元 政
2017年12月,美國總統(tǒng)特朗普簽署了名為“振興美國載人太空探索計(jì)劃”的1號(hào)航天政策指令,指示美國國家航空航天局(NASA)“同商業(yè)和國際合作伙伴一起,領(lǐng)導(dǎo)一項(xiàng)創(chuàng)新、可持續(xù)的探索計(jì)劃,來實(shí)現(xiàn)人類在太陽系中的擴(kuò)張,并將新的知識(shí)和機(jī)會(huì)帶回地球?!弊鳛榛貞?yīng),NASA于2018年9月24日發(fā)布了《國家太空探索行動(dòng)報(bào)告》,提出了五大戰(zhàn)略目標(biāo):(1)將美國在近地軌道上的載人航天飛行,轉(zhuǎn)變?yōu)橹С諲ASA和新興商業(yè)經(jīng)濟(jì)需求的商業(yè)運(yùn)營;(2)領(lǐng)導(dǎo)支持月球表面活動(dòng)、促進(jìn)地月空間以遠(yuǎn)任務(wù)的能力配置;(3)通過一系列的機(jī)器人任務(wù),促進(jìn)月球資源的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和特性描述;(4)實(shí)現(xiàn)美國宇航員重返月球表面,并開展持續(xù)探索和利用活動(dòng);(5)在月球上驗(yàn)證載人火星和其他目的地探測任務(wù)所需的能力。從中可以看出,月球再次成為美國未來空間探索活動(dòng)的戰(zhàn)略重心,而商業(yè)航天企業(yè)則成為重返月球的重要支撐力量。
眾所周知,NASA一直致力于推動(dòng)和扶持商業(yè)航天發(fā)展。早在21世紀(jì)初,NASA就提出將近地軌道空間活動(dòng)交由商業(yè)航天企業(yè)負(fù)責(zé),從而將有限的資源聚焦于地球以遠(yuǎn)的更加重要、更加前沿的太空探索任務(wù)。十多年來,NASA對(duì)商業(yè)航天企業(yè)給予了資金和技術(shù)支持,培育商業(yè)航天力量快速崛起,具備了開展月球和深空探測的能力。2014年NASA開始實(shí)施“月球催化劑”計(jì)劃,為商業(yè)航天企業(yè)提供技術(shù)和設(shè)施設(shè)備,支持其研發(fā)可靠、合算的商業(yè)化無人月球著陸器,促進(jìn)向月球運(yùn)輸貨物能力的商業(yè)化發(fā)展。2015年美國通過《美國商業(yè)太空發(fā)射競爭法案》, 規(guī)定美國私人實(shí)體有權(quán)擁有、運(yùn)輸、使用或銷售在商業(yè)太空活動(dòng)中獲得的任何小行星或太空資源,率先從法律上賦予私人外空采礦合法性,極大地鼓勵(lì)了商業(yè)月球與深空探測的發(fā)展,被譽(yù)為開啟“宇宙大航海時(shí)代”的關(guān)鍵事件。
除了秉持扶持商業(yè)航天發(fā)展的一貫理念外,NASA在國家太空探索行動(dòng)中又向前邁進(jìn)了一大步,提出希望將月球打造成為商業(yè)航天企業(yè)的中心。為此,NASA提出兩方面舉措:一是把此前國際空間站與商業(yè)航天部門的合作關(guān)系轉(zhuǎn)移到月球軌道載人空間站“門廊”項(xiàng)目中,將“門廊”站的一些部件交由商業(yè)伙伴建造,并采購商業(yè)運(yùn)載火箭發(fā)射服務(wù)。二是通過持續(xù)增長的商業(yè)航天能力來增強(qiáng)月球著陸器的能力和對(duì)月球的利用(包括潛在的月球通信網(wǎng)絡(luò)),計(jì)劃從2019年開始通過采購“商業(yè)月球有效載荷服務(wù)”,獲得新興的商業(yè)著陸器來運(yùn)輸月球有效載荷。
