美國深空探測任務(wù)預(yù)算分配與投資策略研究

周凱 王博 趙立軍

（中國航天科技集團(tuán)公司宇航部，北京 100048）

美國深空探測任務(wù)預(yù)算分配與投資策略研究

周凱 王博 趙立軍

（中國航天科技集團(tuán)公司宇航部，北京 100048）

介紹了美國以《戰(zhàn)略規(guī)劃》和《科學(xué)計(jì)劃》為主線的深空探測戰(zhàn)略規(guī)劃的管理體制，并綜合NASA 2011—2017財(cái)年的預(yù)算申請文件，分析了NASA 2011—2021財(cái)年的預(yù)算發(fā)展情況和未來走向。介紹了NASA的各類深空探測活動(dòng)和研究計(jì)劃，包括“發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”、“新疆域計(jì)劃”、“月球探索計(jì)劃”、“火星探測計(jì)劃”、“外行星計(jì)劃”和“行星科學(xué)研究”等。研究了NASA深空探測活動(dòng)的投資重點(diǎn)和投資策略，指出在深空探測領(lǐng)域，美國不僅制定了長期、連續(xù)且穩(wěn)定的深空探測戰(zhàn)略規(guī)劃，而且還制定了相應(yīng)的投資策略和預(yù)算管理機(jī)制，保證了研制經(jīng)費(fèi)的持續(xù)投入，不斷支持未來探測任務(wù)所需先進(jìn)技術(shù)的概念研究和預(yù)研攻關(guān)，全面發(fā)展深空探測能力，確保了其在深空探測領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位。文章提出啟示和建議，可為我國深空探測戰(zhàn)略規(guī)劃的制定和預(yù)算分配提供參考。

深空探測；預(yù)算分配；投資策略；發(fā)展趨勢

1 引言

探索是文明發(fā)展和進(jìn)步的推動(dòng)力。在人類的探索歷程中，深空探測活動(dòng)最能直接擴(kuò)展人類的認(rèn)識疆界，極其富有挑戰(zhàn)性。自1958年美國發(fā)射先驅(qū)者－0月球探測器開啟人類深空探測的序幕以來，截至2016年5月，全球共進(jìn)行了237次深空探測任務(wù)，其中美國共實(shí)施95次，包括月球探測42次，火星探測20次，土星木星探測7次，金星探測6次，水星探測2次，冥王星探測1次，彗星探測3次，太陽探測11次，小行星探測3次［1－3］。

美國的深空探測能力在全球處于絕對領(lǐng)先地位，從20世紀(jì)50年代起開始深空探測活動(dòng)，迄今為止已全面實(shí)現(xiàn)了對除地球之外的太陽系七大行星、小天體、太陽等各類太陽系主要天體的探訪，取得了巨大的成就。研究美國的深空探測戰(zhàn)略規(guī)劃、預(yù)算分配和投資策略，對我國制定深空探測戰(zhàn)略規(guī)劃、投資策略可起到較好的參考作用。本文重點(diǎn)對美國無人深空探測任務(wù)的預(yù)算與分配策略進(jìn)行分析研究。

2 美國深空探測任務(wù)戰(zhàn)略規(guī)劃與預(yù)算管理體制

2.1 NASA通過《戰(zhàn)略規(guī)劃》和《科學(xué)計(jì)劃》規(guī)劃其深空探測任務(wù)

美國的深空探測活動(dòng)，主要通過NASA大約每3～5年發(fā)布一次的《戰(zhàn)略規(guī)劃》和NASA科學(xué)任務(wù)部與此幾乎同步制定的《科學(xué)計(jì)劃》進(jìn)行規(guī)劃。NASA近年來分別于2003、2006、2011、2014年發(fā)布了《戰(zhàn)略規(guī)劃》。

2014年，NASA發(fā)布《2014年戰(zhàn)略規(guī)劃》［1］，制定了NASA未來在民用航空、載人探索、科學(xué)和空間技術(shù)四大領(lǐng)域的戰(zhàn)略方向、戰(zhàn)略目的和優(yōu)先級。作為對《2014年戰(zhàn)略規(guī)劃》的響應(yīng)，并參考美國國家科學(xué)研究委員會（NRC）2011年發(fā)布的《行星科學(xué)十年調(diào)查報(bào)告：2013—2022年行星科學(xué)的愿景和航程》［2］的建議，NASA科學(xué)任務(wù)部同年發(fā)布《2014年科學(xué)計(jì)劃》［3］，詳細(xì)制定了NASA科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展計(jì)劃，進(jìn)一步明確了NASA未來包括深空探測在內(nèi)的科學(xué)探測的方向、目的和具體目標(biāo)。NASA按照《戰(zhàn)略規(guī)劃》和《科學(xué)計(jì)劃》開展財(cái)年預(yù)算申請和項(xiàng)目執(zhí)行工作。

