【国际太空】美国商业载人航天项目最新进展

　　引言
　　随着近地空间实现大规模设施的建造部署、人的长期驻留等技术的日益成熟，以及可重复使用技术的快速发展，载人航天的商业化、产业化逐步具备条件。以美国商业公司为首的载人航天私营机构能力建设已初见成效。此外，美国还提出商业空间站计划，并积极拓展月球以远的商业探索模式。
　　1. 亚轨道商业载人航天项目
　　近年来，已有多家企业利用新研发的亚轨道飞行器，开展了以旅游观光为目的的亚轨道商业飞行，亚轨道飞行的商业运输发展势头愈来愈猛。
　　2016年6月19日，美国蓝源公司再次发射“新谢泼德”亚轨道飞行器，其推进模块连续第四次实现了动力控制下的地面着陆，同时也试验了飞行器的乘员舱的降落伞系统。2017年6月2日，NASA宣布授予蓝源公司一份亚轨道研究飞行任务合同。2017年12月12日，该飞行器新型号首次试飞取得成功。此次“新谢泼德”飞行器使用的是新一代火箭和2.0版载人舱。
　　此外，施乐公司旗下的帕克研究中心（PARC）于2017年12月宣布与蓝源公司开展合作，将利用PARC的技术创新能力和蓝源公司的“新谢泼德”飞行器推动太空前沿技术研发，最终目标是在亚轨道飞行任务中搭载一项先进的技术研发实验，并考虑如何使用下一代先进的航天系统为帕克研究中心的商业和政府合作伙伴提供支撑。
　　2. 近地轨道商业载人航天项目
　　（1）商业轨道运输服务
　　商业乘员和货物运输项目包括“商业轨道运输服务”（COTS）计划、“商业补给服务”（CRS）和“商业乘员开发”计划，均由NASA的商业乘员和货物项目办公室负责管理。“商业轨道运输服务”计划为货物运输计划，向空间站提供货物补给；“商业乘员开发”计划于2009年启动，是乘员运输计划。
　　商业轨道货物运输计划。目前，美国主要依靠太空探索技术公司的“龙”（Dragon）飞船和轨道-ATK公司的“天鹅座”（Cygnus）飞船开展货物运输。2016年1月，NASA宣布第二轮商业补给服务竞争的获胜者，太空探索技术公司、轨道-ATK公司和内华达山脉公司均获合同，将从2019年起分别用“龙”飞船、“天鹅座”飞船和“追梦者”太空飞机为“国际空间站”提供货物补给。目前将执行首飞任务的“追梦者”太空飞机正在制造中。

　　▲“追梦者”太空飞机
　　“商业乘员开发”计划。2014年9月，NASA将“商业乘员运输能力”（CCtCap）合同售出，由太空探索技术公司（获得26亿美元）和波音公司（获得42亿美元）共同为其执行“国际空间站”（ISS）载人运输任务。2015年5月和11月，波音公司和太空探索技术公司分获NASA“商业乘员运输能力”合同第一份订单，2015年12月波音公司获第二份订单。波音公司的“星际客船”目前正处于飞行硬件广泛开发和多种运载系统测试阶段，计划于2018年第三季度进行非载人试验飞行。