與此前的支持計(jì)劃有所區(qū)別的是,國家太空探索行動(dòng)不但能夠給予實(shí)質(zhì)性的資金支持,還搭建了一個(gè)開放架構(gòu)路線,能夠隨時(shí)引入并適應(yīng)不斷發(fā)展的商業(yè)航天能力,比如不斷增強(qiáng)的商業(yè)發(fā)射能力、可重復(fù)使用以及其他技術(shù)架構(gòu)。因此,NASA主導(dǎo)的“門廊”空間站項(xiàng)目以及機(jī)器人、載人月球著陸器任務(wù)所提供的合作機(jī)會(huì)將促進(jìn)商業(yè)航天能力的提升,而商業(yè)航天企業(yè)的發(fā)展又將為NASA提供更多選擇,助力其核心任務(wù)的完成和戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。NASA與商業(yè)航天企業(yè)將形成互相促進(jìn)、協(xié)同發(fā)展的利益共同體,共同保持美國在月球探索方面的領(lǐng)導(dǎo)地位,并把月球打造成未來空間探索活動(dòng)的中心。
隨著商業(yè)航天技術(shù)的不斷發(fā)展,月球和深空探測成為繼商業(yè)衛(wèi)星通信、商業(yè)衛(wèi)星遙感、商業(yè)運(yùn)載火箭和貨運(yùn)飛船后,商業(yè)航天的又一新領(lǐng)域。目前全世界已經(jīng)成立數(shù)十家商業(yè)月球與深空探測企業(yè),按照歐洲咨詢公司發(fā)布的《太空探索前景》報(bào)告,預(yù)計(jì)未來10年將實(shí)施近30個(gè)商業(yè)月球與深空探測任務(wù),其中月球探測任務(wù)占大多數(shù),成為戰(zhàn)略焦點(diǎn)??梢哉f,商業(yè)月球與深空探測迎來了黃金時(shí)代。
在谷歌公司月球X大獎(jiǎng)賽豐厚獎(jiǎng)金的誘惑下,眾多商業(yè)航天企業(yè)或團(tuán)隊(duì)紛紛參賽,致力于完成發(fā)射無人探測器、著陸月球表面并移動(dòng)500m的目標(biāo)。盡管大獎(jiǎng)賽已經(jīng)結(jié)束并且沒有一支參賽隊(duì)伍能夠按時(shí)完成規(guī)定任務(wù),但一些隊(duì)伍仍然在繼續(xù)努力。目前來看以色列SpaceIL組織領(lǐng)先一步,有望在2019年初發(fā)射一個(gè)月球著陸器,成為首個(gè)實(shí)施月球軟著陸的非政府團(tuán)隊(duì)。原本呼聲很高并且率先獲得美國政府私人太空探索許可的美國月球快遞公司近來一直在淡化其參賽的重要性,并且發(fā)布了月球著陸和采樣返回的長期規(guī)劃。但畢竟塵埃尚未落定,誰能在不久的將來率先實(shí)現(xiàn)首次商業(yè)月球軟著陸,依然是最大的懸念。而從技術(shù)難度、資金需求規(guī)模等因素來看,把機(jī)器人月球探測當(dāng)作進(jìn)軍地外空間的第一步,的確是許多初創(chuàng)商業(yè)航天企業(yè)的明智之選。
商業(yè)航天的領(lǐng)跑者們實(shí)力更加雄厚,把載人月球探測和旅行作為目標(biāo)。美國藍(lán)色起源公司計(jì)劃于2023年完成首次“藍(lán)色月亮”月球著陸任務(wù),為在月球極點(diǎn)建立人類永久定居點(diǎn)做準(zhǔn)備。美國SpaceX公司計(jì)劃于2023年用“大獵鷹火箭(BFR) ”和“大獵鷹飛船(BFS) ”搭載一名日本富豪及其朋友們進(jìn)行繞月旅行。
在美國和盧森堡相繼立法的刺激下,小行星采礦成為熱門,一些初創(chuàng)公司致力于這一領(lǐng)域。美國深空工業(yè)公司計(jì)劃在2020年發(fā)射質(zhì)量50千克的探測器,勘探一顆近地小行星的水冰沉積層,邁出其小行星采礦計(jì)劃的第一步。美國行星資源公司已經(jīng)成功在近地軌道部署了兩顆測試衛(wèi)星,并計(jì)劃在2020年實(shí)施小行星勘探任務(wù),但目前遇到了資金問題。
