深空探测国际合作发展动向观察

孙青 朱晓宇（北京空间科技信息研究所）

近年来，主要航天国家包括新兴航天国家将深空探测作为航天活动的重点之一，在月球、火星、水星以及小行星探测领域开展了一系列探测活动，并纷纷采用国际合作模式。中国航天坚持独立自主与开放合作相结合，在以月球、火星探测为代表的深空探测任务中开展了国际合作，并逐步提升合作水平。本文主要总结深空探测国际合作领域近期（截至2022年1月）发展动向，根据各国开展国际合作的不同目的，分析其合作模式及特点，在此基础上，尝试就中国在深空探测这一未来重要发展领域开展国际合作的宗旨、模式、途径等问题进行探讨，就关于我国未来开展深空探测国际合作提出一些思考及观点。

1 俄美欧陆续达成合作，对金星开展系统性探测

美俄同意开展金星联合探测，深空探测成两国难得合作领域

2021年11月，经过8年反复，俄罗斯与美国终于就联合开展名为“金星-D”（Venera-D）的金星探测任务达成协议，将对这颗距离地球最近、但环境极端恶劣的太阳系行星开展联合探测。“金星-D”探测器主要由一个轨道器、一个着陆器和一个基站组成，最终目标是对该行星的大气、气溶胶和土壤进行采样并运回地球。

“金星-D”计划最先由俄罗斯提出，俄美在2013年初次达成合作意向，但因两国政治关系恶化等各种原因一直未启动，此后数年中经历了几番波折。与俄罗斯将金星作为近年来唯一力推的深空探测项目不同，美国深空探测重点在于载人登月以及登火，只将金星探测列为小型深空探测计划下备选项目之一。随着美国和俄罗斯政治关系日益紧张，两国在载人航天和空间探索方面的伙伴关系不断松绑，大部分合作项目处于暂停状态。直到2021年6月，美国终于确定金星探测计划后，积极与俄联络，最终双方达成合作。目前，双方尚未公布最新的合作分工和时间安排。但根据之前的合作计划，俄罗斯或将主要负责提供“质子”火箭（Proton）或“安加拉”火箭（Angara）作为发射平台，以及探测器着陆金星表面的技术；而美国根据其研制的用于其他天体外部环境的抗侵蚀材料的经验，与俄罗斯共同开发探测器相关技术。

在俄美逐渐脱离航天合作关系，且两国在“国际空间站”（ISS）延期、月球“门户”（Gateway）等项目方面仍然存在较大分歧的背景下，金星探测已成为双方难得的合作机遇，可见深空探测领域与其他航天领域相比，受国家安全、意识形态以及政治分歧的影响性较小，国家间达成合作的可能性更高。

俄美达成合作也可减轻双方财政及技术负担。根据俄罗斯的计划，整个任务可能耗资170亿卢布（约2.14亿美元）。目前俄罗斯航天国家集团（ROSCOSMOS）因多年来的经费削减而举步维艰，深空探测计划进展缓慢，因此放弃木星项目，专注金星探测。等待美国加入多年未成后，俄罗斯曾于2020年宣布将独立完成金星项目，但2021年10月，俄罗斯总统普京决定在未来3年（2022-2024年）中将每年的航天预算削减16%，金星项目经费再受重压，与美合作有利于解决困境。而美国除成本考量外，与俄罗斯开展合作，也是为了吸收俄罗斯在金星探测方面独有的先进经验技术。俄罗斯作为唯一一个成功在金星着陆航天器的国家，在金星探测方面存在着优势。因此，双方合作既能节省经费，也可大大缩短建造金星探测器和各类设备的时间。

2022年2月底，受俄罗斯与乌克兰爆发战争影响，俄罗斯宣布将暂停与美国金星探测合作，独自开展或寻求与中国合作，目前后续发展还待进一步观察。

美欧接连立项金星轨道探测任务，从载荷合作到任务间协作

2021年6月2日，美国国家航空航天局（NASA）在其“发现”（Discovery）低成本行星科学任务计划的最新一轮任务筛选中选定了两项金星探测任务，代号分别是“达芬奇+”（DAVINCI+）和“真理”（VERITAS）。这是NASA 30多年来首次宣布要开展金星无人探测任务。金星探测第一个任务是金星深大气层惰性气体、化学和成像调查“达芬奇+”探测器。第二个任务被称为金星辐射率、射电科学、干涉雷达、地形和光谱学卫星“真理”。每项任务估计需耗资5亿美元，拟在2028-2030年间发射。

