美國航空航天局發布2014航天戰略規劃

張園園 強靜（中國航天員科研訓練中心）

美國航空航天局（NASA）將登陸火星設定為長期目標。在接下來的20年中，NASA將致力于研發和驗證實現任務目標所需的各種新技術和新能力。2014年NASA發布的航天戰略規劃由三個戰略目標組成：拓展空間領域的知識、能力與機遇的前沿；提高對地球生活的理解，改善人類生活質量；服務美國大眾，通過有效管理人力、技術資源與基礎設施來完成任務使命。該規劃概括了NASA未來的發展構想，為未來的載人航天活動指明了清晰、統一、長遠的發展方向。

1 NASA2014年戰略規劃

NASA戰略規劃的基礎

NASA依據其構想與任務制定了該戰略計劃，并體現其核心價值觀和全局統籌的方法。NASA的核心價值觀是安全、完善、協作、卓越，它指引著NASA的每個人和每個機構的行為。NASA全局統籌的方法是由NASA下設的每個機構為完成其戰略目標進行研發并制定計劃的實踐中總結而來。每一個核心價值觀都能指引其領導階層在當今環境下能夠做出最有利的決定。始終堅持這些核心價值觀將保證任務的圓滿成功。

NASA戰略規劃及其優先等級

NASA的戰略規劃概述了為實現其愿景，設定的戰略方向、戰略目標及其優先等級。NASA制定了三個戰略目標，這些戰略目標能夠加強NASA完成任務的能力，有助于美國在科學、技術領域產生卓越成就，改善地球上人類的生活，保護地球家園，同時有助于增強美國經濟。

第一個戰略目標強調對空間領域知識、能力與機遇的拓展。NASA計劃將人類送往太陽系和火星，從而推動空間探索、科學、創新和國際間的合作。“國際空間站”上的乘組將繼續進行科學研究，為未來空間探測奠定基礎，推動商業航天經濟，并且為了全人類的利益提高基礎生物學和生理學能力。基于此，NASA將依靠美國商業公司向空間站運送物資和航天員。同時，NASA還致力于了解太陽與地球和太陽系的相互作用，包括空間氣候；探究太陽系的組成、起源與進化；探究宇宙的起源與演變，尋找其他星球上的生命。并通過日益完善新發明的空間科學，適時地調整NASA的任務，從而促進國家能力的提高。

第二個戰略目標是推進對地球的了解，發展改進地球生活質量的技術。NASA致力于通過對航空航天的進一步研究，促使安全的和持續的航空業在美國乃至全球進行一次革命性的變革。同時，加強對地球作為一個體系的相關知識的理解，應對環境變化帶來的挑戰，提高地球上人類的生活質量。NASA還打算優化其機構的技術投資，培養開放性的創新環境，使技術流入更加順暢，同時確保國家利益的最大化。通過與其他機構的合作，提高國家科學、技術、工程和數學教育并能增強人才儲備，從而吸引學生、教師和全體教職員參與到NASA的任務中來。

第三個戰略目標是服務與美國人民，通過有效地管理人力、技術、能力和基礎設施實現我們的使命。也就是通過對人力、技術資源與基礎設施等方面的有效管理完成任務，服務于美國大眾。NASA始終堅持吸引、培養高技能、執行力強與復合型人才的原則，并為其提供有利于創新的工作環境和執行任務所需的各種設備、工具和服務。同時，NASA在戰略、技術與計劃、能力方面保證持續性的提高，并提供可靠的、經濟高效的信息技術與服務，從而保證NASA任務的完成。此外，為能夠安全并順利的完成任務，NASA通過有效的管理，確保計劃的實施和機構的正常運行。本文重點關注與載人航天密切相關的兩個戰略目標。

2 載人航天戰略目標之一：拓展空間探索領域的知識、能力與機會

接下來的幾十年，NASA將繼續研發新科技，為私營企業、非盈利組織和公眾探索者們打開太空探索之門。NASA計劃完善“國際空間站”的研究和技術研發使用的設備。NASA將促進“國際空間站”特有的微重力環境在工業和學術領域的研究，還將繼續與商業合作伙伴合作，從而確保美國具有將航天員和貨物送往太空的能力，繼續完成下一代空間系統的發展[例如，“航天發射系統”（SLS）和“獵戶座”多用途乘員飛行器（MPCV）]，將人類經過低地球軌道，開辟火星之路。

