美國航天軍民融合向深度發(fā)展

美國在軍民融合（或稱軍民一體化，Civil-Military Integration）方面走在世界的前列。冷戰(zhàn)結(jié)束后，美國經(jīng)濟(jì)發(fā)展遲緩，國防投入也隨之降低，但是國防軍工項目內(nèi)含的經(jīng)濟(jì)效益并沒有得到有效的利用。直至20世紀(jì)90年代后期，美國政府將發(fā)展經(jīng)濟(jì)確定為新的國家安全戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，開始探討如何將軍工需求同民用技術(shù)相結(jié)合，以推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展。近年來，隨著國防經(jīng)費的不斷削減，美國更強(qiáng)調(diào)要利用民用經(jīng)濟(jì)中的技術(shù)創(chuàng)新，來實現(xiàn)國防科技的跨越式發(fā)展。

航天是軍民融合的重要領(lǐng)域。美國的航天事業(yè)分成民用、商用和軍用三大部分。因此，美國航天的軍民融合既包括軍用和商用航天的融合，也包括軍用和民用航天的融合。

一、發(fā)揮硅谷在軍民融合中的作用

2015年4月下旬，美國新上任的國防部長阿什頓·卡特（Ash Carter），在其上任3個月后就訪問了硅谷。這次卡特去硅谷，首先是作為2015年的年度德雷爾講座（Drell Lecture）的演講嘉賓。4月23日，他在斯坦福大學(xué)發(fā)表了題為“重新鏈接五角大樓：創(chuàng)新與網(wǎng)絡(luò)安全的新路徑”（Rewiring the Pentagon: Charting a New Path on Innovation and Cybersecurity）的演講。這個講座是為紀(jì)念斯坦福大學(xué)的著名量子電動力學(xué)家和軍控專家西德尼·德雷爾（Sidney Drell ）而設(shè)立的?？ㄌ卦谘葜v中，首先回憶了自己在德雷爾領(lǐng)導(dǎo)的斯坦福線性加速器中心進(jìn)行博士后研究的經(jīng)歷 ，并說明也正是德雷爾的引導(dǎo)，才使他走進(jìn)了國防安全領(lǐng)域。

卡特告訴聽眾，當(dāng)他成為國防部長時，他的最重要的承諾之一就是在不斷變化的世界中保持美國的領(lǐng)先地位、保持競爭力、吸引報效祖國的新一代，跟上技術(shù)發(fā)展的步伐。他說，就利用商業(yè)利益驅(qū)動的技術(shù)而言，美國國防部希望與產(chǎn)業(yè)界就各個方面建立合作伙伴關(guān)系。硅谷和整個技術(shù)界開發(fā)的產(chǎn)品，一直在推進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會、國防領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型、進(jìn)步和繁榮。這使許多事情變得更容易、更經(jīng)濟(jì)、更安全。他接著表示，近年來，越來越明顯的是這些進(jìn)步和技術(shù)，也給企業(yè)、政府、軍隊和個人帶來了一定程度的風(fēng)險。我們?nèi)绾螠p少技術(shù)帶來的風(fēng)險而又同時發(fā)揮其益處呢？答案就是建立合作伙伴關(guān)系。

卡特說，美國國防部和政府機(jī)構(gòu)的投資，曾在推動硅谷和斯坦福的技術(shù)創(chuàng)新上發(fā)揮了重要作用。例如，互聯(lián)網(wǎng)就是源于美國國防高級研究計劃局（DARPA）的推動，全球定位系統(tǒng)（GPS）最初就是一個防務(wù)項目；谷歌的搜索算法是由美國國家科學(xué)基金會資助的；蘋果公司集成到iPhone中的許多技術(shù)都有美國政府和國防部的資助，美國國家科學(xué)基金會和美國中央情報局共同資助了多點觸控的開發(fā)者；蘋果操作系統(tǒng)iOS的Siri源于DARPA推動的人工智能和話音識別研究；谷歌的自動駕駛汽車源于DARPA的一個挑戰(zhàn)大賽。由此可見，美國國防部和其他聯(lián)邦機(jī)構(gòu)點燃了火種，但硅谷高科技公司讓星火燎原，創(chuàng)造了超乎想象的應(yīng)用。