在NASA宣布选定两项金星探测任务仅一周后，欧洲航天局（ESA）在6月10日也把一项金星轨道探测任务选定为下一项中级科学任务。ESA公布的“展望”（En-Vision）轨道器将配备成套的光谱仪、探测仪和雷达设备，以研究金星的内部、表面和大气。“展望”最早将会在2031年发射，耗资拟控制在5亿欧元（6.1亿美元）上下。

美欧多年来在深空探测领域开展了较为顺畅的合作，双方积累良好的合作经验，伙伴关系紧密。虽然ESA和NASA尚未就上述金星任务的选定及其时间安排进行协调，但在载荷合作方面已经沿袭了双方既往在火星、木星、太阳抵近领域等探测任务上的合作传统，将互相提供各自探测器的部分有效载荷。NASA喷气推进实验室（JPL）将为“展望”提供一台金星合成孔径雷达（VenSAR），而意大利航天局（ISA）和法国国家空间研究中心（CNES）将为美方的“真理”探测器提供一台类似的雷达，德国航空航天中心（DLR）将为“真理”提供红外测绘仪。

除载荷合作外，NASA与ESA可能会在科学目标及任务设定、数据采集互补等方面开展协同，从而对金星开展全面而富有成效的探测。这种多任务协作方式已经在双方开展的太阳抵近领域等探测任务中采用过，ESA与NASA分别发射了“太阳轨道器”（Solar Orbiter）和“帕克”太阳探测器（Parker Solar Probe），通过各自任务收集互补的数据集，以期得到更为全面的研究结果。通过多任务协作的方式替代联合合作任务，可降低因某一合作方问题拖延整个任务的风险，同时发挥各自在科学仪器、工程及研究方面的专长，提高合作和科学探测的成功率。

2 美国通过推广月球探测计划谋求全球领导力

美国全力推进《阿尔忒弥斯协定》签署，积极扩圈

面对“国际空间站”（ISS）即将到期的情况下，重新构建国际合作项目、拉拢合作伙伴成为美国政府的重要事项之一。NASA正加紧推动其重返月球的“阿尔忒弥斯”（Artemis）计划。美国在全球范围内为这一计划招揽国际伙伴以汇集力量，实现载人重返月球这一目标。而感兴趣的国家需要先签署一项名为《阿尔忒弥斯协定》（Artemis Accords）的多边协定，该协定适用于包含“阿尔忒弥斯”计划在内的月球、火星、彗星和小行星探测，旨在制定和遵守一系列太空行为标准，包括太空资源开发及利用、空间硬件的互操作性、遗产保护、设立安全区等。

2020年10月13日，美国与澳大利亚、加拿大、意大利、日本、卢森堡、阿联酋、英国以创设成员身份签署《阿尔忒弥斯协定》，之后乌克兰于11月签署。2021年韩国、新西兰、巴西、波兰和墨西哥先后签署协定， 2022年1月以色列签署协定，目前签署国总数已达15个，地理范围涵盖北美、欧洲、大洋洲、拉美和亚洲。美国副总统哈里斯在2021年12月1日召开的国家航天委员会上表示，要以“阿尔忒弥斯”和空间交通管理这两项活动为抓手推进国际规则和规范，明确新政府将设法扩大《阿尔忒弥斯协定》的签约国数量。

虽然美国以“防止误解”为由大力推广《阿尔忒弥斯协定》，但其意图在于绕开联合国框架，以协定为基础，与在月球等空间资源开发利用方面“志同道合”的国家进行正式谈判，主导制定月球与深空探测国际规则，以填补现有国际空间法律制度空白，从而重塑其在全球航天领域的主导权。

