高杨予兮 徐能武
[内容提要] 20世纪80年代末以来,世界政治多极化和经济全球化趋势不断深化,航天大国为应对多元化的全球竞争而日益加大力度寻求太空实力。由于航天产业对国家经济和科技进步的拉动以及国家脆弱太空资产的保护需要,大国普遍选择利用航天商业化推动国家航天能力和航天产业的发展。这种获取权力—利益的动机为航天的私营化和商业化提供了动力,并使航天事业的发展日益成为大国太空互动中的关键因素。当前,太空已成国家安全和经济增长的重要战略领域,航天大国在国际航天市场的竞争日益加剧,进而在世界范围内形成了利用航天技术、抢占未来发展先机的热潮。商业航天事业的发展推动了人类经济社会的进步,同时由于大国抢占竞争优势和私营企业逐利的需要,全世界无序竞争、逃脱监管、破坏太空环境等问题日益增多,给太空安全带来隐患,太空秩序的维护显得日益重要。商业航天的发展亟待在大国竞争与维护和平、技术创新与市场开拓、企业盈利与太空治理中实现平衡。
2020年5月31日,美国太空探索技术公司(Space X)的载人龙飞船成功发射,并在19小时后将两名美国宇航员顺利送入空间站。这是人类首次以私营公司将宇航员送入太空,结束了美国自2011年以来依赖俄罗斯载人发射能力的历史,标志着商业航天正成为太空力量发展的主流,并逐步发展为太空国际关系的重要组成部分。商业航天兴起于20世纪80年代末,苏联解体和冷战结束促使国际体系加速演变,政治多极化和经济全球化持续推进,信息技术和产业革命成为大国竞争的焦点。由于航天高科技领域对国家发展的高度牵引作用,商业航天成为大国竞相争夺的蛋糕,大国力图通过发展商业航天,带动太空实力发展和社会进步,在国际博弈中赢得科技优势、安全保障的先机。如何科学认识当前商业航天在大国博弈中发挥的作用、把握大国运用商业航天的逻辑和策略、以商业航天的良性发展推进太空治理,是各航天大国面临的重要而紧迫的任务。商业航天在概念上尚未确定,但具有几个公认的要素:(1)按照市场规则运行;(2)能够为非政府客户提供产品和服务;(3)企业能够自行发起航天项目并自主经营、自担风险。国内外学术界对商业航天进行了不少研究,(1)相关文献很多,如:Louis Brennan, Loizos Heracleous, AlessandraVecchi, Above and Beyond: Exploring the Business of Space, Routledge, 2018; Roger Handberg, International Space Commerce: Building from Scratch, University Press of Florida, 2006; Ozgur Gurtuna, Fundamentals of Space Business and Economics, Springer, 2013; Edward L. Hudgins, ed., Space: The Free-Market Frontier, Cato Institute, 2002; Louis Brennan, Alessandra Vecchi, The Business of Space: The Next Frontier of International Competition, Palgrave Macmillan, 2011; Joseph N. Pelton, Space 2.0: Revolutionary Advances in the Space Industry, Springer, 2019; Anthony Young, The Twenty-First Century Commercial Space Imperative, Springer, 2015; 孙为钢著:《致知商业航天》,中国宇航出版社,2018年;贾春著:《照见未来:一本书读懂商业航天》,知识产权出版社,2018年;张保庆、吴勤、张梦恬等编:《航天发展新动力:商业航天》,中国宇航出版社,2017年; 黄志澄著:《新航天:创新驱动的商业航天》,电子工业出版社,2017年。但尚未探讨其对大国关系的影响。本文拟从分析冷战后大国发展商业航天的原因入手,考察大国在商业航天领域进行的权力—利益博弈,探寻商业航天发展的未来方向,以便更好地服务于国家发展、太空安全和世界和平事业。
