發布首個國家太空戰略英國欲重振航天雄風

文/趙榮

▲ 英國發布國家太空戰略

▲ 英國航天發射場預選地

英國政府于近期正式發布了期待已久的國家太空戰略（National space strategy），這也是英國首個國家太空戰略，宣布其將建設成為世界頂級太空經濟體之一。該戰略提出了建設“銀河英國”的雄心壯志，將加大在太空領域的投資，統籌建設和發展軍、民、商太空力量，力圖恢復航天強國地位，以重振昔日航天榮光。

首個國家太空戰略

英國首個國家太空戰略旨在匯集英國在科技、國防、監管和外交方面的優勢，以追求宏大的國家太空愿景。該太空戰略確定了英國的五大目標、四大關鍵支柱、十個重點領域，并將采取四個階段分步實施。

太空愿景

國家太空戰略中提出將英國建設成為一個航天強國，成為世界上最具創新性和吸引力的太空經濟體之一。英國將保護和捍衛本國在太空領域的利益，塑造太空環境，利用太空幫助應對國內外挑戰。英國將通過前沿領域研究，激勵下一代并保持英國在空間科學和技術方面的競爭優勢。

五大目標

國家太空戰略設定了英國的五大總體目標，指導英國政府在未來幾年的工作重點，以實現英國的太空愿景，具體包括：發展和提升英國的太空經濟；向全球推廣英國的太空價值觀；引領科技創新并激發國家科技活力；在太空中以及通過太空保護和捍衛英國的國家利益；利用太空為英國公民和世界提供服務。

四大關鍵支柱

國家太空戰略提出了四大關鍵支柱來支持實現五大雄心目標：一是釋放英國太空領域的增長，支持英國企業、研究人員和創新者發展太空行業并提升英國的太空經濟；二是加強國際合作，包括與合作伙伴和盟友進行國際合作，以展示英國的全球領導力，并成為太空活動的首選國際合作伙伴；三是將英國發展成為科技超級大國，開展空間科學、探索和創新活動，主導重大太空任務，發展太空技術以應對氣候變化等全球挑戰；四是發展彈性太空能力和服務，確保英國關鍵的國家基礎設施能夠依賴廣泛的彈性太空技術，并提供英國國防太空投資組合以加強英國在國內外的安全。

十個重點領域

英國政府經過戰略選擇，將集中資源用于優先發展“最具影響力的關鍵領域”，為太空繁榮的未來奠定基礎，共梳理出了十個重點領域：搶占歐洲商業小衛星發射市場；利用空間技術應對氣候變化；釋放整個太空領域的創新；通過空間科學和探索拓展視野；發展世界級太空集群；引領全球，努力使太空發展更具可持續性；利用空間技術改善公共服務；交付英國國防太空資產組合；提升技能并激勵未來的太空工作人員；利用太空對交通系統進行改造和現代化。

四個實施階段

英國的國家太空戰略以運載火箭發射為例，劃分為4個階段進行實施。倒計時階段，政府在2021年底前發布國家太空戰略，進行政府綜合支出審查，制定未來太空活動預算，并制定政府的詳細計劃。點火階段，政府在2022年至2023年期間，將建立由支出審查資助的太空計劃以實現戰略目標、建立新的太空關系、鞏固英國作為科學超級大國的領導地位，以及進行首次衛星發射。推進階段，2023年至2030年期間，實施國家太空戰略帶來的益處將融入英國經濟、社會和日常生活中，通過創新、創業精神和有針對性的政府支持，新技術和新市場的領導地位將出現。在軌階段，政府在2030年后將根據設定的目標和愿景評估太空進展情況，并重新評估國家太空戰略，確保英國適應不斷變化的太空環境。英國將加強在太空經濟領域的領導地位，并重申對科技、創新和國防的承諾。

▲ 黑箭火箭發射

昔日的航天榮光

英國的航天歷史十分悠久，曾經是一個航天強國，具備獨立發射衛星的能力，是全球第六個獨立發射衛星的國家。英國于1971年10月28日在澳大利亞伍默拉（Woomera）發射場，使用本國研制的黑箭（Black Arrow）運載火箭成功發射了一顆名為普洛斯彼羅（Prospero）的衛星，使英國成為繼蘇聯、美國、法國、日本、中國之后第六個具備獨立發射衛星能力的國家。

