□ 方勇

2016世界航天發(fā)展動向與影響

□ 方勇

2016年，世界主要國家著眼未來空間安全挑戰(zhàn)，積極布局調(diào)整空間發(fā)展戰(zhàn)略，創(chuàng)新發(fā)展航天裝備與技術(shù)，商業(yè)航天應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓展，深空探測取得新突破。

印度可重復(fù)使用運(yùn)載器技術(shù)驗證機(jī)

美國大西洋空間再平衡戰(zhàn)略

“獵鷹”9號實現(xiàn)首次海上回收

主要國家積極調(diào)整空間發(fā)展戰(zhàn)略

隨著美國內(nèi)外部環(huán)境和空間安全觀的轉(zhuǎn)變，美國正在醞釀?wù){(diào)整空間安全戰(zhàn)略。

一是強(qiáng)化“空間威懾”戰(zhàn)略指導(dǎo)下的“體系彈性”建設(shè)。美國國防部認(rèn)為，隨著中俄反衛(wèi)星能力的不斷增強(qiáng)，美國空間系統(tǒng)面臨更多威脅。美國負(fù)責(zé)空間政策的副助理國防部長道格拉斯·洛韋羅表示，在懾止空間戰(zhàn)爭方面，美國更需要依賴防御手段，而不是進(jìn)攻手段。美國將重點加強(qiáng)空間體系“彈性”建設(shè)，以提高空間系統(tǒng)的抗毀性。美國大西洋理事會發(fā)布的《面向新國家空間安全戰(zhàn)略：戰(zhàn)略再平衡時機(jī)來臨》報告認(rèn)為，基于當(dāng)前空間戰(zhàn)略環(huán)境以及美國空間發(fā)展目標(biāo)，美國應(yīng)推動空間“戰(zhàn)略再平衡”，從外交與技術(shù)手段兩方面入手，發(fā)展“主動防御”空間安全戰(zhàn)略。

二是調(diào)整空間威懾戰(zhàn)略。為應(yīng)對空間安全的新變化，美國空間威懾思想正在從強(qiáng)調(diào)進(jìn)攻的“硬”威懾手段，轉(zhuǎn)向提高空間系統(tǒng)彈性等“軟”威懾手段。洛韋羅表示，與報復(fù)性打擊相比，更好的空間威懾方法是確保對手無法從空間攻擊獲益，并提高對空間系統(tǒng)發(fā)起攻擊的政治難度。1月，美國智庫新美國安全中心發(fā)布《從庇護(hù)所到戰(zhàn)場：美國空間防御與威懾戰(zhàn)略框架》報告，認(rèn)為美國要實現(xiàn)可靠、有效的空間威懾，需采取“有限空間戰(zhàn)”戰(zhàn)略，即美國需制定限制對手實施空間戰(zhàn)，并能使美國有效利用空間作戰(zhàn)規(guī)則，發(fā)展具有威懾力的作戰(zhàn)能力以執(zhí)行這些規(guī)則，同時還要獲得潛在對手對這些有利于美國限制規(guī)則的認(rèn)同。

（二）俄羅斯力求恢復(fù)傳統(tǒng)航天大國領(lǐng)先地位

2016年3月，俄羅斯政府審議通過《2016-2025年俄聯(lián)邦航天規(guī)劃》（草案），根據(jù)規(guī)劃，未來十年俄羅斯將為航天活動撥款14060億盧布，并視經(jīng)濟(jì)情況，或于2022年后再補(bǔ)充1150億盧布，意圖發(fā)揮其在空間技術(shù)領(lǐng)域的傳統(tǒng)優(yōu)勢，實現(xiàn)俄羅斯航天的再度崛起。

（三）日本積極布局未來空間軍事技術(shù)能力發(fā)展

2016年8月，日本防衛(wèi)省發(fā)布首份《防衛(wèi)技術(shù)戰(zhàn)略》和《2016年防衛(wèi)技術(shù)中長期展望》文件，規(guī)劃了未來一段時期日本防衛(wèi)技術(shù)和武器裝備發(fā)展的方向和重點，在空間領(lǐng)域明確了“情報搜集”、“情報共享”、“穩(wěn)定利用”三項核心軍事能力，強(qiáng)調(diào)“提高衛(wèi)星抗毀性、確保在發(fā)生各種事態(tài)時可持續(xù)發(fā)揮作用”，并將衛(wèi)星搭載型紅外傳感器技術(shù)、太空監(jiān)視技術(shù)、機(jī)載空中發(fā)射技術(shù)、提高任務(wù)效果技術(shù)列為未來軍事航天技術(shù)領(lǐng)域優(yōu)先發(fā)展方向。