20世纪八九十年代,国际体系的变化对世界政治格局、经济市场和技术发展都产生了重大影响。后冷战时代和平与发展为主流的国际环境,使大国政府认识到以航天领域带动经济增长、扩大航天领域优势的重要性和必要性。在这一时期经济全球化、私有化的风潮引领下,大国应对全球竞争、强化太空实力的需要成为商业航天发展的动力,并在实践领域转化为对商业航天市场的开放和对私有航天企业的扶持。
(一)冷战后多元化竞争的大趋势。冷战末期,欧洲、日本等国的航天能力已经渐成体系,美国在西方世界的航天垄断地位遇到盟友的激烈竞争。美国主导的国际通信卫星组织(INTELSAT)受到了欧洲通信卫星组织(EUTELSAT)的挑战。欧洲通信卫星组织将其卫星的通信范围扩展到中东和非洲,抢占了美国一直以来渴望获得的市场。日本研制的H-1系列运载火箭在20世纪80年代取得成功,该火箭在5年中成功实施了9次发射,将12枚卫星送入轨道,这样的发射成功率比美国的许多火箭都要高。(2)袁小兵:“日本太空事业发展探析”,《国际观察》,2011年第6期,第57页。除了欧洲和日本,世界其他一些国家也在力图拥有自主的航天能力。1985年,阿拉伯国家成立阿拉伯通信卫星组织(ARABSAT),阿拉伯国家并未拥有先进的航天技术,但能够从其他国家购买卫星,并通过通信卫星网络促进区域内部的文化认同。
冷战的结束改变了世界的格局,社会主义与资本主义国家之间的经济壁垒消失了,全球市场再次扩大,航天产业更趋国际化。东西方之间的航天商业合作已经不再是禁忌,俄罗斯和中国等原社会主义阵营国家的航天产品和服务开始进入国际市场,并凭借其相对低廉的价格对西方的航天垄断形成挑战。这迫使西方的航天企业进一步提高技术、缩减成本,也在整体上促使航天服务价格的持续下降。更低的价格以及对冷战后经济的乐观预期为航天产业吸引了更多用户,而用户通过航天服务所获得的经济效益又进一步巩固和扩大了用户群,使航天产业的效益不断增加。同时,由于被视为重大安全威胁的苏联不复存在,原本束缚遥感、导航等航天服务商业化的最大障碍已经消除。国际关系的主战场由政治让位于经济,国家间的经济竞争更趋激烈,并延伸到航天领域。
传统上政府主导的航天产业难以满足国家扩大市场、赢得竞争的需要。20世纪90年代以前,政府是航天产业最主要的客户。由于政府对产品可靠性和服务质量的高要求,企业在承担政府航天项目时通常会精益求精,极少考虑成本问题。同时,政府往往会将航天项目授权给长期垄断行业的大型企业,甚至给予适当补贴,对执行发射任务等航天活动的定价也没有遵循经济规律。因此,航天公司日益依赖政府的订单和补贴,极少会主动投资研发新技术。其结果是,传统大型航天企业失去创造力,中小型航天企业因缺少政府支持而难以生存;甚至由于政府管理导致资源的高度集中,部分航天项目一旦失败,连可以替代的产品都找不到。20世纪80年代,为了确保耗费巨大成本的航天飞机能够带来足够的收益,美国政府确定只使用航天飞机进行太空发射,原有的消耗性运载火箭(ELV)停止开发。这一支持垄断的政府举措经实践证明是极为有害的。一方面,航天飞机可以重复使用,但每次发射时都需要替换新的外壳和固体火箭推进器,两次发射之间需要相当长时间的维护和检查,这使得排队发射的航天器需要等待相当长的时间,军方还有权力优先发射,这延缓了航天领域的总体发展部署。另一方面,在80年代,除了航天飞机之外,美国竟然没有其他可靠的太空发射方式。1986年“挑战者号”事故后,整个航天飞机机队立即停飞。为了对航天飞机进行系统评估和安全检测,这次停飞一直持续到1988年9月,直接导致美国航天运输力量在国际市场中的消失。由于先前航天飞机的垄断性发展,消耗性运载火箭的技术人员大量流失,火箭本身缺乏维护,能够代替航天飞机执行任务的火箭可靠性直线下降,“大力神34D”(Titan 34D)、“德尔塔火箭”(Delta)、“宇宙神-半人马座火箭”(Atlas-Centaur)这三种主流火箭在5年中4次发射失败。美国几乎将国际发射市场拱手让给了欧洲。(3)Roger Handberg, International Space Commerce: Building from Scratch, Gainesville: University Press of Florida, 2006, p.80.
