劉映國 宣 穎 慈元卓 張智慧 王楠楠

（中國國防科技信息中心）

2010年，美國從國家長遠(yuǎn)戰(zhàn)略考慮，終止“星座”計劃，延長國際空間站運(yùn)行時間，并將載人航天目的地確定為“月球以遠(yuǎn)”。美國戰(zhàn)略調(diào)整在多個層面上深刻影響著各國載人航天發(fā)展，主要航天國家加快空間探索研究，積極推進(jìn)載人航天國際合作，世界載人航天呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢。

1 主要航天國家調(diào)整載人航天發(fā)展戰(zhàn)略

2010年，主要航天國家繼續(xù)從長遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略需要出發(fā)，對載人航天未來發(fā)展進(jìn)行整體謀劃與調(diào)整。

1.1 美國明確“21世紀(jì)空間探索戰(zhàn)略”

2月，美國航空航天局（NASA）提出終止“星座計劃”、2011年退役航天飛機(jī)、延長國際空間站在軌運(yùn)行時間等載人航天計劃調(diào)整方案。4月，奧巴馬總統(tǒng)發(fā)布“21世紀(jì)空間探索戰(zhàn)略”，將“月球以遠(yuǎn)”確定為美國下一步載人探索目的地，具體規(guī)劃是：2025年實(shí)現(xiàn)小行星載人探索任務(wù)，在30年代中期將人送往火星軌道并安全返回，之后將實(shí)現(xiàn)載人登陸火星。6月28日，美國政府發(fā)布《國家空間政策》，以國家法律形式明確將“月球以遠(yuǎn)”作為載人航天未來發(fā)展目標(biāo)。

上述調(diào)整的主要意圖是，“星座”計劃下的項目仍采用現(xiàn)有技術(shù)，缺乏技術(shù)創(chuàng)新，難以實(shí)現(xiàn)美國航天技術(shù)領(lǐng)先其他國家1～2代的目標(biāo)。美國認(rèn)為，此前在近地軌道和月球開展的載人航天活動，確立了其世界航天強(qiáng)國的霸主地位，今后要在空間技術(shù)領(lǐng)域穩(wěn)固占領(lǐng)這一制高點(diǎn)，必須制定其他國家短期難以超越的戰(zhàn)略目標(biāo)，以牽引航天技術(shù)跨越式發(fā)展。因此，美國將目光投向“月球以遠(yuǎn)”的宇宙空間，符合新世紀(jì)戰(zhàn)略利益拓展的需要。

1.2 主要航天國家進(jìn)一步細(xì)化載人航天發(fā)展規(guī)劃

在載人航天領(lǐng)域縮小與美國的技術(shù)差距，通過制定長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)牽引載人航天技術(shù)快速發(fā)展，是俄羅斯、歐洲國家和日本等謀求世界航天大國地位的戰(zhàn)略思考。此前，俄羅斯曾公布了2040年前載人航天發(fā)展規(guī)劃，提出2025年前實(shí)現(xiàn)載人登月，2035年以后進(jìn)行載人探索火星等構(gòu)想。2010年10月，俄羅斯計劃從2013年啟動相關(guān)工作，2015年以后在月球上建立自主航天器著陸基地。在繞月與機(jī)器人登月之后，俄將于2025年前進(jìn)行載人登月。盡管歐洲與日本目前尚不具備獨(dú)立載人航天能力，但對載人探索月球仍有很大興趣。2010年，歐洲航天局計劃在2020年前向月球發(fā)射大型著陸器，其中包括用于研究人類永久居住地的機(jī)器人。3月，日本曾宣布因經(jīng)費(fèi)原因暫停載人探索月球計劃，但在12月相關(guān)咨詢機(jī)構(gòu)又提出應(yīng)繼續(xù)開展載人登月研發(fā)工作。印度也啟動了載人登月研發(fā)與論證工作，計劃在2013年使用國產(chǎn)低溫發(fā)動機(jī)發(fā)射“月球航行”2，為載人探索月球做準(zhǔn)備。