NASA計劃于2020年之前在好奇號火星車的基礎上，重新打造一個火星漫游車繼續進行機器人火星探索，新漫游車將裝備先進的新型設備進行原位資源利用研究。將來，它將進行火星樣品返回地球實驗，用以詳細分析火星上是否有原始生命存在過的跡象。

NASA正在進行更詳盡的近地小行星觀測，試圖了解早期太陽系所發生的事情，以及這些天體是否對地球產生威脅。NASA將擴展近地天體觀測計劃，尋找被提議的小行星任務中的目標小行星。尤其是將尋求業余天文學團體的幫助，增加觀測小行星者的人數，共同完成小行星任務帶來的巨大挑戰。NASA計劃于2016年之前發射“奧西里斯-風化層探測者”（OSIRIS-REX）任務飛船，并利用機器人系統完成小行星樣品返回任務。NASA正在對小行星設定新方案，包括計劃對目標小行星的選定、捕獲和重定向，并將其拖拽至月球軌道，再由航天員進行探索。該戰略目標對NASA來說，既是挑戰，也帶來了機遇。

子目標1：運送人類至太陽系和火星表面，從而提高探索、科學、創新、人類利益，并促進國際間合作

（1）主管部門：載人探索操作任務理事會

（2） 子目標概述

NASA正在通過開發運載人類往返深空的能力來拓展人類探索的空間，利用創新的、先進的技術來實現對太陽系范圍內的其他星球和小行星的探索。作為一個起點，探索低地球軌道或者位于地球2000km外的深空需要具有運輸貨物和乘員的能力。NASA正在研發新的運輸系統，包括乘員艙、重型火箭，以及地面支持設備和系統。NASA正在研發使人們能夠到達地球以外更遠地方的技術能力，包括空間推進、空間操作、長期居住和保障人類在惡劣環境下生存的能力。調研備選目的地并給人類探索提供至關重要信息的機器人先驅技術和機器人任務將為人類深空探索取得新的里程碑奠定堅實的基礎。

（3）子目標戰略

首先，發展能夠滿足探測需要的能力，且這些能力與其他能力結合使用能夠幫助人類深入太陽系；第二，它能夠執行多任務。它并非創建特定的、具體任務的硬件設施，而是相對靈活的，能夠執行與日俱增的各種復雜的任務。NASA正在研發一整套核心的、拓展的能力以保證美國的空間項目具有生命力、持續性和靈活性。

美國認為載人空間探索是必須與其他國家共同合作的國際型項目，并且已經開始與國際團體共同研究制定《行星探索路線圖》。此路線以“國際空間站”為起點，之后明確了載人探索太陽系的潛在道路，同時闡述了機器人與人執行任務的合理順序。“國際空間站”是未來深空居住與探索活動的基礎，“國際空間站”的裝配經驗將指導未來在月球或深空中的維修、前期配置或者建造系統方面的任務操作。在“國際空間站”上通過研究與技術驗證獲得的知識將使人類具有設計與構建未來深空探索系統的能力。

然而，開創為人類能夠超越地球邊界進行安全探索的科技與能力仍存在一系列的挑戰。

1）維持進度計劃。NASA一直很重視保持在發展中的任務的進度，重視為進行中的新研究活動提供資金保證以設計未來的載人探索系統。為了建造探索的必要系統，NASA利用高效率、低成本和勘漏的方法，與工業部門合作共同研發更加低成本-高收益的設計與制造技術。一種方法就是快速模仿法與對新技術進行的飛行驗證。

2）開發新途徑與新工具。盡管人類在低地球軌道運行空間站已長達40年，NASA還在繼續優化進行深空探索所需的工具與技術。NASA正在努力攻克輻射、后勤保障與長期可靠性所帶來的挑戰，并為滿足任務的局限性和保障深空的生命安全和充足的運輸能力等方面做出努力。未來在月球空間甚至更遠的地方進行的探索需要有復雜的操作過程來保證乘員、貨物和探測系統都能成功到達正確的目的地。能夠進行自動交會對接的新操作程序對保證安全有效的完成任務是非常必要的。

