趙凡 張九星 張偉 （中國科學院空間應用工程與技術中心）

“國際空間站”美國國家實驗室的項目管理實踐

趙凡 張九星 張偉 （中國科學院空間應用工程與技術中心）

Project Management Practice of International Space Station U.S. National Laboratory

“國際空間站”（ISS）運營期，如何有效地利用其實驗載荷，最大化地發(fā)揮其效用并回饋社會，同時減少對國家財政資助的依賴，是一個重要的管理課題。空間科學促進中心（CASIS）作為美國航天局授權管理“國際空間站”美國國家實驗室的非盈利性組織，自2011年運營以來，在“國際空間站”實驗項目的管理方面取得了明顯成效。

1 引言

“國際空間站”是冷戰(zhàn)后國際航天合作的典范。自1998年首個核心艙體“曙光”升空至2011年7月最后一架航天飛機“阿特蘭蒂斯”執(zhí)行運輸任務，“國際空間站”歷經13年完成基本組建，總投資超過1000億美元?！皣H空間站”自2012年進入全面運營階段，根據約定，將至少持續(xù)運營至2024年后。

“國際空間站”為人類提供了長期在軌科研和空間資源開發(fā)的機會，其特有的微重力環(huán)境及完善的試驗設施為科學家進行空間科學和應用實驗提供了理想場所。

“國際空間站”是美國航空航天局（NASA）最大的空間資產—NASA不計地空貨運項目的花費就達到600億美元，每年運營費用達30億美元。但自建設期即出現了實驗任務量不足的情況，使如此龐大的投資難以充分發(fā)揮效用。

為此，早在2005年美國國會即通過法案將“國際空間站”美國實驗艙段設立為國家實驗室（ISSNL），使其能夠廣泛服務于美國政府部門、學術界和私人機構，還提議NASA委托第三方非贏利性組織管理“國際空間站”至少一半的NASA實驗載荷和至少一半的地面與空間站間的運載能力，以提升空間站實驗平臺的使用效率。從自身定位來講，NASA作為國家航天科研機構，也希望從技術相對成熟、風險相對較低的傳統(tǒng)航天項目中解放出來，專注于前沿技術開發(fā)和未知領域的探索。再者，NASA從既往經驗中也意識到，空間實驗不但具有科學意義，還具備較高的商業(yè)應用價值，而其自身類似于政府部門的管理模式，很難充分發(fā)掘和拓展受眾，難以充分發(fā)揮“國際空間站”這一空間實驗平臺的商業(yè)潛力。舉例來講，1998－2010年，“國際空間站”開展的空間實驗項目中，NASA資助的占81%，國防部資助的占10%，僅有9%來自于商業(yè)單位，且這些商業(yè)單位僅負擔實驗部分的費用，NASA為其擔負了載荷集成、軌道運載和使用站上資源的成本。

因此，為充分利用“國際空間站”美國國家實驗室這一獨特的實驗平臺，并體現上站實驗項目遴選的公平性，在相關法案的指導下，2010年，NASA組織成立了空間科學促進中心；在2011年，NASA委任空間科學促進中心作為唯一的實驗項目管理方。每年NASA至少為空間科學促進中心撥款1500萬美元，并鼓勵從其他渠道獲得收入；同時，NASA為其提供空間運載能力和在軌物流服務。

2 空間科學促進中心的職責及提供的服務

NASA為空間科學促進中心設定的使命是：最大化地利用“國際空間站”美國國家實驗室這一獨一無二的平臺來進行創(chuàng)新，服務于人類，激發(fā)下一代的航天興趣。此外，NASA還要求國家實驗室盡可能地起到宣傳窗口的作用，充分激發(fā)科學家和創(chuàng)業(yè)者的想象力，便捷空間研究，使之更貼近大眾且更易實現，從而喚起公眾對“國際空間站”和空間科學的關注。