1.3 世界載人航天呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢

從2010年主要航天國家載人航天戰(zhàn)略調(diào)整來看，世界載人航天發(fā)展仍十分活躍，其主要特點(diǎn)：一是未來十年主要國家將圍繞國際空間站資源利用，大力開展近地軌道載人航天活動，空間科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)將可能呈現(xiàn)大的跨越與突破。同時，無人探索月球?qū)⒊掷m(xù)升溫。歐洲航天局、日本、印度將突破載人航天基本技術(shù)。二是美國私營公司載人航天運(yùn)輸能力將逐步成熟并投入運(yùn)行。預(yù)計，美國SpaceX公司的“獵鷹”9火箭與“龍”太空艙2011年將承擔(dān)部分國際空間站的運(yùn)輸任務(wù)。三是載人探索月球與火星將是未來發(fā)展的熱點(diǎn)。2020年-2030年，主要航天國家將開展無人探測火星及其他行星，美俄可能實(shí)現(xiàn)載人登月，并建立月球基地；2030年-2040年，美俄兩國可能實(shí)現(xiàn)載人探索火星衛(wèi)星或拉格朗日點(diǎn)；2040年后，主要航天國家可能實(shí)現(xiàn)聯(lián)合載人探索火星。

2 國際空間站進(jìn)入全面應(yīng)用階段

2010年，美國航天飛機(jī)進(jìn)行3次載人飛行，俄羅斯“聯(lián)盟”號載人飛船與“進(jìn)步”號貨運(yùn)飛船分別進(jìn)行5次飛行，完成了國際空間站建造、人員輪換及物資補(bǔ)給工作?？臻g站的水生成系統(tǒng)、俄羅斯的補(bǔ)給艙和小型實(shí)驗(yàn)艙、歐洲的備用機(jī)械臂先后“落戶”站上，標(biāo)志主體建造任務(wù)基本完成，開始進(jìn)入全面應(yīng)用階段。

2.1 國際空間站在軌運(yùn)行時間延長，地位作用將進(jìn)一步凸顯

2月，NASA在2011財年預(yù)算草案中，首次提出將國際空間站運(yùn)行時間延長到2020年或以后，并計劃未來5年投資153億美元，以充分利用和發(fā)揮空間站的研發(fā)能力。3月，國際空間站參與國的航天局局長發(fā)表“國際空間站未來發(fā)展”聯(lián)合聲明，就延長運(yùn)行時間、提高利用效率等重大問題達(dá)成共識，認(rèn)為延長國際空間站使用壽命至2020年無任何技術(shù)上的限制；其為在軌研究、操作和管理，以及推動科學(xué)技術(shù)進(jìn)步提供了難得的機(jī)遇；將為所有合作伙伴乃至全人類帶來更大利益，研究成果不僅會造福人類，還會為載人深空探索做好技術(shù)準(zhǔn)備。延長國際空間站運(yùn)行時間，除提升參與國投資回報外，最主要的目的是挖掘其作為近地軌道空間實(shí)驗(yàn)平臺的應(yīng)用潛力。美國政府已決定將其作為國家實(shí)驗(yàn)室，邀請NASA之外的政府部門、高校與研究機(jī)構(gòu)，利用這一空間平臺開展科學(xué)研究與實(shí)驗(yàn)。其目的一方面是為未來載人航天深空探索研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)，另一方面是利用空間這一特殊資源研究開發(fā)新技術(shù)，以推進(jìn)人類社會進(jìn)步。