3）選定一顆小行星。因為有數以千計的已知的近地小行星和更多的未知小行星存在。距離帶來巨大的挑戰，盡管一些小行星逐漸向地球靠攏，甚至已經進入月球軌道，然而理想的NEA目的地卻遠在數千萬千米以外。驗證飛往火星技術，航天員必須花費6個月的時間飛行，并且在任務期間無法實現水、食物、空氣的再補給，這將超出以往所有在太空中做出的嘗試。因此，NASA正致力于小行星重定向任務，即利用機械臂捕獲一顆小行星并將其拖拽至月球軌道，然后利用“航天發射系統”和“獵戶座”將航天員送往小行星進行探索。

4）任務的長期性。受當前推進系統的限制，人類需花費6個月的時間才能到達火星，而且由于可使用的飛行軌道，航天員只有兩種選擇：在30天內離開火星或者是在火星表面駐留超過500天以上。這些任務的持續時間顯然已經超過了在太空中沒有地球直接供給的情況下，我們對生命保障所做出的論證。火星任務還要求人們不得不克服一些生理挑戰，比如說輻射和火星塵給健康帶來的潛在風險。一旦航天員們開始執行有史以來最長期、最遙遠、也是最有挑戰性的空間探測任務，他們必須具備自給自足的能力和足夠的靈活性以應對變化無常、無法預料的火星環境。NASA擁有多種高尖端方法來應對這項挑戰。NASA和“國際空間站”的成員國合作伙伴計劃于2015年派遣航天員執行為期一年的長期駐留任務。他們還將與廣泛的科研與工程團體共同研發一項原位資源利用試驗（ISRU），并在NASA計劃的“火星漫游者”任務中攜帶到火星上。

（4）相關計劃

“獵戶座”多用途乘員飛行器計劃、“航天發射系統”重型火箭發射系統計劃、探測地面系統計劃以及先進探測系統

子目標2：在“國際空間站”上進行研究以實現未來空間探測，推動商業空間經濟，提高基礎生物學和生理學，造福于全人類

（1）主管部門：載人探索運行任務理事會

（2）子目標概述

NASA對社會的貢獻源于在科學、技術方面的成就，后來拓展到很多領域。他們利用其資源帶動了探測領域的發展，同時也帶動了新興的、蓬勃發展的商業空間市場。對“國際空間站”的使用期限加以延長對NASA，乃至美國能否取得在科學、技術和載人飛行領域的戰略目標至關重要。“國際空間站”是全球唯一存在的在軌的、微重力研發（R&D）實驗室 ，在那研究人員能夠進行各種學科的科研項目，為將來探測太陽系奠定堅實的基礎。這些科研項目產生的結果將繼續給一些領域帶來收益，諸如人類健康、遠程醫學、生理學、地球觀測、空間科學和致力于培養未來的科學家、工程師和探索者的教育計劃。空間先進科學研究中心（CASIS）作為“國際空間站”美國國家實驗室的唯一管理部門，致力于將“國際空間站”的空間研究應用最大化。NASA局長決定至少延長“國際空間站”的使用年限到2024年，這將使空間站的潛力最大化，并且保證美國在空間領域占有領先地位。“國際空間站”被證明是發展商業空間公司的催化劑，也是實現未來空間探索目標的重要轉折點。NASA花費了數億元從新興的商業發射服務供應商那里運輸貨物。“國際空間站”是在5家空間代理機構、15個國家和幾家私營公司共同努力下運行的，因此，它也是共同執行未來低地球軌道載人空間探索任務的典型。

第36長期考察組飛行工程師，NASA航天員克里斯·卡西迪（Chris Cassidy），在“國際空間站”的希望號實驗艙進行試驗。卡西迪手持一對保齡球大小的、自主飛行的衛星—同步位置的保持、連通與再定向試驗衛星（SPHERES）。這兩顆衛星都裝有動力、推進、計算和導航設備。實驗結果對衛星的維修、飛行器的組裝和飛行器的構造等方面具有重大意義

