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太空探率空间站商业化专题不断推进的空间站商业化进程文/汤川学2023年3 月3 1 日，白宫国家科学技术委员会对外发布了一份名为国家近地轨道研究与发展战略的文件，这份文件主要描述了美国将如何在未来实现近地轨道研究平台的科学、经济、外交和教育的效益并制度化，并列举了5 个具体需要被推进的事项，以保持美国在近地轨道上的优先地位。其中第三条，讲述了美国政府将继续推进与商业公司之间的合作，并与商业公司一起共同建立可以创造可观利润、前景广阔的近地轨道经济。为了让这个目标实现，报告中还列出了其他具体建议，例如支持商业空间站建设等。这份报告中所描述的前景并非空中楼阁，而是美国宇航局在很早之前就开始努力推进的目标。商业轨道运输服务计划(COTS)2006年1 月1 9 日，美国宇航局对外发出了一份公告，首次寻求商业服务以将航天员和货物送到轨道，并称其为商业轨道运输服务计划。此前，美国宇航局与私营公司之前的合同都是成本加成合同。商业服务和传统的政府成本加成合同的区别在于，传统成本加成合同是指以合同允许或其他方式议定的成本为基础，加上该成本的一定比例或定额费用确定价款的合同。这种合同的缺点是非常明显的，就是合同的甲方，即美国宇航局将可能会为完成订单付出非常高昂的价格，而这个价格若是放在商业市场上很有可能会买到更质优价廉的产品，因为在市场上，美国宇航局只需要作为客户去购买服务即可，市场中公司之间的竞争自然会导致价格被控制在较为低廉的范围内。2005年4 月到2 0 0 9 年1 月2 0日期间任职的美国宇航局第十一任局长格里芬，一直在干的一件事情就是管理美国宇航局的资金问题。在他的任期内，美国宇航局持续推进星座计划的发展。用今天的眼光看，星座计划就是一个“吞金兽”，其吞金能力之强让这个世界上资金最为充裕的美国宇航局都觉得难以承受。格里芬认为，如果想有效地控制预算，在控制一些非必要或者说不紧要的任务支出同时，从商业市场中寻求更加质优价廉的服务是可行的选项，如果不这么干，美国宇航局将不可能实现时任美国总统乔治布什所天鹅座货运飞船提出的太空探索愿景。当时，商业航天公司已经逐渐成气候，这也让美国宇航局愿意去尝试寻求商业轨道运输服务。天鹅座货运飞船从2 0 0 6 年5 月到8 月，美国宇航局进行了第一轮商业轨道运输服务的招标，美国宇航局对多家公司的方案进行了评估，最终留下的候选公司2212023.08 SPACEEXPLORATION空间站商业化专题太空探索ACEX货运龙飞船将获得美国宇航局的财务支持，来帮助实现其在方案中所提到的商业轨道运输服务。在第一轮竞选中，太空探索技术公司与基斯特勒火箭飞机公司得到了青，不过后来基斯特勒火箭飞机公司由于自身财务原因未能履约。在2 0 0 8 年进行的第二轮招标中，轨道科学公司成为了优胜者。2 0 0 8 年1 2月2 3 日，美国宇航局宣布在两轮商业招标中，太空探索技术公司的货运龙飞船和轨道科学公司的天鹅座货运飞船为最终胜者。货运龙飞船在赢得招标后，太空探索技术公司总共得到了来自美国宇航局的3.96亿美元资助。2 0 1 0 年1 2 月8 日，太空探索技术公司完成了商业轨道运输服务的首次飞行，猎鹰9 v1.0火箭成功将货运龙飞船送入轨道，并成功回收飞船。2 0 1 2 年5 月2 2 日，猎鹰9 v1.0火箭将一艘装载货物的货运龙飞船送入了轨道，5 月2 5 日，货运龙飞船成功进入预定轨道并与国际空间站对接，成为了在航天飞机退役之后第一艘与国际空间站对接的美国航天器。而在另一边，轨道科学公司总共获得了来自美国宇航局的2.8 8 亿美元资助。2 0 1 3 年9 月1 8 日，安塔瑞斯110型火箭成功将首艘天鹅座飞船送入预定轨道，并与国际空间站对接。自此，当初成功拿下了商业轨道运输服务的两家公司都完成了美国宇航局所要求的可行性验证和试验飞行，在以后都可以常态化为国际空间站提供商业补给服务。总的来说，商业轨道运输服务是一个培养性的计划，美国宇航局通过使用相对较少的资金培养出了两个可靠的服务提供商，对于美国宇航局和两家公司来说都是好事。之后，美国宇航局在需要时，便会向这两家公司下订单，这两家公司将根据合同来建造和发射飞船。