(二)大国发展机遇的空前拓展。航天产业聚合了国家整体实力,它的发展能够带动国家经济发展和社会进步,其前沿科技进步甚至能够引领国家发展方向。据美国联邦航空航天局测算,2009年,美国商业航天产业的直接经济价值为348亿美元;相关零部件产业的经济价值为973亿美元;而为这些产业提供服务的房地产、娱乐、保健行业创造的价值达762亿美元。综合计算,商业航天产业在一年中产生的经济价值高达2083亿美元,是产业本身价值的7倍,并提供了100多万个就业岗位。(4)The Economic Impact of Commercial Space Transportation on the U.S. Economy in 2009, Federal Aviation Administration, 2010, p.17.航天产业所提供的服务还能为全球范围内的环境管理、城市规划、科学研究、气候监测、国防安全、灾害预警、教育医疗等带来社会效益。航天产业对社会的间接经济影响远高于产业自身创造的价值。
按照市场规律运行的商业航天模式,能够最大化地激发航天产业发展的潜力和动力。私人航天企业出于争夺市场的需要,将技术作为企业的核心竞争力,并运用多种商业管理模式,崇尚竞争、鼓励创新,通过缩短产业链、寻求技术合作、专注于行业细分市场等方式改进了航天企业的运营方式,在寻求降低成本、提高效益的过程中不断实现技术创新。在企业缩减成本的需求推动下,小卫星技术的发展成为航天商业化进展的重要标志。小卫星的性能和寿命不断提升,体积和重量不断减小。在光学成像领域,2018年,美国太空飞行工业公司(Space Flight Industries)成功部署两颗“黑天全球”(Black Sky Global)卫星,多光谱分辨率可达0.9米,能提供图像和视频服务。在雷达成像领域,美国卡佩拉空间公司(Capella Space)发射的“卡佩拉”(Capella) 星座卫星,质量不到 40公斤,第一代卫星分辨率优于 1米,第二代卫星分辨率优于 0.5米,具备每小时重访一次的能力,能够监测全球任意位置。(5)唐亮、刘鸿鹏、何慧东:“全球小卫星现状及发展”,《国际太空》,2019年第6期,第38页。同时,扩展服务市场的需求促使企业研发更具实用性的地面接收设备。2019年,一网公司(One Web)宣布成功研发出成本只需15美元的平板天线模块,为价格仅为200~300美元的低成本平板天线终端制造铺平了道路。一网公司创始人格雷格·威勒(Greg Wyler)表示,天线是一网卫星用户终端最关键和最困难的组件,而当前的突破之处在于这种天线轻便、纤薄、功率低,而且具有成本效益,能够大批量生产。(6)Caleb Henry, “Wyler Claims Break through in Low-Cost Antenna for One Web, Other Satellite Systems,” Space News, January 25, 2019.平板天线实际上在冷战时期就已经出现,但一直因为成本居高不下、体积过于庞大而应用较少,如今因为私人企业对扩大客户群体的需要而加速发展。
航天商业化还为人类社会提供了更多元和更充足的航天服务,对改善人类生活作出了重要贡献。目前,商业航天服务已经与每个人密切相关。在卫星通信领域,太空探索技术公司和蓝色起源(Blue Origin)等公司正致力于打造位于低地球轨道的巨型通信卫星星座,如果项目落实,将能够为全球每个角落的人们提供高速、低价的宽带网络,其革命性绝不亚于现在的5G通信,而网络信息所带来的经济价值更是难以估量。
(三)太空领域安全弹性的更高要求。随着大国对太空能力的依赖日益增强,国家进入和利用太空的能力日益关乎国家安全。航天商业化为各国提供了更多的航天产品和服务,使太空系统在面临故障、攻击或其他意外情况时能够实现有效替换和补充。私人航天企业为减少成本而大力发展的小卫星,其产程短、数量多、发射快,加大了卫星系统的冗余度,提高了整体太空安全弹性。目前,低轨小卫星星座已经成为商业航天发展最为瞩目的领域。太空探索技术公司的“星链”(Starlink)项目、亚马逊的“柯伊伯”(Kuiper)项目均为低轨通信小卫星星座。这些商业星座要确保覆盖全球,均需要发射成百上千颗卫星,“星链”项目甚至计划发射4.2万多颗卫星。多样化、冗余度高的商业卫星星座提供了大量的服务,即使部分卫星系统出现故障,其他卫星也能够迅速补充或替代,确保航天服务的正常提供。