火星是迄今為止已經(jīng)公布的商業(yè)月球和深空探測計(jì)劃的終極目的地。美國SpaceX公司提出要在2028年建成一個(gè)火星基地,為火星移民奠定基礎(chǔ),并在此基礎(chǔ)上發(fā)展成為一個(gè)火星城市,堪稱目前最為宏偉的商業(yè)火星探測計(jì)劃,但目前看來以遠(yuǎn)景展望和設(shè)想成分居多。
令人遺憾的是,這些雄心勃勃的商業(yè)月球與深空探測計(jì)劃,經(jīng)常被推遲、改頭換面甚至徹底取消,面臨雷聲大、雨點(diǎn)小的尷尬局面。就連作為商業(yè)航天“領(lǐng)頭羊”的SpaceX公司也不例外,其2016年拋出的、在重復(fù)使用時(shí)近地軌道運(yùn)載能力達(dá)到300噸的“行星際運(yùn)輸系統(tǒng)”火箭,已經(jīng)演變成運(yùn)載能力150噸級(jí)的“大獵鷹”火箭,規(guī)模和技術(shù)難度上都“縮水”了很多,而原本計(jì)劃登陸火星的紅龍飛船也被取消。
這既可以說是對(duì)技術(shù)路線和方案的不斷優(yōu)化,同時(shí)恐怕也是迫于現(xiàn)實(shí)資金壓力的無奈選擇。商業(yè)月球和深空探測既是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),又是資本密集型產(chǎn)業(yè),資金需求規(guī)模巨大,遠(yuǎn)超許多傳統(tǒng)領(lǐng)域的風(fēng)投項(xiàng)目。另外,其盈利模式遠(yuǎn)未明晰,“燒錢”或許是企業(yè)將長期面臨的局面。這使得許多投資人望而卻步,“從哪里找錢”成為持續(xù)困擾商業(yè)航天企業(yè)經(jīng)營者的難題。連億萬富翁馬斯克創(chuàng)立的SpaceX公司都差點(diǎn)花光了所有資金,瀕臨破產(chǎn),就更不用說那些資本沒那么雄厚的小型創(chuàng)業(yè)公司了。因此,企業(yè)家們只能不斷拋出宏偉的探測計(jì)劃,描繪美好藍(lán)圖,來吸引投資人的眼球。
可以預(yù)見的是,商業(yè)月球與深空探測領(lǐng)域的競爭必將十分殘酷。風(fēng)險(xiǎn)投資既是促進(jìn)優(yōu)秀公司發(fā)展的助推器,也是普通公司的過濾器。只有既能夠拿出漂亮的PPT,又能夠扎扎實(shí)實(shí)按計(jì)劃研制出航天器并完成發(fā)射和飛行任務(wù)的公司,才能夠獲得足夠多的資本的青睞,在競爭中占據(jù)更加有利的地位、走得更遠(yuǎn)。大量的普通公司則會(huì)被淘汰,成為幸存下來的少數(shù)巨頭們的墊腳石。但無論如何,宇航技術(shù)將得到快速發(fā)展,商業(yè)模式將逐漸明確,市場規(guī)模將急劇增長,人類將真正迎來大航宇時(shí)代。
商業(yè)航天公司的參與,為月球和深空探測提供了一條降低成本、分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的有效途徑,使得政府航天機(jī)構(gòu)能夠利用有限資源完成更具挑戰(zhàn)性、更多科學(xué)產(chǎn)出的探測任務(wù),集中力量辦大事。同時(shí),作為新興航天力量的商業(yè)航天公司在獲得商業(yè)回報(bào)之余,也將得到一些新的科學(xué)認(rèn)識(shí)。這也是對(duì)拓展人類認(rèn)知邊界的貢獻(xiàn),也應(yīng)當(dāng)被看作一種公共產(chǎn)品,納入政府中長期發(fā)展規(guī)劃之中,正如NASA在《國家太空探索行動(dòng)報(bào)告》中所做的一樣。