商业补给服务计划（CRS）商业补给服务计划是美国宇航局向各个公司要求的一系列货运飞船的总称，它是一个对应着实际发射的计划，要与商业轨道运输服务计划区别开。早在2 0 0 8 年，第一份商业补给服务合同就被授予了赢得了商业轨道运输服务计划的两家公司，其中太空探索技术公司的合同总额为1 6 亿美元，用于发射1 2艘龙货运飞船，而轨道科学公司获得了19亿美元，用于发射8 艘天鹅座货运飞船。而后在2 0 1 5 年，美国宇航局增加了第一份商业补给服务合同中对两家公司下的订单，与太空探索技术公司的合同增加到了2 0 艘，与轨道科学公司的合同增加到了1 2 艘。在第一份商业补给服务合同内的总共3 2 次货运飞船发射中，有两次发射失败，太空探索技术公司和轨道科学公司各有一次。这两次发射失败给美国宇航局和两家公司都带来了较大损失。两家公司在失败后都对自己SPACEEXPLORATION2023.08123太空探率空间站商业化专题的火箭进行了改进，“猎鹰9”改进了材料，安塔瑞斯火箭的发动机从苏联时期生产的AJ-26发动机更换为了俄罗斯生产的RD-181发动机，升级为了安塔瑞斯2 3 0 型。在修改火箭和修复发射台期间，在2 0 1 4 年重组后的轨道ATK公司为了让规定时间内必须执行的商业补给服务能够按时执行，还将3 次发射任务用的火箭换成了联合发射联盟的宇宙神401型火箭。美国宇航局于2 0 1 4 年开始了第二份商业补给服务合同的招标，除了太空探索技术公司和轨道ATK公司，洛马公司、波音公司、内华达山脉公司也参与了投标。凌空爆炸的CRS-7洛马公司提出了一种名为“木星”的太空拖船和货舱所结合的货运方式，波音公司基于其星际线飞船提出了一种货运版的星际线飞船，而内华达山脉公司的方案最为特别，该公司将使用其研制的追梦者航天飞机来进行补给任务。在进行补给任务时，“追梦者”后部会连接一个叫做“射击之星”的一次性补给模块来加大其运载能力，在航天飞机返回时，这个一次性补给模块将在大气层中销毁，追梦者航天飞机本体会在预定机场着陆。2 0 1 6 年1 月，美国宇航局宣布，太空探索技术公司的载人龙货运飞船方案、轨道ATK公司的天鹅座飞船方案、内华达山脉公司的追梦者航天飞机方案为第二份商业补给服务合同的中标者，每位中标者将至少能获得6次发射合同。在空中爆炸的安塔瑞斯1 3 0 火箭2412023.08SPACEEXPLORATION空间站商业化专题质太空探索Dream ChaserSG福追梦者号航天飞机2017年9 月，诺斯罗普格鲁曼公司宣布以7 8 亿美元现金加承担14亿美元债务收购轨道ATK公司。2018年6 月6 日，轨道ATK公司被完全收购并成为诺格公司的创新系统部门，之后的所有轨道ATK公司的商业补给服务合同都转由该部门执行。截止到目前，太空探索技术公司和诺格创新公司都在正常履行第二份商业补给服务合同。由于俄乌冲突影响，美国无法再购买俄罗斯发动机，影响了安塔瑞斯2 3 0 型火箭的建造，为了不影响后续的合同履行，诺格创新公司已向太空探索技术公司购买了3 发猎鹰9 火箭来满足未来NG-20任务到NG-22任务的发射需求。而内华达山脉公司由于自身原因和联合发射联盟的火神火箭研发进度，直到现在都还没有进行过一次发射，最早的发射日期已经拖延至2024年度。商业乘员发展计划与商业乘员计划（CCDev&CCP）商业乘员计划的发展开始于2 0 1 0年。在美国国会辩论了超过半年以上的时间后，2 0 1 0 年美国宇航局授权法案获得通过，并在2 0 1 0 年10月1 1 日由时任美国总统奥巴马签署。该法案允许美国宇航局投入1 3亿美元，用于开展商业乘员发展计划(CCDev)。总的来说，该计划分为5 个阶段进行。第一个阶段主要侧重于资助商业公司的各种载人航天技术的开发，这一阶段也配合了在2 0 0 9 年美国国会通过的2 0 0 9 年美国复苏与再投资法案。由于2 0 0 8 年全球经济危机，除了政府机构外，美国的商业航天公司也深受影响，美国政府希望通过这一投资能帮助他们重新焕发生机，带动就业。第二个阶段侧重于投资能够运送航天员往返国际空间站的载人航天器，获得投资的公司包括太空探索技术公司、蓝色起源公司、波音公司和内华达山脉公司，这些公司分别获得7 5 0 0万美元、2 2 0 0 万美元、9 2 3 0 万美元和8 0 0 0 万美元，用于开发各自的载人航天器和载人火箭。