張揚(yáng)眉 （北京空間科技信息研究所）

特朗普簽署NASA授權(quán)法明確美國載人火星探測目標(biāo)

張揚(yáng)眉 （北京空間科技信息研究所）

NASA Transition Authorization Act Signed by Trump Clarifies US Human Mars Exploration Goals

1 《授權(quán)法》主要內(nèi)容

授權(quán)NASA 2017財(cái)年預(yù)算195億美元

NASA 2017財(cái)年195億美元的預(yù)算中，探索領(lǐng)域43億美元，空間運(yùn)行領(lǐng)域50億美元，科學(xué)領(lǐng)域55億美元，航空領(lǐng)域6.4億美元，空間技術(shù)領(lǐng)域6.9億美元，教育1.15億美元，安全、安保和任務(wù)服務(wù)27.9億美元，環(huán)境建設(shè)3.88億美元（合計(jì)約195億美元）。

最大限度利用“國際空間站”和低地球軌道

15年來，人類保持了在低地球軌道上的持續(xù)駐留?！皣H空間站”是未來空間探測系統(tǒng)研發(fā)的獨(dú)特測試臺，擴(kuò)大“國際空間站”的合作、科學(xué)研究和商業(yè)應(yīng)用，可確保美國及其國際合作活動獲得最大回報(bào)。通過利用“國際空間站”，有助于低地球軌道商業(yè)化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，“國際空間站”也可作為技術(shù)測試地以及進(jìn)行科學(xué)研究的平臺，還可作為研究人類在空間健康狀況的軌道設(shè)施。

經(jīng)過與國際合作伙伴的協(xié)商，將全面利用和運(yùn)行“國際空間站”至少到2024年；在可行的情況下，利用“國際空間站”為未來低地球軌道以遠(yuǎn)的載人航天探索能力和技術(shù)研發(fā)服務(wù)；在可行和具有較高成本效益率的情況下，利用“國際空間站”為NASA科學(xué)任務(wù)部的低地球軌道任務(wù)服務(wù)。

為延續(xù)“國際空間站”的成功，美國必須具備向低地球軌道運(yùn)送航天員的能力。一旦滿足NASA的安全和可靠性要求，美國將主要依賴商業(yè)航天乘員運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)送美國航天員往返“國際空間站”，并將該系統(tǒng)作為“國際空間站”的乘員救援飛船。美國目前正穩(wěn)步推進(jìn)其“商業(yè)乘員計(jì)劃”（CCP）和“商業(yè)再補(bǔ)給服務(wù)”（CRS）計(jì)劃，該計(jì)劃可對“國際空間站”進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)給，并將結(jié)束2011年航天飛機(jī)退役后對俄羅斯的依賴，使美國重新具備向“國際空間站”運(yùn)送航天員的能力。

美國國會希望“國際空間站”能夠從現(xiàn)在嚴(yán)重依賴NASA投資的情況，向低地球軌道載人航天商業(yè)化轉(zhuǎn)變。NASA、“國際空間站”的管理實(shí)體、“國際空間站”合作伙伴、科學(xué)用戶團(tuán)體和商業(yè)航天部門，應(yīng)協(xié)同制定一項(xiàng)逐步過渡的計(jì)劃，使NASA逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榈偷厍蜍壍婪钦d人航天企業(yè)的用戶。

2017年12月1日之前，NASA應(yīng)向參議院商業(yè)、科學(xué)和運(yùn)輸委員會，以及眾議院科學(xué)、航天與技術(shù)委員會提交一份報(bào)告，該報(bào)告每兩年提交一次，直到2023年。報(bào)告內(nèi)容包括闡述“國際空間站”的進(jìn)展情況，分析目前低地球軌道商業(yè)化面臨的問題，評估“國際空間站”延壽到2024、2028、2030年所需的成本和其他問題，等等。

