和經驗、不同的科研技術背景和基礎所產生的不同的技術路徑和技術方案，我們將怎樣做到公平、平等的選擇和優化技術方案呢？NASA則是將自己作為科學、技術、工程和數學專業的主要雇主去思考這個問題（leading employers of science,technology，engineering and mathemantics ( STEM ) professionals）。“協調一致，提高效率，確保安全，降低風險，有效掌控”則是保證完成目標任務的關鍵，為實現這樣的目標，技術路線就要服從、服務于它的落實。

NASA的“首席工程師辦公室”（of fi ce of the chief Engineer (OCE)）負責NASA部署的計劃、行動、安全、風險的掌控。這個辦公室應相當于我們的“工程總部辦公室”。

有關工程的關鍵數據和知識，對制定計劃、提出要求、進行決策是十分關鍵的。在大數據支持下建立和完善準確的各種工程用模型以及開發軟件、硬件的安全性策略技術。獨立權威的驗證能力建設。NASA為此而組織有歐空局（ESA）和日本宇航局（JAXA）參加的年度三方峰會交流經驗教訓，分享最佳做法。

實際上商業航天的引入帶動并迫使國家層面管理的創新，從“首席辦公室（OCE）”掌控全局，到國際年度三方峰會（The annual Trilateral Summit,NASA,ESA,JAXA）的交流都是在擴大國家的主導力和影響力；以成功和安全為目標的技術路線則是商業航天必須具備的基本理念。“NASA的技術和系統必須可信”（NASA's technologies and Systems must be trusted）。

在現代航天系統的復雜度越來越高、風險也隨之增加的態勢下，應該充分發揮技術政策和國家宇航級標準的作用（關于“國家標準”問題將在另外的文章中闡述），對我國而言盡快完善國家宇航級標準的研發和新時代標準體系的建設是應對改革傳統格局和商業航天進入的重要技術壞境。技術政策和宇航級標準是我們面臨的重大政策實現。

3.基礎能力建設與國家政策

我們正在進行航天強國的建設，強國之強，首先強在能力上，重在基礎能力上。我們肩負探索宇宙的使命，沒有尖端的基礎設施和能力是難以完成的。條件、手段、工具的支持及資金的投入是在討論商業航天問題時，不能回避的課題。

NASA認為他們擁有“關鍵的人力資源和獨一無二的太空設施”，他們管理著納稅人的資金、多樣的技術能力和豐富的資產。NASA將繼續確保美國在天基、空基、地基的關鍵能力，并幫助私營機構進行測試、驗證和創新優化（privale sector to test，vailidate，and optimize innovations）。

在商業航天作為一支重要的補充力量的需求下，我們在這些人、資金、條件的支持和保障上將怎樣去運行，怎樣用政策使“國有資產的國家擁有及國有設施的開放利用”得到有效的運營保證。對民口、民營、私營企業參與航天活動，國家怎樣去支持其基礎條件建設，是否與國企同等對待，國家定位在援助、投資、入股還是要探索“多種所有制共存的新形式”。這是在政策討論中，首先要遇到的問題。也即在進入國家戰略產業的商業活動，是否與國企同等政策的問題。還有，國有企業如何從新興的商業機構獲取能力，使其轉化為國家的航天能力。這是美國也正在研究的問題。NASA認識到外部技術的發展和創新，開始制定強有力的合作與采辦戰略，重點是與私營機構和學術界合作，利用他們的創新成果。（NASA is instituting a robust partnership and acquisiton strategy focused on levetaging and callaborating with the sector and academia in order to bene fi t from their innovations）。這些思考直接反映在《航天法案》（SpaceAct）的數據共享協議（data-sharing agreements）和聯合科技飛行項目（joint science and technology fl ight projects）。在有關法規、規章、項目的政策支持下，NASA有三分之二以上的科學任務有外圍合作伙伴參與。

在確立合作伙伴和商業機構的合作中，NASA與美國工業界和其它私營機構實體簽署1200多項國內協議，并正在將商業航天服務提供商的能力納入其“核心任務范圍”。商業航天機構與NASA建立合作關系，以其優勢，創造機會。

