关于“商业航天”有关问题的讨论

中国工程院院士 栾恩杰

2018年2月美国国家航空航天局发布了《2018年战略规划》，阐述了到2021年的发展目标和重点方向，提出了“重返月球”的任务。其中也多方面的阐述了它们在“商业航天”方面的工作取向。我这里仅就这个问题展开一点讨论。供关注的学者们参考。

美国的航天活动是以国家意志为主导；服务与服从于美国经济、国防和科技进步的利益；并注重利用民间力量，提供技术、生产、应用方面的协助以及资金、人员力量、基础设施方面的能力支持。他们十分重视航天事业与民生事业的紧密结合，特别是在利用太空资源开展科学探索活动方面，已经取得了多项重大成果，其国际空间站、哈勃望远镜、火星探测器着陆、月球载人取样、太阳系内行星探测、小行星探测、空间环境探测等重大航天活动的实施，对人类太空探索起到了带动作用，在这些活动中，NASA起到主持和组织的作用，且支持并扶植大量民间力量的投入，也即商业航天活动的介入和参与。

我国航天事业的起步与发展也是遵循国家意志为主导，以提升国家整体力量和保卫国家利益为宗旨，在改革开放之后，我们走向了改革开放舞台，开展了广泛的国际交流，从封闭、神秘的国防工业体系改变为开放的军民结合的格局，为国防服务、为国家经济建设服务是航天事业的两大职责，我们已步入世界航天大国的地位。进入习近平建设中国特色社会主义的新时代，我们正充满信心投入到航天强国建设中来，建立军民融合的体制已成为国家战略，为民生服务、为强国建设服务是我们当前最神圣的使命。相信经过2035年、2050年的两大步战略发展后，我们将成为世界航天强国，我们将为人类进步做出中国人应有的贡献！

在军民融合发展的探索中有几个命题值得我们认真思考和对待。我认为搞清楚这些思路对促进军民融合发展和航天强国建设很重要的。（关于美国NASA的有关内容，参阅《NASA strategic plan 2018 》）

一、关于美国商业航天的几个原则性内容

最近两年来，“商业航天”一词出现的频率颇高。从接触到的材料，特别是从美国的公开报道的材料中我感觉，他们所讲的“商业航天”包括以下几个层面的内容，不一定全面、准确，但可供关注和参考：

1.他们是将已经建成的空间基础设施转交给商业和国际合作伙伴。比如国际空间站的运营和维护。（trausitioning ISS operations and maintenance to commercial and imternatioal partners）；

2.他们对已经成熟的低地球轨道太空设施向太空市场推动，扩大人类对太空资源的应用（Low Earth orbit Enabled by a commercial Market）

3.他们在NASA“探索研究与技术办公室”（Lead of fi ce：Exploration Research & Technology（ ER&T ））的主导下，向商业界放开关键技术的研发。以应对形势的挑战，促进经济发展。

其目的是加快太空产业化进程；适应任务次数增加的需求；实现人类在太空的生活与工作；扩展机器人探测和探索能力；提高美国工业基础和科学理论基础及其应用的水平。

NASA将把合适（适当）的技术转给工业界,并推动技术商业化,使用户广泛受益（NASA transfers appropriate technologies to industry and commercializes them to benefit a wide range of users）。

从上述内容我们可以看出它主要是在产业化、规模化、扩展性和应用性以及科学理论性方面发挥商业航天补助的作用，这是美国发展态势所催生的发展状态。

而对支持上述目的之关键课题方面则包括：

关于太空环境的管理、生命支持系统和原位资源利

用技术（in-situ resource utilization）；关于能源与推进技术；关于先进的特种材料；关于通、导、遥装备；关于进入、下降、着陆（E.D.L，Entry/ descent/ landing）技术；关于自主操作运行；关于太空制造、在轨组装；NASA通过技术成熟度的掌握、技术转让协议、项目计划等形式，向合作伙伴安排任务计划，其具体的办事机构就是ER&T;也即这部分放开的领域都是在国家总体规划和重大工程行动指导下的商业模式，它的准入，则要通过技术上的成熟度及各类项目计划的实施来进行的。

4.他们建立合作伙伴及扩展商业航天活动的内容都要为实现NASA的战略目标服务。（contribute to the Agency's stratetgic objectives）

