独家：美国空军致力于可负担的太空构想

国外航天 · 2016-11-22 23:49:52

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（中国太空网讯）对于美国空军及其他航天机构而言，“可负担”和“国家安全空间”系统常常不匹配。对建造、发射和运行卫星而言，成本超支是经常出现的情况。　　几十年来，美国空军、国家侦察局（NRO）与海军的卫星项目受到拖延的困扰，最终耗费了纳税人数十亿美元的资金。2005年，把最大型的航天器发射任务交给一家垄断企业，致使发射费用大幅上升，同样，在开展卫星日常运行的地面系统中也经常出现低效和高价的情况。　　2015年4月23日在科罗拉多斯普林斯市举办的航天研讨会上，美国空军采办副主管爱伦·帕夫利克夫斯基中将说：“空间采购没有崩溃，我们能负担得起。”所有3个工业部门（卫星采购、地面系统及发射）都采取了行动，它们有潜力使空间活动更加负担得起。　　曾担任空间与导弹中心司令的帕夫利克夫斯基中将称，美国空军已盘活了陷入困境的卫星研发企业。我们需要停止在空间采购上为难自己。　　空军所有知名度最高的航天器采购都曾延误数年并遭受成本超支的困扰。帕夫利克夫斯基强调，“先进极高频”（EHF）和“宽带全球系统”（WGS）通信卫星在最初所定日期的数年之后才发射，预算超支数以亿美元计。“天基红外系统”（SBIRS）、GPS－2计划也遭受了类似的命运。　　帕夫利克夫斯基说：“我们想出了让这些系统可以负担得起的办法。”自2012年《预算控制法》生效以来，空军空间采购预算从110亿美元削减到67亿美元，但空军继续成功采购大批新卫星。她把其中一些功劳归功于国防部负责采办、技术与后勤的副部长弗兰克·肯达尔所颁布的《更佳购买力倡议》。　　其中一项改变是从成本增长模式转到固定价格合同。这一举措解决了长期以来的一个老问题——项目的需求总是不断变化，在项目研发期间不断增加功能。　　帕夫利克夫斯基说：“固定价格合同可以约束政府不会轻易更改要求，因为他们清楚这样做产生的相关成本。”她补充说，空军采办中心必须学会理解并调整与之相关的需求和风险。举例来说，设计用于跟踪航天器和轨道碎片的地基雷达系统“太空篱笆”（Space Fence）项目最初预算60亿美元，但现在是10亿美元。　　在帕夫利克夫斯基此番讲话之后，美国总审计署（GAO）就有关空间采购的一份报告递交到参议院军队业务委员会。报告称，“一些项目已经克服了过去的问题，但未来仍有挑战和不确定性。”报告承认空间与导弹中心的一些采购计划已经有所好转。　　GAO采购管理主任克里斯蒂娜·T·查普林说，空军航天司令部的大多数项目是成熟的。该司令部正通过对一系列备选报告的分析寻找办法，这有可能从根本上改变空间体系，并且空军航天司令部没有打算开展很多新研项目。　　GAO称，与此同时，空军航天司令部为数不多的新项目之一——GPS－3，因其导航有效载荷问题已延迟28个月。下一代GPS运行控制系统正经历“重大的进度推迟和成本增长”。软件和网络安全升级可能使该系统的交付推迟4年。　　帕夫利克夫斯基说：“从过去5～10年所做的事情中，我们能汲取最好的教训。”然而，她把空军空间采购部门描述为一个“恢复中的酒鬼”。该部门曾经拥有充足的资金，但那些日子结束了。她说，财政上，司令部正处于艰难时刻。与此同时，对空间服务的需求继续增长。她补充说：“我们不能躺在功劳簿上睡大觉。”　　空军航天与导弹中心司令塞缪尔·格瑞夫中将说，帕夫利克夫斯基已对过去和目前的33个项目进行了评估，以确定延迟的原因。他说：“我们想确保不再犯同样的错误。”　　空军航天与导弹中心将以严格的纪律恢复研发计划，将在建造新航天器前消除不断发展的技术带来的风险。格瑞夫中将已建立起更频繁的承包商和项目反馈制度，而不只是在定期评审期间接受反馈。　　空军航天与导弹中心已经成立了一个先进研发指挥部，指挥部会决定是否在项目达到特定阶段之前把最新的技术应用到项目中去。格瑞夫说：“我们必须通过演示和探路项目降低风险，并严格分析选项。”　　地面系统常被忽略，但对削减成本来说至关重要。雷声公司（Raytheon）情报与地球观测业务发展副总裁鲍勃·坎提说，紧缩的预算驱使大家力图创建一个通用的架构，这可能使地面系统的成本更合理。卫星控制系统的研发都是各自独立且相互封闭的，每支研发队伍都有各自的操作员、软件及硬件，自动化程度很低，使得地面站必须24h有人值守。　　美国空军航天司令部司令约翰·海腾说，他想要一个能运行任何卫星的通用地面系统。他在一次演讲中说道：“我们已经花费大量经费用于独立的地面系统⋯⋯如果继续这样做，那么我们将有5个独立的地面系统来运行5颗独立的卫星。这是世界上最蠢的事。所以我们必须建立通用的地面系统⋯⋯无论如何都要做到。在这一尝试上不能失败。”　　在预算会之前，坎提说，航天司令部希望的不过是分享数据。