為此，空間科學促進中心以國家實驗室中的非NASA科研載荷為實驗環(huán)境，面向全美公開招標或征集各類有償實驗，既面向國有研究所、大學及科普教育者，更面向企業(yè)和個人。實驗方既可租用空間站設備，亦可從地面補充。針對各類申請，空間科學促進中心為申請方提供各類專業(yè)咨詢服務并對提交的項目進行遴選。

空間科學促進中心針對實驗申請方所提供的服務包括：①種子投資：平均每年至少投入300萬美元，為有潛力的研究和產品開發(fā)項目進行貸款，并協助實驗方聯系投資方和金融專家；②專業(yè)咨詢：針對空間站的特殊環(huán)境，為相關項目進行全方位的專業(yè)咨詢，主要包括實驗載荷和集成設備的研發(fā)咨詢以及實驗分析方面的幫助；③發(fā)射服務：根據空間科學促進中心與NASA的協定，以較低的成本將載荷發(fā)送到空間站上；④行政手續(xù)支持：幫助應對并簡化各類行政性手續(xù)和公務，使客戶精力集中于科研內容本身；⑤教育拓展：通過與NASA、商業(yè)合作者、機構、大學、科技公司等合作，為美國學生提供航天科技教育拓展服務。以上服務極大地方便了實驗申請方，協助并使其可以集中精力于實驗的籌備，免于在流程中浪費過多精力。

3 空間科學促進中心的項目管理流程

項目申請方式的分類

空間科學促進中心在NASA項目遴選流程基礎上對其進行了商業(yè)化改造。其項目申請方式主要有兩種：應標申請和非應標申請。

（1）應標申請項目

應標申請是一類較為常規(guī)的申請方式。由于“國際空間站”美國國家實驗室支持的基礎及應用學科領域眾多，空間科學促進中心定期考察、評估各種科研路徑在促進科學進步和商業(yè)應用方面的潛力，將各研究路徑與基礎研究、應用研究、目標成果和市場應用之間的聯系展開并加以分析，比較有前景的路徑將縮短科技進步到實際應用之間的周期；此外，對于應用研究領域還將考慮目標市場規(guī)模、市場需求和應用轉化周期等因素。根據分析情況，空間科學促進中心的科學咨詢委員會（專家多數外聘）將確定重點空間研究路徑，并提交首席科學家通過，最終于互聯網上發(fā)布下一步重點支持的研究領域（即應標領域），以供科研人員參考。科研人員或企業(yè)可以通過互聯網直接申請。

應標項目的優(yōu)勢在于：首先，應標領域分類代表了空間科研的主流和熱點方向；其次，由于空間站的科研載荷有限，將實驗分為有限的幾大類，有利于科研項目的統(tǒng)籌規(guī)劃、科研載荷的高效利用以及航天員的專業(yè)操作；第三，為管理方和應標申請方留有相對充裕的時間來籌備，操作層面更有利。

（2）非應標申請項目

通過非應標申請的實驗項目可以不限于空間科學促進中心公布的研究領域的分類。非應標申請方式尤其適合于非傳統(tǒng)性、有獨特創(chuàng)新價值的商業(yè)性項目。非應標申請項目一般有以下幾大特征：①具有創(chuàng)新性和獨特性；②思路和研發(fā)來自于獨立申請人；③在技術和成本細節(jié)上比較完整，能夠證明具有社會效益、科研效益或有利于其他的重大項目。

在資金資助方面，非應標項目同樣可以爭取到空間科學促進中心的項目資助。但從實際統(tǒng)計上，非應標申請中“自籌資金”的商業(yè)化研究比例較高，獲得外部商業(yè)資本資助的比例也相對較高。以2014年情況為例，非應標項目的資金資助中，八分之七來自外部資助。