“门户”项目合作稳步推进，仍积极拉拢俄罗斯

除《阿尔忒弥斯协定》外，美国在月球空间基础设施方面也广泛争取国际合作。美国计划建造用于深空运输中转和月球及深空研究的绕月空间站——月球“门户”，作为多用途“前哨”站，与月球基地共同构成“阿尔忒弥斯”计划的重要组成部分。NASA已就“门户”项目与ESA、日本宇宙航空开发机构（JAXA）和加拿大航天局（CSA）达成了合作协议。

因“门户”项目早于“阿尔忒弥斯”计划提出，参与“国际空间站”各方均倾向于沿用“国际空间站”国际合作伙伴关系，即之前《加拿大、欧空局成员国、俄罗斯联邦、美国政府间关于民用国际空间站合作协议》（IGA）及其框架下一系列备忘录、执行安排、合同等构成的协议制度。NASA官员确认关于建造“门户”项目的合作可与其他“阿尔忒弥斯”计划中项目不同，通过延续“国际空间站”施行的政府间协议来实现。

目前，“国际空间站”合作方中，只有俄罗斯未加入“门户”项目。NASA和ROSCOSMOS于2017年底宣布了一项非正式协议，拟由俄罗斯为该项目提供一个气闸舱，但俄罗斯对任务分配不满，且美国在2020年《阿尔忒弥斯协定》的早期谈判时，试图将俄罗斯排除在外，俄宣布将不参与“门户”项目。2021年3月，中俄两国签署了《关于合作建设国际月球科研站的谅解备忘录》，正式启动国际月球科研站的合作。尽管视此为重大挫折，NASA局长仍在不同场合表示将与ROSCOSMOS就探月项目进行商谈，没有放弃拉拢俄罗斯加入“门户”项目的努力。

3 阿联酋通过国际合作实现深空探测技术突破

2020年7月，与中国天问一号、美国毅力号（Perseverance）火星探测任务同期，阿联酋发射了希望号（Hope）火星探测器，开展了阿拉伯世界首次火星探测任务。希望号于2021年2月成功进入火星轨道，并于2021年5月正式开启工作模式。阿联酋成为继苏联、美国、ESA、印度之后第五个成功部署探火任务的国家（地区）。该任务由美国、日本、阿联酋三国合作完成，依托先进外援，阿联酋首次探火即告成功。希望号探测器搭载3台研究火星大气层和监测气候变化的设备，主要任务是拍摄火星大气层图片，研究火星大气变化。完成首期任务后，二期预计扩展至2025年。

虽然阿联酋在2014年才成立航天局，但因其资金雄厚，短时间内发展了各类航天计划，包括通信卫星、火星探测、月球探测、遥感卫星、小卫星等，采用购买以及技术学习加合作等方式，与世界顶尖的机构和企业合作开展了高水平的国际合作任务，迅速提升了空间活动水平，也培育了大量航天人才。

具体到希望号，阿联酋深度参与了合作研发。阿联酋航天局（UAE Space Agency）主要负责管理和参与部分科研，投入200多名本国航天工程师组成了火星项目团队，与美国工程师一起工作，耗资2亿美元完成了这项深空探测任务。探测器及所搭载的3台科学载荷探测成像仪、红外光谱仪、紫外光谱仪均由国际协作方式完成研发，由几乎参与了NASA所有空间探测任务的美国科罗拉多大学大气与空间物理实验室主导，亚利桑那州立大学和加州伯克利大学辅助，阿联酋穆罕默德·本·拉希德航天中心（MBRSC）深度参与。希望号采用的运载火箭是执行过多次深空探测任务的日本H-IIA火箭。飞控等重要阶段由NASA深空网络和飞控中心提供服务并一同参与。

阿联酋国家航天局成立之初所获预算高达52亿美元，超过其当年国内生产总值（GDP）的1%。2014年在该国总统哈利法·本·扎耶德·阿勒纳提出“进军火星”后，阿联酋举国支持，通过与深空探测领域世界顶尖机构及企业开展国际合作，以全球采购加联合研发为发展模式，迅速提升了其深空探测能力及水平。

