美国国家太空委员会发布报告 规划美国未来的深空探索战略

美国国家太空委员会7月23日发布报告《深空探索和开发的新时代》,报告以美国现有太空探索相关政策特别是《国家太空战略》和《太空政策指令-1》(SPD-1)为基础,提出美国深空探索的新愿景、5大任务以及政府应发挥的5种职能作用,并强调太空探索和开发不仅是NASA的主要工作,还需要美国防部、国务院等其他政府机构以及国际和商业伙伴的合作。报告全文分为“引言”“背景”“新时代的新愿景”“可持续的战略”“政府的作用”“结论”“附录”等7部分组成,全文共23页。

一、背景

1.1政策基础

在2019年8月20日举行的国家太空委员会第六次会议上,其中一项会议决议要求国家太空委员会与其用户咨询小组协商,向委员会主席提出月球-火星发展战略。该战略将包括近地轨道商业化、机器人和人类探索、国家安全能力以及科学、安全、安保和经济增长方面的国际合作等内容。该报告就是根据上述要求完成的。本报告主要依据以下战略文件:

● 美国《国家太空战略》(2018年3月发布)。新版《国家太空战略》将美国利益放在首位,强调通过在太空领域“以实力求和平”,确保美国不受限制地进入太空并在太空自由行动。《国家太空战略》的四大支柱包括:转向更有弹性的太空架构;加强威慑和作战选项;改进基础能力、结构和程序;营造有利的国内和国际环境。特朗普政府已经认识到,从经济繁荣、国家安全到科学和外交,太空活动可以给美国带来大量实际和象征性的好处。太空探索,特别是载人航天往往受到美国地缘政治利益的强烈影响,反过来,太空合作也反映并遵循这些利益。

●《太空政策指令-1》(SPD-1,2017年12月发布)。该指令提出美国将与商业和国际伙伴一起领导一项创新和可持续的探索方案,以实现人类在太阳系的扩张,并将新知识和新机遇带回地球。从近地轨道以远的任务开始,美国将领导人类重返月球,进行长期探索和利用,然后是人类前往火星和其他目的地。2019年3月,在国家太空委员会的第五次会议上,委员会对这一指令进行了扩展,提出2024年实现载人重返月球。

●“鼓励国际社会支持回收和利用太空资源”总统行政命令(2020年4月发布)将鼓励国际社会支持公共和私人回收与利用外层空间资源作为美国的政策。

1.2 深空探索与开发的可持续性

长期来看,“可持续性”对于美国的太空事业非常重要。广义而言,太空活动的长期可持续性是指无限期、负责任地探索和利用太空的能力。“可持续性”一词可以有不同的含义,如财务上的可持续性(指在可得到的预算内执行工作方案的能力)、技术上的可持续性(将深空探索、开发与定居的风险将至“可以接受”),最重要的是政策的可持续性,指资金和技术能在一段时间内支持国家的长期利益。长期的深空探索和开发应寻求类似的政策可持续性。要做到这一点,就必须确保上述工作可促进和加强美国及其盟国的技术、经济与外交政策目标。

二、新时代的新愿景

2.1 重要意义

美国极其依赖太空系统,太空活动的可持续性是美国的关键战略利益。塑造国际环境并实现对月球的开发与登陆火星将大大增强美国在太空领域的国家安全、商业和外交利益。为确保美国在太空中的利益,就必须制定一个太空探索和开发战略,将美国的存在从近地轨道扩展到月球,并拓展到火星和更远的地方。美国及盟友必须推动和打造人类在太空的未来。美国不能也不会放弃其作为航天领导者的地位。若一个“恶意”竞争者登陆月球并进行月球开发,可能会严重损害美国的国际地位和技术领先地位。

2.2 美国对太空的新愿景

新愿景是:人类和机器人在整个太阳系实现可持续的长期存在,商业太空活动范围不断扩展,越来越多的美国人在太空生活和工作。这一愿景的起点是利用地球轨道、月球表面和顺月空间,发展人类在月球、火星和其他地方长期停留所需的关键技术、能力和商业太空经济。

● 进行月球开发。将月球作为技术和技能的试验场,通过地外作业如制造、采矿和开展尖端月球科学,使美国及其商业和国际伙伴能够迈向火星和更远的地方执行载人任务。“月球的最大价值既不在于科学,也不在于探索,而在于它的矿产资源,这些矿物可以被加工成燃料或太空设备,特别是生产氧气。”

● 政府先行,商业跟上。在初期,需要政府提供支持,以确定提取有用资源(如水冰)的可行性。根据关于“鼓励国际社会支持回收和利用空间资源”的行政令,商业公司应尽快接管日常业务,提供水、氢气、氧气等消耗品以及电力和通信等公共服务。向私营部门的过渡将是太空探索向发展和工业化过渡的重要一步。

● 为载人登陆火星提供帮助。2024年载人登月只是伟大冒险的开始,月球将成为学习如何在远离地球的地方长期工作,利用当地资源减少并最终消除依赖地球补给的需求,以及利用机器人技术补给地面设施的试验场。