卡特在這次演講中，關(guān)于后GPS 的導(dǎo)航定位技術(shù)，對硅谷提出了特別的期望。他認(rèn)為美國國防部會繼續(xù)支持GPS衛(wèi)星的研制和發(fā)射，因為它不僅是軍用，而且也提供民用。但需要尋找軍用的不受干擾和不脆弱的另一種途徑。作為這個任務(wù)的重要組成部分，即研制集成在芯片上的更小的慣性導(dǎo)航器件、更小更精確的加速度計和更精確的時鐘，需要發(fā)展微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)。這些技術(shù)目前已在智能手機(jī)上得到了應(yīng)用，現(xiàn)在要把這些技術(shù)轉(zhuǎn)移到軍用上來，并讓它更精確。

為了利用硅谷的創(chuàng)新能力，卡特宣布了一個新倡議——國防科技創(chuàng)新單元-X（DIUX）。這個倡議將探索新興的和突破性的技術(shù)，并與國防部建立直接的關(guān)系，一種新型伙伴關(guān)系?？ㄌ卣f：“我們最好的現(xiàn)役軍人和軍事人員、生活在這里的預(yù)備役人員以及一些最優(yōu)秀的技術(shù)人才，共同組成了這種伙伴關(guān)系。這個團(tuán)隊將加強(qiáng)現(xiàn)有的關(guān)系，并建立新的關(guān)系，同時擔(dān)當(dāng)國防部其他部門的當(dāng)?shù)鼗庸?jié)點。國防部將繼續(xù)在其他方向進(jìn)行嘗試，把我們政府的最好技術(shù)引到產(chǎn)業(yè)界，然后再引回來。”這方面已經(jīng)在實施的一個項目是“國防部長公司研究員”（Secretary of Defense Corporate Fellows）。每年將派遣約15名國防部人員到商業(yè)公司，如甲骨文、思科、聯(lián)邦快遞和其他公司工作。

卡特接著說，為了投資于最有前途的新興技術(shù)，美國國防部需要初創(chuàng)公司和小型企業(yè)的創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力，因為初創(chuàng)公司是商業(yè)創(chuàng)新的前鋒。

卡特在演講的最后部分宣布了美國國防部新的網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略，這方面國內(nèi)媒體已有廣泛報道。除這次演講外，卡特為期3天的硅谷之行，還與很多科技公司高管會面，同時參加由有關(guān)風(fēng)投機(jī)構(gòu)主辦的協(xié)商會議。

對于卡特的硅谷之行，有美國媒體指出，美國近來一直擔(dān)心潛在對手，這些對手正在積極縮小與美國的技術(shù)差距，甚至可能趕超美國。因此，卡特的硅谷之行的目的旨在促進(jìn)技術(shù)以更快、更廉價的方式投入國防應(yīng)用。然而，五角大樓的入駐，也可能面臨科技公司和風(fēng)險投資界的抵制，他們長期以來一直對美國國防部的官僚作風(fēng)和變化無常的預(yù)算計劃感到擔(dān)憂。由此可見，美國的“軍民融合的深度發(fā)展”還有一段很長的路要走。

二、探索軍民融合新方向——搭載載荷

2014年7月10日，“搭載載荷解決方案”（HoPS）向14家公司授出“無限期不定量供貨”（IDIQ）合同。這14家公司包括了歐美主要衛(wèi)星制造商和運營商，如波音、洛馬、空客、 阿里安、諾格、雷神、哈里斯、國際移動衛(wèi)星通信、國際通信衛(wèi)星、銥星、SES、勞拉空間系統(tǒng)等公司。這14家公司已在2011年組成“搭載載荷聯(lián)盟”（HPA）。在這次的“無限期不定量供貨”合同中，也包括給波音等3家公司的項目，要求搭載對北美大部分地區(qū)進(jìn)行大氣污染測量的“對流層污染排放監(jiān)測”（TEMPO）載荷。在前一段時間內(nèi)，美國空軍和聯(lián)盟在按照傳統(tǒng)商業(yè)慣例制定合同時，關(guān)于價格和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)難以達(dá)成一致意見，經(jīng)過近2年的反復(fù)協(xié)商，雙方才終于達(dá)成了共識。

近年來，美國空軍悄然推進(jìn)了HoPS，在這方面美國既有經(jīng)驗，也有教訓(xùn)。早在1976年，美國海軍在休斯公司的商業(yè)衛(wèi)星上就搭載過軍用通信載荷。美國航空航天局（NASA）的載荷也進(jìn)行過多次搭載。但美國空軍第一次采用這個辦法，是在2011年9月由阿里安-5火箭發(fā)射的SES-2通信衛(wèi)星上，搭載了美國空軍的“商業(yè)搭載紅外有效載荷”（CHIRP）。該有效載荷是一種導(dǎo)彈預(yù)警實驗傳感器，以試驗美國空軍寬視場紅外凝視傳感器執(zhí)行太空大范圍監(jiān)視的能力。通過2年的在軌試驗，獲得了大量目標(biāo)和傳感器性能的數(shù)據(jù)，為今后的設(shè)計提供了重要依據(jù)，而據(jù)報道搭載費用只有2500萬美元。