項目遴選及評估流程

空間科學促進中心對受理的應標和非應標項目的評估主要基于：①能夠說明其科學價值和使用空間站實驗平臺的必要性；②對于納稅人來說，具有潛在的經濟價值及回報。評估之所以強調項目對于大眾的作用與意義，而非給某一組織帶來多少的局部利益的，主要是因為 “國際空間站”美國國家實驗室上的空間實驗的實際成本高昂（據NASA測算，空間站的每公斤載荷平均成本仍達4.4萬美元，此外，NASA為保證“國際空間站”的任務安全性的測試、評估以及為載荷編制相關文檔的成本就超過了25萬美元），因此即便對于“自籌資金”的空間實驗項目來講，項目成本中占大部分的隱性成本也實際上是由NASA來負擔的。

在評估程序方面，應標項目和非應標項目的流程大致相同。提交的申請須經過可操作性評審、科學價值評估、經濟價值評估、風險與合規(guī)性審核、最終順序排名并確定是否給予種子資助等5道評審環(huán)節(jié)，若其中某一環(huán)節(jié)未被通過，則將信息反饋給申請方以便改進。

（1）可操作性評審

空間科學促進中心的可操作性專家組對待估項目進行快速的可行性評估，評估的內容包括技術上的可行性，在預算和預計時間內目標的可達性，還包括之前是否進行過類似的實驗，安全性和風險管理，以及所需的人員操作時間等。

（2）科學價值評估

空間科學促進中心組織了一個外部課題專家組（陪審團），其中專家來自于相關專業(yè)領域，對項目的科學價值予以評分（分為5個級別）。科學評估的考慮因素有：①申請項目在科學、工業(yè)、人道方面的重要性；②實驗方在經費方面的可靠性和所展示出來的職業(yè)信譽方面的可靠性；③實驗的創(chuàng)新性（是否采用新方法，是否覆蓋多學科等）；④實驗是否符合空間科學促進中心的任務目標；⑤項目是否能從空間實驗中確實受益，研究人員是否具有合適的地面資源來進行飛行前準備。

（3）經濟價值評估

為進行經濟價值評估，空間科學促進中心同樣組織了一個外部課題專家組來對申請進行評估，評估仍分為5個級別。評估的考慮因素為商業(yè)因素和無形價值。專家組評估項目的商業(yè)潛力的具體考慮因素有：①項目團隊所展現出來的隊內、隊間的管理能力；②對相關市場的可能影響；③對美國經濟和人民的益處；④是否具有一個明確的商業(yè)和執(zhí)行計劃；⑤目標市場的需求是否穩(wěn)定，是否可能允許新產品的進入及隨之而來的市場競爭。無形價值評估的考慮因素為：①研究是否、且何種程度上有助于新發(fā)現的產生并提供創(chuàng)新解決途徑，以服務于美國社會；②潛在成果是否可以說明進行所需空間實驗的優(yōu)勢和意義；③實驗成果在提升生活和工作質量，創(chuàng)造財富，銜接基礎和應用科學方面可以起到的實際作用。

（4）風險與合規(guī)性審查

由空間科學促進中心的合規(guī)性團隊對待審項目從法規(guī)的角度進行評審。

（5）最終確認排名和是否資助

由空間科學促進中心的首席執(zhí)行官、首席經濟師、首席科學家與之前各環(huán)節(jié)的成員共同進行討論，以確認待審項目的排名以及是否有必要由空間科學促進中心進行資助。

項目若被通過，空間科學促進中心將協助申請方聯系一個由25人組成的合作支持團隊，這些團隊來自于與促進中心形成伙伴關系的一些專業(yè)公司，它們可以提供空間實驗所必需的物質及智力資源，并可協助設計實驗、集成載荷，及提供其他支持。一般來講，項目從提交到發(fā)射的周期大概為18個月。

4 空間科學促進中心項目管理實踐及效果

在資金籌集、項目開拓方面的努力

空間科學促進中心認識到吸引外部資金對于加大對項目的支撐力度十分必要。NASA在2012年得到的用于空間站實驗的撥款達到2.25億美元，但撥給中心的僅有1500萬美元，還要求其中必須有至少300萬美元用于資助實驗項目。因此，空間科學促進中心的固定經費并不寬裕，難以對空間實驗項目進行更大面積的支持，從而吸引更多的項目申請。