推動載人深空探測

NASA載人航天的長期目標(biāo)是，擴(kuò)展人類在低地球軌道以遠(yuǎn)的持續(xù)訪問，可與學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的國際合作伙伴進(jìn)行合作；實(shí)現(xiàn)整個(gè)太陽系的載人探測，發(fā)展在另一個(gè)星球上實(shí)現(xiàn)人類居住的能力。NASA應(yīng)管理包括“航天發(fā)射系統(tǒng)”（SLS）、“獵戶座”（Orion）在內(nèi)的載人航天任務(wù)，并在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行的前提下，定義一系列可持續(xù)的步驟，并進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃、研究和技術(shù)開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)載人火星探索。

（1）確保探索的核心能力

NASA應(yīng)確保探索的核心能力。到達(dá)月球、火星及以遠(yuǎn)空間的最實(shí)際的方法，是利用“空間發(fā)射系統(tǒng)”和“獵戶座”，并與來自私營部門、學(xué)術(shù)界和國際社團(tuán)合作來實(shí)現(xiàn)。

為實(shí)現(xiàn)21世紀(jì)30年代載人火星探測的目標(biāo)，NASA將繼續(xù)全力研發(fā)“空間發(fā)射系統(tǒng)”、“獵戶座”和相關(guān)的探索地面系統(tǒng)。“空間發(fā)射系統(tǒng)”和“獵戶座”在深空探測任務(wù)中的作用應(yīng)具有持續(xù)性，2018年計(jì)劃實(shí)施探索任務(wù)－1（EM－1）無人任務(wù)，2021年在地月空間實(shí)施探索任務(wù)－2載人任務(wù)，之后實(shí)施探索任務(wù)－3等后續(xù)任務(wù)，最終瞄準(zhǔn)載人火星探測?？偨y(tǒng)的年度預(yù)算申請應(yīng)反映“空間發(fā)射系統(tǒng)”和“獵戶座”研發(fā)、測試和運(yùn)行各個(gè)階段的資源需求。

（2）載人火星探測

將人類的足跡延伸到低地球軌道以遠(yuǎn)，瞄準(zhǔn)21世紀(jì)30年代載人火星探測。NASA應(yīng)制定載人探索路線圖，包括由低地球軌道開始，到低地球軌道以遠(yuǎn)，再到地月空間，到火星附近，最終抵達(dá)火星表面的關(guān)鍵決策規(guī)劃，細(xì)化探索目標(biāo)，并分析可能的中段探測目標(biāo)，例如地月空間、火星衛(wèi)星等。分析要完成載人火星探測，“空間發(fā)射系統(tǒng)”和“獵戶座”飛船應(yīng)具備的能力，研究需要在“國際空間站”上進(jìn)行演示驗(yàn)證的技術(shù)，制定相關(guān)國際合作框架，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估等。

此外，NASA應(yīng)在利用“空間發(fā)射系統(tǒng)”和“獵戶座”核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，也同時(shí)利用現(xiàn)有的商業(yè)航天技術(shù)，鼓勵(lì)NASA各個(gè)任務(wù)部之間的合作，包括從火星表面采集樣品送回地球。發(fā)展機(jī)器人先驅(qū)任務(wù)，演示驗(yàn)證、測試和開發(fā)載人火星探測的關(guān)鍵技術(shù)和能力，包括低地球軌道以遠(yuǎn)的長期載人操作，航天服，太陽能電推進(jìn)，深空居住艙，環(huán)境控制生命保障系統(tǒng)，火星著陸器和上升器，再入、下降和著陸（RDL）系統(tǒng)，火星表面運(yùn)行系統(tǒng)，原位資源利用等。在地月空間驗(yàn)證和測試1個(gè)或多個(gè)居住艙模塊，為載人火星任務(wù)做準(zhǔn)備?？紤]輻射對航天員帶來的健康危害以及其他風(fēng)險(xiǎn)等。