黑箭火箭由英國在黑騎士火箭的基礎上改進研發，是一種小型三級運載火箭，一、二級為液體燃料，三級為固體燃料，起飛質量約18.2噸，全長約13米，直徑約2米，最大運載能力約135千克。“普洛斯彼羅”衛星是一顆英國的科學技術衛星，由英國皇家飛機公司（RAE）研制，外形呈多面體，類似于南瓜形狀，質量66千克，最大直徑為1.2米，高度為0.7米，入軌后運行在近地點531千米、遠地點1403千米、傾角82度的軌道上，主要用來進行太陽能電池、遙測和電力系統等通信衛星所需技術的實驗，并攜帶微流星體探測器進行測量微流星體發生率的科學實驗。

▲ 普洛斯彼羅衛星

▲ “追星者”公司的諾瓦-2火箭

▲ “云宵塔”空天飛機

運載火箭作為進入太空的基礎，是一個國家能自主利用太空的先決條件。英國作為老牌強國，獨立發射衛星彰顯了其大國地位。當時的英國在航天領域充滿了自豪和榮耀。但是，當時英國的經濟因英鎊危機出現下滑，不允許英國繼續在航天領域大干一場。英國只能在有所取舍的情況下，放棄了繼續獨立發展運載火箭，把有限的資金集中到發展衛星上，衛星發射則開始依托國外火箭。正是在這種無奈的情況下，黑箭火箭成了曇花一現，在第一次成功發射衛星后就取消了后續發展。到目前為止，英國仍是唯一一個成功自主發射衛星又主動放棄發射能力的國家。

蓬勃發展的商業航天產業

英國的航天力量在本國不溫不火的環境中緩慢發展了近半個世紀，進入21世紀后又迎來了新的曙光。英國政府制定了雄心勃勃的太空戰略，相繼出臺了航天工業法、國家太空戰略等政府指導性文件，采取多種舉措推動商業航天發展，力圖恢復航天強國地位，并使英國能夠完全實現在本土發射衛星。目前，英國超過4.5萬人從事太空領域工作，每年的太空經濟產值超過164億英鎊，約占全球太空經濟總量的6%，英國提出了到2030年時要在全球太空經濟總量中占10%份額的目標。

運載火箭

自從“黑箭”之后，英國政府就一直沒有發展新的可用運載火箭，但英國也從未放棄擁有運載火箭的愿望。如今，英國政府及商業公司一方面在努力研發新型運載火箭，另一方面也在積極引進國外的運載火箭在英國本土進行發射。英國計劃2022年實現從本國進行首次太空發射，一旦成功，這也將開創在歐洲本土發射衛星的先例。

1.自主研發的運載火箭

英國國內公司目前正在研發的火箭主要為小型運載火箭，主要包括“首要”（Prime）火箭和Skyrora-XL火箭。英國公司從技術難度和商業需求角度考慮，主要瞄準小衛星發射服務市場。這些研發中的小型運載火箭普遍采用時下最新的技術，包括復合材料、3D打印、環保燃料等。

Orbex太空公司正在研發Prime小型運載火箭。Prime火箭是一款先進、低碳、高性能的小型運載火箭?；鸺捎脙杉壗Y構設計，起飛質量約18噸，全長約17米，直徑約1.3米，能將150千克有效載荷送入500千米高的太陽同步軌道?；鸺捎昧舜罅康男路f設計，發動機采用3D打印并以生物丙烷和液氧作為燃料，并將回收火箭一級，計劃于2022年從蘇格蘭的薩瑟蘭太空中心執行首次發射任務。公司稱已經在蘇格蘭建立了一個火箭設計和制造工廠，并已簽署了多份發射合同。

▲ 運載器一號火箭

Skyrora公司正在研發Skyrora-XL運載火箭。Skyrora-XL火箭采用三級液體燃料火箭結構設計，起飛質量約55.8噸，全長約22.7米，直徑約2.2米，能將315千克有效載荷送入低軌道，計劃于2022年末進行首次發射。Skyrora-XL火箭的一大設計特點是可采用移動發射系統發射。運載火箭和航天器的測試及裝配大樓為可快速搭建的結構，發射臺是一個組合式可移動裝置?；鸺l射所需的配套單元都采用模塊化設計，可用12.2米規格的標準集裝箱進行運輸。