数量众多的商业卫星成为军事航天体系的有效补充,能够帮助太空安全环境逐步转向“防御占优”。由于太空物理环境复杂、卫星缺少防御能力、系统故障难以究源,太空安全领域长期具有“攻击占优”的特点——敌对双方更倾向于在太空率先发动攻击以夺取先机。随着航天商业化不断推进、太空探索利用的深入,太空日益成为事关人类全体利益的全球治理重点,吸引国际社会的关注,有关太空活动的国际行为规范日益受到重视。同时,商业航天产业为军事航天体系提供的补充和备份,使得太空攻击的目标越来越多,而一两颗卫星的故障并不会对系统和整体产生巨大影响,原先的卫星星座功能不会大幅削弱。因此,在面临冲突时,如果敌对双方都拥有足够冗余的商业航天力量,太空系统的抗毁性将不断增强,率先在太空发起攻击所获得的优势必将下降。也就是说,一国拥有的商业航天力量越强,国家太空整体实力就越强,就越不容易受到太空攻击。
冷战结束后,经济和科技竞争逐渐取代军事竞争而成为大国博弈的主要方式,商业航天因此成为太空领域国际竞争的主要舞台。大国为拥有不受制于人的进入太空和利用太空能力,大力推动商业航天发展,这直接刺激了航天产业的科技创新能力。大国纷纷认识到航天领域带动经济社会发展的突出作用,在帮助航天企业拓展盈利能力、争夺国际市场的同时,鼓励其抢占有限的太空频轨资源,力图占据这一新的战略制高点,进而在以此为基础的新一轮技术和产业革命中赢得优势。
(一)以强化自主能力避免受制于人。全球化时代,航天产业的国际市场和逐利需求使各国航天产品紧密融合,导致事关国家航天安全的一些关键部件仅掌握在少数国家手中,由此而产生的技术依赖可能使航天活动成为对手要挟的砝码。在2011年美国航天飞机退役后,俄罗斯的“联盟”(Soyuz)号宇宙飞船成为运送宇航员往返国际空间站的唯一工具,“进步”(Progress)号货运飞船则是唯一能提升国际空间站轨道高度、防止其不断向下跌落的设备。俄研制的RD-180大推力火箭发动机是美国“大力神-Ⅴ”(Atlas V)运载火箭生产所需的关键部件,也是美国军用卫星发射和大型民用载荷所需的主要设备。苏联时期研发的NK-33火箭发动机是美国制造“天鹅座”(Cygnus)货运飞船的必要组件。这种依赖性为俄威胁美国利益提供了砝码。2014年乌克兰危机后,为报复美对俄施加的制裁,俄宣布将停止向美国出售RD-180火箭发动机,并在2020年后不再与美国合作建设国际空间站,转而独立运行国际空间站的俄罗斯舱段,建设自己的空间站。时任俄副总理德米特里·罗戈津(Dmitry Rogozin)在推特上发文称:“在分析了美国对我们太空工业的制裁之后,我建议美国以后用蹦床将他们的宇航员送上国际空间站。”(7)P. J. O’Rourke, “Why Does the USA Depend on Russian Rockets to Get Us into Space?” The Daily Beast, June 22, 2014.
为了避免受制于人,主要大国力图通过商业航天刺激国家航天技术的创新和航天能力的提升。美国大力扶持Space X等商业航天公司的发展,通过美国国家航空航天局(NASA)直接投资、简化政府管理流程等方式助力企业创新。仅在运送航天员进入空间站这一任务上,NASA向Space X投资了31亿多美元,以资助其龙飞船的开发。NASA局长吉姆·布莱登斯汀(Jim Bridenstine)表示,对Space X的投资是非常值得的,“我们需要获得进入太空的能力”。(8)Michael Sheetz, “NASA’s Billions of Investment in Space X Have Been ‘Very Beneficial,’ Agency Chief Says,” CNBC, May 1, 2020.2020年5月31日,载人龙飞船成功发射,并在19小时后将两名宇航员送入国际空间站。这是2011年以来美国首次使用国产火箭和飞船将宇航员送往空间站,也是人类历史上的首次商业载人航天。