（3）相關計劃

國家空間站計劃、人體研究計劃和載人飛行運營計劃。

子目標3：促進和利用美國商業公司能力向太空運送物資和航天員

（1）主管部門：載人探索操作任務理事會

（2）子目標概述

在航天飛機計劃結束兩年后，美國現在具有兩大航天運輸系統，能夠從美國本土將科學實驗和補給貨物運往“國際空間站”，即“龍”（下）和“天鵝座”貨運飛船

與美國工業部門的合作使美國能夠具備向低地球軌道進行商業成員運輸的能力，這將帶動商業部門發展、促進就業、拓展相關知識，同時供給“國際空間站”。NASA將低地球軌道商業載人飛行視為旺盛的、高利潤的商業企業，有著很多供應商，以及個人客戶。NASA在該企業中承擔的責任是給潛在的載人航天飛行行業提供專業知識技能、刺激與機遇。同時，NASA計劃繼續購買運輸服務項目以滿足“國際空間站”乘員的輪換和保證在突發情況下航天員的安全返回。一個繁榮的、高就業率的，創收益的運輸系統（將人類及貨物運送至低地球軌道）將為美國經濟做出貢獻。

（3）相關計劃

商業乘員計劃。

子目標4：了解太陽及地球和太陽系的相互關系，包括空間氣候（略）

子目標5：調查太陽系的組成，起源和演變，以及生命存在的可能性

好奇號火星車的自拍照，由安裝在機械臂上的手部立體成像相機（MAHLI）拍攝的。圖中可見好奇號位于火星新駐地“石巢”（Rocknest），攜帶著一些蓋爾隕石坑（Gale Crater）內的土壤樣品，好奇號的后方是夏普山（Mt Sharp）。研究結果表明，蓋爾隕石坑過去或曾支持了原始生命的存在。樣品也說明了火星土壤蘊含了大量的、易開發的水資源

（1）主管部門：科學任務理事會

（2）子目標概述

機器人探索是太陽系探索的主要方法，也是載人空間探索的先驅。地面觀測、實驗、理論工作和地球外物質的分析都推動了空間探索的可行性。每一次進步，從初次嘗試飛躍到軌道飛行器，然后到著陸器和“火星漫步者”，再到樣品返回任務都促使人們對星際的形成、太陽系的化學史與物理史，以及維持生命的條件有了更好的了解。再者，星際科學計劃給載人探索任務增添了必要的知識。在面對小行星探索任務所帶來的巨大挑戰，該部門將進一步加強近地觀測計劃，這將有利于偵查潛在的小行星目標并進行描繪，NASA計劃對小行星進行機器人和載人探索。

NASA的X-1機械外骨骼將有助于航天員在太空中保持健康狀態，同時能夠使那些在地球上生活的殘疾人獲益

（3）相關計劃

星際科學研究計劃、發現計劃、新邊界計劃、火星探索計劃、科技和外太空行星

子目標6：揭示為何進行宇宙開發，探索為何開始和發展，搜索其他行星的生命（略）

子目標7：轉變NASA任務，并通過日益完善創新空間技術以促進國家能力的提高

（1）主管部門：空間科技任務理事會

（2）子目標概述

NASA在交叉，技術轉移的空間科技領域進行投資，空間科技有很大的潛力來消除任務風險、降低費用、提高能力水平，這使完成更具有挑戰性的任務成為可能。這些技術使一批新的空間任務成為可能；鞏固了美國在空間科學、技術和工業領域的領先地位；同時促進美國形成了以技術為根基的經濟。

鼓勵來自全國勞動力、學術界、小企業和廣闊的空間私營公司的人才，NASA提出了創新型措施，顯著地提高他們執行任務的能力。這些新能力的開發與投入提高了未來執行任務的可靠性，并且對人類抵達太空的新高度和送美國航天員到達新的目的地，比如小行星或火星，也是至關重要的。