取消“小行星重定向任務(wù)”（ARM）。該任務(wù)之前估計(jì)成本為12.5億美元（2020年發(fā)射，不包括發(fā)射和運(yùn)行），但在之后的評估中，預(yù)計(jì)成本上升為14億美元（2021年發(fā)射，不包括發(fā)射和運(yùn)行）。美國國會認(rèn)為“小行星重定向任務(wù)”的成本與預(yù)期獲得的回報(bào)不符，且由于探索領(lǐng)域總預(yù)算有限，其他重點(diǎn)項(xiàng)目如“空間發(fā)射系統(tǒng)”、“獵戶座”飛船將消耗大額預(yù)算，因此取消該任務(wù)，但保留未來可用于載人火星任務(wù)的太陽能電推進(jìn)等技術(shù)的研發(fā)。

美國國會要求NASA在該《授權(quán)法》生效后180天之內(nèi)，提交一份2033年載人火星飛行任務(wù)的研究報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括“空間發(fā)射系統(tǒng)”、“獵戶座”飛船和其他系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)、測試和運(yùn)行計(jì)劃，還要給出2033年載人火星任務(wù)的年度預(yù)算概要。

推動空間科學(xué)的發(fā)展

NASA應(yīng)保持空間科學(xué)的平衡發(fā)展，根據(jù)《10年調(diào)查報(bào)告》來確立空間科學(xué)任務(wù)的優(yōu)先級。NASA未來將重點(diǎn)實(shí)施的空間科學(xué)任務(wù)包括：“詹姆斯-韋伯空間望遠(yuǎn)鏡”（JWST）、“寬視場紅外巡天望遠(yuǎn)鏡”（WFIRST）、“火星－2020”（Mars－2020）火星車、“快帆”（Clipper）木衛(wèi)二軌道器等。

在行星科學(xué)方面，NASA將通過大、中、小型（旗艦級、新前沿級、發(fā)現(xiàn)級）任務(wù)的多樣化實(shí)施，來保持行星探測的平衡發(fā)展。機(jī)器人行星探測是未來載人探測的先驅(qū)任務(wù)和關(guān)鍵要素。

航空學(xué)

制定穩(wěn)健的航空學(xué)研究戰(zhàn)略，保持美國在航空領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

空間技術(shù)

研制可使NASA核心任務(wù)更可負(fù)擔(dān)、更可靠的技術(shù)和能力，維持對早期創(chuàng)新、基礎(chǔ)研究的投資。先進(jìn)推進(jìn)技術(shù)可提高火星之旅的效率，縮短往返火星的時(shí)間，降低航天員的健康風(fēng)險(xiǎn)，減少輻射和飛行所需的物資消耗和質(zhì)量。

2 幾點(diǎn)分析

距離特朗普政府發(fā)布2018財(cái)年NASA預(yù)算藍(lán)圖僅數(shù)日，特朗普就緊鑼密鼓地簽署了NASA《授權(quán)法》。新法案一旦簽署，將持續(xù)數(shù)年有效。上一次NASA《授權(quán)法》簽署的時(shí)間為2010年。

特朗普政府希望維持美國在民用航天領(lǐng)域的領(lǐng)先地位

特朗普簽署NASA《授權(quán)法》，新法案將授權(quán)在2017年10月1日開始的新財(cái)年里，為NASA 2017財(cái)年分配195億美元預(yù)算。該預(yù)算額比奧巴馬政府2017財(cái)年190億美元的預(yù)算申請?zhí)岣吡?.6%，某種程度上算是兌現(xiàn)了特朗普及其團(tuán)隊(duì)一直強(qiáng)調(diào)的“使美國再度偉大”，“美國政府應(yīng)鼓勵(lì)航天探索領(lǐng)域的創(chuàng)新，鼓勵(lì)對學(xué)術(shù)界的研究和發(fā)展投資”，“即使需要削減聯(lián)邦預(yù)算，也必須承諾要保證對科學(xué)、工程、醫(yī)療保健和其他使美國人生活得更好、更安全、更繁榮的領(lǐng)域的投資”等承諾，并表明特朗普政府希望通過對NASA大額投資，維持美國在民用航天領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