☆ 2011年9月，阿里安-5火箭成功發(fā)射SES-2通信衛(wèi)星

美國空軍計劃用天基紅外系統(tǒng)（SBIRS）代替從1970年開始建設(shè)的國防支援計劃（DSP）衛(wèi)星，但進(jìn)展很不順利。天基紅外系統(tǒng)由兩部分組成，一是位于地球靜止軌道（GEO）上的大型專用衛(wèi)星，二是在高橢圓軌道（HEO）的大型衛(wèi)星上搭載相關(guān)載荷。2011年5月，成功發(fā)射了天基紅外系統(tǒng)-地球靜止軌道（SBIRS-GEO）第一顆質(zhì)量達(dá)2540kg的專用衛(wèi)星，落后于原定計劃 9年。美國政府問責(zé)辦公室（GAO）的報告指出，每顆衛(wèi)星的成本高達(dá)30億美元。因此，為了用較少的錢完成天基紅外系統(tǒng)的傳感器的性能試驗，美國空軍積極實施了“商業(yè)搭載紅外有效載荷”計劃。這次任務(wù)的圓滿完成，讓美國空軍增加了信心，準(zhǔn)備繼續(xù)在商業(yè)衛(wèi)星搭載太空紅外傳感器、太空感知傳感器和太空環(huán)境傳感器，但對于在商業(yè)衛(wèi)星上搭載軍用通信載荷，仍存在較大顧慮。他們認(rèn)為軍用通信有效載荷，對于衛(wèi)星質(zhì)量和功率都有較高的需求，頻譜兼容問題也使其難以在一個單一的衛(wèi)星平臺上分別適應(yīng)軍事通信有效載荷和商業(yè)通信有效載荷。在這方面，澳大利亞國防軍（ADF）卻利用寄宿有效載荷機(jī)會，將他們從波音公司購買的特高頻（UHF）載荷安裝在了國際通信衛(wèi)星-22（Intelsat-22）上。該衛(wèi)星是波音公司根據(jù)合同為國際通信衛(wèi)星公司建造的。澳大利亞當(dāng)局表示UHF載荷項目利用寄宿有效載荷的方案，與常規(guī)的專用衛(wèi)星購買和發(fā)射方案相比，節(jié)省了約40%的成本。

掌管著美國軍事太空系統(tǒng)的美國空軍航天和導(dǎo)彈系統(tǒng)中心（SMC）發(fā)展計劃指揮部是HoPS的主管機(jī)構(gòu)。HoPS項目要求合同簽約方能向美國空軍及其他美國政府組織提供在商業(yè)衛(wèi)星上寄宿政府有效載荷以完成目標(biāo)任務(wù)的能力。HoPS的合同要求對方可以建成全功能的在軌寄宿有效載荷系統(tǒng)，并建成將有效載荷數(shù)據(jù)發(fā)送到政府終端用戶的地面集成系統(tǒng)的裝備和界面。在衛(wèi)星工業(yè)中，多重有效載荷是常見的，例如將為完成不同特殊任務(wù)而設(shè)計的電子元件和傳感器包安裝在同一航天器上，共享發(fā)射、推進(jìn)和電力，并分擔(dān)成本。在商業(yè)衛(wèi)星上寄宿有軍用有效載荷，由于不需要研制整星，不僅節(jié)省了成本，而且大大縮短了研制時間，更由于分散布置了軍用載荷，提高了美國空軍太空體系結(jié)構(gòu)的抗毀性。在未來5年內(nèi)，將發(fā)射80顆商業(yè)通信衛(wèi)星，寄宿載荷機(jī)會很多，因此美國空軍準(zhǔn)備向該項目投入近5億美元。因此，在商業(yè)航天器上寄宿軍方有效載荷，是一種將軍方需求融合到商業(yè)衛(wèi)星任務(wù)中的創(chuàng)新方法。

三、開展“商業(yè)整合單元”項目

據(jù)美國《航空周刊》網(wǎng)站2015年6月7日報道，美國政府日漸形成一種共識，即太空資產(chǎn)，包括商業(yè)、民用和國防衛(wèi)星，在軌道上已不再安全，美國空軍與6家頂級商業(yè)運營商正在開展第一個全新的試驗項目，以期改善他們之間的數(shù)據(jù)交換。