NASA與美國政府部門和機構簽署有900余份有效的機構間協議。在這些政策的支持下保障商業航天的創新發展。NASA的管理手段除有關的法規外，還有比較健全的出口管制、美國的外交政策、國家安全政策等相應政策性約束。

4.風險管控

航天活動是人類高風險的探索活動。隨著技術進步及航天活動的經驗積累，我們在質量、安全方面也取得了非凡的成就。也正是由于人類技術的進步、能力的提高，其探索的領域、活動的范圍、內容的豐富、工程的規模、新技術的需求以及相應的配套行業也都發生了變化。特別是載人航天器及載人活動的開展，都給我們提出了極具緊迫性的課題：對航天活動風險的管控。

風險的問題，已經是各國航天界都十分關注的老話題。這里，我不想就這個風險問題本身進行討論，而是就可能與商業航天有關的問題，作一點說明。

航天活動的各個運行階段都有風險存在，事實上從火箭出廠到發射、從有效載荷分離到正常工作、從交付使用到工作年限的實現都發生過問題，甚至是成敗型的問題。NASA的各領域專家提出了分析技術風險、安全風險和健康風險的緊迫性（所謂健康風險當然包含宇航員的生命保障系統，也包括NASA的工作人員）。我認為除了上述三項風險外：還有航天工程管理的風險。它應當包括完不成任務、沒有全面達到目標；周期超長使工程意義減弱；經費超支使工程難以為繼；條件缺失，協作不暢，使問題得不到暴露；管理松懈，低層次問題引起重大損失等等。

在“商業航天”發展中還會遇到“商業航天”基礎設施的規模與航天市場的需求平衡問題。據報道，在私營部門進入商業太空活動中，歐洲也被喚起，正在出臺各種計劃。英國議會在2018年早些時候通過了《太空工業法》，以激發人們參與太空活動的興趣，政府為推動其發展，撥款5000萬英鎊。并準備在蘇格蘭北部建設商業發射太空中心，突破英國沒有發射場的局面。英國航天局聲明說：他們將與任何公司接觸去尋求任務的開展。并表示英美航天局將“涉及的敏感太空技術進行合法的、技術性保護”的會談，簽定協議。

美監管部門已向10家商業太空發射中心發放許可證，包括馬斯克計劃在德克薩斯州建設發射設施和維珍銀河公司的太空計劃。加拿大一家名為海上發射服務公司的企業正在為建設該國首個商業太空發射中心進行規劃。

西方國家以美、法（歐）為發射中心的格局，可能被“商業航天”發展格局打破，英國和加拿大獨立建設發射場，以及可能繼續擴展的太空設施建設，已經引起人們的質疑：太空商業活動的速度和范圍將有多大？市場規模及地面設施的布局應該怎么安排？實際上，目前都是沒有認真研究和仔細思考的問題。

NASA在實施自己的管理模式（implementation of Agency's govemence model），建立和完善高度精確的安全模型、工程模型和健康模型，以便能更好的根據風險信息進行決策；建立“計劃和項目風險評估要求”，獨立評估風險的可接受程度；有能力為任務需要提供有關的可靠性和風險的數據。

除了技術、安全、健康管理方面存在風險，賽博安全威脅已使NASA的任務和目標實現面臨巨大風險，如何加強賽博安全能力，發現并減少漏洞。如何建筑賽博安全架構使NASA能夠識別、保護、檢測和響應賽博攻擊，并能從中恢復。這些挑戰都為NASA全面提高賽博安全現代化（comprehensive cybersecurity modernization） 提供了機遇。

隨著全球威脅的不斷變化，NASA將根據相關法律、政策提高保護自身能力。新的任務和商業能力也將顯現任務的復雜性、孕育新的風險。

我國是國際有關條約和法律的參與者，在強國建設中我們不但要在技術進步、風險避控上適應現實的挑戰，也要在國際空間活動及其法規制定中占有話語權，而且所有參與的業者，不論是國營、民營或私營者都要為此做出承諾并有所貢獻。

習主席在《紀念馬克思誕辰200周年大會上的講話》指出“只有把科學社會主義基本原則同本國具體實際、歷史文化傳統、時代要求緊密結合起來，在實踐中不斷探索總結，才能把藍圖變成美好現實”。

對中國的“商業航天”，這句話切中要害。