这不仅帮助美国摆脱了对俄依赖,更推动航天企业改革创新,降低了政府的航天成本。Space X向国际空间站运送货物的价格为每公斤8.9万美元,而如果NASA自行开发货运航天器,则成本约为每公斤27.2万美元。使用Space X的龙飞船载人发射仅花费4.05亿美元,同时,一架波音“星际客机”(Starliner)载人航天飞船将耗资约6.54亿美元,两者都相当便宜,大约是NASA自己开发航天器所需费用的37%至39%。(9)Edgar Zapata, “An Assessment of Cost Improvements in the NASA COTS/CRS Program and Implications for Future NASA Missions,” https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20170008895.pdf.(上网时间:2020年6月4日)低成本、高效益推动了美国航天产业沿着投资—研发—应用—盈利—再投资的向路良性发展,进一步巩固其太空科技实力。
(二)以开拓国际市场巩固产业基础。国际市场是一个国家航天力量获得持续性发展的基本保证。为了扩大对国际市场的占有率和主导力,航天大国纷纷着力挖掘商业航天企业的竞争力,支持多元化的投资方式和优胜劣汰的市场竞争,刺激企业通过技术创新、管理和服务提升不断开拓市场。航天产业的应用领域由此不断扩大,同时吸引更多的投资者和参与者,企业的盈利需求在政府的支持下被不断激发,航天产业呈现出空前的活力。
冷战时期,航天产业由大型军工企业垄断,导致固定价格、限制数量、分割市场、阻碍创新、限制交易等垄断行为,还限制了社会资本参与航天发展的机会。这种垄断模式既给竞争设置了障碍,也不利于航天产业的整体发展。早期的INTELSAT实质上就是各国电信垄断企业的联盟。INTELSAT的长期垄断使全球能够提供的卫星通信服务容量有限、价格居高不下,新兴的光纤通信很快后来居上,成为卫星通信的强力竞争者。地球表面的光纤电缆可以承载与卫星相同的信息传输任务,并且在语音传递上不存在回音延迟,能够提供比卫星更好的电话服务。在激烈竞争的推动下,INTELSAT最终不得不进行私有化和商业化改革,以保持运营能力。
为了改变这一局面,刺激航天产业的创新和发展,美国带头推动航天商业化,鼓励航天企业参与市场竞争。在鼓励商业航天发展的政策基础上,1996年《国家太空政策》特别强调要为航天发射营造“自由开放的市场经济”。(10)“Fact Sheet: National Space Policy,” The White House, National Science and Technology Council, September 19, 1996.美国政府对航天企业提供的补贴逐渐减少。为了获得生存,企业必须竭尽全力优化服务、争夺市场,在客观上扩大了太空应用的服务范围。在满足原有服务需求的同时,企业为了盈利进一步采取商业手段刺激用户的新需求,在火箭发射、卫星制造、地面设施到卫星服务的整个产业链中为航天产业创造了更多价值。据美国卫星产业协会报告,世界卫星产业的整体收入2001~2011年增长了175%,年均增长率为10.7%。(11)The Satellite Industry Association,State of the Satellite Industry Report, June 2012.2018年,全球卫星产业整体收入比上年增长了3%,其中卫星制造收入比上年增长了26%,而发射服务收入则比上年增长了34%。商业航天引领整个航天产业快速发展。(12)“Over Two Thousand Satellites Operating in Orbit - SIA Releases 22nd Annual State of the Satellite Industry Report,” SIA, May 8, 2019.
