領跑太空2.0時代

蒿旭

項目篇

自2011年退役全部航天飛機以來，美國向國際空間站運送宇航員一直在搭俄羅斯人的“便車”。根據2015年數據顯示，NASA要花4.9億美元購買“聯盟”號飛船2017年的6張“船票”，即單張8200萬美元。相比之下，2011年美國首次買俄羅斯“船票”的時候，單張是4300萬美元，相當于翻了一倍！于是，NASA想把這些航天運輸的日常任務“外包”給私人公司，好讓 NASA 能把有限的經費都用在更加雄心勃勃的計劃上。在NASA發布一系列商業航天運輸項目后，已經有幾家私企成長為可靠的承包商，可以毫不夸張地說，其中某些公司正在悄然改變世界航天運輸產業的競爭版圖。

美國航天工業的商業傳統

美國的航天運輸（含載人航天）始于冷戰，但美國并沒有走類似蘇聯傾全國之力的老路，而是通過商業合作，幾乎把所有工作都“外包”給了商業公司。1958年10月7日，NASA的首位領導人基思·格萊南批準了美國載人航天計劃，任務名為“水星計劃”。當年12月29日，北美人航空工業公司被授權開發“小喬伊”火箭做測試飛行之用。次年1月，麥克唐納飛機公司被選為制造“水星飛船”的主承包商。除了火箭和飛船這兩個主體設備外，飛船的燒蝕熱防護盾防護盾和“水星”飛船的追蹤系統合同分別被交付給了通用電氣公司和西電公司。這些公司通力合作，最終在1962年2月20日將宇航員約翰·戈林送入了太空。

被稱為“奇跡”的“阿波羅”載人登月計劃，奇跡的主要締造者仍然是商業公司。登月計劃中，有四個主要設備：指令艙、服務艙、登月艇和月球車，多家公司憑借各自的技術優勢完成了這些設備的研發制造。其中北美航空工業公司依靠自己在“水星計劃”中的表現，拿到了指令艙和服務艙的合同，負責將宇航員送到月球軌道而后再接回地球。而從月球軌道到月球這一段路需要的登月艇，則由格魯門航空太空公司負責設計和建造。“阿波羅計劃”后期使用的“月球漫游車”是一款4輪車，自1969年5月開始研制，由波音公司承包（通用汽車公司旗下的Delco公司作為次級承包商參與研制），研發費用共計3800萬美元。

美國首個可供人類長期在宇宙空間駐留的空間站“天空實驗室”，由于正處于“阿波羅計劃”向“航天飛機”計劃的過渡期，預算縮緊，所以負責空間站建立、控制系統和空間站運輸任務的幾家公司多是阿波羅計劃的參與者，包括波音、北美航空、道格拉斯飛行器公司以及IBM，而制造成本也是一壓再壓。到1973年5月，在NASA和幾家公司的合作下，用“阿波羅”計劃剩余工料制造的空間站被命名為“天空實驗室”，“土星”火箭將其發射到太空。當然，接棒“天空實驗室”的“航天飛機計劃”的研制方仍然是商業公司，這個人類首個可循環使用的太空運輸工具由羅克韋爾完成。

到今天，國際空間站的美國部分仍然是商業公司的天下。在國際空間站的前身“自由空間站”計劃時，NASA就宣布了與波音公司、通用電氣公司和洛迪恩推進動力公司的合同。隨著國際空間站的建造，越來越多諸如SpaceX這樣的商業公司也隨之加入。NASA的幾乎所有項目都會面向美國各大航天技術公司公開招標：一般NASA會提前提出項目的基本需求，而后各公司會根據自己的技術能力制作出相應的標書，在NASA評估之后，選出最符合要求的企業，進一步敲定合同細節。

而一些所需投入較低的招標計劃，甚至會引發全美的設計競賽，不但公司甚至個人都會參加。以2008年12月16日NASA約翰遜航天中心公布的“牽牛星”月球著陸器概念設計合同招標草案為例，這份合同將確定“牽牛星”月球著陸器的需求，獲勝的設計方案將在不同研發階段獲得160萬美元到2000萬美元之間的合同。這份標書，最終成為了全美“技術宅”和商業公司的設計盛宴，各種著陸模型讓NASA應接不暇。

除了政策、資金的支持，NASA、美國空軍對新興商業航天企業進行了大量技術扶持與轉移。NASA利用自身技術優勢加強對SpaceX公司的技術指導，通過直接派駐技術人員和專利轉讓等方式幫助其發展和驗證關鍵技術；NASA開放了“阿波羅”計劃的部分技術支持新興商業企業參與空間活動，如“獵鷹”系列火箭的“灰背隼”發動機采用了“阿波羅”計劃登月艙下降級發動機的噴管；美國空軍將夸賈林群島的里根試驗中心發射場、范登堡空軍基地的SLC-40發射場提供給SpaceX公司用于發射“獵鷹”火箭。

太空法案協議：助力私企更上一層樓

為配合美國國家航天戰略的調整，美國政府出臺了一系列支持商業航天發展的具體規則和一攬子資助計劃，主要包括太空法案協議（SAA）、商業載人航天與貨物運輸計劃（C3P）、商業軌道運輸服務（COTS）、商業補給服務（CRS）、商業載人航天方案（CCDev）和商業載人一體化能力計劃（CCiCap）等。

太空法案協議（SAA）是NASA在國家航空航天法案中提出的一種關于航天合同授予方式的法律協議。該協議鼓勵創新，以降低NASA微觀管理上的繁瑣程序，從而大幅節約成本。該政策的出臺為SpaceX公司等新興航天企業帶來了福音，通過這項協議，NASA將數百萬美元的資金集中到這些公司。由此，SpaceX公司跳出了純商業環境的運作模式，快速成長壯大。但資金并不是SpaceX公司和其他新興企業急需政府支持的唯一訴求，與NASA成為合作伙伴，對這些新興企業吸引其他客戶，以及華爾街和投資銀行等傳統投資方十分重要。NASA還幫助私有企業解決復雜的法規環境，這在未來對解決乘客安全問題十分重要。