目前我國商業(yè)航天還僅僅處于起步階段,且主要集中在火箭、微小衛(wèi)星研制等領(lǐng)域,尚未涉足月球與深空探測。正因?yàn)榇?,筆者認(rèn)為,有關(guān)主管部門應(yīng)該未雨綢繆,悉心培育和扶持這一新生事物,在政策、設(shè)施設(shè)備、資金等方面給予鼓勵(lì)和引導(dǎo)。就早期階段而言,商業(yè)航天最需要的是展現(xiàn)自己、證明能力的機(jī)會(huì),因此如果能在政府訂單中為其專門劃出一小塊“蛋糕”,將無疑于雪中送炭。
首先是在方案形成層面探索新模式。月球與深空探測任務(wù)面臨資源十分有限、約束眾多等特點(diǎn),往往需要找到巧妙的設(shè)計(jì)方案,才能夠化解問題、滿足需求、節(jié)約資源。比如美國火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室任務(wù)通過采用極具創(chuàng)造力的“天空吊車”軟著陸方案,以與傳統(tǒng)方案相當(dāng)?shù)拇鷥r(jià)實(shí)現(xiàn)了更大的投放質(zhì)量、更高的著陸穩(wěn)定性和更小的著陸沖擊。但這種巧思往往不易獲得,這時(shí)候應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大論證范圍,充分發(fā)揮外腦智慧,集思廣益,優(yōu)中選優(yōu)。具體來說,可以逐漸將月球與深空探測任務(wù)的方案形成模式轉(zhuǎn)變?yōu)檎骷c論證相結(jié)合。對(duì)于中長期發(fā)展規(guī)劃、整體科學(xué)目標(biāo)以及大型項(xiàng)目方案,仍可采用傳統(tǒng)的論證方式,便于凝聚共識(shí),形成清晰、連貫的指導(dǎo)性技術(shù)發(fā)展路線。對(duì)于一些中小型探測任務(wù)方案以及大型探測任務(wù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)方案,則可面向全國商業(yè)航天力量、科研機(jī)構(gòu)、團(tuán)體乃至個(gè)人進(jìn)行征集,視情況給予相應(yīng)激勵(lì),比如發(fā)放獎(jiǎng)金、簽訂原理樣機(jī)研制合同等。
其次在產(chǎn)品研制層面改革供應(yīng)商選擇方式。傳統(tǒng)航天型號(hào)供應(yīng)商的選擇范圍較窄,存在缺乏有效競爭、成本高居不下等情況。隨著我國商業(yè)航天、高校航天等新興航天力量的發(fā)展壯大,供應(yīng)商選擇面變得越來越寬,行業(yè)良性發(fā)展局面逐步形成。作為主管部門,應(yīng)當(dāng)建立一級(jí)供應(yīng)商數(shù)據(jù)庫和評(píng)價(jià)機(jī)制,對(duì)其產(chǎn)品報(bào)價(jià)、質(zhì)量與可靠性、按計(jì)劃完成任務(wù)能力等多方面因素進(jìn)行綜合評(píng)估和動(dòng)態(tài)管理,在此基礎(chǔ)上通過競爭擇優(yōu)完成供應(yīng)商選擇。早期可將微小衛(wèi)星及其火箭、試驗(yàn)性載荷等一些重要性較低、起輔助作用的小型項(xiàng)目,向新興航天力量進(jìn)行傾斜,或者向其采購科學(xué)探測數(shù)據(jù)、有效載荷搭載等服務(wù),以起到培育和扶持的作用。
但另一方面,在商業(yè)航天發(fā)展過程中,應(yīng)當(dāng)吸取共享單車發(fā)展的教訓(xùn),及早建立健全政策法規(guī),規(guī)范企業(yè)行為,在安全保密、頻率和軌道位置申報(bào)、殘骸落區(qū)保護(hù)、空間碎片防治、行星保護(hù)等方面加強(qiáng)事前審查和事中事后監(jiān)管,避免出現(xiàn)盲目一哄而上的無序發(fā)展以及隨著而來的資源浪費(fèi)、國家安全損害、人類公共利益侵占等一系列問題,促進(jìn)商業(yè)月球與深空探測健康、有序地發(fā)展。