2.2 國際空間站資源分配模式逐步轉(zhuǎn)變，將大大提升世界載人航天發(fā)展活力

目前，國際空間站資源分配由多邊協(xié)調(diào)委員會協(xié)商，其實(shí)是由NASA主導(dǎo)按參與國經(jīng)費(fèi)投入與配置站上資源與能力。從美國與各參與國目前討論情況看，空間站資源利用將逐步引入商業(yè)化運(yùn)營模式，并可能擴(kuò)大使用國家與研究機(jī)構(gòu)的范圍。主要基于三點(diǎn)考慮：一是提高站上設(shè)備使用效率。目前，國際空間站作為空間實(shí)驗(yàn)室或技術(shù)試驗(yàn)平臺的潛力并未得到充分發(fā)揮，部分設(shè)備和實(shí)驗(yàn)柜架仍被閑置。隨著NASA對國際空間站實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)投入的減少，預(yù)計2015年以后站上資源使用率會進(jìn)一步降低，站上外部實(shí)驗(yàn)平臺只有62%被利用，內(nèi)部實(shí)驗(yàn)設(shè)施可能只有79%被利用。二是滿足美國空間發(fā)展策略的需要。2005年，美國會要求NASA通過商業(yè)方式，吸引其他聯(lián)邦機(jī)構(gòu)以及私營部門，參與國際空間站資源開發(fā)利用，以實(shí)現(xiàn)成本共攤，并培育商業(yè)服務(wù)市場。2009年12月，美國政府發(fā)布的《國際空間站：巨大挑戰(zhàn)可能限制站上科研》報告也建議，NASA應(yīng)設(shè)立一個對國際空間站實(shí)驗(yàn)室集中管理的機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)拓展國際空間站實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)，積極吸引潛在客戶參與。三是順應(yīng)世界載人航天發(fā)展趨勢。俄羅斯曾表示，如果國際空間站推遲退役，將可以吸納更多用戶來推動國際空間站的使用，或?yàn)閲H空間站提供運(yùn)輸服務(wù)。2009年10月，韓國和印度表示，若國際空間站延長運(yùn)行時間，會考慮加入國際空間站資源利用。3月，國際空間站參與國航天局長會議聲明，若中國和印度等提出申請參與國際空間站的項目，成員國將認(rèn)真考慮相關(guān)提議?？梢钥隙?，國際空間站資源利用引入商業(yè)化運(yùn)行模式，將吸納更多國家和研究機(jī)構(gòu)參與近地軌道載人航天活動與科學(xué)研究，進(jìn)一步提升世界載人航天發(fā)展活力，推動載人空間科學(xué)研究與技術(shù)水平的發(fā)展。

2.3 國際空間站應(yīng)用向空間探索轉(zhuǎn)變，其潛在價值將進(jìn)一步顯現(xiàn)

截止2010年底，累計有196人次進(jìn)站工作，完成600多項科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)項目，其研究范圍涉及物理、生物、人體、地球與天體科學(xué)等眾多學(xué)科與技術(shù)領(lǐng)域。隨著站上實(shí)驗(yàn)設(shè)備增加與航天員工作時間的延長，國際空間站開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)模將擴(kuò)大，開展科學(xué)研究的能力進(jìn)一步增強(qiáng)，從而為空間科學(xué)研究與實(shí)驗(yàn)奠定了良好的基礎(chǔ)。作為近地軌道空間試驗(yàn)平臺，國際空間站在人類科學(xué)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步以及載人空間探索中具有里程碑的意義。6月，美國政府發(fā)布的《國家空間政策》，將“實(shí)現(xiàn)載人空間探索未來目標(biāo)”作為國際空間站未來的重點(diǎn)任務(wù)之一。隨著美國載人航天發(fā)展戰(zhàn)略的調(diào)整，NASA計劃將研發(fā)和演示可降低未來載人空間探索成本與增強(qiáng)探索活動能力的技術(shù)。

3 載人航天技術(shù)探索取得重大進(jìn)展

2010年，主要航天國家圍繞新一代載人航天器、運(yùn)載器及空間探索等任務(wù)需要，紛紛加強(qiáng)創(chuàng)新概念與技術(shù)研發(fā)和試驗(yàn)，載人航天技術(shù)探索研究取得一系列重要進(jìn)展。

3.1 新型載人航天系統(tǒng)研發(fā)取得重要進(jìn)展

2010年，NASA將“獵戶座”乘員探索飛行器（CEV）調(diào)整為國際空間站的緊急救生飛船，以減少對其他國家載人航天能力的依賴。10月，俄羅斯公布新一代載人飛船技術(shù)研發(fā)細(xì)節(jié)，其返回艙最大直徑為4.4m，可容納6人，將使用“格洛納斯”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收器與高精度陀螺儀和光學(xué)傳感器，使著陸精度提升到2km。印度開始建造容納3名航天員的載人飛船，計劃2017年搭載2名航天員進(jìn)行首次載人飛行。