(三)以抢占频轨资源夺取竞争优势。除了地球同步轨道,其他地球轨道上的轨道时隙和无线电频率都采用“先到先得”的方式获取,这对于掌握了先进航天能力的大国来说具有天然的国际机制优势。轨道时隙和无线电频谱都是有限资源,即使同样是低地球轨道,也存在更有利的轨道夹角和高度,直接影响到卫星发射和运营的效率。为此,在有关国家政府的支持下,许多航天企业都倾向于夸大卫星发射数量需求,以率先申请到更多的频谱资源,以便挤压竞争对手的活动空间,并抬高其所控制频谱的售价。主要电信公司如时代华纳有线(Time Warner Cable)、威瑞森电信(Verizon)、考克斯通讯公司(Cox)等都曾被指控申请特定的太空频率却不发射卫星、其后抬高服务价格。(13)Caroline Haskins, “The Price of the Internet Is the Space Race Nobody Knows about,” The Outline, March 23, 2018.为了减少这种囤积频谱的现象,2019年世界无线电大会出台新的规定,要求已申请的非地球静止轨道卫星须在目前规则阶段结束后的两年内部署启用10%的星座,五年内部署50%,七年内完成部署。这在一定程度上能够缓解企业大肆申请频谱的状况,但效果有限,因为企业完全可以先向太空发射一颗成本低廉的卫星占据资源,其后再根据需要替换。随着太空发射和卫星制造的成本不断降低,数量有限的频轨资源日益珍贵,而商业太空活动无疑成为大国抢占这一重要战略资源的有效手段。
频轨资源争夺导致发达国家与发展中国家的太空能力差距愈发增大。由于技术能力的限制,发展中国家本来就在太空领域比发达国家落后许多,在商业航天领域拥有雄厚资金和技术能力的大型企业集中在欧美国家。当发达国家企业先行一步占据太空频轨后,太空能力较落后的国家能够利用的太空位置就很少了。发达国家将再次凭借在航天产业中的垄断地位掌握新一轮经济发展的主动权。而太空能力较为落后的国家丧失太空这一新型经济增长点和发展机遇后,又将受制于人。频轨资源争夺还体现在太空交通规则主导权的争夺上。由于卫星的增多,轨道上尤其是低地球轨道上出现了不同轨道卫星交会的情况,如果一方不进行避让,两颗卫星有可能发生碰撞,进而产生破坏性极强的太空碎片。虽然碰撞的后果对任何一方都不利,但一些国家却妄图以一种“碰撞边缘策略”迫使对方让步,最终形成控制轨道交通规则的既成事实。2019年9月,欧空局的“风神”(Aeolus)地球观测卫星与SpaceX的一颗“星链”卫星可能发生碰撞,“星链”卫星原本入轨时间更短、质量也更小,但SpaceX在相互协调过程中明确拒绝移动卫星,最终是“风神”卫星主动让出了轨道。(14)Jonathan O’Callaghan, “Space X Declined to Move a Starlink Satellite at Risk of Collision with a European Satellite,” Forbes, September 2, 2019.
作为可能开辟世界新一轮经济增长点的高科技领域,商业航天具有极大的发展潜力,是各大国抢夺未来发展机遇的重要舞台。为此,将航天产业视为未来经济发展动力的国家必须为企业在激烈的国际竞争中做好引导,助力航天企业提高技术创新和盈利的能力,在维护太空安全秩序的同时,实现国家太空能力和科技水平的跃升。
(一)推动大国竞争与太空和平利用相协调。作为国际公域的太空同样也是国际竞争的舞台。太空环境的和平与稳定符合全人类的利益,但在大国博弈过程中,发展中国家需要合理利用商业航天等发展手段,在提升自主性航天科技和能力的同时,在维护太空和平、参与太空秩序构建的过程中扮演重要力量。
航天产业发展与政府的引导、支持密切相关。航天产业关系到国家安全和基础设施服务,长期以来一直由政府主导,即使在商业化大趋势下仍以政府订单为重要支撑。政府对航天产业的支持离不开资金投入和政策鼓励。美国政府每年在航天产业的投资大约为480亿美元,是中国的4倍以上。(15)李卓键:《美国卫星产业组织研究》,吉林大学博士学位论文,2019年12月,第142页。为了确保在大国竞争中的科技优势,美国政府对太空投资的金额必然不断增加。而中国当前的太空商业市场还不够成熟,从整体上看无论技术、服务还是市场占有率都无法与美国比肩,因此更需要政府加大投资力度,对航天技术、项目研发提供更多优惠政策,促进军事、民用、商业航天领域的技术转让和交流合作,避免大跃进式的扎堆建设和资源浪费。同时,太空商业作为新兴领域,往往会出现监管制度跟不上技术发展的问题,甚至许多发达国家在监管方面也存在不少漏洞,亟待改进和完善。一方面,应当加快市场准入和认证机制创新,简化审批程序,提高管理方式的效率,帮助更多商业航天的新创意能够变为现实;另一方面,应根据产业发展的变化持续完善监管制度,明确商业企业提供国家公共产品的程度和要求,加快形成行业的技术标准和应用标准,推进太空商业市场的规范化。
