美國“國際空間站”商業(yè)化發(fā)展情況淺析

程磊 楊偉杰 李玉高 楊榕（中國空間技術研究院）

2019年6月7日，美國國家航空航天局（NASA）發(fā)布了《NASA 低地球軌道商業(yè)開發(fā)計劃》，旨在擴大對“國際空間站”的商業(yè)應用，將“國際空間站”更多地向商業(yè)企業(yè)開放，讓美國的工業(yè)創(chuàng)新性和獨創(chuàng)性推動低地球軌道（LEO）上商業(yè)航天活動蓬勃發(fā)展。NASA 在低地球軌道上的最終目標是與工業(yè)界合作建立完善的生態(tài)系統(tǒng)，NASA 作為其中以較低成本購買服務和能力的眾多客戶之一。2019年6月21日，NASA 發(fā)布征集可加裝到“國際空間站”上商業(yè)艙段方案的招標文件，招標文件系NASA“下一步空間探索技術伙伴關系”（NextSTEP）計劃的一個附件，旨在利用公私合作方式來開發(fā)與探測相關的關鍵技術。根據(jù)招標文件，NASA 最終將把“國際空間站”和諧號艙段上的一個對接口提供給商業(yè)艙段使用。中選廠家將不晚于2024年9月將其艙段裝到站上。2019年7月31日，NASA 局長吉姆·布萊登斯坦在“國際空間站”研究與開發(fā)會議上發(fā)表演講時稱，NASA 增加“國際空間站”商業(yè)利用的新戰(zhàn)略將帶來低地球軌道的“工業(yè)化”。

鼓勵推進“國際空間站”的商業(yè)利用是NASA 遠期構想的一部分，這將促進NASA 騰出更多資源實施開展更遠的深空探索。NASA 已經(jīng)放棄2025年停止為“國際空間站”直接提供聯(lián)邦經(jīng)費的方案，但國內(nèi)關于是否推進空間站商業(yè)化的爭論從未停止。

1 推進“國際空間站”商業(yè)化原因

使政府從低地球軌道“抽身”到更遠的深空探索活動

特朗普上臺后多次強調(diào)要大力發(fā)展公私合作關系，甚至提到將把公私合作關系作為今后美國民用航天活動的基礎，尤其是深空居住和探索系統(tǒng)以及新技術研發(fā)等方面。未來美國將大力發(fā)展商業(yè)航天活動，不斷尋求與私營公司進行商業(yè)航天合作的可能性。未來可能將低地球軌道進入和低地球軌道操作任務都移交給商業(yè)部門，此外在“國際空間站”運行和資助方面納入更多“私人和公共合作伙伴”。

美國不斷推進商業(yè)航天發(fā)展，也是為了盡快助力美國在2024年前將航天員送上月球，而美國私人公司也將在實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮至關重要的作用。隨著NASA 繼續(xù)推進低地球軌道以遠的載人深空探索任務，NASA 必須找到新途徑來維持低地球軌道進入能力。由于“國際空間站”按計劃將是最后一個由美國政府主導的低地球軌道載人平臺，NASA需要制定確保低地球軌道商業(yè)進入能力的綜合策略。2018年版出臺的《NASA 戰(zhàn)略規(guī)劃》將NASA 對于低地球軌道的愿景確定為：向國家提供經(jīng)濟效益、向所有人提供社會效益的自給自足型天基市場。隨著商業(yè)力量在低地球軌道的不斷發(fā)展，NASA 將會有更多的精力和資源開展更遠、更有意義的深空探索活動。

確保美國在新興市場和創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展方面的領導力

美國國會在《2017 財年NASA 過渡授權法案》中提供了“美國低地球軌道載人航天活動體制有序過渡”這一指導意見，強調(diào)了“國際空間站”的商業(yè)應用將支持NASA“在最大程度上尋求和鼓勵對太空完全充分地利用”。2019 財年預算申請進一步推動了NASA 協(xié)助商業(yè)航天界發(fā)展低地球軌道長期、持續(xù)存在能力的工作。2020 財年預算案也提出，在低地球軌道上推動建設充滿活力的、由美國主導的經(jīng)濟體制。不難看出，特朗普總統(tǒng)非常支持商業(yè)航天發(fā)展，一方面是希望在其任職期間能夠?qū)崿F(xiàn)將美國航天員送到月球的目標；另一方面，美國政府一直認為，有競爭力的商業(yè)航天企業(yè)對于航天事業(yè)的進步至關重要。