為此，2015年夏季，在范登堡空軍基地的聯(lián)合太空運行中心（JSPOC），將開展對“商業(yè)整合單元”（CIC）為期6個月的試用期運行。聯(lián)合太空運行中心是集成化態(tài)勢感知及指揮與控制中心，最終向美國戰(zhàn)略司令部提供報告。這個試點項目的目的是更好地改善商業(yè)運營商和軍方之間的計算機(jī)接口?！吧虡I(yè)整合單元”將包括來自六大國防部商業(yè)供應(yīng)商的人員和資源：這些公司包括數(shù)字地球公司、歐洲通信衛(wèi)星公司、國際移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)公司、SES、國際通信衛(wèi)星公司、銥星公司等。不過，其他商業(yè)運營商也將受益?！吧虡I(yè)整合單元”將作為聯(lián)合太空運行中心內(nèi)部的行業(yè)代表與聯(lián)系中介。長期以來，商業(yè)運營商一直呼吁加強(qiáng)與國防部及情報界的合作?！吧虡I(yè)整合單元”就是美國國防部希望改善其太空態(tài)勢感知的若干舉措之一。“商業(yè)整合單元”將從聯(lián)合太空運行中心獲得信息技術(shù)支持，并占用運行中心計算機(jī)的存儲空間。

聯(lián)合太空運行中心宣布，現(xiàn)已跟蹤到軌道上23000個目標(biāo)，隨著2顆新的地球同步軌道空間態(tài)勢感知計劃（GSSAP）衛(wèi)星提供情報之后，這一數(shù)字有望增加。GSSAP衛(wèi)星將幫助美軍獲取太空態(tài)勢感知能力，幫助美軍應(yīng)對電磁干擾，還能幫助其他商業(yè)衛(wèi)星公司了解運行衛(wèi)星存在的威脅。在試點階段，“商業(yè)整合單元”每天將運行8～12h。在突發(fā)事件中，參加者將隨叫隨到。最后，該單元將實現(xiàn)24h運作。在試點期間，參加者將建立那種“機(jī)到機(jī)”接口，以便軍事和商業(yè)用戶之間更好地共享數(shù)據(jù)。

運營商希望演練在各種太空場景下太空保護(hù)的運行概念和流程，從最引人注目的衛(wèi)星碰撞或攻擊，到常規(guī)的電磁干擾。目前，美軍應(yīng)對大多數(shù)太空中的突發(fā)事件（如衛(wèi)星碰撞）的常規(guī)流程已經(jīng)就位。不過，有了“商業(yè)整合單元”，處理衛(wèi)星干擾事件的流程及過程將更加嚴(yán)格，通過向運營商提供更多與異常事件相關(guān)的數(shù)據(jù)，或?qū)⒂兄诖_定是否有某些危險原因在起作用。通過試點項目，有望形成可供商業(yè)和國防運營商開展訓(xùn)練的標(biāo)準(zhǔn)化流程。

自美國白宮批準(zhǔn)在2016—2020財年為“太空防護(hù)”增加50億美元投資之后，開展“商業(yè)整合單元”項目是空軍強(qiáng)調(diào)的若干舉措之一。美國空軍航天司令部司令約翰·海騰稱，實際上，其他項目也將受益于投資改善聯(lián)合太空運行中心的任務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以讓指揮官在太空對異常事件做出反應(yīng)，而不僅僅是觀察它們。美國空軍也有可能開始天基空間監(jiān)視系統(tǒng)（SBSS）衛(wèi)星的后繼項目，以收集更多數(shù)據(jù)，增加現(xiàn)有太空目標(biāo)跟蹤目錄；還有可能采購更多GSSAP衛(wèi)星。

四、軍方深化與NASA的合作

☆ GSSAP衛(wèi)星

美國的航天體制與中國不同，整個航天事業(yè)分成民用、商用和軍用三大部分，其民用航天活動由NASA負(fù)責(zé)。因此，美國航天軍民融合的內(nèi)容的另一方面就是軍方和NASA的合作。

1958年7月29日，美國總統(tǒng)艾森豪威爾簽署了法案，成立NASA，取代了其前身美國國家航空咨詢委員會（NACA）,負(fù)責(zé)制定、實施美國的民用航天計劃與開展航空航天科學(xué)研究。由于NACA承擔(dān)的任務(wù)是發(fā)展軍民兩用的航空科學(xué)技術(shù)，因此，在NASA成立后繼承了NACA的這個傳統(tǒng)。