5.他们更看重的是将私营（商业）的创新能力纳入到NASA的战略任务中来（Our robust partnership and commercialization strategy incorporates private sector innovation into NASA missions），使NASA能更好地聚力于新的计划，提升美国全球竞争力、科研能力和工程能力（strengthens national science and engineering capabilities boosting U.S. global competitiveness）。

6、这个为总目标服务的商业航天的宗旨是使其助推NASA总任务实现并使美国在获取知识、理解科学、通晓技术方面保持全球的领导地位。继续引领人类对地球、太阳、太阳系行星及宇宙奥秘的认知，为美国创建无与伦比的科学与工程能力（unsurppassed science and engineering capabilities for Nation）。

我这里点到的这六点是美国NASA 2018战略规划中的观点，我只是把它摘提出来，为了表明这些内容的出处，特意将原文里的相关词句写在了每项内容的后面。

归纳出来，这六点内容是否可以总结为：

·将建成的、待常态运营的部分转交出去；

·将成熟的、待推进为太空市场服务的资源应用交出去；

·在NASA有关部门主持下，将关键技术开发放出去；

·为实现NASA的战略目标，创新发展运行模式，将商业市场的创新吸纳到NASA的创新中来；

·一切为保持美国在国际太空领先的战略目标服务，形成美国独一无二的科学与工程能力。

这五条既包括了利用商业航天的内容、方式；也包括了创新的需求和确保美国领先的总体目标。我认为在探讨航天商业的时候，这五条有关内容是值得我们思考的。

二、商业航天带来的挑战

当打开商业大门，吸纳各路机构、各方人才投入到国家航天事业中来时，它的势头可能是强猛的，特别是一些具有一定经济、技术、组织管理实力的大型集团、院校、院所的进入将对过去成熟的模式产生巨大的冲击。迎接“商业航天”大潮的来临，我们应当以深化改革为动力，继承传统精神，光大传统的成功经验，创新传统的未来发展。丢掉传统会失去了根那是不行的，保守不变是要落后的，我们必须参与和应对时代对我们的考验与挑战。

首当其冲的可能是人才的挑战。中国航天的六十年，也可以说是人才成长的六十年，没有人才我们什么事也做不成。而人才的传承除技术能力之外，重要的是精神、是作风，这些东西不是一月一年可以成就的，也不是一日一月就可以灭去的，按现在的说法就是它有一个强大的“中国航天传统”的基因，从“两弹一星”、载人航天、探月工程的三大里程碑，从来不是靠待遇聚才，或者说从来不只靠待遇留人。回想中国航天在人拉肩扛建室、建站、建厂、建基地；在三线干打垒、闹水灾、地方病的困难情况下；同志们仍义无反顾地工作。中国航天人在坚定地向前，迎着危险冲上去的时候，请记住他们只是每月只有50～60元左右的工资收入。但他们哪一位退缩了！这种奋斗精神不是“待遇”可以换来的。

习主席要求我们“不忘初心，牢记使命”正是道出了我们的心声！其实美国NASA也遇到类似的问题。他们也认识到培养兼具技能、经验的多样化创新人才队伍问题的重要性和紧迫性，他们也在思索如何吸引、挑选、培养、部署和留住有竞争力的人才的问题（NASA will attract,select,develop,deploy and retain competitive talent），而“保留住有竞争力的人才”本身就是一场竞争，我们有光荣传统的中国航天队伍怎么能在这个人才竞争的挑战中壮大，将是一个重大的挑战性命题。我们务必以发展的胸怀迎接这个人才竞争，既要以改革的精神发挥光大我们的传统，我们又要以有力的政策促进人才竞争中的成功，使中国航天事业成为人才的聚宝盆，人才的衍生地。

其次是技术的挑战。在传统体制下，国家的重大工程、重点任务按其专业、行业的特点下达给我们有关的研制单位，我们的条件有国家支持和保证，在没有竞争的另一方存在下，它的进度和完成程度是由研制方掌控的，在资金、投入、条件上尽国家可能是可以得到保证的。这种状态在商业运作下将会遇到巨大的挑战。