商業軌道運輸服務（COTS）計劃、商業乘員發展（CCDev）計劃均是這種類型的協議，它們通常并不受到聯邦采辦規則的制約。除了這兩個協議，NASA還在商業航天運輸能力（CSTC）計劃達成了另外五項協議。

1.行星太空公司的“銀色飛鏢”升力體（由“加拿大之箭”運載火箭發射入軌）。

2.變形太空公司的可重復使用乘員運輸載具（CXV）。

3.Spacehab公司的現有航天飛機改裝的ARCTUS貨運載具。

4.SpaceDev公司的“追夢者”升力體航天飛機。目前，該公司和相關項目已被內華達山脈公司收購。

5.星際服務國際公司的以俄羅斯現有技術制造的貨運飛船。

所有3項太空法案，COTS、CSTC和CCDev都是含有對設計概念的開發、工程和測試，但CSTC協議與其他兩項協議類型的重要不同在于NASA不向協議方提供資金支持。CSTC協議僅規定NASA將通過信息和設備共享，來增加與相關私企的合作，但這種規定并不意味著資金投入，雙方（NASA和私企）在項目合作中需要各自承擔費用負擔。

商業載人航天與貨物運輸計劃

繼2004年發布《空間探索愿景》后，NASA開始采取實質性的行動來支持商業航天力量的發展。2005年，NASA制定了商業載人航天和貨物運輸計劃，并專門成立了商業載人航天與貨物運輸計劃辦公室（C3PO）。該計劃的任務是鼓勵商業公司參與競爭，購買由這些公司提供的創新的、費用合理的國際空間站商業貨物和乘員運輸服務。

商業軌道運輸服務計劃

商業軌道運輸服務是NASA用于向國際空間站運送航天員和貨物的商業運輸項目，旨在推動美國商業公司發展可靠的、投資少的近地軌道運輸服務，營造商用航天運輸市場環境，為政府和私人用戶提供商業航天運輸服務。該計劃的最大特點是由NASA選定的商業公司研制航天器和運載器，并承擔主要的研制費用，航天器和運載器歸商業公司所有，NASA會隨著需求的逐漸清晰簽訂任務合同。NASA幫助商業公司開發航天運輸系統（包括技術和資金援助），并購買航天運輸系統服務以支持國際空間站運行。該計劃于2006年1月18日宣布，并成功地于2013年9月進行了滿載貨物的測試飛行。NASA已經提出，“2015年前后給國際空間站提供商業服務將是必要的。”

COTS是與商業補給服務（CRS）相關，但又相互獨立的項目。COTS涉及運載器的開發，而CRS則涉及運輸服務。COTS包含多個太空行動協議，而NASA則提供階段性資金支持。COTS不包括具有約束力的合約。相反，CRS則涉及具有法律約束力的合同，這意味著供應商如果未能履行合同就要承擔責任。商業乘員發展（CCDev）是一個專門針對開發人員的輪換服務的相關項目。它類似于COTS-D。這三個項目都由NASA的商業乘員和貨物項目辦公室（C3PO）管理運作。

NASA于2006年與SpaceX公司和火箭飛機奇石公司（RpK）簽署協議，但后來又由于沒有足夠的資助資金，終止了與RpK公司的協議。NASA隨后于2008年與軌道科學公司簽署了協議。NASA于2008年12月分別向軌道科學公司和SpaceX公司授予對國際空間站的貨運合同，這將用到他們公司各自開發的COTS貨運飛船。

NASA關于COTS的最終報告認為，它是一個不合格的成功和未來的公私合作模式。相比NASA常用的基于“成本+”模式合同，如價值120億美元的“獵戶座”飛船合同，8億美元的COTS投資是前所未有的高效，并誕生了“兩款美國中型運載火箭和兩款自動貨運飛船”。不是采用官方運營的運載工具將補給送往國際空間站（ISS），NASA將向商業服務提供商支付5億美元（低于一次航天飛機的飛行成本）資助其進行軌道運輸的演示。與NASA任何先前項目不同，項目中的飛船是由商業公司自己所有，主要由其自投資金，并將服務于美國政府機構和商業客戶。NASA將根據自己需求發放任務合同。

它需要更精確的入軌、對接和與其他飛船的靠泊，因此這比已有的商業航天運輸更具挑戰性。航天私企需要在以下幾個特定的服務領域競爭：

能力水平A：外部未加壓貨物交付和處置

能力水平B：內部加壓貨物的運送和處理

能力水平C：內部加壓貨物的運送，返回和回收

能力水平D：運輸人員（沒有資金支持不資助，但構成了CCDev計劃的基礎）

項目起源

1990年代中期，NASA啟動了一個名為“備用途徑”的項目。而NASA只對該項目的初步研究進行了資助，這個項目使眾多企業家相信，給國際空間站提供服務將成為一個重要的市場機遇。在載人軌道交通中止多年后，NASA得出觀點：在自由市場中的私企能比政府官僚機構更高效且經濟地發展和運作這樣一個系統。時任NASA局長的米迦勒·格里芬表示，沒有經濟可承受的COTS，NASA將沒有足夠的剩余資金去實現太空探索愿景目標。

此外，如果這種服務模式在2010年底仍不可用，NASA將不得不考慮使用外國飛船的軌道運輸服務，如俄羅斯聯邦航天局的“聯盟”號和“進步”號飛船，歐空局的自動運輸飛行器（ATV）或日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的HTV飛船。NASA聲稱一旦COTS進行實施，它將不再購買俄羅斯的貨運服務。2012年5月22日，NASA負責空間任務運營的副局長比爾·格斯登美爾證實，NASA已經不再從俄羅斯購買任何貨物補給服務，將只依靠本國的CRS飛船——SpaceX公司的“龍”和軌道科學公司“天鵝座”；當然，個別特定載荷需要利用歐洲ATV和日本HTV的除外。

NASA預計2015年后對國際空間站的COTS是不可或缺的。NASA計劃每年進行約5次發射，運輸10噸貨物。NASA局長認為，若COTS第1階段證明是成功的，太空運輸服務采購項目將可能擴大到軌道燃料補給站和月球運輸。