在NASA早期的民用航天活動中，也十分重視發(fā)展軍民兩用航天技術(shù)，而NASA與軍方的合作在發(fā)展航天運載系統(tǒng)中尤其明顯。在許多民用航天發(fā)射中，也采用許多軍方研制的彈道導(dǎo)彈。例如，在水星計劃（Project Mercury）的軌道飛行任務(wù)中，使用了美國空軍的阿特拉斯導(dǎo)彈；在雙子星計劃（Project Gemini）使用了空軍的泰坦導(dǎo)彈。阿波羅登月計劃時中斷了這種合作，但在登月計劃結(jié)束后，NASA和軍方都把低軌航天運載的希望寄托在航天飛機(jī)，甚至軍方為此放棄了運載火箭的研制。但航天飛機(jī)的運輸費用居高不下，迫使美國空軍開始研制新的改進(jìn)型一次性運載火箭（EELV）, 并組建了美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司（ULA），運營德爾他-2、4（Delta-2、4）和宇宙神-5（Atlas-5）等3套發(fā)射系統(tǒng)。

☆ NASA曾設(shè)想用航天飛機(jī)發(fā)射X-37

NASA與軍方很早就在先進(jìn)航天運載系統(tǒng)和高超聲速技術(shù)方面就與NASA進(jìn)行過緊密合作。在20世紀(jì)80年代中期，NASA在美國空軍的大力支持下（空軍出資占比80%），實施了“國家空天飛機(jī)計劃”（NASP）。在這項計劃下馬后，NASA執(zhí)行了一項規(guī)模較小的X-43A的飛行試驗計劃。飛行試驗結(jié)束后，根據(jù)NASA和軍方聯(lián)合制定的“國家航空航天倡議”（NAI），高超聲速技術(shù)的主要研究工作轉(zhuǎn)由美國軍方負(fù)責(zé)，繼續(xù)進(jìn)行了以高超聲速導(dǎo)彈為背景的X-51A的飛行試驗和其他高超聲速飛行器的飛行試驗。另外一個NASA與美國軍方接力跑的例子，就是發(fā)展著名的無人小型航天飛機(jī)X-37B。它在前期為NASA開發(fā)的X-37，后來中途交給軍方，軍方接管后改名為X-37B，其試驗任務(wù)也有相應(yīng)變化。

在航天飛機(jī)退役后，NASA寄希望發(fā)展商業(yè)運載火箭來向國際空間站運貨運人。但由于軌道科學(xué)公司的安塔瑞斯-130（Antares-130）火箭和美國太空探索技術(shù)公司的獵鷹-9（Falcon-9）火箭相繼失事，下一次載貨任務(wù)只能用宇宙神-5火箭來發(fā)射軌道科學(xué)公司的天鵝座（Cygnus）貨運飛船，而波音公司的乘員空間運輸-100（CST-100）載人飛船本來就是要用宇宙神-5火箭發(fā)射，而NASA自己的獵戶座（Orion）飛船的第一次無人飛行試驗是采用德爾他-4運載火箭來發(fā)射的。由此可見，在運載火箭方面，軍方和NASA又有了很大的合作空間。例如，美國空軍將與NASA合作開展一項關(guān)于下一代上面級推進(jìn)系統(tǒng)的研究，研發(fā)的新的上面級發(fā)動機(jī)將替換軍方使用的普惠·洛克達(dá)因公司的RL-10發(fā)動機(jī)。

在其他方面，包括太空監(jiān)測、在軌服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、通信和遙感等領(lǐng)域，軍方和NASA都將有更深入的合作。也應(yīng)指出，軍方和NASA在使用對方的地面基礎(chǔ)設(shè)施上也相互提供方便。如軍方在研制X-37B和X-51A時，曾使用過NASA有關(guān)研究中心的風(fēng)洞設(shè)備，而NASA研制獵戶座飛船時，也使用了美國空軍阿諾德工程中心的9號高超聲速風(fēng)洞。

五、結(jié)束語

從上述美國航天軍民融合的新動向中，我們看到美國航天的軍民融合已經(jīng)從“以軍帶民”向“軍民一體化”和“寓軍于民”的方向轉(zhuǎn)變。為了實現(xiàn)軍民的深度融合，美國最大的困難是軍方和商業(yè)公司存在利益沖突，而軍方和NASA的合作也比較松散。因此，美國航天軍民融合仍然面臨許多困難。

● 文 _黃志澄