商业创新与美俄两国的未来太空发展趋势
2019-04-01 22:33

  【知远导读】本文编译节选自《战略研究季刊》2019年春季号刊发的题为《21世纪太空力量动态变化》的文章。作者认为,冷战时期,评估太空力量主要依据军用和民用太空项目,但这种模式已经不能适应21世纪的现实,当时的形势是美国和苏联创建了政府主导、军方负责,资金充足的太空项目,目的是争夺象征意义上的突破,即“夺旗”,同时获取情报,防止意外的核袭击,保障部队行动;如今是一种自下而上、商业主导的太空创新,这一模式能带来更廉价、更快速的技术发展,从而重塑太空力量的传统含义。为了验证其观点,作者将中美俄三国,分冷战时期、20世纪90年代、2000年至2017年及未来发展趋势四个阶段进行了分析阐述,最后得出结论,美国大量的太空民营初创企业和众多的太空军事盟友,将极大增强美国的太空创新能力和实力。作者认为美国可能将继续领先中俄,保持太空领域的领导地位。但他也指出美国太空事业面临预算不足、卫星星座构建缓慢和出口管制严格等问题,提出了相应建议。

  在过去几年中,商业太空活动在世界总体太空活动中所占份额越来越大,值得重新评价传统的太空发展措施。美国国防部创新实验单元(DIUx)前官员克里斯托弗·基尔霍夫(Christopher Kirchhoff)观察到,“与两代人之前的创新不同,今天的大多数创新发生在商业领域,而不是政府的实验室。”因此,在本世纪头十年,国家支出一直主导着太空收入,而如今,全球每年用于太空活动的3230亿美元中,商业部门占了3/4以上。这些太空支出、活动和创新方面的新趋势表明,在我们展望未来时,有必要重新考虑修改评估太空力量的传统模式。虽然早期的太空竞赛时,它们可以准确地描述为由竞争对手主导、由国家领导的“技术统治”,但一个更灵活、更分散、更有弹性的“网络统治”正在成为太空组织的一种新的竞争模式(见表格1)。它可能很快就会被证明是一个更好的模式,以应对各国在建立21世纪太空强国方面所面临的挑战。我们可以将太空相关的网络统治定义为一种新的组织形式,其基础是公共--私人伙伴关系、分布式架构、快速创新以及多种商业和联盟伙伴关系的使用。

  所谓的“新空间”革命正在为以网络为中心的太空力量创造条件。在这场革命中,创业投资资本、充满活力的企业家、科技创新者以及支持性的政治和法律基础设施正在结合起来,将一系列新的太空技术推向市场。在这个过程中,一个支持思想和人员自由流动并保护知识产权的环境至关重要。否则,创新者可能会发展到某个阶段,然后转移到其他更有利的商业环境。值得注意的是,由于技术因素、人力资本和政治/法律机制的综合作用,这些“创新中心”出现在美国的一些地区,这些因素使快速成立初创企业成为可能,并向投资者保证,成功的公司将被允许保留利润并扩大业务。这种情况在今天的俄罗斯并不存在,在中国只有小部分,但它们为美国创造了巨大的潜在优势。

  另一组变化涉及太空军事国际合作的作用。在过去,超级大国和其他航天国家之间的能力差距是如此之大,以至于无论是美国还是苏联都不会从共享卫星星座、与盟国进行广泛的数据共享或业务合作中获得任何实质性利益。直到2010年,美国的国家太空政策还没有提到将美国太空军事计划的各个方面与其盟国整合起来可能会给美国带来的好处。然而,随着包括印度、以色列、意大利、法国、德国、日本和英国在内的许多美国盟友发展出先进的太空能力,这些情况已经发生了变化。

  考虑到这些新动态,中美俄这三个领先的太空强国未来发展前景如何?某些美国专家和官员的悲观评估又是否客观呢?