三、宏大的可持续性战略

与“阿波罗”计划不同的是,新时代的太空探索和开发战略并不以人类登陆月球或到达火星表面等而结束。一项宏大、可持续的战略应该与持久的国家利益相一致,并且在技术上是合理的。为此,从近地轨道到月球,再到火星,主要有三个方面的工作:近地轨道商业化;重返月球并长期停留;利用月球探索和开发的经验教训和资源实现载人火星探索。

3.1 近地球轨道的商业化

在美国领导载人深空探索的同时,在近地轨道保持长期存在依然至关重要。国际空间站在技术开发和测试、乘员培训和科学研究等方面已发挥重要作用。然而,国际空间站的使用寿命有限,美国及盟友都不希望建造类似的平台,取而代之的将是在不同的轨道位置建立各种商业性空间站。美国政府将继续成为新的近地轨道商业站的主要客户。未来的商业轨道平台还可能出现在月球周围。

3.2 返回月球并长期停留

月球比任何其他行星体更接近地球,因此,月球飞行任务所需要的后勤和运输系统在技术与经济上都比直接前往火星更可行。此外,月球探索可帮助开发和演示用于行星表面运行所需的太空系统,降低火星的总体风险。

除了技术原因外,月球也是一个重要的战略和政治目的地。确保美国及其伙伴在重要的战略领域保持存在,对于保障美国从近地轨道到月球表面再到火星至关重要。目前没有其他国家能够载人登陆月球,甚至只有很少国家能够将机器人送上月球表面。对于其他航天国家来说,能够参与月球的探索和开发具有极大的吸引力,这也可帮助美国建立更安全稳定的太空行为准则。

3.3 载人登陆火星

火星是继月球之后的下一个目的地。火星表面与月球一样,含有许多必要的资源,可以维持人类的长期存在。有证据表明,火星大部分表面都有高浓度的固体水冰,可用于生产推进剂等重要资源。在月球上的资源开采和利用系统也可以用于火星。

如果美国能够在火星表面建立长期的人类存在,将充分验证和展示安全探索其他目的地的技术和知识。进一步探索深空,寻找和利用资源,将有助于永久确保美国在太空领域的利益和价值。

3.4 深空科学的潜力

利用载人和机器人任务,在深空进行独特的科学调查具有巨大的潜力。除月球和地球行星演化的新发现外,“阿波罗”的科学成果对于研究太阳系和地球本身的早期历史、地球和可能的火星上生命的起源以及太阳的历史及其与地球的相互作用提供了前所未有的见解。

3.5 教育与美国劳动力

太空探索直接支持美国的长期战略利益。因此,培养和维持一支技术熟练的劳动力队伍,从事长期的探索和开发活动同样具有战略意义。确保美国的教育系统有能力提供所需的能力,对提高美国生活质量与国际竞争力以及对确保国家和世界安全至关重要。美国在太空探索和开发的领导能力将取决于美国教育、培养和使用未来几代人的能力。

四、政府的作用

过去,美国政府负责载人航天探索和开发的所有方面。在可预见的未来,政府仍将继续发挥核心作用,但要与私营企业充分合作。政府将承担更多的间接角色,如作为研究和开发的赞助人,太空商品和服务的买家或主客户,以及出于公共安全或国家安全的原因而作为监管者。未来美国政府主要发挥5个主要的作用。

4.1 建立安全和可预测的太空环境以实现太空活动的长期可持续性

美国政府应与工业界合作,为太空活动创造和维持一个有利的环境。“太空政策指令-3”指示商务部管理碎片减缓工作和太空交通,各部门和机构应当提高关于空间物体(包括碎片)的轨道数据的准确性,并进一步加强数据共享。美国政府应进一步减少发展新兴商业太空活动的障碍。

4.2 支持太空商业活动和工业的发展

美国政府应刺激对太空产品和服务的需求。虽然美国政府不能也不应成为所有太空能力的唯一客户,但政府在促进这些市场的发展方面可以发挥作用。美国政府可以帮助增加天基产品的国际需求,特别是发展中国家的需求。美国政府应当继续降低进入壁垒,以允许小企业更多地参与太空活动。

4.3 支持研究和开发新的太空技术

美国政府应当鼓励和支持新技术的研究和开发,以便能够在太空开展低成本的商业活动。美国政府应继续开展技术工作,为私营部门的创新提供新的机会。

4.4 与商业和国际伙伴合作建立太空探索和发展所需的基础设施

美国政府应当作为一个可靠的客户,支持私营太空基础设施的发展。太空和地球上的私人基础设施可以以较低的成本支持美国政府的太空活动,而不是由政府作为唯一的所有者和经营者。

4.5 支持美国公共和私营部门开展先进太空研究

私营部门的研究能力和资金将对太空商业发展至关重要,美国政府(包括国家实验室和其他联邦资助的研究与开发中心)应与私营部门合作,并在必要时提供财政支持。

2020-07-30智邦网

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