从实现国家任务目标的技术路线上，将会有各种路径的选择。非但如此，可能在重大规划面前，也将形成众多思路的交织，使决策过程更趋有竞争性。比如我们要不要开展经常性的月球探索任务；在月球是先建设绕月空间站还是先建月面探测站、月球试验站或月球观天站；探测月球的载人飞行与机器人探测怎样才更能牵动人类对月球科学认识的发展进步；诸如此类的问题已经摆到我们面前，一家决策或一方比较强势决策的局面受到重大挑战。

从技术进步而言：随着现代科技飞跃发展的态势，那种一个技术创新可以主宰一个系统几十年，一个指标可以保持领先十几年的状态已经发生变革。从新技术的出现到其应用、普及，一直到退役的周期在缩短。从高德纳技术成熟度的表征规律上看也充分表述了这个现实。就航天的通、导、遥三类应用卫星而言，也充分地反映了这个趋势，近20年我们的遥感卫星是一个星一个进步，从高分一号到已经发射的高分六号，只从空间分辨率而言，2013年4月26日发射的高分一号是2米（全色）/8米（多光谱），2014年8月19日发射的高分二号是0.8米（全色）/3.2米（多光谱），两颗星的指标已达1：0.4。2016年8月10日发射的高分三号是C频段多极化合成孔径雷达（SAR）成像卫星，分辨率最高可达1米。2015年12月29日发射高分四号，地球同步轨道光学成像卫星，在可见光近红外谱段（0.45～0.90）空间分辨率达到50米。这样从2013年到2016年四年间我们就实现了米级分辨率到亚米级，从光学星到雷达星，从近地到同步轨道的跨越。这样的速度在过去是难以实现的。当然这是中国航天几十年奋斗的一个结果，而不仅仅只是近几年就能突然获得的成绩。

技术进步的另一个表现是国家科技进步对航天发展的带动。实际上民口的科技成果也在井喷式的猛进，从MEMS、FPGA、SOC技术到新材料、新工艺的出现，使我们独居前沿、处处攻关的局面得到改变。有些技术的能力，民口方面已经具备先进水平，甚至在国际同行中处于领先地位，这也为我国航天的商业化模式创造了基础。

第三是运行模式的挑战。我们的“型号任务配置型”的研究所和生产厂是以型号任务为基础建设的，这种模式在航天科技开创的初期是由当时能力和条件、任务和组织所决定的，历史已经证明那是正确的，是符合国情的成功的模式。但到科技强国和航天强国建设的新时代，这种模式可能受到社会主义市场经济的挑战。以人工智能技术的发展为例，美国已经由谷歌、脸书、亚马逊、IBM、等主要开发商组成了联盟，共同思考AI的发展方向、发展的技术路线、发展的共同行动、发展中出现的问题与矛盾的共同应对。国内北京和上海也组建了人工智能方面的研究院和联合组织。如果我们航天的相关力量仍分别分布在各型号院或基地研究所，而不集中起力量来，必然会是分散的，随着时间的推进我们会落伍、甚至被淘汰。所以商业模式的引入，必然会引发我们行业内的主力骨干内部的变革或重组。

如何改变国家孤立投资的局面，构建多元投资结构，也是在研讨“商业航天”问题时的重要内容。调动了民口和私企巨大的创新活力及雄厚的资本实力，则更是航天强国建设中不可或缺的一支重要的力量。

三、商业航天的政策研究

有利必有弊。商业航天带来了诸多机遇，同时也有诸多问题、矛盾、风险与其共存，我们今天讲这些问题是从过去的经历中萌发的，并没有实践的支持，只是说明，如果不注意政策方面的研究，可能对事业的发展带来不利或损失。

1.商业航天的国家管理

航天是国家战略性产业，它在很多方面表现出国家利益，美国每一任总统都会对这一任期的航天发展作出方向性的指示。从肯尼迪载人登月、里根的星球大战到奥巴马的火星探测、特朗普的重返月球。在这些方向性的指导下，美国的科技力量是“分散而集中”的发力（分散—课题的分散布局，集中—目标的统一集中）去实现美国必须领先的总目标。对任务的实现和任务过程施行全程综合、管理的美国国家航天局（NASA）则行使政府管理的职能。服从国家利益、实现国家任务目标是参与航天活动的所有单位、部门、企业都要履行的职责。缺少国家的管理是不行的。商业航天当然不能例外。美国为此专门制定《商业航天法》、《商业航天遥感政策》、《国家航天政策》。这些法规的制定，既鼓励“分散而集中”的发力，促进各方力量投入总任务的热情，又约束其商业行为并负责与国家利益之间的协调，没有这些相应法规、标准的约束，商业航天活动的无序进行必定会给国家安全和空间活动秩序带来重大危害，并要付出代价。