  美国已经开始着手解决其在太空方面的相对衰落问题,尽管这在一定程度上要归功于政府的努力。美国宇航局的预算保持不变,而国防部推出旨在增加太空资产弹性的项目,在很大程度上是奥巴马政府后期政策的延续。然而,这些项目现在正在开花结果。海顿(Hyten)将军将太空作为作战领域的关注,为美国的太空军事保护带来了一种新的严肃基调,科罗拉多州施里弗空军基地的国家太空防御中心(National space Defense Center)的成立也是如此。国家太空委员会的重新设立提高了国防企业自主开展空间活动的重要性,同时也突出了公私伙伴关系的重要性。前国防部长詹姆斯·马蒂斯(James Mattis)决定通过增加资金和扩大影响力,改革并重振他前任建立的国防创新实验单元(并将其更名为国防创新部门DIU),这是另一个积极的迹象。国防创新部门现在可以直接为项目提供资金,并在山景城、波士顿、奥斯汀和华盛顿特区开展业务。

  然而,美国航天能力最近最具活力的变革来自商业领域本身,尤其是初创企业。来自这些新兴美国太空企业的新产品和服务已经充斥着太空市场。这些服务包括美国公司目前在地球观测、空间态势感知、卫星跟踪、太空发射和太空制造等领域提供的革命性、低成本服务。在经过多年充满希望的变革之后,新的航天公司正在把革命性的产品推向市场,这将使航天力量的领导地位重新转向美国。

  在地球观测方面,总部位于旧金山的Planet公司目前运营着150颗卫星,这是私人公司或政府发射过的最大的卫星群,每天能对全球所有地区实现全面覆盖。在空间态势感知领域,总部位于加州门洛帕克的初创企业LeoLabs正在运行自己的相控阵雷达(在德克萨斯州建造),并维护着美国政府以外的最大的近地轨道物体目录。该公司计划在不断增长的商业和政府客户群的支持下,再增加3部雷达,以扩大其太空态势感知能力。在太空制造方面,一家位于山景城的初创企业“太空制造”(Inspace)目前运营着国际空间站上唯一的一台3D打印机,正致力于在轨道上建造和自动组装大型结构,从而大幅降低建造成本。这些公司的发展都有助于美国太空力量建设。在发射领域,2017年美国成功完成29次轨道发射任务,标志着美国自2003年以来再次引领全球,相比之下,俄罗斯为20次,中国为16次。如果SpaceX能够完善将火箭回收再利用的能力,该公司有望在未来发射更多火箭。SpaceX的“猎鹰”9号火箭也首次超过俄罗斯的“联盟”号成为最成功的火箭。包括联合发射联盟(United Launch Alliance)和轨道ATK公司(Orbital ATK)在内的其他美国公司也加入了火箭发射行列,而Blue Origin和Rocket Lab等初创企业进一步稳定了美国的发射能力。事实上,商业发射领域似乎正在进入一个由美国主导的时代。

  在情报领域,美国国家侦察局(NRO)和美国国家地理空间情报局(National Geospatial-Intelligence Agency)正在积极谋求与商业部门合作,包括从小型卫星初创企业获得好处。不断增长的能力和持续观察兴趣点的可用性,改变了美国情报提供者以往对商业部门的怀疑态度。正如美国国家侦察局局长萨普(Betty Sapp)最近谈到美国政府以前开发自己的系统总线时说,“那些日子已经过去了。”“如今,随着Planet、Digital Globe等公司的出现,美国情报界面临的真正难题是如何处理急剧增长的数据流。萨普说,美国国家侦察局正在利用这一商业机会,规划未来的发展,包括“集成架构,以更低的负担压力、更强的弹性和对失败的容错能力来满足用户的需求。”