美國始終致力于提升美國在新興市場和創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展方面的領導力。NASA 認識到，如果想要在經(jīng)濟上維持低地球軌道商業(yè)平臺，就需要在傳統(tǒng)的科學研究和技術開發(fā)市場之外發(fā)展新型市場，就需要制定有針對性的策略，使低地球軌道市場發(fā)展出強健、可持續(xù)的商業(yè)驅(qū)動型經(jīng)濟體制。

拉動國民就業(yè)，推動國民經(jīng)濟增長

布萊登斯坦表示，在“國際空間站”上和在低地球軌道開展商業(yè)活動對于支持航天產(chǎn)業(yè)乃至整個國民經(jīng)濟發(fā)展都十分必要。他表示，“國家建設離不開工業(yè)化，而若要建設太空，我們也需要進行工業(yè)化，‘國際空間站’對開展商業(yè)活動而言是一件很棒的工具。”

“國際空間站”上的研發(fā)項目可帶來低地球軌道上的商業(yè)活動，對整個國民經(jīng)濟也有深遠意義。一方面，NASA 希望利用太空來改善地球上人類生活居住的條件，另一方面，NASA 希望證明能力、技術和市場，從而最終在太空中做更多事情，讓更多的人和更多的項目進入太空，讓太空實現(xiàn)商業(yè)化和工業(yè)化，同時拉動就業(yè)，并由此在經(jīng)濟上給美國帶來重要的推動力，促進收支平衡，并尋找經(jīng)濟發(fā)展的突破口，這也正是美國保持航天領先地位的最終目標。

2 “國際空間站”商業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀

一直以來，NASA 都致力于從購買“硬件”向購買“服務”的模式轉(zhuǎn)變。最初，NASA 通過為“國際空間站”購買非必要服務來試驗采購策略。此后，NASA 借由“商業(yè)軌道運輸服務”計劃繼續(xù)刺激關鍵的貨物運輸系統(tǒng)開發(fā)，為“國際空間站”提供了“商業(yè)補給服務”（CRS）這一重要的商業(yè)能力。在該計劃框架下，美國商業(yè)載人航天得到了迅速發(fā)展。美國太空探索技術公司（SpaceX）和軌道-ATK 公司分別研制出了“龍”飛船和“天鵝座”飛船。

截至2019年1月，已有50 多家公司通過“國際空間站”美國國家實驗室在空間站上開展商業(yè)研究和開發(fā)工作，其成果前景廣闊。此外，NASA 還與11 家公司合作，在空間站上安裝了14 個商業(yè)設施，為NASA 和“國際空間站”美國國家實驗室的研發(fā)項目提供支持。

2019年5月28日，NASA 發(fā)布由十幾家商業(yè)公司完成的“低地球軌道商業(yè)化概念方案”研究報告摘要，目的是分析商業(yè)載人航天市場潛力和低地球軌道需求。該研究由公理太空公司（Axiom Space）牽頭，負責所有的架構、設計、研發(fā)、系統(tǒng)工程、運行和安全工作。參與該研究的團隊來自藍色起源公司（Blue Origins）、波音公司（Boeing）、洛馬公司、納米艙公司（NanoRacks）、諾格公司、內(nèi)華達山脈公司（SNC）等。

2019年6月21日發(fā)布的招標文件是當月7日NASA 宣布的低軌商業(yè)化總體戰(zhàn)略的一部分。NASA還將以“下一步計劃”附件的方式發(fā)布另一份招標文件，以支持在低地球軌道建設獨立于“國際空間站”的商業(yè)性自由飛行器式目的地。NASA 未披露其合同簽發(fā)計劃以及合同額的具體細節(jié)，只稱打算在兩個“下一步計劃”附件項目上花費5.61 億美元，以支持商業(yè)性“國際空間站”艙段和自由飛行器的研制工作。上述低軌商業(yè)化總體戰(zhàn)略意在逐步把低軌載人航天活動從“國際空間站”過渡到商業(yè)設施。