2.技术政策与宇航级标准

在创新传统格局的部署中，我们面对具有不同思维、不同经历和经验、不同的科研技术背景和基础所产生的不同的技术路径和技术方案，我们将怎样做到公平、平等的选择和优化技术方案呢？NASA则是将自己作为科学、技术、工程和数学专业的主要雇主去思考这个问题（leading employers of science,technology，engineering and mathemantics ( STEM ) professionals）。“协调一致，提高效率，确保安全，降低风险，有效掌控”则是保证完成目标任务的关键，为实现这样的目标，技术路线就要服从、服务于它的落实。

NASA的“首席工程师办公室”（of fi ce of the chief Engineer (OCE)）负责NASA部署的计划、行动、安全、风险的掌控。这个办公室应相当于我们的“工程总部办公室”。

有关工程的关键数据和知识，对制定计划、提出要求、进行决策是十分关键的。在大数据支持下建立和完善准确的各种工程用模型以及开发软件、硬件的安全性策略技术。独立权威的验证能力建设。NASA为此而组织有欧空局（ESA）和日本宇航局（JAXA）参加的年度三方峰会交流经验教训，分享最佳做法。

实际上商业航天的引入带动并迫使国家层面管理的创新，从“首席办公室（OCE）”掌控全局，到国际年度三方峰会（The annual Trilateral Summit,NASA,ESA,JAXA）的交流都是在扩大国家的主导力和影响力；以成功和安全为目标的技术路线则是商业航天必须具备的基本理念。“NASA的技术和系统必须可信”（NASA's technologies and Systems must be trusted）。

在现代航天系统的复杂度越来越高、风险也随之增加的态势下，应该充分发挥技术政策和国家宇航级标准的作用（关于“国家标准”问题将在另外的文章中阐述），对我国而言尽快完善国家宇航级标准的研发和新时代标准体系的建设是应对改革传统格局和商业航天进入的重要技术坏境。技术政策和宇航级标准是我们面临的重大政策实现。

3.基础能力建设与国家政策

我们正在进行航天强国的建设，强国之强，首先强在能力上，重在基础能力上。我们肩负探索宇宙的使命，没有尖端的基础设施和能力是难以完成的。条件、手段、工具的支持及资金的投入是在讨论商业航天问题时，不能回避的课题。

NASA认为他们拥有“关键的人力资源和独一无二的太空设施”，他们管理着纳税人的资金、多样的技术能力和丰富的资产。NASA将继续确保美国在天基、空基、地基的关键能力，并帮助私营机构进行测试、验证和创新优化（privale sector to test，vailidate，and optimize innovations）。

在商业航天作为一支重要的补充力量的需求下，我们在这些人、资金、条件的支持和保障上将怎样去运行，怎样用政策使“国有资产的国家拥有及国有设施的开放利用”得到有效的运营保证。对民口、民营、私营企业参与航天活动，国家怎样去支持其基础条件建设，是否与国企同等对待，国家定位在援助、投资、入股还是要探索“多种所有制共存的新形式”。这是在政策讨论中，首先要遇到的问题。也即在进入国家战略产业的商业活动，是否与国企同等政策的问题。还有，国有企业如何从新兴的商业机构获取能力，使其转化为国家的航天能力。这是美国也正在研究的问题。NASA认识到外部技术的发展和创新，开始制定强有力的合作与采办战略，重点是与私营机构和学术界合作，利用他们的创新成果。（NASA is instituting a robust partnership and acquisiton strategy focused on levetaging and callaborating with the sector and academia in order to bene fi t from their innovations）。这些思考直接反映在《航天法案》（SpaceAct）的数据共享协议（data-sharing agreements）和联合科技飞行项目（joint science and technology fl ight projects）。在有关法规、规章、项目的政策支持下，NASA有三分之二以上的科学任务有外围合作伙伴参与。

在确立合作伙伴和商业机构的合作中，NASA与美国工业界和其它私营机构实体签署1200多项国内协议，并正在将商业航天服务提供商的能力纳入其“核心任务范围”。商业航天机构与NASA建立合作关系，以其优势，创造机会。