当前,大国在航天领域加强了市场竞争,引发了频轨资源拥挤、太空碎片增多等太空治理问题。为了确保太空利用的有序性、可持续性,各大国政府有必要进一步明确企业进行太空活动时的责任和义务,通过制定国内政策法规,加强宣传教育,要求企业做到合规申报、使用频轨。首先,可以支持企业制造低成本的卫星离轨装置,如阻力帆、太阳帆、电动力缆绳等,并对有需要的卫星强制要求安装,确保卫星能够遵守在低地球轨道上失效25年内离轨的规定。其次,强化国家太空态势感知能力,对太空物体进行详细的编目登记,掌握航天器和太空碎片的运行轨迹,及时预警和避让可能出现的碰撞。第三,积极开展国际合作,共享关于太空碎片的相关信息,推动国际社会形成公认的太空活动行为准则,明确可能发生碰撞时的避让规则,形成国际间就太空交通管理进行沟通的有效机制和平台。
目前,美国具有最为强大的太空态势感知能力,并与多个国家签订了数据共享协议,实际上成了国际太空交通管理的组织者。在向各国太空机构提供公共服务的同时,美国事实上有了全面监视各国太空活动的能力,无疑确立并维护了美国的太空霸权。如果不存在可以替代美国太空态势感知能力的服务,各国航天企业将不得不更加依赖美国的数据信息,甚至自觉将所拥有的数据提交给美国。鉴于未来低地球轨道可能面临小卫星数量急剧增长的情况,太空交通管理变得日益紧迫,能否具备独立的太空态势感知能力将关系到国家核心利益。
(二)促进技术创新与开拓服务市场相衔接。前沿的航天技术、差异化的产品服务,以及多样化的盈利方式是航天企业保持竞争力的必要条件。2020年3月,业界普遍看好的一网公司宣布破产,显示新兴航天企业要在自主经营下维持生存的难度。Space X总裁埃隆·马斯克将“星链”项目的目标仅仅设定为“不破产”。(16)Jon Brodkin, “Elon Musk: Starlink Latency Will Be Good Enough for Competitive Gaming,” Arstechnica, March 11, 2020.因此,商业航天发展的当务之急不是一哄而上地投资与建设,而是提高技术创新能力,明确市场需求,确保生存。
当前,国际卫星市场出现了供过于求的问题,航天企业必须在项目启动之初就找到合适的产业链切入点,以应对新技术和新应用层出不穷的未来市场。(17)贰零空间站:“‘一哄而上’与‘一哄而散’——卫星产业的发展,拒绝大跃进”,《卫星与网络》,2016年第10期,第23~24页。为此,商业航天企业有必要进一步聚焦产业细分,提供针对不同客户群的定制化、个性化服务,从而开拓更多的盈利途径。卫星服务长期以来占据商业航天产业的最大份额,2018年总收入为1265亿美元,占商业航天总值的45.6%,(18)Satellite Industry Association, State of the Satellite Industry Report, May 2019.是最具市场潜力和开发价值的领域。美国天空盒子成像公司根据市场需求将提供的遥感图像划分为0.31~20米之间约11个不同的分辨率等级,满足客户的多样化需求。(19)周英庆、罗超、倪涛等:“商业化微小卫星产业发展趋势及思考”,《国际太空》,2016年第5期,第41页。在卫星制造方面,美国一些公司正在寻求制造通用性、模块化的小卫星,使其能够通过软件操作改变任务能力,甚至可由用户自主操作以满足需求。2019年,洛克希德·马丁公司宣布将向低地球轨道发射一系列立方体卫星,这些卫星将进行编队飞行,共同作为一个天基云计算平台,在星上处理数据,并根据地面发送的软件更新作出任务变更。(20)TerezaPultarova, “The Software-Defined Future of Satellites,” Via Satellite, November 2019.