繼續(xù)支持低地球軌道商業(yè)化，研究空間站延壽可能

NASA目前急于擺脫航天飛機(jī)退役后對俄羅斯的依賴，因此將大力發(fā)展以美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）、藍(lán)色起源公司（Blue Origin）等為代表的商業(yè)航天活動，尋求與私營公司進(jìn)行商業(yè)航天合作的可能性。未來，NASA可能將低地球軌道進(jìn)入和低地球軌道操作任務(wù)都移交給商業(yè)部門。

此外，《授權(quán)法》要求NASA研究“國際空間站”延壽到2024、2028、2030年所需的成本和面臨的問題，意味著“國際空間站”在2024年之后繼續(xù)運(yùn)行具有一定的可能性。

載人火星仍然是美國載人探索最終目標(biāo)

2018財(cái)年NASA預(yù)算藍(lán)圖中并未談及載人火星探測和重返月球探測，然而在該《授權(quán)法》中，明確指出載人火星仍然是美國載人火星探索的最終目標(biāo)?！妒跈?quán)法》要求NASA制定載人探索路線圖，細(xì)化載人火星探測的具體步驟和方案。并再次強(qiáng)調(diào)將取消“小行星重定向任務(wù)”，因?yàn)樵撊蝿?wù)的投資回報(bào)率太低。該《授權(quán)法》并未提及重返月球，因此尚不明確美國是否會將月球作為火星之旅的中轉(zhuǎn)站。此外，《授權(quán)法》還提到實(shí)現(xiàn)載人火星探索后的延伸目標(biāo)，即實(shí)現(xiàn)整個(gè)太陽系的載人探索。

實(shí)施重點(diǎn)項(xiàng)目，維持空間科學(xué)的平衡發(fā)展

未來，美國將通過“詹姆斯-韋伯空間望遠(yuǎn)鏡”、“寬視場紅外巡天望遠(yuǎn)鏡”、“火星－2020”火星車、“快帆”木衛(wèi)二軌道器等多個(gè)重點(diǎn)探測任務(wù)，維持空間科學(xué)領(lǐng)域的平衡發(fā)展。

然而，地球科學(xué)的發(fā)展不容樂觀。NASA的空間科學(xué)領(lǐng)域，包括行星科學(xué)、天體物理學(xué)、太陽物理學(xué)、地球科學(xué)、“詹姆斯-韋伯空間望遠(yuǎn)鏡”等數(shù)個(gè)分領(lǐng)域。2018財(cái)年NASA預(yù)算藍(lán)圖中，地球科學(xué)的預(yù)算被削減10%，NASA的4個(gè)地球科學(xué)項(xiàng)目或任務(wù)儀器也被完全終止。值得注意的是，在NASA《授權(quán)法》中，只字未提地球科學(xué)，側(cè)面證明了特朗普政府提出的要將NASA的核心任務(wù)放到深空探索活動中去的想法。NASA未來地球科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展可能會受到嚴(yán)重影響。

2017年3月21日，美國總統(tǒng)特朗普簽署了一份長達(dá)57頁的《NASA 2017財(cái)年過渡授權(quán)法》（以下簡稱《授權(quán)法》）。該《授權(quán)法》批準(zhǔn)了美國國家航空航天局（NASA）2017財(cái)年195億美元的預(yù)算，并提出將最大化地利用“國際空間站”和低地球軌道（LEO）、推動載人深空探測、空間科學(xué)、航空、空間技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展。本報(bào)告將就以上幾個(gè)方面梳理NASA《授權(quán)法》的主要內(nèi)容，并就特朗普政府航天政策的走向進(jìn)行分析。