（3）相關計劃

交叉空間技術發展，探測技術發展，小企業創新科研/小企業技術轉移

3 載人航天戰略目標之二：推進對地球的了解，發展改進地球生活質量的技術（略）

4 載人航天戰略目標之三： 服務于美國大眾，通過有效管理人力、技術資源與基礎設施來完成任務使命

NASA以掌管探索未知空間領域而感到驕傲，他們代表美國大眾促進著航空航天科學和技術的提高。抵達其他星球需要的是有獻身精神、知識淵博的人才和尖端的設備與能力，這些設備與能力能夠提供執行任務所需的工具，并進行保障。NASA極力去完成任務，力求保持著一個廣泛、多樣的集合，融合技術、能力和資產，以支持NASA任務，以及其他聯邦政府機構和私營企業對創新發明進行的實驗、論證和優化的工作。

污染控制工程師們對“韋伯”空間望遠鏡的中-紅外線設備進行檢查。他們試圖尋找微小的塵埃痕跡或者污染物，因為潔凈是這些精密設備的關鍵性因素

NASA明白有技能的復合型人才是創造和保持探索太陽系的能力，以及了解人類的星球的關鍵所在。NASA將繼續保持和確保必要的關鍵能力、設備的有效性和安全性，這些能力和設備能夠促進太空、天空和地面進行的活動。NASA將提供夢想的藍圖和領導力，從而提高關鍵性的航天能力，并確保美國航天器能夠支持其探索活動。NASA所進行的活動有利于培養有技能的、創新的和復合型的人才，并保證他們的人身安全。此外，NASA力求管理有序和實踐的合理性，從而確保資源的合理利用。

NASA的目標是支持NASA在太空、天空和地面所進行的活動，對國家的投資做出最好的回報。NASA將堅持不懈，確保NASA有必要的資源推進探索和航空的發展，了解地球，傳播知識，也將繼續同大眾和其他部門一起參加建造一個開放的、透明的和共享的機構。

作為追求目標的一份子，NASA必須確保其設備、資源和計劃是合理安排的。這就意味著有必要探求新型的合作方式。NASA將通過明智的投資和資源管理方面的創新方法來提高效率和持續性，包括廢棄不再需要的基礎設施，以便能夠把經費控制在預算范圍內完成核心任務。

在該戰略目標下，NASA所從事的任務有助于應對美國的挑戰，也給NASA帶來了絕無僅有的一次機會，這個機會將使整個民族獲益。例如，①在投資方面精打細算；②持續并行使重要的國家能力；③向美國大眾增加透明度。

N A S A向所有的創新者保證，無論你是否是NASA的員工，都有權使用關鍵能力，這些能力將幫助拓展NASA的探索事業，以及鞏固美國的經濟。NASA的工作朝著該戰略目標邁進，這將有助于保持科技人員的朝氣蓬勃。最后，要確保NASA的資源與設備的長期安全和對其的合理利用。

子目標1：吸引并促進高技能、高素質與復合型的勞動力，開發有利于創新的工作環境，同時提供執行NASA任務所需的各種設備、工具和服務

（1）主管部門：任務保障理事會

（2）子目標概述

NASA的員工和公共機構的能力使NASA能夠成功的執行任務。他們獻致力于創新、大膽設想、與尋求卓越，這使得他們日復一日的工作，從而支持并完成任務。

人力是NASA最重要的資源；沒有他們，任務也就無法完成。NASA的員工是有能力的和勝任工作的，同時也都是有奉獻精神的。NASA的員工時刻都是投入的、充滿激情的，同時為了使這個團隊能夠獲得成功，在想法和方法上有很多的創新。為了執行接下來20～30年的任務，NASA致力于培養高復合型人才，要求他們具有相對平衡的技能與才能，并致力于創造廣泛適用的工作環境，使具有不同的發展前景、教育水平、技能、生活經驗和背景的工作人員能夠一起工作，共同參與NASA的任務。

（3）相關計劃

中心管理與運營、航天局管理、設施機構組建及環境順應與修復。

子目標2：確保有效性，同時在戰略、技術和計劃、能力方面保證持續性提高，從而完成NASA的任務

（1）主管部門：載人探索運營任務理事會

（2）子目標概述

熱量設計專家海倫·約翰遜（Helen Johnson）對一個微重力衛星進行測試，這顆衛星將與另外兩顆衛星一起到運到范登堡空軍基地進行發射，NASA通過高技能人才的共同努力，力爭以最高水平的精準度完成具有挑戰性的技術工作