航天公司还可以广泛借鉴各种商业运营模式,开辟多样化的盈利途径。目前,一些新兴卫星公司不再拘泥于产品交易盈利的单一模式,而是围绕其创新产品和服务类型,形成以增值盈利模式和订购盈利模式为主、以交易盈利为补充的组合式盈利模式。(21)张保庆、吴勤、张梦恬等编:《航天发展新动力:商业航天》,第179页。美丽大地公司、行星公司等一批提供卫星遥感服务的企业转变经营模式,从按需订购、等待交付向用户快速访问转变,从出售数据转向出售信息以及提供云服务,以移动终端为平台构建全球数据接受分发网。(22)张保庆、吴勤、张梦恬等编:《航天发展新动力:商业航天》,第221页。日趋灵活和多样的盈利模式在扩大用户群体的同时推动了产业的技术升级,有利于航天商业化的长远发展。
(三)推动商业盈利与太空环境治理相结合。太空环境的安全稳定是全人类的共同利益,太空碎片缓解、太空交通管理等已经成为国际社会需要尽快解决的太空问题。但是,相当长一段时间以来,由于各方利益难以协调,国际社会在诸如上述太空问题的安全治理方面没有实质性进展,一些初步共识也难以得到执行。如果能够合理引入商业航天参与、赋予太空治理一定的商业价值,或许可以为当前举步维艰的太空治理问题开辟新的解决途径,吸引更多社会力量参与其中,在服务人类社会的同时实现太空的环境安全。
首先,可以开辟太空碎片清理(Space Debris Mediation)领域的盈利模式。随着未来航天产业参与者更趋增多,太空态势感知和太空离轨技术将可能具有更大的商业市场,为在太空运营航天器的机构提供商品化的数据服务、技术支持和装置部件。2014年3月,美国国防承包商分析图形公司(Analytical Graphics)开设了商业空间运营中心(Commercial Space Operations Center),以追踪运行中的卫星和“太空垃圾”。仅仅几个月后,洛克希德·马丁公司宣布将在西澳大利亚开发一个太空碎片跟踪站点。分析图形公司认为,军事太空活动的扩展、商业卫星产业的快速增长以及太空碎片的增多,将增大人们对于太空态势感知和太空碰撞预警的需求,即使没有政府买家,在民用和商业领域这一市场的潜力也是巨大的。
第二,可以发掘太空在轨服务的市场潜力。太空在轨服务不仅能够为轨道上的航天器提供检测、对接、维修,甚至改装等服务,有效延长卫星的使用寿命,还能够执行捕捉太空碎片、拖曳卫星离轨等太空垃圾清除任务。2018年,国际通信卫星公司与诺斯罗普·格鲁曼公司(Northrop Grumman)签订合同,由该公司的两架任务扩展飞行器(MEV)执行对国际通信卫星的在轨服务,通过接管轨道和姿态控制功能来延长其寿命。国际通信卫星公司的首席执行官斯蒂芬·斯宾格勒(Stephen Spengler)表示,在轨服务推迟了公司购买新卫星的需要,还可以帮助卫星将服务转移到星座中的另一颗卫星上。(23)MaRk Holmes, “Satellite Servicing Becomes an Actual Market,” Via Satellite, March 2019.诺斯罗普公司的任务扩展飞行器不仅可以延长卫星的寿命,还能在卫星报废后将其送入墓地轨道,在节省太空轨道资源的同时减少碎片产生的可能性。因此,类似的太空在轨服务具有巨大的商业市场和盈利能力,还可以有效帮助治理太空环境,应当成为未来航天产业投资发展的新方向。
第三,可以进一步探索太空天气预报的商业价值。太空天气的变化可能对轨道航天器乃至地球上的设施、功能和人类生活造成影响。这些巨大的物质云朝向地球时,会在地球、磁层和高层大气周围的空间环境中引起大的电磁风暴,不但会给地球上的电力、通信、医疗等关键基础服务带来威胁,还可能损害地面生物的生命健康。航天器的正常运行也要有效避免太空天气的不利影响。当前,政府部门是提供太空天气预报和预警的主要来源,但根据美国前国家海洋和大气管理局(NOAA)管理员康拉德·劳滕巴赫(Conrad Lautenbacher)的说法,政府机构不可能在每次有太空天气事件发生时,都呼叫国家的每个电力公司。(24)“Space Weather Forecasting Is Becoming Big Business,” Physics Today, April 30, 2012.因此,正如一些商业公司为农民和航空公司等私人客户量身定制公共天气数据一样,太空行业也可以为受到太阳耀斑和地磁风暴影响的公司量身定制太空天气数据,并以此盈利。由于太空天气变化不仅会影响航天器的运行,还会影响到地面的人员和设施,因此这一市场潜力应该是巨大的。例如,预报员可以通过考虑电力公司电力线的方向、暴风雨当天的温度以及对电网的现有需求,来预测电力公司对特定电磁风暴的敏感性。
未来的大国竞争离不开航天领域的竞争,航天领域的创新、发展和应用将会成为大国太空力量的重要组成部分,也能够在有关国家乃至全世界经济社会发展中发挥引领作用。历史证明,商业航天正是推动大国航天产业发展的关键,也是大国前沿科技和管理模式创新探索的试验田。正确认识商业航天中的大国博弈、合理规划商业航天未来的发展路径、规避商业竞争中可能的乱象和陷阱,既是国家太空力量发展的必然要求,也是对于太空治理路径和方式的有效探索。○