第1輪

2006年5月，NASA挑選了6個進入半決賽的方案進行進一步評估。2006年8月18日，NASA探索系統任務理事會（ESMD）宣布，SpaceX公司和火箭飛機奇石公司（RpK）贏得了COTS第1階段合同。NASA計劃于2010年資助在太空行動協議中的獲獎者。2006年11月8日，火箭飛機奇石公司和ATK公司宣布，后者將成為第1階段的主要承包商。NASA于2007年9月終止了與火箭飛機奇石公司的COTS協議。NASA對該公司發出警告，稱它未能在2007年7月31日之前籌集到足夠的自有資金，于是就將COTS項目預算中剩余的1億7500萬美元授予其他公司。

第2輪

2007年6月18日，NASA分別與四家公司簽署了不用清償資金的太空行動協議。這些協議就包括無資金支持，但NASA同意與這些公司共同分享技術信息，幫助它們開發運載工具。

2007年10月22日，NASA對在第1階段未發出的1億7500萬美元發布征詢意見書。進入2007年11月最后期限的新競標公司包括Spacehab、t/Space、安德魯斯宇航、行星宇航和SpaceDev。2008年2月19日，第2階段最終選定軌道科學公司的“天鵝座”飛船。NASA聲稱軌道科學公司要比波音公司的報價更低，并可用新的“金牛座”II中型運載火箭發射入軌，其他公司則被淘汰。按照原來5億美元的太空行動協議，NASA在演示飛行階段前還資助額外2億8800萬美元給兩家公司。

項目結果

2013年11月，在SpaceX公司和軌道科學公司完成了設計、建造和發射一對新型火箭搭載的新型飛船之后，COTS項目圓滿結束。NASA已經發布了COTS項目的歷史自傳，包括使用太空行動協議對項目發展的控制，以及對未來計劃的教訓等。

合同獎勵

·奇石火箭飛機公司——最初被授予2億700萬美元合同；但其只收到3210萬美元后，NASA在該公司未按期于2007年10月完成階段性進展后就終止了合同。

·SpaceX公司——被授予2億7800萬美元合同；2011年，附加的階段性成果使總合同總價值金額達到3億9600萬美元。 2012年5月22日，SpaceX公司的第2次COTS演示飛行測試完成了NASA與SpaceX公司達成的太空行動協議。3號“獵鷹”9火箭將“龍”C2 +飛船運送到國際空間站。在與國際空間站成功對接、靠泊和脫離后，飛船成功重新進入大氣層，而后落入太平洋。

·軌道科學公司——在2008年2月COTS第2階段競標中被授予1億7000萬美元合同；2011，附加的階段性成果將總合同金額提升到2億8800萬美元。2013年4月21日，“安塔瑞思”火箭首飛將模擬載荷送到低地球軌道（LEO）。2013年9月18日，“安塔瑞斯”火箭又成功將“天鵝座”飛船送入太空與國際空間站對接。

競爭者

2006年3月，超過20家私企組織提交了COTS投標書，其中有20家是公開披露。2007年11月21日，NASA又收到了7家機構的COTS投標書。

商業補給服務

商業補給服務（CRS）是由NASA于2008年～2016年授予以商業飛船向國際空間站運送貨物和補給的一系列合同。首份CRS合同于2008簽署，NASA向SpaceX公司授予價值16億美元，共12次貨運任務，向軌道科學公司授予價值19億美元，共8次貨運任務。任務期限至2016年。NASA于2015年通過與SpaceX公司簽訂3次附加補給合同，與軌道科學公司簽訂了1次附加補給合同，延長了第1階段合同。第2階段合同（CRS2）的征詢建議書于2014年發布，第2階段（CRS2）合同于2016年1月被授予軌道ATK、內華達山脈公司和SpaceX公司預計將于2019年-2024年實施。

SpaceX公司于2012年開始在佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地的40號航天發射臺，以“獵鷹”9號火箭發射的“龍”貨運飛船進行補給任務。軌道科學公司于2013年開始在弗吉尼亞州瓦勒普島的中大西洋區域航天發射場0A發射臺，以“安塔瑞斯”火箭發射的“天鵝座”貨運飛船進行補給任務。

歷史

最早于1984年和1990年頒布的美國公共法律，要求NASA在實施航天發射任務中考慮商業產品或服務。在本世紀初，一些更具體的國會授權法案開始對服務于NASA的商業項目發展進行資助，首先是貨運服務，而后是為國際空間站運送航天員。運載火箭與貨運飛船均是根據NASA的COTS項目下簽訂的太空行動協議開發的。

SpaceX公司于2019年6月4日進行了首次搭載模擬版“龍”飛船的“獵鷹”9火箭的發射。而首次與NASA簽訂的合同內發射，COTS第1次模擬飛行于2010年12月8日進行，這次任務演示了“龍”飛船的多軌道機動能力，與地面指揮相互收發信號的能力，以及與NASA的跟蹤和數據轉發衛星系統的窄帶通信系統聯網的能力。2011年8月15日，SpaceX公司稱NASA將COTS第2次和第3次模擬飛行任務合并，即若兩次模擬飛行任務均演示成功的話，COTS第3次驗證測試就直接開始。

2012年5月22日，COTS第2+次模擬飛行成功完成， 并向國際空間站運送了貨物，而后于5月31日在太平洋著陸后被回收。2012年8月23日，NASA宣布SpaceX公司已經成功完成簽署的太空行動協議，隨即NASA認證SpaceX公司可以開始CRS合同規定內的航天發射。SpaceX公司于2012年10月開始首次CRS飛行。2013年9月23日，軌道科學公司完成了COTS認證，首次CRS任務于2014年1月9日開始。2014年初，NASA開始啟動CRS第2階段（CRS2）的正式流程。