4 国外深空探测国际合作发展特点

总结美国、俄罗斯、欧洲、阿联酋、日本等国家（地区）在开展深空探测国际合作方面的主要发展动向与发展模式，主要呈现以下几个特点：

符合自身特点的国际合作模式是前提

在深空探测中开展国际合作，除更好地实现科学目标、提升科技及综合实力外，更是在为国家政治外交战略服务。在这一具有高复杂性和高挑战性的领域，各国根据自身发展需要及水平，采用不同模式开展国际合作。

美国在深空探测领域具有最为先进的科技和最丰富的工程及实践经验，在开展大型深空探测计划时，已将拉拢国际伙伴、提升自身国际影响力作为顶层设计纳入其发展战略及实施计划，凭借其绝对优势不断吸引、挑选并绑定同盟，通过开展国际合作，实现自我利益最大化，确保其在技术与政策领域的双领先地位。

美国与欧洲国家在木星、火星、水星探测领域开展了一系列载荷或任务级，以及任务间的项目合作，通过加深合作进一步绑定欧洲同盟；在与俄罗斯存在政治分歧的背景下，依然保持合作，吸收其先进经验的同时进行技术探底。

俄罗斯受技术实力和财务限制，所开展深空探测项目规模及数量较美国而言较少，凭借其传统优势开展合作，在节省资源同时实现国际关系突破。

日本通过在隼鸟二号（Hayabusa-2）中与德法澳美等国成功开展了深度合作，逐步取得一定国际影响力和号召力。其通过各类多双边合作机制分享合作机遇和成果，在不断增强亚太地区影响力的同时，借助国际合作向欧美阵营靠拢。国内企业更是借此声誉成功拓展了发射、探测器研制等国际业务，收获良好的经济效益。

欧洲国家通过不断努力，通过ESA汇聚资源、团结协作，逐步摆脱对美国合作的依赖，在深空探测关键技术取得一定优势，从而为其对外合作赢得主动地位。

阿联酋大力发展航天工业，以助推其从石油国家向知识科技型经济转型，制定了“阿联酋2071百年计划”，并在空间发展领域实施“2117年火星战略”，在国富技术弱的情况下，举全国之力与国际最顶尖的机构开展合作，迅速提升了深空探测技术水平，借此提升民族自信心、推动科技进步。

领先的技术经验是构建国际合作的必要基础

美国与俄罗斯之间的空间活动合作，之所以在两国日益紧张的政治环境中，历经波折依然能够持续，主要取决于俄罗斯掌握了美国不具备的技术及经验，其在金星环境、火箭发动机方面掌握的先进经验，几十年来一直未被超越。美国能够吸引阿联酋、日本、欧洲等国家（地区）合作也是如此。因此，具备独立自主的技术经验，能够引领、策划和开展世界先进探测任务，是吸引其他国家加入国际合作的必要基础。

美国与德、法、意等欧洲国家，以及同日本在深空探测领域各有所长，他们在该领域拥有长期合作史，充分利用了各自在先进仪器制造、科学数据研究等方面的优势，从而能够在各自任务公布后，迅速找到合作契合点开展合作，并取得丰硕的成果。

顺畅的协调合作机制是拓展国际合作的重要条件

近年来，欧、美、日等在深空探测领域构建了较为频繁和顺畅的协调机制，从高层的国家领导人、航天机构领导人互访互动到基层科研、学术、产业界的密切交流沟通，都为开展联合任务创造了有利环境。

美、日、德、法等国在深空探测领域开展了较多合作，往往是通过一次合作熟悉各自优势、工作流程以及未来安排，在增强技术及能力互信后，后续不断扩展合作领域，达成多次合作。

例如，美、欧、加、日等在“国际空间站”合作中所磨合的合作机制为后续拓展至地月空间的合作奠定良好基础，而美国通过多年国际合作机制研究与实践积累，新近推出的《阿尔忒弥斯协定》，更是在符合并扩大美国利益前提下，吸纳国际合作的又一项重要机制成果。