“追星者”（Starchaser）公司是一家提供太空旅游和小衛星發射服務的公司，旨在為太空市場提供安全、可靠、負擔得起和可重復使用的運載工具。公司正在研發諾瓦-2（Nova-2）火箭，火箭長約12米，可將1名乘客送到太空邊緣再返回地球，進行太空旅游體驗。之后，公司再打算建造可載3人的可重復使用的火箭飛船“雷星”（Thunderstar）用于太空旅游。最后，再發展衛星運載火箭。

B2Space公司旨在為小型和微型衛星提供可靠、靈活和低成本的近地軌道發射服務，正在研發Rockoon發射裝置，將用氣球帶火箭到高空進行發射。目前基本處于概念研究階段，還沒有取得實質性進展。

此外，英國還在積極研制云宵塔(Skylon）空天飛機，可實現單級入軌并重復使用，將顛覆現有進入太空的方式。目前英國正在研發“云宵塔”空天飛機所需的佩刀（SABRE）吸氣式火箭發動機。

2.國外引進的運載火箭

英國將引入國外發射的運載火箭主要包括運載器一號火箭、RS-1火箭和Zephyr火箭等。運載器一號火箭是維珍軌道公司研制的空射型小型運載火箭，目前只在美國發射?；鸺秊閮杉壗Y構，全長約21米，直徑約1.8米，發射質量約25.8噸，低軌道運載能力約500千克，太陽同步軌道運載能力約300千克。英國放開本土發射限制后，維珍軌道公司計劃于今年夏天在英國康沃爾航天港開展首次發射服務。

RS-1火箭是美國ABL太空系統公司正在研制中的小型運載火箭?；鸺秊閮杉壗Y構，全長約26.8米，直徑約1.8米，最大發射質量約68噸，低軌道運載能力約1350千克，太陽同步軌道運載能力約1000千克。RS-1火箭計劃于今年末在英國的SaxaVord航天港進行一箭多星發射任務。

▲ ABL太空系統公司的RS-1火箭

Zephyr火箭是法國風險軌道系統（Venture Orbital Systems） 公 司正在研制中的小型運載火箭?；鸺秊閮杉壗Y構，全長約15米，直徑約1.2米，低軌道運載能力約80千克，太陽同步軌道運載能力約70千克，計劃于2024年在英國進行首次發射任務。

航天發射場

英國在早期進行黑箭火箭發射時，因本土禁止發射火箭，火箭只能運到澳大利亞的伍默拉發射場進行發射。為了進軍商業火箭發射市場，2018年英國議會特地修訂航天工業法以允許在本土境內發射火箭，并積極規劃和籌建本國的航天發射場，以填補英國蓬勃發展的太空產業鏈中的空白。

英國政府正在全國范圍內尋找合適的地點，計劃建造多處航天發射場。英國政府經過考慮，優選批準了兩個地點來建設本國的航天發射場，分別是薩瑟蘭（Sutherland）航天中心和康沃爾（Cornwall）航天港。此外，還有SaxaVord航天港（以前稱設得蘭航天中心）作為潛在發射場，剛獲得政府的批準，將開工建設。薩瑟蘭航天中心位于英國蘇格蘭北部薩瑟蘭郡的海岸邊，主要用于垂直火箭發射，如Prime火箭、Skyrora-XL火箭等。薩瑟蘭航天中心位于英國靠北的高緯度地區，對發射小傾角和地球同步軌道衛星不太有利，但適合向北發射極軌類衛星，而且航區都在海上，安全性也高?？滴譅柡教旄畚挥谟⒏裉m西南部的紐基地區，主要進行空射式火箭的發射以及商業航天旅游?？滴譅柡教旄垡岩脒\載器一號火箭，最早將于2022年執行首次發射任務。Sierra Space公司是第二家宣布計劃使用康沃爾航天港的公司，已與康沃爾航天港簽署了一份諒解備忘錄，將其作為“追夢者”航天飛機的備用返回著陸地，稱該航天港是一個合適且可行的返回地點。未來，英國將把康沃爾航天港打造成一個集衛星研發和發射于一體的太空集群中心，并將建設一個空間技術中心，同時吸引學術界和中小企業進駐。規劃的設得蘭航天港位于設得蘭群島(Shetland Islands)的安斯特島，比薩瑟蘭航天中心還要靠北，也是發射極地軌道衛星的理想地點。