第一階段任務

商業再補給服務合同的第1階段（CRS-1）運輸飛行開始于2012年并計劃一直延續到2019年第2階段合同開始。

·SpaceX公司

首次CRS任務，即SpaceX公司的CRS-1，原本定在2012年10月8日00：35 UTC（世界標準時間）從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地40號發射臺發射升空。這是12次計劃中的首次再補給任務。CRS-1于2012年10月8日03：03：52 GMT（格林威治時間）并實現在軌運行，與空間站對接并保持到當月28日。“龍”飛船隨后重返大氣層并成功濺落在太平洋。SpaceX CRS -2，即該公司進行的第2次CRS任務也于2013年3月1日成功發射。 SpaceX CRS-3，即該公司進行的第3次CRS任務，原定于2014年3月30日發射，但由于其東部發射場的一個雷達設施著火而延遲發射。最終，這次任務于同年4月18日成功完成。SpaceX CRS-4，即該公司的第4次CRS任務，原定于2014年9月20日發射，但由于惡劣的天氣條件而延遲；最終于2014年9月21日1：52EDT（0552 GMT）從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發射升空。

SpaceX CRS-5，即該公司的第5次CRS任務，原定于2014年12月9日發射，但因為“天鵝座”飛船CRS Orb-3發射任務失敗導致需要重新調整貨運清單，靜態點火測試中發現的技術問題，美國公眾假期和員工安排調度，以及12月β角期間，溫度和操作限制會不利于“龍”飛船靠泊空間站。發射再次被推遲到2015年1月6日。在距發射窗口時間1分27秒時，由于與第二級矢量推力發動機的驅動問題，發射被取消。發射最終于2015年1月10日成功完成。

SpaceX CRS-6，即SpaceX公司的第6次CRS任務，于2015年4月14日20：10：41從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地成功發射。

SpaceX CRS-7，即SpaceX公司的第7次CRS任務，原計劃于2015年6月28日從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發射。但任務以失敗告終，第一階火箭上升中發生異常，導致整個火箭損失。

·軌道科學公司

2012年9月，軌道科學公司在大西洋中部區域的航天發射場發射臺上展示了它的安塔爾斯火箭，為在同年11月初的火箭在發射臺上的熱試車測試做準備。該型火箭成功地在2013年4月21日發射了首個試驗載荷。

2013年9月29日，軌道科學公司成功地實施了首個COTS演示任務。由于軟件故障，這個進度延后了一周時間；這是由NASA授予的開始軌道商業再補給服務合同的一個前期項目。隨后，接著是CRS-1和CRS -2任務。

2014年10月28日，軌道科學公司在NASA的沃洛普斯發射場進行的第3次再補給任務（CRS-3）以失敗收場。這是首次使用“卡斯特”30XL上面級的“安塔瑞斯”火箭發射，由于在安全區內船只而推遲發射。第2次發射嘗試遭遇到剛剛升空就爆炸的災難。火箭內的載荷包括：航天員所需的食物和個人用品、零件、實驗用品和行星資源公司制造的Arkyd飛行試驗衛星。軌道科學公司決定暫停“安塔瑞斯”100系列火箭的使用，并加速研發新的推進器。“安塔瑞斯”230火箭將安裝新造的俄制RD-181第一級火箭發動機，以提供更大的運載能力和高可靠性。

在此期間，軌道科學公司已經與聯合發射聯盟簽約，以后者的“宇宙神”V于2015年底進行CRS-4的發射。更大的升級版“天鵝座”飛船也將在這次以及以后的任務中露面。公司計劃2016年還用“宇宙神”V火箭發射第2艘“天鵝座”飛船。“天鵝座”飛船將承擔2016年第1、2、4季度（CRS-5/6/7）的飛行任務。3次中兩次將用“安塔瑞斯”230火箭，一次用“宇宙神”V火箭。選擇推力更強勁的“宇宙神”V和“安塔瑞斯”230，搭配空間更大的升級版“天鵝座”飛船，將使軌道ATK公司實現CRS合同中規定的載荷。

2015年8月間，軌道ATK公司透露，他們得到了3次延長再補給項目的補充任務。這些補充任務將促使NASA繼續對國際空間站進行補給服務，直到商業再補給服務第2階段合同進入實施中。Orb-8E飛行任務已初步被定在2017年6月12日，Orb-9E和Orb-10E飛行任務目前還沒有公開時間表，但預計在2017年和2018年之間進行。

第2階段任務

第2階段商業再補給服務（CRS-2）合同的定義和征集期開始于2014年，其結果于2016年1月14日宣布。CRS-2發射任務預計于2019年開始，并延續到至少2024年。

已知有5家公司向NASA提交了競標方案，它們是：SpaceX公司、軌道ATK公司、波音公司、內華達山脈公司和洛馬公司。原先預計于2015年4月公布的競標結果拖延到9月，而最終結果到2016月1月14日才公布。

CRS 1的承包商軌道科學公司和SpaceX公司均提交了CRS 2方案。另外，波音公司、洛馬公司和內華達山脈公司也都提交了CRS 2方案。其中，內華達山脈公司將使用貨運版“追夢者”航天飛機，即：“追夢者貨運系統”。這個運載器包括用于抬升和垃圾處理的附加可拋棄式貨運模塊；而波音公司的方案將使用它的CST-100載人太空船的貨運版。洛馬公司的方案是一種稱為“木星”的貨運系統，實際上是與“火星大氣和揮發演化任務”（MAVEN）以及“朱諾”太空船類似。“木星”飛船還有一個重要用途是能夠在近地軌道部署衛星，同時承擔貨運補給任務，顯然外界對“木星”飛船充滿了期待，畢竟傳統的補給飛船并沒有部署衛星的功能。新方案采用基于歐空局的自主貨運飛船（ATV）的技術，包含一個直徑4.4米的貨運艙Exoliner。

合同授予

2016年1月14日，NASA宣布3家公司被授予平均最少6次的發射任務，它們是SpaceX公司、軌道ATK公司和內華達山脈公司。所有合同的最大潛在金額據透露達到140億美元，但最小需求據信相當小。至于更詳細的財務信息則處于保密狀態。發射任務集中于2019年底至2024年。內華達山脈公司的方案包含它的“追夢者”航天飛機，這種航天器能水平著陸并能提供快速的卸載時間窗口，這對于科學實驗非常重要。