　　▲“星际客船”商用载人飞船
　　（2）低轨商业空间站
　　2016年4月11日，美国联合发射联盟（ULA）与毕格罗航空航天公司在“航天论坛”上宣布了一项合作协议，双方将联合建造新型商业化空间站，合作协议显示，该公司将在2020年为美国联合发射联盟发射2艘全功能型B330太空舱，但目前该公司计划拟于2019年底发射第一艘B330，第二艘B330则在2020-2021年发射。另有4个舱也将陆续建造。
　　（3）小卫星释放、空间站试验平台以及商业气闸舱
　　纳米架公司（NanoRacks）是首个提供空间站商业释放微纳卫星服务的公司，成立于2009年。公司刚成立时，主要进行纳米支架模块设计，这些模块可与“国际空间站”的研究支架相匹配，用户通过纳米架公司的模块进入空间，完成微重力研究实验。后来推出进行生物学实验的创新仪器（MixStix），与2台显微镜、1台酶标仪和离心分离机一起供研究使用。在这之前，纳米架公司已在2016年5月与NASA签署协议，计划在“国际空间站”上安装商业气闸舱产品，在历史上尚属首次。波音公司与纳米架公司联合开发首个商业气闸舱，对于国际空间站的商业开发具有显著而重要的意义。
　　3. 近地以远商业载人航天项目
　　（1）太空旅游
　　近年来，轨道-ATK公司、联合发射联盟（ULA）、太空探索技术公司等提出地月空间及载人火星探索规划。2017年2月27日，太空探索技术公司宣布其新的计划：于2018年下半年发射一艘载有两名付费乘客的龙－2飞船进行绕月飞行。此次任务将在龙－2飞船与“国际空间站”试验飞行演示验证后进行，计划于2018年8月完成一次无人试飞，2018年12月完成一次载人飞行任务。但近期，马斯克在一次电话记者会上表示，“猎鹰重型”运载火箭将放弃载人计划。因此，太空探索技术公司的载人绕月飞行计划是否实施还将有待持续关注。
　　（2）私营公司参与建造“深空之门”
　　2017年3月，NASA提出了“深空之门”和“深空运输站”计划。“深空之门”（Deep Space Gateway）是规划中将在21世纪20年代建成的有人照料地月空间站，将用作拟建“深空运输站”（Deep Space Transport）的中转补给站。为缓解经济压力同时推动技术创新，“深空之门”将以公私合作、国际合作的方式共同完成建造。未来私营公司也将积极参与NASA主导的“深空之门”计划建造工作中。
　　（3）商业开发太空资源
　　太空资源开发目前面临耗资大、风险高等难题，但美国仍有不少小型初创公司对此领域跃跃欲试。2015年11月，美国国会通过了《美国商业太空发射竞争法案》，规定美国个人或企业在小行星或月球上发现的任何物质，包括矿物质、水等，所有权和处置权均归发现者。这一法案为商业开发太空资源铺路，被称作“美国对太空开发领导力的里程碑”。“深空工业”（Deep Space Industry）计划在一些小行星上部署小卫星，用来评估矿物质储量并收集样本。2012年由谷歌公司创始人之一拉里·佩奇成立的行星资源公司（Planetary Resources）也称“小行星采矿公司”。2015年，该公司的首颗卫星阿凯德－3R（Arkyd－3R）搭载“龙”飞船发射升空，阿凯德－3R卫星的目的是研究小行星，对小行星上的资源进行勘探。
　　4. 综合分析
　　美国在“国际空间站”上推行的载人航天商业化的模式不仅能够使NASA投入更多的精力到更加艰巨的任务中，如载人登火等，而且还能够推进大量私人资本注入国内航天经济。未来，“政府主导、商业公司参与”和最大化利用商业合作伙伴关系的模式将进一步深化，商业化将成为载人航天发展的支柱。
　　（1）未来美国载人航天发展将进入高度商业化阶段
　　特朗普上台后多次强调要大力发展公私合作关系。未来可能将公私合作关系作为美国民用航天活动的基础，在低地球轨道载人航天领域大力发展与私营公司的商业航天合作，在低地球轨道以远的深空探索领域也在寻求合作的可能性。
　　特朗普政府2018年2月12日公布的2019财年预算案提出，2025年将停止为NASA提供“国际空间站”项目经费，从而将空间站的运营完全商业化，预算案还提出拟出资1.5亿美元来“支持商业伙伴，鼓励发展可供私用部门和NASA使用的能力”，以作为“国际空间站”继续运营的手段。可以预见，美国政府对私营企业的大力扶持，使得特朗普任期内美国重返月球计划实现的可能性将在多方竞争的形势下得以大大提升，并且，未来美国的载人航天发展必将进入高度商业化的发展阶段。
　　（2）“国际空间站”的商业开发建构商业航天新格局
　　近几年，“国际空间站”成为继火箭、卫星之后方案与效益都比较明确的商业航天新领地。随着全球科技的发展与创新，进入空间以及在空间从事活动的能力也在不断增强，方式方法也变得灵活。
　　美国政府曾多次明确表示将逐步退出低地球轨道的航天器的运作。政府的政策倾斜，极大地推动了私营航天公司的发展，大量小型航天公司依托传统航天平台与工业能力不断进行创新，NASA作为国家航天顶层机构，一直在采取实质性的举措推进新格局的形成。
　　（全文见《国际太空》2018年第3期）