  美国开始发挥领导作用的另一个领域是太空军事联盟。尽管最近出现了新的反太空武器威胁,但在奥巴马执政期间开始的太空军事合作的基本构想在特朗普政府的领导下至今仍在继续落实,在降低成本、增强威慑和增加弹性方面带来了诸多好处。同样,对美国等现有军事联盟的国家来说,太空合作的前景更为广阔。全球宽带卫星通信系统现在由美国及其8个亲密盟友共同构建,它们共同为这一通信卫星群提供资金,作为回报,将分享带宽。

  在空间态势感知领域,美国战略司令部目前已签署83项国际数据共享协议,扩大其卫星和碎片信息网络,以提高太空安全和美国应对行动的有效性。此外,美国空军宣布,2018年夏天在加州范登堡空军基地(Vandenberg Air Force Base)开设联合太空行动中心(Combined Space Operations Center),经过多年的磋商谈判,该中心最终得以建成。最初的军事伙伴将包括澳大利亚、加拿大和英国。这一努力的目的是使各国能够更迅速地分享信息,并使商业部门和情报机构能够联合执行任务。作为一个配套行动——多国太空协作(MSC)倡议——正在积极推进与其他国家的合作,以实现未来在空间态势感知和行动方面的合作,包括德国和法国,预计未来将有意大利、日本、新西兰、韩国和西班牙参与。正在出现的太空军事合作的另一个例子是加强极地系统的资源整合,美国的军用通信有效载荷由挪威的极地轨道卫星承载,为美国节省了大约9亿美元。美国太空战演习现在也经常包括美国的盟友。值得注意的是,无论是在俄罗斯还是中国的太空政策或架构中,都还没有出现这种太空军事伙伴关系。这两国都没有具有太空能力的重要军事盟友,尽管有其他形式的军事合作,双方迄今对空间军事合作表现出互信不足。

  美国在太空力量方面的决心和计划仍然存在模糊的领域是民用航天。尽管特朗普总统2017年12月发布的一项太空政策指令概述了重返月球并继续前往火星的总体目标,但该指令没有提供如何组织或资助此类任务的细节。2018年3月,美国政府发布了关于太空的第二项指令,提供了更多关于商业和太空军事活动的信息,但几乎没有关于美国国家航空航天局的任何信息。目前,美国国家航空航天局获得的预算似乎没有提供足够的灵活性来支持主要的载人任务——缺少新的资金——最近关于试图通过私有化国际空间站来释放资金的讨论似乎也不现实。美国国家航空航天局(NASA)局长或白宫科学顾问缺位一年多,也推迟了该计划进程。目前尚不清楚特朗普政府是否能够追回让美国宇航局重返全球民用航天领袖行列所浪费的时间,因为不能指望商业部门执行美国的科学任务。

  在普京领导下,俄罗斯在航天组织和创新方面遵循的是政府指令,而不是经济效益最大化的原则。普京政府稳步实现了俄罗斯航天部门与国际市场的重大整合,结果喜忧参半(有时是负面的)。与美国和其他西方国家的趋势形成鲜明对比的是,俄罗斯的情况已经走向极端集中化。在西方,小型初创企业正在推动一个持续的创新进程。而自成立俄罗斯国家航天公司(State Space Corporation Roscosmos)以来,普京总统解雇了来自商业领域的主管伊戈尔·科马罗夫(Igor Komarov),转而任命他的前副总理罗戈津(Rogozin)于2018年5月接管该机构,这表明政治忠诚高于商业经验。

  俄罗斯联邦航天局今天面临的问题,在很大程度上与它的民族主义无关,倒是与它和太空界其他国家日益孤立有关。具有讽刺意味的是,俄罗斯航天工业在上世纪90年代成功地融入全球供应链,如今却不得不依赖外国零部件来制造卫星。最近的一项研究表明,当代俄罗斯某些卫星上多达75%的电子元件来自美国。2014年俄罗斯占领克里米亚并对乌克兰东部进行军事干预后,西方国家对俄罗斯实施了制裁。随着西方制裁的到来,俄罗斯被迫从不遵守联合国制裁的国家,采购不合格、甚至不合适的零部件。俄罗斯可能会发展出新的能力,但要想取得成功,需要时间和稳定的预算支持。