航天裝備與技術(shù)發(fā)展取得新突破

（一）可重復(fù)使用運(yùn)載器技術(shù)多方案并行發(fā)展

(3)BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)DEA溶液吸收能力進(jìn)行較準(zhǔn)確的預(yù)測，其平均相對誤差與最大相對誤差普遍較小，說明預(yù)測值與真實值比較接近，完全滿足誤差小于10%的相關(guān)要求。

組合動力、升力式水平返回兩級入軌運(yùn)載器是目前研究熱點。美國空軍研究實驗室發(fā)布基于英國“佩刀”組合發(fā)動機(jī)的兩種水平起降兩級入軌空天飛行器概念方案。方案1為部分可重復(fù)使用兩級入軌飛行器。包含可重復(fù)使用的第一級（即下面級）和內(nèi)置一次性使用的第二級（即上面級），能夠?qū)?.25噸載荷送入183千米高的圓軌道。方案2為完全可重復(fù)使用兩級入軌飛行器，其中第一級總體布局與方案1第一級相似，采用2臺“佩刀”發(fā)動機(jī)，使用液氫液氧燃料。圍繞可重復(fù)使用空天飛行器研制，美國著眼近期和遠(yuǎn)期，已開展了基于火箭動力、基于“渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機(jī)”、基于“火箭基組合循環(huán)發(fā)動機(jī)”的多種方案預(yù)研?；凇芭宓丁卑l(fā)動機(jī)的新路線有望成為既有技術(shù)布局的競爭者，加速美國可重復(fù)使用空天飛行器的創(chuàng)新發(fā)展。

2016年5月和8月，印度分別進(jìn)行了“可重復(fù)使用運(yùn)載器技術(shù)驗證機(jī)”（RLV-TD）首次飛行試驗和超燃沖壓發(fā)動機(jī)首次帶飛點火試驗。這兩次試驗都是印度為其未來空天運(yùn)輸系統(tǒng)事先規(guī)劃的研究試驗，試驗成功將為印度未來可重復(fù)使用空天運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展奠定重要技術(shù)基礎(chǔ)。

火箭動力垂直起降可重復(fù)使用運(yùn)載器技術(shù)日趨成熟。美國太空探索技術(shù)公司“獵鷹”9火箭繼2015年首次實現(xiàn)陸上一子級回收后，2016年多次成功實現(xiàn)海上平臺一子級回收。美國藍(lán)源公司利用回收的“新謝潑德”亞軌道運(yùn)載火箭再次完成火箭一子級地面垂直回收試驗，實現(xiàn)了全球首枚液體火箭的重復(fù)使用。太空探索技術(shù)公司和藍(lán)源公司一系列運(yùn)載火箭垂直回收試驗成功，標(biāo)志著美國垂直起降可重復(fù)使用運(yùn)載火箭趨于成熟，也為后續(xù)研制一子級回收重復(fù)使用運(yùn)載火箭奠定基礎(chǔ)。

（二）衛(wèi)星系統(tǒng)性能不斷提升

1．小衛(wèi)星軍事應(yīng)用步伐加快

美國計劃2017年第一季度發(fā)射“提高軍事作戰(zhàn)效能的空間系統(tǒng)”（SeeMe）星座首顆衛(wèi)星。SeeMe星座將由24顆納衛(wèi)星構(gòu)成，地面部隊能夠在提出需求90分鐘內(nèi)，通過智能手機(jī)或手持設(shè)備獲取高分辨率偵察衛(wèi)星圖像。美國陸軍將開展第三次微小衛(wèi)星戰(zhàn)術(shù)通信能力試驗，通過部署由16顆微小衛(wèi)星組成的“陸軍全球動中通衛(wèi)星通信”星座，驗證UHF和Ka波段通信能力，實現(xiàn)更高頻率通信和更快數(shù)據(jù)傳輸速率。目前，軍用小衛(wèi)星仍主要以技術(shù)驗證為主，一旦實現(xiàn)大規(guī)模裝備化、業(yè)務(wù)化應(yīng)用，將提升戰(zhàn)術(shù)單元實時戰(zhàn)場態(tài)勢感知和偏遠(yuǎn)地區(qū)通信能力。