自從NASA 提出推進“國際空間站”商業(yè)化想法后，美國國內(nèi)一直存在兩種聲音。一些NASA 官員認為，“國際空間站”的商業(yè)用戶有望負擔該站的運行費用，從而將經(jīng)費用于其他地方，例如“重返月球”計劃。2019年6月21日，NASA 發(fā)布征集可加裝到“國際空間站”上商業(yè)艙段方案的招標文件，受到商業(yè)公司的熱烈歡迎。但與此同時，來自國會和一些商業(yè)公司對“國際空間站”商業(yè)化發(fā)展持質(zhì)疑甚至反對的態(tài)度。納米艙公司首席執(zhí)行官杰夫瑞·曼博對NASA 太過相信商業(yè)化表示擔憂。曼博認為，“國際空間站”是國際性的，單獨一家商業(yè)公司很難從中獲得理想的創(chuàng)收，建議將“國際空間站”拆分。公理太空公司首席執(zhí)行官邁克爾·蘇菲里迪尼也表示，公司愿意參與其中，但全盤接手“國際空間站”太貴了。因此，有分析人士認為，“國際空間站”是“一體化的航天器”，各個部分協(xié)同工作、難以分割，僅由數(shù)家商業(yè)公司接手恐難以開展工作。目前，公理太空公司、畢格羅航天公司（Bigelow Aerospace）和納米艙公司三家公司有意參與“國際空間站”商業(yè)開發(fā)項目。然而談到接手這個年運行成本高達30 億到40 億美元的空間實驗室，潛在的商業(yè)合作者大多表現(xiàn)出畏難情緒。針對此，NASA 承認，盡管推出了商業(yè)貨物運輸和其他服務價目表，但其仍要為站上商業(yè)活動提供補貼。

美國政府歷來對與國家安全有關的高科技企業(yè)發(fā)放大量補貼，但NASA 計劃到2023年，每年僅投入1.5 億到2 億美元促進對“國際空間站”進行商業(yè)開發(fā)，且并未提出關于如何使用資金的明確思路。

3 “國際空間站”商業(yè)化發(fā)展措施

根據(jù)最新發(fā)布的《NASA 低地球軌道商業(yè)開發(fā)計劃》，NASA 將繼續(xù)在低地球軌道上開展研究和試驗以引導其月球探索計劃，同時與私營部門合作測試技術、訓練航天員，并鞏固太空經(jīng)濟。在“國際空間站”上提供更多機會來制造、出售和推行商業(yè)產(chǎn)品和服務，將有助于催化并擴大太空探索市場。

量化空間站需求，刺激低地球軌道商業(yè)化可持續(xù)發(fā)展

NASA 繼續(xù)尋求刺激低地球軌道可持續(xù)商業(yè)需求的機會，包括太空制造、再生醫(yī)學、生物工程等在內(nèi)的重點領域有望實現(xiàn)規(guī)模上可擴展的、經(jīng)濟上自給自足的低地球軌道能力。為確保市場競爭活力，NASA 最初將每年分配“國際空間站”美國艙段5%的乘組資源和貨物能力，包括90 小時的乘組時間和175kg 的貨物發(fā)射能力，但將限制提供給單獨一家公司的總量。

NASA 對“國際空間站”停用后仍將需要的科學研究和技術驗證等服務需求做了量化預測，還提供了乘組膳宿、人體研究、生物學和物理學研究、技術演示驗證和寄宿科學儀器的詳細資料和預估數(shù)目。此外，NASA 降低了對微重力研究的門檻，通過落塔、拋物線飛行和亞軌道飛行來改進研究，從而為在低地球軌道開展微重力研究開辟道路。

開展私人航天員任務，發(fā)展太空旅游市場

2019年6月7日，NASA 正式宣布，將于2020年開放“國際空間站”商業(yè)太空旅游項目。由商業(yè)公司負責遴選兩名私人航天員，并保證航天員達到太空飛行所需的醫(yī)學和培訓要求，由其商業(yè)飛船將其送入太空，旅行最長時間可達30 天。計劃由波音公司研發(fā)的“星際客船”和SpaceX 公司的“龍”飛船負責運送航天員到“國際空間站”。

“國際空間站”是目前NASA 運營開支最大的項目之一，NASA 每年需要花費30 億到40 億美元運營空間站，龐大的運維資金讓NASA 受到較大壓力。來自一家市場研究公司蒂爾集團（Teal）的分析師馬克·卡塞雷斯表示，“國際空間站”不再是一個只做科學研究的地方，現(xiàn)在可以利用空間站賺錢了，但這不能成為NASA 賺錢的主要途徑。但商業(yè)收入或多或少還是能夠幫助抵消NASA 的部分成本，把省下的錢投入其他項目。