第三个阶段，美国宇航局继续为参与前两个阶段的公司提供资金，为这些公司的航天器在5 年内前往国际空间站的载人任务做准备。在这一阶段蓝色起源公司退出了评比，最后内华达山脉公司的追梦者航天飞机获得了2.1 2 5 亿美元，太空探索技术公司的载人龙飞船获得了4.4 亿美元，波音公司的星际线飞船分得了4.6 亿美元。后面的第四和第五个阶段总的来说是产品资格认证阶段，用于检测3个公司的载人航天器是否符合美国宇航局的载人航天器安全标准。最终，在经过了第五个阶段后，2 0 1 4 年9SPACEEXPLORATION 2023.08125太空探索空间站商业化专题载人龙飞船月1 6 日美国宇航局宣布，太空探索技术公司的载人龙飞船和波音公司的星际线飞船成为最终获胜者。虽然内华达山脉公司的追梦者航天飞机没能获胜，但是其仍然可以在商业补给服务计划下为国际空间站提供货运服务。在载人龙飞船与星际线飞船在几年的竞争中脱颖而出后，美国宇航局分别与太空探索技术公司和波音公司在商业乘员计划下签署了任务发射合同，每次任务都将让飞船在空间站上停留约5 到6 个月。在2 0 1 4 年时，美国宇航局计划在2 0 1 6 年1 1 月3 0日执行该计划的第一次任务，但由于两家公司的进度问题，拖延了近4 年，直到2 0 2 0 年1 1 月1 6 日才执行了第一次任务。这次任务就是太空探索技术公司的乘员1 任务，其在任务框架下的官方名称为美国载人航天器-1 任务。目前所有商业乘员计划的发射都由太空探索技术公司执行，目前已经进行到乘员-6 任务。此次任务仍在进行中，预计在今年秋季结束。而星际线飞船的进度则远远落后于载人龙飞船，虽然其亮相的时间远远早于载人龙飞船，但是其直到现在都没有完成一次载人飞行任务。星际线飞船在执行轨道飞行测试-1 任务的时候遭遇了软件故障，导致飞船未能成功与国际空间站对接。在执行轨道飞行测试-2 任务时，在发射台上，地面人员发现飞船的阀门存在锈蚀问题，导致发射日期推后，发射窗口从2 0 2 1 年8 月推迟到了2 0 2 2年的5 月1 9 日。在经过半年多的推迟后，轨道飞行测试-2 任务才终于得以执行。星际线飞船的下一次任务将是载人飞行任务，任务名称为“波音载人飞行测试”，计划携带2 名航天员前往国际空间站并停留一周。在完成各项评估之后便可以周期性地完成商业乘员计划所要求的发射任务，不过由于传出内部捆绑电缆用的胶带易燃和降落伞系统负载极限数据异常等消息，波音可能需要重新拆解飞船来解决这些问题。直到现在，该任务的具体发射时间仍未确定。相比于货运的商业补给服务计划，载人的商业乘员计划进展要更慢一些，不过在经过了1 0 余年的发展后，美国还是依靠商业公司重新获得了载人飞行的能力，不再需要依靠俄罗斯的联盟号飞船来将美国航天员送入国际空间站，并且美国现有的载人飞船和货运飞船相比于俄罗斯略显老态的联盟号飞船和进步号飞船来说，都更加先进与强大。而在商业化这一方向上，美国宇航局还将持续推进。2612023.08SPACEEXPLORATION空间站商业化专题太空探索“波音”星际线飞船可能性。2 0 2 3 年5 月1 6 日，中国载商业化趋势逐渐形成人航天办公室发布了一则标题为关随着中国航天事业的发展，我国于征集空间站低成本货物运输系统总的航天机构也逐渐开始探索商业化的体方案的公告。公告中描述，“为新中国航关利古AZSPACE紫微科技来自紫微科技公司的“梁溪号”B300系列返回器进一步降低空间站上行货物运输成本，增强上行货物运输的灵活性，探索发展商业航天模式，现面向全社会发布公告，征集空间站低成本货物运输系统总体方案。后续我办将根据方案征集情况，组织择优并开展低成本货物运输系统研制及飞行验证，市场化采购低成本货物运输服务，最终构建安全可靠、形式多样、效益突出的空间站天地货物运输体系。”这则公告代表我国也开始向着商业轨道运输服务计划的方向迈进。装微技同在今年5 月，欧空局对外发出了名为“商业货物运输计划”的意见征集，以支持商业货运能力的发展，为国际空间站和未来商业空间站的发展提供助力。显然，越来越多的航天国家和组织认识到商业航天产业的巨大潜力，空间站业务商业化的趋势已经逐渐形成。责任编辑：陈彩连SPACEEXPLORATION2023.08127