美國陸軍小衛(wèi)星

2．通信衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展取得新進(jìn)展

衛(wèi)星激光通信技術(shù)實用化取得新突破。歐洲“數(shù)據(jù)通信高速公路”項目首顆數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星EDRS-A衛(wèi)星發(fā)射，并開展與“哨兵-1A”衛(wèi)星的激光通信試驗。標(biāo)志著歐洲已率先實現(xiàn)星間激光通信技術(shù)的業(yè)務(wù)化應(yīng)用，拉開激光通信空間應(yīng)用的序幕。歐洲空間局計劃2018年前完成“歐洲數(shù)據(jù)中繼系統(tǒng)”建設(shè)，形成以激光數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星和載荷為骨干的天基信息網(wǎng)，覆蓋歐洲全境及周邊地區(qū)，實現(xiàn)衛(wèi)星、空中平臺觀測數(shù)據(jù)的近實時傳輸，大幅提升歐洲危機(jī)響應(yīng)和處理能力。

美軍通信衛(wèi)星加快升級換代。2016年6月，美國海軍發(fā)射“移動用戶目標(biāo)系統(tǒng)”（MUOS）第五顆衛(wèi)星，組成由4顆工作星和1顆備份星組網(wǎng)的星座，標(biāo)志著新一代軍用移動通信衛(wèi)星系統(tǒng)完成部署。該系統(tǒng)是美軍新一代窄帶戰(zhàn)術(shù)通信衛(wèi)星系統(tǒng)，主要滿足移動通信需求，為艦艇、飛機(jī)等空中平臺以及地面機(jī)動部隊提供作戰(zhàn)服務(wù)，將顯著改善和提高作戰(zhàn)人員的機(jī)動通信能力。2016年12月，美國發(fā)射第八顆“寬帶全球衛(wèi)星通信”系統(tǒng)衛(wèi)星（WGS-8）。該衛(wèi)星采用升級的數(shù)字化載荷，帶寬比之前的WGS衛(wèi)星增加45%，將極大提升美軍高速率寬帶通信能力。

3.導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)加快升級換代

印度發(fā)射第七顆導(dǎo)航衛(wèi)星IRNSS-1G，完成“區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)”（IRNSS）星座部署。IRNSS衛(wèi)星設(shè)計壽命10年，凈重600千克，發(fā)射質(zhì)量1425千克。導(dǎo)航信號載波包括L5（1176.45 MHz）和S（2492.028 MHz）兩個頻段，可為印度境內(nèi)及周邊1500千米區(qū)域提供優(yōu)于10米位置精度的精確導(dǎo)航定位服務(wù)。印度搶在歐洲“伽利略”系統(tǒng)具備初始運(yùn)行能力之前，完成IRNSS系統(tǒng)部署，將使印度成為繼美國、俄羅斯和中國之后，全球第四個擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。IRNSS將使印度擺脫對美俄衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的依賴性，提高自主導(dǎo)航能力，進(jìn)一步增強(qiáng)其軍事能力。

俄羅斯首顆“格羅納斯”-K1導(dǎo)航衛(wèi)星開始提供導(dǎo)航服務(wù)，標(biāo)志著俄第三代導(dǎo)航衛(wèi)星正式服役?！案窳_納斯”-K衛(wèi)星除使用原來的L1和L2頻段頻分多址（FDMA）信號外，還新增首個碼分多址（CDMA）民用信號L3OC，系統(tǒng)兼容互操作性和信號精度進(jìn)一步提升。

(三)攻防并重發(fā)展控制空間能力

發(fā)展實時空間態(tài)勢感知能力。美國國防高級研究計劃局正在通過“空間監(jiān)視望遠(yuǎn)鏡”、“軌道瞭望”和“標(biāo)記”等項目發(fā)展實時空間態(tài)勢感知能力，為空間作戰(zhàn)做準(zhǔn)備。2016年10月，該局向美空軍交付“空間監(jiān)視望遠(yuǎn)鏡”（SST），標(biāo)志著該項目已正式由研發(fā)階段轉(zhuǎn)入作戰(zhàn)應(yīng)用階段。SST具備大視場和快速觀測能力，將大幅縮小空間監(jiān)測漏洞，對微小攻擊平臺監(jiān)測能力進(jìn)一步加強(qiáng)。該望遠(yuǎn)鏡部署在澳大利亞后，將填補(bǔ)美軍在南半球空間監(jiān)視能力的空白，有效提高美軍對亞太地區(qū)的空間態(tài)勢感知能力?！败壍啦t望”采用大數(shù)據(jù)技術(shù)提高多源太空目標(biāo)數(shù)據(jù)融合和處理能力，大幅提升美軍對具有潛在危害的空間物體做出近實時決策的能力?！皹?biāo)記”項目將利用“軌道瞭望”項目提供的多來源數(shù)據(jù)，開發(fā)空間實時指揮和控制軟件，提高未來空間作戰(zhàn)的快速規(guī)劃、評估和反應(yīng)能力。