該部門將其必要的資產進行優先等級排序，并貫徹戰略投資決定，以便基于NASA和美國的需求，維持、提高、替換、更改或者處理這些決定。NASA確信其關鍵能力和資產將在將來的任務中發揮一定的作用。比如，為NASA和民用部門任務提供發射服務，以及不間斷、可靠的空間通信網絡，從而使信息從太空傳輸到地球。這些能力對空間任務的可行性、安全和效率來說都是關鍵因素。

NASA的科技能力和資產支持NASA任務，同時支持了除NASA以外的部門的工作。其他的聯邦航天局和私人公司使用該部門的特殊設備進行項目的測試與評估，從而減輕風險并優化工程設計。NASA進行戰略投資和持續性的實踐，從而認真地進行技術能力與資產的管理，這一切都保證了為NASA與其他的客戶時刻做好準備。

（3）相關計劃

空間通信與導航計劃、21世紀空間發射綜合計劃、發射服務計劃、火箭推進測設計劃、探索設備組建、空間操作設備組建與戰略資產能力計劃。

子目標3：為保證NASA的任務提供可靠的、有效的并相對廉價的信息技術與服務

（1）主管部門：首席信息官辦公室

（2）子目標概述

信息技術（IT）是NASA的基礎設施與任務的成功所在。為有效地支持NASA的任務，該部門必須保證IT計劃在組織間與各功能模塊之間能夠順暢通行，并為其提供優質服務。NASA必須找尋一些途徑來利用信息技術，因其能提供一個更加協同的、具有地域差異的、機動的工作氛圍，并保持IT技術的技能與能力的更新，從而更好的服務于NASA的任務，同時還能使這些任務遠離不斷演化的IT安全威脅。

該部門在IT技術計劃與服務方面的途徑強調創新性、透明性和可說明性。在IT技術計劃方面，從機構的角度去考慮NASA任務對服務的需求，從而提供IT技術的政策、投資決定與管理實踐。同時，還要求對投資平衡和次序都有嚴格的評估，以實現其IT能力在所需的費用、質量和時間的選擇安排上達到平衡，使之發揮最大作用，同時避免任務的風險。IT部門將與NASA的領導共同協作對信息管理投資分出等級并進行排序，適當的交合其能力，從而給NASA提供價廉質優的服務。

（3）相關計劃

機構IT服務計劃。

子目標4：為能夠安全并順利的完成任務，確保對 NASA的計劃和運行進行有效的管理

（1）主管部門：安全與任務保障辦公室、首席工程師辦公室、首席健康與醫學官辦公室

（2）目標概述

安全與任務成功計劃主要是保護NASA人員的健康和安全，同時提高NASA在計劃、規劃與運行方面能夠安全并成功地執行的可能性。NASA在安全與任務成功計劃上的投入已經延伸到美國公眾、NASA的員工、NASA的商業合作伙伴和承包商。這一目標通過相互信任的氛圍和倫理行為，以及多學科的團隊來實現的，這些團隊促進了平等的機會、協作并不斷的學習。該部門在保證NASA范圍內的安全、可靠、持續、質量工程和規劃管理的同時，還不斷提高技術的卓越和競爭力。

（3）相關計劃

安全與任務成功計劃。

4 結語

NASA將2014年戰略規劃下的宏偉任務設定為推動科學、技術、航空學和空間探索發展，從而促進美國在知識、教育、創新、經濟領域的提高，同時改進全人類對地球的管理。

NASA的戰略規劃與任務揭示了其戰略目標和路線。NASA的戰略規劃將促使美國本土具有制造和發射的能力，同時支持尖端科技和高科技項目。NASA將是強大的、高科技經濟的一份子，并繼續致力于創造美好世界，加強人類對宇宙和人類生存的地球的理解。

NASA的戰略規劃還體現了自身的重大意義。作為美國在空間和空中研發領域的一個重要領導部門，NASA是探索者，也是創新者，他們創造并使用其獨有的設備和能力促使整個民族乃至全世界獲益。