商業乘員開發計劃（CCDev）

商業乘員發展（CCDev）是一項多階段航天技術發展計劃，它由美國政府資助，由NASA商業乘員和貨物計劃辦公室主管。該計劃旨在刺激在低地球軌道運行的私人載人航天器的發展。NASA負責人類探索的副局長威廉·格斯坦邁耶在2012年說，最有可能選擇留下一個競爭者向國際空間站運送宇航員。這種飛船預計將于2017年開始執行任務。在該計劃的第1階段，NASA于2010年向5家美國公司提供了5000萬美元，旨在促進私人載人航天領域的研發。

2010年10月，NASA發布CCDev第2階段的項目征求建議書，有效期14個月。2011年4月，NASA宣布將獎勵4家公司的CCDev 2方案，總金額近2億7000萬美元。2012年8月至2014年期間，NASA發布了的第3階段太空行動協議，稱為CCiCap。CCiCap之后是聯邦采購條例（FAR）第15部分配套的CCtCap合同。CCtCap FAR合同構成了第4階段和最后階段授予給SpaceX公司和波音公司的合同。

項目需求：對商業乘員運載工具的關鍵需求包括：

·將4名宇航員和他們的器材送到國際空間站并返回地球。

·在緊急情況下提供有保障的乘員逃生措施。

·在緊急情況下作為24小時時間內的安全避難所。

·可在國際空間站停泊210天。航天飛機只能停泊最多12天。

項目概述

2009年12月，NASA對CCDev作出了如下項目描述：

商業乘員和貨物項目的目標是實施美國太空探索政策，用政府投資帶動、刺激商業航天產業；促進美國私人工業乘員和貨物航天運輸能力達到技術可靠、成本可承受的低地球軌道的項目演示，成本效益的低地球軌道，并建立一個政府部門和私營部門都有實用性的商業航天運輸服務市場環境。

商業乘員和貨物項目使用經濟復蘇法案資金刺激私營部門，以發展和展示載人航天能力。NASA下屬的C3PO計劃使用《2009年美國經濟復蘇與再投資法案（ARRA）》的授權資金支持私營部門發展具有實用性的商業載人航天服務的系統概念和能力。這些努力是在創建新型市場的同時，促進本行業的創業活動，增加工程、分析、設計和研究領域的就業機會并促進經濟復蘇的能力。

ARRA向太空探索的相關計劃提供了4億美元資金。這些金額中，5000萬美元是用于開發商業乘員航天運輸概念和能力的。這項計劃被稱為CCDev。該項目的目的是向可靠的商業公司提供發展系統概念、關鍵技術和最終會被用于商業乘員航天運輸系統所需的資金支持。這項計劃必須注明，在協議時間的范圍內，技術領先且取得進展較大，較小的技術和乘員風險，以便加速發展其商業乘員航天運輸概念。

CCDev的合同資金與傳統航天工業承包商資金發展航天飛機、“阿波羅”飛船、“雙子座”飛船和“水星計劃”等項目的完全不同。合同明確是資助用于NASA專用領域的特定子系統的技術開發；所有其他系統的技術開發是由商業承包商資助。合同費用模式是固定價格+項目進展獎勵。其中，NASA的貢獻是不可或缺的。

第1階段CCDev

在CCDev 第1階段，NASA已經與幾家掌握著載人航天技術和系統的公司達成了有資金資助的太空行動協議。最初，第1階段資金金額是1億5000萬美元，其中大部分被由參議員理查德·謝爾比轉到“星座”項目中。這五家公司計劃于2010年底獲得的53個里程碑式的交付業績。

方案選定

NASA向以下5家公司撥付發展資金：

·藍色起源公司——向創造性的“推動者”發射逃生系統和復合材料壓力艙撥付370萬美元。2011年2月，即完成第2次地面測試之時，藍色起源公司已經完成了合同中設想的發射逃生系統所需的工作。他們也已經“完成了合同獎勵所需達到的其他方面，以及復合材料壓力艙中降低風險所需的工作”。

·波音公司——向2010年10月演示的CST-100飛船開發工作撥付1800萬美元。NASA官方網站顯示CST-100的所有目標都已達到。

·完美太空發展公司——向即插即用環境控制和生命支持系統（ECLSS）的空氣再生系統（ARS）的工程開發部門撥付140萬美元。2010年12月中旬，商業乘員運輸空氣再生系統完成測試，適用于多種不同商業載人航天器的生命支持系統，完美太空發展公司已經完成了合同中規定的所有工作。

·內華達山脈公司—— 向發展可重復使用、向低地球軌道運送貨物或最多8名航天員的“追夢者”航天飛機撥付2000萬美元。該公司已于2010年12月完成了合同中第4階段和最后階段——工程樣品的結構測試工作。

·聯合發射聯盟——向為EELV運載火箭進行人類評級認證的急救檢測系統（EDS）撥付670萬美元。該公司于12月進行了EDS的演示測試。NASA官方網站顯示所有里程碑指標已經完成。

第2階段CCDev

NASA于2010年10月向工業界征集第2階段商業船員發展方案。2011年4月18日，NASA向4家公司授予近2億7000萬美元的合同，開發在航天飛機時代結束后能取而代之的太空運輸工具。同年8月，NASA公布了4家公司在CCDev 2項目中取得的載人飛船技術進步。2011年第2季度到2012年第2季度，項目獲得了9-11項特定技術突破。在項目在，每家公司必須按時按進度完成工作，才能獲得資金。

選定方案

獲得第2階段CCDev 2項目資助的公司如下：

·藍色起源公司，2200萬美元。藍色起源公司的方案采用了基于雙錐體鼻錐軌道飛行器的先進技術，包括發射逃生系統和可重新啟動液氫/液氧發動機。藍色起源公司完成了所有CCDev 2項目的技術突破。2014年11月，NASA宣布該公司有取得另外3項未經資助的技術突破，這就包括推進劑存儲罐、BE-3發動機和推桿式逃生系統。

·內華達山脈公司，8000萬美元。內華達山脈公司的方案采用了“追夢者”航天飛機的升級技術。與軌道科學公司的方案類似，“追夢者”也采用一種升力體設計。該公司還將讓維珍銀河公司幫其進行市場推廣，還將使用后者的“白色騎士二號”運載飛機作為“追夢者”大氣層測試中的投放平臺。