日本与德国、法国在隼鸟二号任务合作成功后，在深空探测领域建立了良好合作关系，不仅将合作关系扩展到数据分析等领域，还将合作机制延伸到后续任务安排中，一致决定在JAXA主导的火星卫星探索（MMX）任务中开展合作，JAXA通过不断与美欧等国签署多层级甚至全面的合作协议以及实施安排，固化合作关系。

5 启示

结合国外先进经验，就我国开展深空探测国际合作提出以下几点思考：

（1）坚持自主创新、实现关键技术国际领先

面对前与发达国家存在差距，后有印度、日本等国追赶的严峻形势，我国唯有坚持独立自主、自力更生，努力实现技术赶超，才能赢得国际同行的认可和追随。

只有突破现有技术瓶颈，着力研发大推力运载火箭、回收及可重复使用技术，地外天体的进入、着陆与起飞技术，以及行星际激光通信技术等多项技术，真正掌握前沿先进科技，并提出国际领先且具有国际号召力和吸引力的科学目标、任务构想及实施方案，具备独立自主开展高复杂性大规模的深空探测工程等空间活动的能力，才能吸引高水平的国际合作伙伴，实现“以我为主”、优势互补，从而开展真正平等、互利、互惠的国际合作。

（2）加大我国深空探测工程对外开放力度，优化国际合作环境

近年来，我国在月球及深空探测方面取得令人瞩目的成就，但是国际合作机制以及各项具体实施政策与欧美等国家相比尚存在一定差距。在深空探测方面，重大工程国际合作机制与安排、成果发布、数据共享合作政策等还尚不明朗。例如，国际社会特别是科学界在衷心祝贺我国成绩的同时，也一直在关注每次探测成果的共享和发布。他们关注月球样品的分发使用、关注探测工程进程中发表的论文内容及数量等，呼吁中国能尽快公开更多成果。中俄公布的国际月球科研站计划，外国科学家表示赞赏支持的同时，也希望能够明确具体的加入方式。

因此建议加大深空探测工程对外开放力度，积极探索从工程论证、发布、实施，数据收集分发、成果研究以及应用整个链条向国际开放，主动谋划通过各类多边、双边合作平台，及时充分地公开和共享探测进展及成果，不断优化对外合作政策及程序，树立我国科技先进、公开透明的航天大国形象，为我国开展国际合作营造良好环境。

（3）积极努力融入深空探测领域国际交流，为后续合作创造条件

在深空探测领域开展国际交流与合作既需要充分把握深空研究前沿、趋势及热点，也需要了解国外精神文化背景以及价值观，努力消弭误解、扩大共鸣，要积极利用世界语言，讲好中国故事。

目前，全球新冠肺炎疫情阻滞了国内外人员交流，但国外相关机构之间的互动和互访却十分频繁，我国的对外交流合作活动与国外同行的差距和隔阂日益凸显，将对后续开展项目合作产生不利影响。建议国家主管部门及各科研单位支持鼓励并搭建各种研讨与交流的平台及渠道，让科研工作者代表、权威专家，以及科技工作者与国外相关科学家、工程人员、学者进行线上交流，保持与国外航天深空探测领域的密切沟通，努力保持与世界的互联互通。

未来，应鼓励广大科技工作者及政府代表积极参与各类航天及天文领域国际学术及管理组织，赴海外访学、交流等，加大对中国航天及深空探测任务及成果的宣传宣介，了解掌握国际研究趋势及热点，构建透明、畅通的国内外交流机制和支持条件，为未来开展实质性、大规模合作奠定基础。

（4）主动作为，创新模式规则，引领深空探测国际合作发展

深入研究学习美国、欧洲、日本所开展国际交流与合作模式方法，充分借鉴其先进经验。在此基础上，应勇于创新，主动作为，摒弃跟随思想，在国际合作项目设计以及合作规则、机制方面敢于争先，打破陈规，主动策划重大国际合作项目，主导提出世界领先的合作模式方法。着重探索建立融会并引领世界潮流、兼具中国特色的合作机制与模式，从全球太空治理议题，到项目合作机制政策，均应主动谋划，率先提出“中国方案”，广泛争取国际支持，逐步成为国际规则制定乃至主导者，从而进一步提升国际合作水平，服务国家发展大局。