為緩解資金不足問題，一方面，空間科學促進中心希望通過會員費、捐獻等籌資方式來補充運營經費；另一方面，空間科學促進中心鼓勵在空間站開展自籌經費實驗項目；更重要的是，空間科學促進中心希望通過合作嫁接的方式，鼓勵第三方資本投資空間研究項目。

但是，在實踐的過程中也存在著相當的難度：①空間站實驗的成本高昂，若缺少政府性資助作為主要支撐，大部分科研單位或商業(yè)企業(yè)都難以負擔其中的費用。②在“國際空間站”美國國家實驗室上進行的實驗大多數屬于基礎研究范疇而非應用研究。而商業(yè)單位一般不愿投資到不具盈利特征的基礎研究領域。③大企業(yè)往往是創(chuàng)新的需求方和最終受益方，而小公司、創(chuàng)業(yè)者、大學科研人員和科學家是創(chuàng)新的供給方。但多數大公司管理者不清楚在“國際空間站”美國國家實驗室上開展研究項目所能帶來的好處和所蘊含的潛力，而作為創(chuàng)新主力的小公司、創(chuàng)業(yè)者、大學科研人員雖有好想法，也具有在“國際空間站”美國國家實驗室進行實驗的需求，但普遍缺少資金支持。尤其是小公司和創(chuàng)業(yè)者很難從政府方面得到資助。④空間科學促進中心缺少必要的資源，以便合理評估小公司、創(chuàng)業(yè)者和學術界所提交的涉及領域廣闊的各種項目內容。

為此，空間科學促進中心開展了一系列有針對性地措施。首先，加大宣傳，通過政策實例的講解，說明空間站科研的優(yōu)勢和必要性，同時澄清人們對上站實驗項目所需花費的誤解。其次，通過資金資助和協助聯系第三方投資機構等方式對申請項目進行扶持，以降低實驗費用。更重要的是，進一步深入相關的產學研生態(tài)系統(tǒng)中，在美國幾大創(chuàng)新生態(tài)圈（波士頓-劍橋、休斯頓、硅谷）內設立代表處，宣傳空間站研究的優(yōu)勢、作用及回報，主動與相關科研部門和投資組織開展合作，了解各學科領域的蘊含機遇，同時嫁接空間科研創(chuàng)新的潛在需求方和供給方，搭建從研究到應用的合作通路，以便進一步挖掘空間站科學實驗的潛力。此外，與行業(yè)專家的接觸與合作也為有效、合理地開展和進行科研項目管理提供了支撐。

工作成效

NASA主要從兩個方面來考察空間科學促進中心的工作效果，即：空間站的研究水平和利用率，以及空間科學促進中心為方便空間站上非NASA研究所做出的努力。我們著重從這幾方面來了解其運營成效。

（1）航天員平均工作時間

2009－2017年，航天員用于空間實驗操作的時間明顯增多。這里需要說明的是：“國際空間站”建設后期航天員在調配設備上花費大量時間，有可能給空間實驗預留的時間不多，空間站維護期的實驗操作時間占比也會下降；此外，2012年是“國際空間站”建成后的首年，其上的空間實驗主要來自于空間科學促進中心正式運營前一年的申請。但還是可以明顯看出，空間科學促進中心管理“國際空間站”美國國家實驗室實驗項目后，航天員的實驗操作時間明顯增加，直接說明了空間站實驗豐度和利用率的增加。

2009－2017年“國際空間站”上航天員平均實驗操作時間

（2）財務及項目資助情況

通過空間科學促進中心 2012－2016年的財務情況概覽，從中可以看出，NASA每年對其撥款額度相對穩(wěn)定。而空間科學促進中心通過外部籌集的項目資金和捐款額度呈逐年增加趨勢，但總量占比仍然十分有限。

其次，由于空間科學促進中心非盈利特征，使其將節(jié)余的運營費用盡量用于項目的資助中，從而使用于項目資助的額度遠大于NASA規(guī)定的下限。2015年空間科學促進中心用于資助上站項目的額度占到所有上站項目所需資金總額的比例的19%，而在2016年達到33.2%。