  俄罗斯国家航天公司面临的第二个问题与国际市场的变化有关。上世纪90年代,俄罗斯能够成功进入商业市场,原因包括成本低、买家多(来自西方和中国),以及苏联“遗留”太空产品(尤其是发射器)的大量库存。然而,随着火箭和其他技术遗产的逐渐减少,以及俄罗斯制造商被西方20年来太空产品的高价格所影响,美国的新太空革命对俄罗斯构成了严峻的挑战。简单地说,价格正在下降,特别是单次发射价格,各种各样的新产品现在可以从商业初创企业获得,而俄罗斯国家航天公司不生产或不能提供同等质量和价格的新产品。2017年,俄罗斯只有1次商业发射,其余的都是国家项目。同样,俄罗斯的通信卫星也没有市场。正如俄罗斯最近一篇分析俄国家航天公司生产的卫星质量的文章所指出的,与外国(尤其是美国)的卫星相比,俄罗斯“相当大一部分卫星缺乏商业潜力”。今天,俄罗斯国家航天公司填补的主要市场是载人航天——它是唯一一家为宇航员往返国际空间站提供服务的公司。然而,当美国宇航局的商业公司计划进入此领域时(现在计划在2019年),俄罗斯将失去大部分的业务和相关收入。

  俄罗斯经济的不确定性,以及其高度依赖石油的国家预算是目前重振航天工业面临的另一个问题。俄罗斯2016-2025年的长期太空预算原本计划为700亿美元,现在已大幅削减至200亿美元。展望未来,俄罗斯在过去几年将大部分太空投资投入军事领域的决定,导致国家计划中的民用和商业太空投资大幅下降。作为俄罗斯国家航天公司的主要企业之一,赫鲁尼切夫国家研究与生产空间中心——主要的质子火箭和新安加拉火箭的建造者——不得不出售部分地产和建筑,以弥补俄罗斯国家航天公司现有资金无法支付的成本。问题的部分原因在于,国家订单从7枚下降到3枚。这一总的形势对俄罗斯航天工业的长期竞争力构成严重威胁。国家订单在下降,而俄罗斯又没有适销对路的产品,以适应竞争日益激烈和创新驱动的商业市场。

  在创新方面,自2012年亲商的梅德韦杰夫(Medvedev)结束他的一届总统任期以来,俄罗斯已成为对初创企业最不友好的国家之一。总部位于莫斯科的战略评估与预测中心(Center for Strategic assessment and Forecasts)的专家们最近发布的一份报告显示,俄罗斯目前的航天初创企业的商业和法律环境非常恶劣。一位俄罗斯分析人士描述了一系列结构性问题,这些问题降低了俄罗斯组织现代太空行动的能力(与冷战时期相比),以至于俄罗斯在国际太空市场的份额现在已经下降到1%到3%之间。尽管预算不断下降,或者可能正因为预算下降,俄罗斯联邦航天局本身一直在积极阻止商业初创企业的出现,监管机构让企业家很难获得经营私营太空公司的执照。正如美国战略评估与预测中心(Center for Strategic assessment and Forecasts)所指出的,就连建立一家太空初创企业的要求清单都是“保密的”,该中心还补充说,“要进入太空,你需要获得联邦安全局(FSB)的许可”。尽管存在这些障碍,但俄罗斯确实也存在几家初创企业,其中一些源自梅德韦杰夫的斯科尔科沃倡议。例如,在发射领域,一小部分羽翼未丰的火箭制造商已经能够在俄罗斯寡头和政府支持的企业中找到赞助商。然而,俄罗斯太空初创企业面临的障碍是巨大的,这使得美国目前的商业太空“创新中心”在短期内不太可能被复制或超越。

      任你博,任你博娱乐,任你博官网