NASA与美国政府部门和机构签署有900余份有效的机构间协议。在这些政策的支持下保障商业航天的创新发展。NASA的管理手段除有关的法规外，还有比较健全的出口管制、美国的外交政策、国家安全政策等相应政策性约束。

4.风险管控

航天活动是人类高风险的探索活动。随着技术进步及航天活动的经验积累，我们在质量、安全方面也取得了非凡的成就。也正是由于人类技术的进步、能力的提高，其探索的领域、活动的范围、内容的丰富、工程的规模、新技术的需求以及相应的配套行业也都发生了变化。特别是载人航天器及载人活动的开展，都给我们提出了极具紧迫性的课题：对航天活动风险的管控。

风险的问题，已经是各国航天界都十分关注的老话题。这里，我不想就这个风险问题本身进行讨论，而是就可能与商业航天有关的问题，作一点说明。

航天活动的各个运行阶段都有风险存在，事实上从火箭出厂到发射、从有效载荷分离到正常工作、从交付使用到工作年限的实现都发生过问题，甚至是成败型的问题。NASA的各领域专家提出了分析技术风险、安全风险和健康风险的紧迫性（所谓健康风险当然包含宇航员的生命保障系统，也包括NASA的工作人员）。我认为除了上述三项风险外：还有航天工程管理的风险。它应当包括完不成任务、没有全面达到目标；周期超长使工程意义减弱；经费超支使工程难以为继；条件缺失，协作不畅，使问题得不到暴露；管理松懈，低层次问题引起重大损失等等。

在“商业航天”发展中还会遇到“商业航天”基础设施的规模与航天市场的需求平衡问题。据报道，在私营部门进入商业太空活动中，欧洲也被唤起，正在出台各种计划。英国议会在2018年早些时候通过了《太空工业法》，以激发人们参与太空活动的兴趣，政府为推动其发展，拨款5000万英镑。并准备在苏格兰北部建设商业发射太空中心，突破英国没有发射场的局面。英国航天局声明说：他们将与任何公司接触去寻求任务的开展。并表示英美航天局将“涉及的敏感太空技术进行合法的、技术性保护”的会谈，签定协议。

美监管部门已向10家商业太空发射中心发放许可证，包括马斯克计划在德克萨斯州建设发射设施和维珍银河公司的太空计划。加拿大一家名为海上发射服务公司的企业正在为建设该国首个商业太空发射中心进行规划。

西方国家以美、法（欧）为发射中心的格局，可能被“商业航天”发展格局打破，英国和加拿大独立建设发射场，以及可能继续扩展的太空设施建设，已经引起人们的质疑：太空商业活动的速度和范围将有多大？市场规模及地面设施的布局应该怎么安排？实际上，目前都是没有认真研究和仔细思考的问题。

NASA在实施自己的管理模式（implementation of Agency's govemence model），建立和完善高度精确的安全模型、工程模型和健康模型，以便能更好的根据风险信息进行决策；建立“计划和项目风险评估要求”，独立评估风险的可接受程度；有能力为任务需要提供有关的可靠性和风险的数据。

除了技术、安全、健康管理方面存在风险，赛博安全威胁已使NASA的任务和目标实现面临巨大风险，如何加强赛博安全能力，发现并减少漏洞。如何建筑赛博安全架构使NASA能够识别、保护、检测和响应赛博攻击，并能从中恢复。这些挑战都为NASA全面提高赛博安全现代化（comprehensive cybersecurity modernization） 提供了机遇。

随着全球威胁的不断变化，NASA将根据相关法律、政策提高保护自身能力。新的任务和商业能力也将显现任务的复杂性、孕育新的风险。

我国是国际有关条约和法律的参与者，在强国建设中我们不但要在技术进步、风险避控上适应现实的挑战，也要在国际空间活动及其法规制定中占有话语权，而且所有参与的业者，不论是国营、民营或私营者都要为此做出承诺并有所贡献。

习主席在《纪念马克思诞辰200周年大会上的讲话》指出“只有把科学社会主义基本原则同本国具体实际、历史文化传统、时代要求紧密结合起来，在实践中不断探索总结，才能把蓝图变成美好现实”。

对中国的“商业航天”，这句话切中要害。