现在，在可负担的构想推动下，通用地面系统和数据分享这2个目标逐渐吻合，我们开始看到两者协调一致。地面系统变得更为通用，数据分享就更容易。人们可以开始用不同的方式看待怎样利用企业和数据本身。　　格瑞夫说：“就星座管理、注入更多类型的数据、传送相关战斗信息而言，地面系统处理更加复杂事务的能力正变得更加强大。”　　洛马公司地面解决方案的副总裁文森特·斯卡说，有必要把信息技术支持层面和应用层面分开。地面站应用“与IT运行系统及服务密不可分，任何时候进行任何改变都必须对从IT层面到服务与应用的整个地面系统做出改变”。　　在过去的几年里，一个新的模块——斯卡称之为“企业服务平台”——逐步得到发展，从而使得更多现成的商业产品和服务得以应用。他说，已成功地通过利用私营云计算基础设施节省了大量开支。　　软件测试方面也节省了很多，在任何升级中，软件测试开支可占到50%。“企业服务平台”可接受更多应用插件，这减少了测试需求。　　目前，这一过程的进展是缓慢的，因为这些系统仍然在昼夜不停地控制着关键的卫星。斯卡说，必须系统地推进这一工作，没人有足够的预算能一次性地完成升级，这一转变将随着软件代码的逐步升级而进行。如果从零开始重新建立系统当然是最好的，但是在很多情况下，这是不现实的。　　美国空军也在地面寻求效率，实施了空军卫星控制网络改造、维护及运行（CAMMO）项目。目前，空军通过不同的合同实现地面控制系统的研发、支持及运行。CAMMO项目将把所有这些功能置于一份合同与团队之下。　　斯卡说，利用一个团队对恢复服务做出响应，这将使空军可有效地解决问题。他补充说：“我认为这样会节省大笔开支，这笔资金会投入到改造和未来的升级中。”　　坎提说：“一旦这些系统变得通用，那么就能用一整套支持模型在全球运行这些卫星。”他预测，空军和其他军种将转向管理服务。他补充说，雷声公司已经在计算基础设施、地面空间、电力及地面控制设施的支持成本上削减了50%。通用模块改变了人们对操作的认识，加深了对数据的理解，提高了灵活性和反应时间，并且使得人们可以使用智能网络敏感器。　　与此同时，私营企业也准备好加入这类工作并提供更多管理服务，以帮助降低空间成本。2014年10月，空军授予商业卫星通信供应商国际通信卫星公司（INTELSAT）一项研究合同，对私营公司是否能承担WGS的日常跟踪、遥测和控制开展调研。INTELSAT公司总裁凯·西尔斯在一份声明中说：“INTELSAT公司在全球操控400多副天线并保持99.99%的可用性，这表明我们能为客户提供性价比更高的服务，而不牺牲创新、弹性、质量或安全。”　　WGS卫星技术基于商业卫星系统，因此商业卫星运营商熟悉其操作。西尔斯的这份声明强调，商业卫星部门的地面控制成本是美国军方的1/5。　　国际移动卫星公司（INMARSAT）的政府战略与政策高级副总裁瑞贝卡·科文-海斯说，该公司提供端到端的通信系统，其中包括作战者与卫星直接相连的用户终端。INMARSAT公司提供终端、卫星通信、服务水平协议以及技术更新。她说：“他们要我们对服务水平协议和所承诺的信息速率负责任。”这可能尤其具有吸引力，因为军方用户经常因为预算原因推迟修复或更换其无线电和终端。这是政府能将INMARSAT公司纳入投资组合来考虑其投资战略的另外一个因素。该公司的这项管理服务已拥有美国政府的一个“小型”客户，但她拒绝透露其身份。　　没有确保进入太空的手段，国家安全卫星就无法入轨。很久之前，政府停止了采购自己的火箭，而让承包商提供发射服务。当时只有两家公司能制造发射重型卫星的火箭，即洛马公司和波音公司。　　洛马和波音这两家公司在2005年成立了联合发射联盟公司，这家合资企业自此在重型运载火箭上形成垄断。发射费用在过去10年中大幅增长，不过GAO的查普林称这些成本现在已得到控制。　　伊隆·马斯克创立的空间探索技术公司（SpaceX）在2015年夏天发射了通过国家安全发射服务认证的首枚火箭（火箭发射2min后爆炸），并开始推进猎鹰－9（Falcon－9）重型火箭认证的过程。　　与此同时，联合发射联盟公司宣布将停用其目前使用的宇宙神－5（Atlas－5）和德尔他－4（Delta－4）火箭，研发一个名为“火神”（Vulcan）的新发射系统，并计划在2019年将首枚新型火箭发射升空。　　海腾说，航天发射业较之以往有了根本性的不同并更加健康，这是好消息，但这是一个非常复杂的行业。海腾对记者说，从根本上来说，美国空军必须拥有2个竞争者以确保进入太空的能力。空军希望有更多的竞争者，从而促使成本降低，但是问题是：如果把发射作为一种商业服务来采购，那么如何确保美国空军仍然拥有进入太空的能力？　　查普林承认，航天是一个艰难的领域。“我们承认最近几年国防部在推动其航天采购的管理和监管上取得了巨大进步，但保持我们在太空的优越性从技术和管理角度上都存在着固有的挑战。”

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