·SpaceX公司，7500萬美元。SpaceX公司的方案為“龍”飛船加裝了“一體化發射中止系統設計”，這一設備比傳統載人飛船使用的牽引塔方式更具理論優勢。這一設備將成為SpaceX公司用于“龍”飛船用于軌機動和脫軌加力的“德拉科”機動系統一部分。SpaceX公司于2012年8月完成了CCDev 2的所有技術突破。

·波音公司，9230萬美元。波音公司的方案進一步發展了CST-100飛船，超過NASA在CCDev 1項目中授予1800萬美元需求的目標。該飛船將有人員和貨物兩種配置，并明確設計可由多個不同的火箭發射，并可重復使用10次。

NASA非資助性選定方案

·聯合發射聯盟提出了延長“宇宙神”V型運載火箭適人性評估的開發工作。雖然沒有受到NASA資助，NASA卻于2011年7月與該公司達成了非資助性太空行動協議，來共享“宇宙神”V的適人性評估信息。而“宇宙神”V火箭將是藍色起源公司、波音公司和內華達山脈公司飛船方案的共同發射工具。聯合發射聯盟于2012年9月結束對CCDev 2項目所有技術的開發工作。

·ATK公司和（歐洲）阿斯特里姆公司提出基于“戰神”I和“阿麗亞娜”5型火箭的“自由”號火箭。2011年9月13日，有報道稱，NASA打算與ATK達成協議，進一步發展“自由”號火箭作為將人類送入太空的重型運載火箭。雖然NASA最終沒有提供這項協議的資金，但預計NASA將會與開發公司共享技術。ATK公司于2012年8月完成了CCDev項目的所有技術工作。

·王劍鉆石公司正在開發一款升級和現代化版的蘇聯時期太空船設計，并將用于太空軌道旅游。2011年10月26日，NASA宣布王劍鉆石公司已經與該公司達成了太空行動協議，建立一個進一步開發該公司概念的低地球軌道航天員運輸的合作框架。王劍鉆石公司的CCDev項目概念是使用公司設計的3人載人飛船和中間級火箭，并將兩者集成一體，用商用運載火箭發射。王劍鉆石公司于2012年6月完成了CCDev項目的所有技術工作。

未選方案

在CCDev 2項目評估中，未被選定的方案如下：

·軌道科學公司的方案是一款稱為“普羅米修斯”的升力體航天飛機，外形只有傳統航天飛機的四分之一。這款垂直起飛、水平著陸的飛船將從經過適人性認證的“大力神”V火箭發射升空，返回時則降落到機場跑道。最初設計型號將搭載4人，但可增加到6人，或人貨混裝。除了軌道科學公司之外，本團隊還包括諾斯羅普-格魯曼公司，后者被指定制造這款飛船，聯合發射聯盟被指定提供運載火箭。維珍銀河公司也確認將與軌道科學公司一道，參與到CCDev項目中。由于在CCDev 2項目中落選，軌道科學公司于2011年4月宣布他們將終止發展商業載人飛船上的工作。

·完美太空發展公司于2011年提出了商業載人運輸-空氣再生系統（CCTARS）的開發，為其商業載人運輸項目的客戶提供環境控制和生命支持系統的完整解決方案。

·變形太空公司提出了一款可用“大力神”V、“獵鷹”9和“金牛座”等一系列火箭發射入軌的可重復使用的8人載人/貨運飛船。

·聯合太空聯盟提出了一個稱為商業航天運輸服務的計劃，使用已退役的兩部航天飛機——“奮進”號和“亞特蘭蒂斯”號，從2013年到2017年，每年發射兩次。

商業乘員綜合能力

商業乘員綜合能力（CCiCap）計劃是商業乘員發展項目的第3階段，最初被稱為CCDev 3.這個階段中，NASA需要完成了端對端設計的方案，這包括飛船、運載火箭、發射服務、地面和任務操作和復原。2011年9月，NASA發布了本項目的項目征詢書草案。

美國政府原本打算讓CCiCap項目使用一種與新的承包模式，之前的太空行動協議采取固定價格、以前期取得的技術突破為基礎的合同。2011年10月，NASA原計劃放棄使用太空行動協議，而使用更傳統的聯邦采辦規則（FAR）來授予競爭合同。但幾個月的新式合同模式策劃期后，NASA于2011年12月中旬宣布，還將使用太空行動協議，這是因為2012年該項目的國會撥款遭到削減。NASA計劃在商業運輸服務認證階段再使用FAR合同模式。2012年2月7日，最終項目征詢書發布，截至日期2012年3月23日。

受資助的首份太空行動協議于2012年8月3日被授出，并于2013年8月15日被修訂。CCiCap合同原計劃于2014年8月完成。NASA希望促進發展美國這項能力，能夠向低地球軌道（LEO）提供安全、可靠、低成本的載人運輸服務。

選定方案

2012年8月3日，NASA公布了第3階段CCDev項目的獲勝方：

·內華達山脈公司，2億1250萬美元。該公司提出進一步發展“追夢者”/“大力神”V組合。

·SpaceX公司，4億4000萬美元。該公司提出進一步發展“龍”/“獵鷹”9組合。

·波音公司，4億6000萬美元。該公司提出進一步發展CST-100/“大力神”V組合。

通過可接受性審查的方案

ATK公司的“自由”號

安全性

NASA商業乘員項目的安全與任務保證部門認為，確保航天員安全地進入飛船并順利返回地球是NASA完成空間探索任務目標的一個非常明確而現實的重要因子。為了強化其重要性，NASA與波音公司、SpaceX公司積極采取了各種預防措施以提高系統的安全性。

（1）為飛船配置發射逃逸系統，以確保航天員在發射和上升段出現意外情況時能夠生存。因此，從分系統到系統集成再到任務操作，每個設計階段都計入了比以往任何時候都更加嚴格的安全因素考量。

