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国家安全航天发射任务的私营化曙光

2017-05-22 J0ker 国际安全简报

5月1日,SpaceX公司在美国肯尼迪航天中心为美国国家侦察办公室(National Reconnaissance Office,NRO)发射了一枚绝密情报卫星NROL-76,而执行此次发射任务的“猎鹰九号(Falcon )”火箭第一级也成功着陆。这次成功发射,不但标志着“猎鹰九号”火箭在2015年5月获得美国空军认证后,SpaceX公司首次国家安全航天发射任务的成功,它同样是私营企业进入美国国家安全航天发射市场的里程碑事件。


在过去的数十年里,进入太空的成本是军事、民用或商业航天任务的最大约束,而最近几年美国航天发射市场的新玩家——例如SpaceX和Blue Origin——开始打破民用和商业航天发射的成本计算公式,现在这个趋势也已蔓延到国家安全航天发射市场。对航天发射成本能大幅削减过度乐观并非新事。上世纪七十年代,可重复使用的美国航天飞机项目,就曾预计每次发射费用仅为1050万美元,实际上,航天飞机每次发射的真正费用是这个数字的20倍。与之相似,预期商业航天发射产业的大发展及私营企业的激烈竞争能够带来发射费用的下降,现在被证明是有些过于乐观的。


但不管如何,商业航天发射的成本确实在显著下降。这一方面得益于相关产业的技术进步使得火箭制造生产、发射及在轨卫星的维护变得更加容易。理论上说,如果火箭能承受多次使用,那么它的发射成本将降至目前的十分之一,即每次发射只需1000万美元左右。SpaceX可重复使用的火箭,则是该领域最显著的创新成果之一,如果SpaceX的火箭最终能够想传统商业飞机那样运作——加注燃料、飞行、再次加注燃料、再次飞行——那么它或许能每天多次在普通设施进行多次发射。这不单能显著降低火箭生产制造的成本,还可能通过减少昂贵的飞行前检测工序而降低发射成本。


技术进步还允许政府和私营企业延长在轨卫星的寿命,这将减少发射替换卫星的需要。Orbital ATK和US Space LLC联合创办的Vivisat公司正在进行“任务扩展载具(Mission Extension Vehicle)”的研发,目标是通过该技术对在轨卫星加注燃料或进行维修。美国国防高级研究项目局(DARPA)正在寻求与私营企业合作,开发可对在轨地球同步卫星进行维护的机器人。“太空制造(Made in Space)”等企业则在研发利用3D打印技术在太空中制造机械结构或零部件的解决方案。


最后,增强商业和军事航天发射市场的竞争,显然会提升整个市场的效率,这对国家安全航天发射来说尤其具有革命性意义。该市场的领头羊,洛克希德和波音联合创建的“联合发射联盟(United Launch Alliance,ULA)”公司以其发射可靠性而著称,但其提供的“大力神5(Atlas V)”火箭起步价是1.09亿美元,而SpaceX公司则承诺以6000万美元提供相同的服务。作为回应,联合发射联盟公司的新总裁托瑞.布鲁诺(Tory Bruno)在上任后就对业务流程进行了大刀阔斧的改革,力图在降低成本的同时继续以该公司出色的发射记录来吸引客户。


上述因素最终都会将显著降低航天发射的成本。这将使之前因为成本高昂而不得不放弃的航天任务重获生机,过去由于发射成本高昂,军事和情报部门都会在昂贵的重型卫星上集成许多技术设备——由重型卫星构成的小型星座虽然有效,但在面对反卫星武器却是极端脆弱的,对手只需摧毁一颗重型卫星就能显著降低星座的性能。而发射成本的降低将使得发射数量更多、体积更小、能力稍弱的卫星成为可能,由大批中小型卫星构成的星座显然具有更强的生存能力。更低的发射成本同样可推动进攻性太空武器的研发。现在,罗纳德.里根总统提出的“星球大战计划”太空防御系统至少在经济上具备了可行性。


当然,廉价发射技术的扩散并非全是好事,因为运载火箭与洲际弹道导弹都使用相似的技术,而私营航天发射企业正在全球开展科研和业务,这显然会给一些国家获得弹道导弹技术提供了可趁之机。今年2月,印度航天机构用一枚运载火箭发射了创纪录的104枚微型卫星,这个记录不会给国际社会带来什么困扰,而如果是伊朗或朝鲜获得了类似能力,那显然就是个大问题了。



简评:

    美国国内普遍认为,SpaceX公司发射国家侦察办公室绝密卫星具有历史性意义,这个事件不单表明SpaceX公司已拥有经过验证的技术能力,更重要的是美国国防部认为私营航天发射企业有能力在美国太空战略中占有一席之地。特朗普政府已表达期望在所有经济部门推动政府-私营部门的合作模式,这显然包括太空发展领域,在美国国家太空委员会(National Space Council)——特朗普在竞选过程中承诺过——重新设立后,我们应该能够将特朗普政府的太空政策看的更清晰。随着美国私营航天发射行业的发展和相关技术的成熟,低轨道的商业化不可阻挡,这将会带来更多的创新商业模式,而这些新应用也将为美国国防与情报部门带来新的机会。美国的发展路径值得我国在发展商业航天和军民融合时借鉴。


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