5月，美國航空噴氣公司（Aerojet）完成推力為2.5t的液氧/液態(tài)甲烷火箭發(fā)動機(jī)的高空試車。該發(fā)動機(jī)具有高比沖、可在空間長期存儲等優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)未來深空探測任務(wù)需要。10月，NASA開始進(jìn)行重型運(yùn)載火箭的系統(tǒng)分析和行業(yè)研究，以評估重型運(yùn)載火箭系統(tǒng)方案、推進(jìn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可承受性。7月，歐洲航天局啟動“未來運(yùn)載器準(zhǔn)備計劃”（FLPP）中一次性運(yùn)載火箭研究工作，目標(biāo)是在2013年確定歐洲下一代運(yùn)載火箭的研制方案和最終任務(wù)要求。

3.2 載人空間探索概念與技術(shù)研究步伐加快

2010年，NASA對未來載人航天技術(shù)研發(fā)做出全面部署，將重點(diǎn)投資探索技術(shù)與演示、重型運(yùn)載火箭與推進(jìn)技術(shù)、先期無人探索任務(wù)和人體健康研究等4類項目。5月，NASA啟動深空探索“使能技術(shù)研究與演示”（Enabling Technology Development and Demonstration）計劃，征求“本地資源”利用、大功率電推進(jìn)系統(tǒng)、自主精確著陸、遙控機(jī)器人探索、核裂變發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)等5個關(guān)鍵領(lǐng)域的創(chuàng)新研究方案。同時，NASA還發(fā)布了6項旗艦技術(shù)演示計劃意見征詢信息，并在9月確定了太陽能電推進(jìn)試驗(yàn)飛行、推進(jìn)劑在軌存儲、充氣式太空艙與大載荷著陸技術(shù)等4項演示計劃。NASA探索技術(shù)與演示項目的目標(biāo)是全面提升載人航天技術(shù)水平，拓展載人探索領(lǐng)域、降低未來任務(wù)成本。

此外，NASA還明確通過早期創(chuàng)新、變革性技術(shù)研發(fā)、跨領(lǐng)域能力演示等計劃，對不同“技術(shù)成熟度”的技術(shù)進(jìn)行概念創(chuàng)新研究。11月，美國“可變比沖磁等離子體火箭”（VASIMR）原型系統(tǒng)通過全功率里程碑驗(yàn)證，該系統(tǒng)可以在“高推力、低比沖”與“低推力、高比沖”之間自由轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)推進(jìn)能力。日本“伊卡洛斯”號太陽帆飛船7月10日開始在空間飛行演示，以驗(yàn)證光子加速推進(jìn)技術(shù)的有效性。11月，俄羅斯宣布了一系列基于核動力的空間計劃，包括2011年啟動核動力空間發(fā)動機(jī)研發(fā)工作，設(shè)計天基核動力站，開展核動力太空拖船概念研究等。

3.3 空間科學(xué)探索取得系列成果

對太陽系天體水存在的探測，始終是人類規(guī)劃載人航天飛行目的地的一個重要內(nèi)容。2010年，美國在月球北極附近發(fā)現(xiàn)了冰狀沉積物，初步估計可能至少有60億噸水冰。這一發(fā)現(xiàn)將給未來載人探索月球和建立月球基地任務(wù)提供支持。NASA紅外望遠(yuǎn)鏡測量“司理星”反射的紅外光，發(fā)現(xiàn)了水冰的光譜，據(jù)此確定“司理星”上有一層薄膜狀的水冰。6月，日本“隼鳥”號小行星探測器經(jīng)過7年飛行后返回地球，研究人員希望通過對返回艙內(nèi)沙粒樣品進(jìn)行分析，以了解這顆距離地球3億千米的小行星“絲川”。

4 載人航天國際合作向深層次發(fā)展

國際合作在促進(jìn)載人航天活動開展與技術(shù)發(fā)展方面發(fā)揮著積極作用，成為各國謀求載人航天事業(yè)發(fā)展的一個途徑。2010年，美國突出強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)航天領(lǐng)域國際合作，以確保其世界航天領(lǐng)導(dǎo)地位。同時，在國際航天學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)積極推動下，世界載人航天國際合作向深層次發(fā)展。