重點發(fā)展“彈性”空間體系結(jié)構(gòu)以提升防御性空間控制能力。美國負(fù)責(zé)空間政策的副助理國防部長洛韋羅表示，為使衛(wèi)星在面臨攻擊時更具彈性，美軍將重點投資六個主要領(lǐng)域。①分解（Disaggregation）。分離具有不同目標(biāo)的任務(wù)，即同一顆衛(wèi)星上將不會同時部署核任務(wù)與常規(guī)任務(wù)載荷。②多樣化（Diversity）。利用多樣化系統(tǒng)實現(xiàn)同一目標(biāo)，如使美國的裝備能夠同時使用GPS和歐洲“伽利略”導(dǎo)航系統(tǒng)。即使對手干擾GPS系統(tǒng)，美軍仍然能使用盟國資產(chǎn)。③分散部署（Distribution）。將能力分散部署于多顆衛(wèi)星，提高體系抗毀能力。如GPS單顆衛(wèi)星受損后系統(tǒng)仍然保持運(yùn)行。④欺騙（Deception）。使對手無法獲悉哪些衛(wèi)星攜帶哪些系統(tǒng)，或者其他誤導(dǎo)對手的方法。⑤防護(hù)（Protection）。強(qiáng)化衛(wèi)星以防御威脅，或者使衛(wèi)星具備規(guī)避來襲威脅的方法。⑥擴(kuò)散式部署（Proliferation）。部署多顆衛(wèi)星執(zhí)行同一任務(wù)，一顆衛(wèi)星可執(zhí)行完整任務(wù)，其他衛(wèi)星則提供冗余和備份能力。其實質(zhì)仍是強(qiáng)化“彈性”空間體系建設(shè)，提高空間系統(tǒng)體系抗毀能力。

儲備進(jìn)攻性空間對抗技術(shù)。與以往美軍高層較少討論空間控制不同，美國目前軍事和情報部門已開始公開討論空間控制問題。2016年3月，美國防部長卡特稱，2017財年國防部將撥款20億美元用于發(fā)展進(jìn)攻性空間對抗能力。美國國防高級研究計劃局開展“地球同步軌道衛(wèi)星機(jī)器人服務(wù)”（RSGS）項目，重點驗證在地球同步軌道或附近“服務(wù)衛(wèi)星”安全、可靠、高效地進(jìn)行逼近、檢視和維修等在軌操作技術(shù)。目前，RSGS的兩個機(jī)械臂已開始設(shè)計研制。RSGS項目可延長衛(wèi)星使用壽命，降低衛(wèi)星研制成本，同時具備物化為空間攻防裝備的技術(shù)潛力。

RSGS項目構(gòu)想圖

“朱諾”木星探測器

私營企業(yè)積極參與深空探測活動

木星探測取得重大進(jìn)展。2016年7月4日，美國“朱諾”木星探測器歷經(jīng)近5年飛行，成功抵達(dá)火星并進(jìn)入木星軌道，總飛行距離達(dá)2.83109千米。2016年7月10日，美航宇局公布了“朱諾”傳回的首張照片。按照美航宇局目前計劃，“朱諾”將于2018年2月結(jié)束任務(wù)，屆時將離軌并撞向衛(wèi)星表面。“朱諾”于2011年8月5日發(fā)射，任務(wù)目標(biāo)是研究木星的起源與演變，探測木星大氣、引力場、磁場以及磁球?qū)?，調(diào)查木星上是否存在冰巖芯，確定木星上水的含量，并尋找氧氣?！爸熘Z”是繼美國“伽利略”木星探測器后的全球第二個木星探測器，將有助于人類加深對木星形成與演化的理解，并基于此加深對于整個太陽系誕生過程和機(jī)制的了解。

私營公司首次獲準(zhǔn)開展月球探測活動。8月4日，美聯(lián)邦航空管理局宣布已批準(zhǔn)美私企月球快車公司（Moon Express）開展機(jī)器人登陸月球的申請，這也是首家被批準(zhǔn)進(jìn)行登月的美國商業(yè)公司，標(biāo)志著美國商業(yè)航天的應(yīng)用領(lǐng)域已由從近地空間向深空拓展。月球快車公司計劃2017年實現(xiàn)機(jī)器人登月，并進(jìn)行月球資源勘測，2020年實現(xiàn)月球采樣并返回地球。其最終目標(biāo)是開發(fā)月球的自然資源并建立月球殖民地。配合政府支持，私企對月球開發(fā)將幫助美國占據(jù)月球資源開發(fā)有利位置，搶占月球資源最利于開發(fā)的地點，不僅可使美國在月球資源開發(fā)中獲得最大的經(jīng)濟(jì)、政治與軍事利益，并使后來者如中國和俄羅斯陷于被動，不利于月球資源開發(fā)?！?/p>