▲ 一網衛星

衛星制造業

目前，英國國內已經形成了一定的航空航天產業規模，在航空、航天、電子技術等方面有著較好的積累。特別是英國的航空產業處于歐洲乃至全球前列，從而也一定程度上間接帶動了航天產業發展。衛星制造是英國的傳統優勢，既有像英國宇航公司（BAE）這樣的大型綜合性軍工企業，又有像薩里衛星技術有限公司（SSTL）這樣的專注性衛星企業。此外，空客公司、泰雷茲阿萊尼亞宇航公司等著名公司在英國都有分部，從事航空航天領域工作。BAE公司是英國最大的航空航天企業，也是全球第三大防務公司，從事領域包括軍民用飛機、衛星、導彈、電子設備、武器系統等。SSTL公司是英國領先的小衛星制造商，開創了領先的新衛星技術、產品和服務，在全球非常著名。公司于1985年正式成立，是由英國薩里大學組建的一家私營衛星制造公司,專注于小衛星領域發展，在小衛星的設計、建造、測試和運營等方面處于全球領先地位，并與廣泛的國際客戶和伙伴合作。公司在成立后30多年來共為22個國家建造和發射了約70顆衛星。目前，SSTL公司已并入空中客車公司，成為空中客車公司的全資子公司，使得SSTL公司能更好的發揮其增長潛力。

▲ O3b衛星地面圖

▲ Orbex公司的Prime火箭概念圖

互聯網衛星

目前，全球互聯網衛星呈爆發式的發展。英國政府為互聯網衛星星座“一網”（OneWeb）的發展提供了資金支持，并擁有公司的否決權。一網公司成立于2012年，總部位于英國倫敦，制造衛星的工廠位于美國。一網衛星從2019年首次發射以來共發射了428顆，使英國在軌工作的衛星數量達到約460顆，為全球第三。一網公司經歷了2020年的破產和重組后，目前股東由英國政府、歐洲衛星通信公司、日、印、韓等國投資財團組成，實力更加雄厚。一網星座是一個低軌互聯網衛星星座，設計由648顆小衛星組成，形成覆蓋全球的高速通信網絡，允許用戶隨時隨地聯網進行通信和數據傳輸服務。一網衛星由空客防務與航天公司研制，空客防務與航天公司和一網公司以各占50%比例創建了合資企業OneWeb Satelites來建造衛星。衛星設計壽命大于7年，質量約147千克，采用電推進系統，星載Ku波段有效載荷，運行在高度1200千米、傾角87.4度的軌道上，每顆衛星至少可支持8Gbps的數據速度。

▲ SSTL公司的航天器運行中心

此外，英國還建設了O3b通信衛星星座。目前O3b星座運行有20顆衛星，采用獨特的中地球軌道，運行軌道高度約8062千米、傾角約0度，主要為全球南北緯50度內偏遠地區的用戶提供高速和低成本的衛星互聯網接入服務。衛星質量約700千克，星載Ka波段有效載荷，單星通信容量可達10Gbps的數據速度。O3b公司正在研發新一代O3b衛星，單星質量1700千克，星座規模將擴大到40顆衛星，包括24顆0度傾角衛星和16顆70度傾角衛星，并將實現近全球通信覆蓋。首顆新一代O3b衛星將于近一兩年內發射。

全球各國對太空的依賴越來越大，英國政府制定了雄心勃勃的國家太空戰略，設定了未來十年的發展目標，并以樂觀的態度期待英國在全球航天國家中扮演更加突出的角色。英國政府將利用在工業、科學技術和創新等方面引以為豪的傳統和優勢，積極與工業界、學術界和國際社會共同合作一起將英國建設成航天強國。特別是英國將在2022年重新擁有自主發射衛星的能力，將成為第一個從歐洲發射火箭進入軌道的國家，必將開啟英國航天發展的新篇章。