4.1 多國聯(lián)合開展模擬火星載人航天飛行試驗(yàn)

6月3日，由俄羅斯主導(dǎo)，多國科研機(jī)構(gòu)共同參加的模擬火星載人航天飛行試驗(yàn)（MARS500）啟動第三階段（520天）的地面實(shí)驗(yàn)。來自俄、中、意、法的6名志愿者進(jìn)入密閉實(shí)驗(yàn)艙，進(jìn)行長期密閉環(huán)境對人體健康狀態(tài)和工作能力影響等開展一系列驗(yàn)證與科學(xué)研究。

“MARS500”實(shí)驗(yàn)是繼國際空間站聯(lián)合建造工程之后，又一個由多國參與的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)項目。該實(shí)驗(yàn)不僅為載人深空探索和登陸火星提供技術(shù)支持，而且為未來載人航天國際合作積累經(jīng)驗(yàn)。

4.2 國際學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)在推動載人航天國際合作中發(fā)揮積極作用

5月，國際宇航聯(lián)合會在中國舉辦“世界月球會議”，有26個國家和地區(qū)代表參加。期間，主要航天國家報告了各自月球探測與深空探索的戰(zhàn)略、政策與規(guī)劃，并圍繞月球探測技術(shù)發(fā)展與國際合作等學(xué)術(shù)問題展開深入研討。6月，國際空間探索協(xié)調(diào)組織（ISECG）發(fā)布《載人登月參考框架》，與會12個國家及航天機(jī)構(gòu)代表認(rèn)為，空間探索國際合作已取得重大進(jìn)展，應(yīng)協(xié)調(diào)各國制定一個長期、可持續(xù)、負(fù)擔(dān)得起的空間探索計劃。11月，國際宇航學(xué)會（IAA）在其50年慶典峰會上發(fā)布《未來載人航天需要國際合作》報告，呼吁吸納中國與印度等加入國際空間站、載人登月、探索火星等計劃。

國際航天學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)利用其有利身份，加強(qiáng)與各國航天管理和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)聯(lián)系，圍繞載人航天與深空探索不斷拓展研究與探討領(lǐng)域，在推進(jìn)載人航天國際合作中發(fā)揮著橋梁與紐帶作用。目前，在國際戰(zhàn)略格局快速變化，大國戰(zhàn)略較量日益加劇背景下，國際航天學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)利用學(xué)術(shù)研討平臺促進(jìn)技術(shù)交流與合作的地位和作用有進(jìn)一步增強(qiáng)的趨勢。

4.3 地緣優(yōu)勢在推進(jìn)載人航天合作方面的作用進(jìn)一步凸顯

近年來，印度對掌握載人航天基本技術(shù)的需求越來越迫切，并積極尋求與發(fā)達(dá)國家合作，以提升本國獨(dú)立開展載人航天活動能力。9月，美國波音公司表示，將為印度提供技術(shù)幫助，內(nèi)容涉及合作研發(fā)載人飛船、飛行控制與再入技術(shù)等。11月，美、印簽署聯(lián)合聲明，同意在月球飛行、國際空間站、載人航天飛行和數(shù)據(jù)共享等方面展開更廣泛合作討論。白宮表示，將印度空間研究組織管轄的四個主要航天部門從美國出口管制企業(yè)名單中刪除，消除兩國在航天領(lǐng)域開展合作的障礙。12月，俄、印兩國就載人航天器生保系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)研發(fā)達(dá)成合作協(xié)議。

事實(shí)表明，由于受國際戰(zhàn)略環(huán)境變化的影響，政治因素在載人航天國際合作中的支配地位明顯增強(qiáng)。繼美國與日本、歐洲國家廣泛合作外，印度利用其地緣政治優(yōu)勢積極尋求與美國和俄羅斯的雙邊合作。但需要注意的是，地緣政治背景下的載人航天合作，必然帶來載人航天技術(shù)的畸形發(fā)展。從印度2010年兩次航天事故看，合作在一定程度上限制了本國航天工業(yè)基礎(chǔ)的發(fā)展。