（3）實驗項目情況統(tǒng)計

2011－2015年，空間科學促進中心受理并上站的實驗項目達到162項。其中除科普、教育項目外，生物技術及生命科學占比最高；以應標方式申請的項目數量為43項，而非應標項目達到57項；另外，商業(yè)性項目數量（56項）多于學術項目數量（38項），商業(yè)項目數量占比遠高于NASA管理“國際空間站”美國國家實驗室期間的比例（9%），說明空間科學促進中心在拓展商業(yè)性項目方面的努力起到了實質性作用。

2012－2015年空間科學促進中心的各類收入 美元

5 對我國空間站工程管理的啟迪與借鑒

載人航天工程是我國規(guī)模最大、投入最多、持續(xù)時間最長的國家重大科技專項工程，空間站是我國載人航天20余年的發(fā)展成果和效益的集中體現。目前，我國載人航天工程已進入空間站建設和運營階段，預計將于2022年前后完成建設，并隨之開展長期運營。由于“國際空間站”計劃運行至2024年，因此我國空間站很可能成為21世紀20年代中后期國際上唯一開展大規(guī)模應用活動的載人空間站。

如何充分利用好這一重要的、國家性、長周期的空間科研平臺，產生高水平科研成果和社會回報，以體現國家巨額投入的意義和作用，同時，如何讓空間站能夠貼近并服務于大眾，而不只是科研院所的少數科學家，從而體現國家性投入的公平性，這是我們需要從管理機制的設計入手來著重考慮的問題。而NASA和空間科學促進中心在“國際空間站”美國空間實驗室的商業(yè)化項目管理上的探索及實踐無疑具有重要的參考與借鑒作用。

況且從形勢方面來看，當前國家陸續(xù)出臺一系列舉措，鼓勵和促進航天商業(yè)化的發(fā)展；另一方面，我國空間站的運營期也對應著我國以信息產業(yè)為代表的高科技產業(yè)的快速發(fā)展期，屆時國內商業(yè)化資本運營也將更加完善成熟，所觸及領域將更為廣泛；第三，以微小衛(wèi)星為代表的低門檻空間應用的逐步成熟化，將切實帶動一系列的技術研發(fā)和驗證的需求。因此，形勢的發(fā)展總體上有利于我們開展多元化管理嘗試，以促使我國空間站在空間科學、商業(yè)研發(fā)、國民教育及科學素質培養(yǎng)方面發(fā)揮更大的作用。

但也要看到，在一段時期內我國創(chuàng)新主體仍是國有科研院所，產業(yè)界原始創(chuàng)新能力仍顯不足，屆時，產業(yè)界是否有充足的空間實驗需求是我們考慮空間站多元化管理實踐的基本出發(fā)點。此外，第三方非政府組織雖然在獨立性和公平性上具有優(yōu)勢，但在國內重大項目管理方面還缺少成功樣本，因此，我們在管理主體的實踐方面應結合實際情況考慮。

針對我國空間站項目管理，提出如下建議以供參考：首先，在空間站非國防性實驗任務管理方面建立公開、公平的項目遴選機制，樹立“平等參與”的宣傳印象，這樣既有利于激發(fā)大眾對空間站及空間科學實驗的興趣，又有利于保證上站項目的整體水平，還可以以此為契機，開啟航天工程的大眾化參與的新時代，扭轉我國航天領域對公眾不透明的傳統(tǒng)印象。其次，利用好空間站建設籌備期這一重要時間段，了解產業(yè)界對空間實驗的需求潛力，并爭取在更大范圍內進行有針對性的調查摸底，以便激發(fā)更多的民營企業(yè)參與其中。第三，深挖空間站實驗任務中的商業(yè)潛力，并與“創(chuàng)新”、“創(chuàng)業(yè)”等因素結合，在宣傳層面上積極體現空間站的應用價值。