（2）波音和SpaceX公司建造了飛船模擬器和實體模型，設計團隊參與其中并對安全性、實用性和生產等方面進行改進完善。如同以前的載人飛行項目一樣，為在發射日順利執行飛行任務，航天員在開展飛行任務前要進行大量訓練。在實施首次商業載人飛行任務前，航天員將會針對每一個可能出現的任務場景進行演練。此外，航天員還完全介入到整個測試與評估過程，與波音和SpaceX公司的設計人員和工程師共同研究常規性和意外性任務場景。

在航天員看來，安全性已滲入到 NASA、波音和SpaceX公司目前開展的所有設計、研制、發射、飛行等各項工作中。NASA的航天員維克多·葛洛弗說到，“在任務控制中心，所有人都會討論乘員的安全性、火箭與飛船的安全性以及任務的安全性。所以，在NASA的各個層面，安全性已成為目前所有工作不可分割的重要部分”。

（3）同時，NASA、波音和SpaceX公司還開展太空運輸系統之外的安全性考量，并實施大量的實踐操作以確保研發調整后的無意識性后果的發生。例如，NASA、美國空軍、空軍后備部隊和國民警衛隊近期在佛羅里達州海岸實施了一次商業乘員項目的首批航天員員救援演練。負責美國國防部為NASA實施救援保障工作的空軍第45翼航天操作大隊第3分隊的詹森·哈夫中校說到，“從安全性角度來講，演練操作可使警衛隊救援團隊能夠更好地完善和提高其現有在飛船著陸意外情況下救援航天員的技術”。

這次演練完成了4次從C-17運輸機上進行的空降場景救援。數天后，包括空軍降落傘員和模擬航天員在內的同一救援團隊，在NASA的休斯頓中性浮力實驗室和蘭利研究中心內對演練項目的其他內容進行實踐操作。每次救援演練都針對回收操作所構建的不同場景和團隊展開。例如，在佛羅里達州海岸，配置了數架飛機以及飛行員之間的通訊網鏈路，按飛船意外著陸和逃逸場景將控制人員和航天員散布在數英里的范圍。對于這樣的場景演練，將由現役空軍人員扮演航天員，并使用與飛船尺寸相同的救生艇，由救援人員從水域上實施救援。

（4）其他場所的工作也在緊張有序地開展。在SpaceX公司總部，航天員在載人“龍”飛船模型內進行演練。NASA蘭利研究中心，波音將“星際客車”飛船的測試部件投擲到巨大的水池中以對其應急著陸系統進行驗證，隨后的完善性測試工作是由波音技術人員與NASA技術人員和空軍降落傘員共同攀爬到飛船上并將其穩定住，以便對航天員實施安全的救援。空軍第45翼航天操作大隊第3分隊的克里斯·斯勞森少校說到，在NASA蘭利研究中心獲得的認知與經驗有助于未來波音“星際客車”飛船救援保障設備的研制。

對于NASA，即使是采用簡易、替代型飛船設施設備實施救援演練也非常耗時，因為這項工作要解決潛在的矛盾性問題，這對安全性問題的整個焦點性工作及其附屬性細化工作都非常關鍵。NASA商業乘員項目地面與任務操作部門的蒂姆·奧布萊恩稱，此類演練對于NASA和國防部的策略、技術和程序的研發以及飛行乘員與地面保障團隊之間的通信協議實踐與改進都是極其重要的。當空軍后備隊傘降救援人員從C-17飛船跳落并進行其動手能力實踐時，在這些救援團隊、模擬飛行航天員、救援飛機、控制中心之間要開展實時協調，以便實施一個安全救援場景。每次開展此類演練，都會從汲取經驗教訓并改進和提高相應的操作程序。

2015年7月10日，NASA宣布選拔出4名航天員參與未來的商業載人航天任務。這4名航天員將與波音公司和SpaceX公司的小組合作訓練，以熟悉CST-100飛船和“龍”載人飛船的設計與操作。

NASA與波音公司和SpaceX公司的商業乘員運輸能力合同均要求至少一次不少于一個航天員的載人飛行試驗，以驗證全面集成的火箭和飛船系統能夠發射、入軌、與空間站進行對接、運行正常并最終安全返回。為滿足這一要求，兩個公司必須對航天員進行必要的訓練，使他們熟悉商業飛船的操作。NASA也將參與該訓練并評估其計劃。

系統測試成功并獲得NASA認證后，兩個公司將輪流執行2到6次國際空間站乘員運送任務，每次任務將搭載4名NASA航天員及至少100千克的加壓貨物。白宮辦公室科學與技術政策主任約翰·霍爾德倫稱，此次選拔將幫助NASA繼續推進奧巴馬總統太空計劃的實現，包括在美國本土的載人航天發射、創造高收入的就業機會，以及實現在21世紀30年代將航天員送往火星的目標。

選拔出的這4名航天員分別是羅伯特·本肯、埃里克·布歐、道格拉斯·赫爾利及蘇尼塔·威廉姆斯。羅伯特·本肯是美國空軍上校，在加州理工學院取得機械工程博士學位。他于2000年入選NASA航天員，曾執行兩次航天飛機任務，共在太空飛行29天，共執行過超過37小時的出艙任務。本肯還曾任NASA航天員辦公室主任。埃里克·布歐也是美國空軍上校，在喬治亞理工學院取得電機工程碩士學位。他與本肯同期入選航天員，曾執行過兩次航天飛機任務，太空飛行時間超過28天。布歐曾任航天員辦公室副主任。道格拉斯·赫爾利是一名退役的美國海軍上校，于杜蘭大學取得土木工程學士學位。他于2000年入選航天員，曾執行過兩次航天飛機任務，太空飛行時間超過28天。

2016年是NASA“商業乘員項目”及其工業界合作伙伴波音公司和SpaceX公司推動美國恢復載人航天的關鍵一年。兩家公司計劃在2016年實現以下目標：

波音公司CST-100/聯合發射聯盟“宇宙神”-5火箭

·降落傘試驗：公司將使用全尺寸的飛船模型、降落傘和安全氣囊進行測試，在任務末尾驗證“星際飛機”的地面安全著陸機制。

·CST-100結構測試件與認證試驗飛行器：結構測試件與認證試驗飛行器即將在波音公司位于NASA肯尼迪航天中心的裝配設施建造完成，并將開始一系列詳細測試。與CST-100同規格的測試件正在進行建造。每個測試件都將通過嚴格測試，如在佛羅里達和加利福尼亞接受結構載荷測試、加熱冷卻循環、強烈振動與電磁干擾測試，以驗證飛船在與軌道環境相同的條件下可安全運行。2016年，波音公司還將開始為兩次飛行試驗集成硬件，并執行兩次運行任務，NASA已經從波音公司訂購了這兩次任務。

·建造“宇宙神”-5運載火箭：聯合發射聯盟將開始在阿拉巴馬州迪凱特的工廠生產“宇宙神”-5火箭的主助推級。在2017年的飛行試驗中，該火箭將把“星際飛機”飛船發送至國際空間站。

·改裝41號航天發射綜合設施：波音公司計劃在2016年完成200英尺高的“乘員進入塔”，包括添加乘員進入臂和無塵室。乘員進入塔在首次無人飛行試驗中將由保障人員使用，在載人飛行任務中將支持航天員登上CST-100。

·部分任務訓練器：波音公司需要各種各樣的模擬器，為航天員和任務操控人員提供熟悉任務剖面的機會以及針對各種情況的實踐機會。CST-100的首批模擬器將在2016年交付給NASA約翰遜航天中心，以供航天員訓練使用。

·航天服資格認證：在使用之前，波音公司的航天服將通過大量的評審與測試。工程師把航天服看作小型航天器，用以在嚴酷的太空環境中使航天員保持存活，并希望確保航天服能夠勝任太空任務。

·完成C3PF廠房的垂直總裝測試工位與任務控制中心建造：建造工作人員正在對肯尼迪航天中心的“商業乘員與貨運處理廠房”（C3PF）的垂直總裝測試工位區進行最后的施工。波音公司租賃C3PF廠房作為CST-100的廠房。該飛船將在C3PF廠房中為最終發射進行組裝和處理，該設施先前用于存放NASA的航天飛機和主發動機。波音公司還將完成其在肯尼迪航天中心的任務控制中心，該中心在C3PF廠房的街對面。該中心將為操控人員和工程師提供場所，以監管CST-100任務的倒數計時和發射過程，并與約翰遜航天中心的團隊通信。

·高保真任務模擬器：波音公司正在建造全尺寸、高保真的CST-100模擬器，用以使航天員練習任務的所有方面。與聚焦于特定任務元素的部分任務訓練器不同，該任務模擬器能夠將所有場景集成在一個平臺上。它類似于NASA訓練航天飛機任務航天員所使用的模擬器。

·水上降落試驗：盡管CST-100計劃在地面著陸，但波音公司正準備進行不太可能發生的緊急水上著陸情況。公司將把全尺寸的CST-100模型投放到NASA蘭利研究中心的大型水箱中，以測試其水上著陸性能。除了觀測是否漂浮，設計人員還希望觀測CST-100在撞擊水面時如何表現，如何使自身恢復平穩，以及如何處理回收操作。

SpaceX公司“龍”飛船/“獵鷹”-9火箭

·降落傘試驗：降落傘是使航天員安全返回的重要設備。2016年，SpaceX公司將對“龍”飛船的降落傘進行全面測試。“龍”飛船測試件將由一架運輸機攜帶，從數千英尺的高空投放，以觀測4個主降落傘如何展開。著陸后，工程師將評審數據和部件，以確保系統如期運行。

·飛船試驗訓練模型：SpaceX公司正在使用一個已建造好的“龍”飛船原型，評估航天員的進艙、出艙與艙室布置。兩個高保真的模型將被用于執行結構與環境系統測試，包括在艙門開啟和其他配置狀態下進行評估，以驗證設計強度。

·組裝“龍”飛船：在SpaceX總部與工廠中，三艘“龍”載人飛船正處于建造的不同階段。其中有兩艘將執行國際空間站飛行試驗，一次為無人任務，一次會搭載航天員。第一艘飛船將從佛羅里達州的太空口岸執行飛行中的發射終止試驗，隨后進行翻新；第三艘飛船將由SpaceX公司執行國際空間站載人航天任務。

·評估與建造“獵鷹”-9火箭：SpaceX公司將使用升級版的“獵鷹”-9火箭，將載人“龍”飛船送往太空。升級版“獵鷹”-9火箭在2015年12月進行了首飛，成功部署了11顆商業衛星并實現第一級的地面著陸。“獵鷹”-9為兩級火箭，已經將大量飛船發送到軌道，包括為國際空間站提供補給的“龍”貨運飛船。

·完成39A發射臺的改裝：SpaceX公司即將完成肯尼迪航天中心39A發射臺的大量改裝工作，從而使其能在2016年發射“獵鷹”-9和“獵鷹”重型火箭。該發射臺為“阿波羅”/“土星”-5月球任務而建造，并為航天飛機發射任務進行了重建，目前已在發射臺基底建有300英尺長的處理廠房，并對導流槽進行了改進，還添加了鐵軌以將火箭移至發射位置。工作人員將安裝新型乘員進入臂和無塵室，從而在飛船隨時準備由火箭發射時，使航天員登上飛船。

·航天服資格認證：在給航天員穿戴之前，SpaceX公司的航天服將通過大量測試與評估。盡管航天員將在飛船中執行任務，但他們將依靠航天服來提供空氣并執行其他功能。

·環境控制與生命支持系統：該一體化系統計劃在2016年完成測試。該系統在整個任務中為乘員提供可以呼吸的、溫度可控的空氣，并保持飛船的所有系統平穩運行。

·使用推進模塊驗證地面著陸系統：2015年底，SpaceX公司已開始在德克薩斯州的麥格雷戈測試載人“龍”飛船帶推進裝置的地面著陸系統。高保真的推進模塊將用于對推進系統進行測試，以支持地面著陸。盡管公司初時將使“龍”載人飛船在降落傘的輔助下進行水上著陸，但公司計劃獲得地面著陸認證。