NASA的《戰(zhàn)略規(guī)劃》、《科學(xué)計(jì)劃》、《十年調(diào)查報(bào)告》、《財(cái)年預(yù)算申請》這幾份報(bào)告之間的關(guān)系如圖1所示。

圖1 NASA《戰(zhàn)略規(guī)劃》、《科學(xué)計(jì)劃》、財(cái)年預(yù)算與項(xiàng)目執(zhí)行、《行星科學(xué)十年調(diào)查報(bào)告》的關(guān)系圖Fig.1 Relationship among NASA’s Strategic Plan，Science Plan，President＇s Budget Request，Project Performance and Planetary Science Decadal Survey

美國是目前全球空間探測戰(zhàn)略規(guī)劃制定最完備、任務(wù)規(guī)模最大、探測目標(biāo)最廣的國家，也是除蘇聯(lián)/俄羅斯之外探測次數(shù)最多的國家，其深空探測長期戰(zhàn)略規(guī)劃是開展對太陽系的持續(xù)探索，全面掌握深空探測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)載人探索火星和前往其他目的地等任務(wù)，進(jìn)而延伸人類的活動(dòng)疆域。奧巴馬政府2010年制定的美國載人探索計(jì)劃為在2025年實(shí)現(xiàn)人類訪問近地小行星，2035年左右實(shí)現(xiàn)載人繞火星軌道飛行，之后實(shí)現(xiàn)載人火星探測。此外，美國在通過政府實(shí)施深空探測活動(dòng)的同時(shí)，也鼓勵(lì)引入民間資本進(jìn)行月球、火星等深空探測活動(dòng)，并探尋不同層面的國際合作機(jī)會。

2.2 NASA通過《財(cái)年預(yù)算》實(shí)現(xiàn)具體深空探測任務(wù)預(yù)算的分配

為支撐《戰(zhàn)略規(guī)劃》和《科學(xué)計(jì)劃》的實(shí)施，美國通過財(cái)年預(yù)算落實(shí)研制經(jīng)費(fèi)。NASA的一個(gè)財(cái)年是從上年的10月1日到本年的9月30日。每年的2～4月，NASA會向政府提交下個(gè)財(cái)年的預(yù)算申請。

NASA每個(gè)財(cái)年的預(yù)算大致分為幾大領(lǐng)域，即科學(xué)、航空學(xué)、空間技術(shù)、載人探索、空間操作、教育、跨機(jī)構(gòu)支持、建設(shè)與環(huán)境保護(hù)、檢察長辦公室。每個(gè)領(lǐng)域下又分為多個(gè)分領(lǐng)域，具體分領(lǐng)域根據(jù)實(shí)際情況在每個(gè)財(cái)年可能會略有不同。NASA科學(xué)領(lǐng)域的投資分為地球科學(xué)、行星科學(xué)、天體物理學(xué)、詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡和太陽物理學(xué)5個(gè)分領(lǐng)域。其中在行星科學(xué)的投資又細(xì)化為以下7個(gè)部分：行星科學(xué)研究、“發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”、“新疆域計(jì)劃”、火星探測、外行星探測、技術(shù)開發(fā)和月球探索計(jì)劃［410］。

NASA行星科學(xué)分領(lǐng)域均為無人深空探測相關(guān)的投入。空間技術(shù)領(lǐng)域多為共性的航天技術(shù)的研究，可用于無人深空探測，但不是為無人深空探測的專門投入。載人探索領(lǐng)域主要是針對以載人火星為終極目標(biāo)的載人探索相關(guān)項(xiàng)目。太陽物理學(xué)分領(lǐng)域和天體物理學(xué)分領(lǐng)域中也有少量無人深空探測任務(wù)，但這些深空探測器都已經(jīng)發(fā)射多年，并且全部完成了主任務(wù)，大多都已超過設(shè)計(jì)壽命，維持運(yùn)行所需的預(yù)算穩(wěn)定并且數(shù)額不大。因此，下文對NASA財(cái)年預(yù)算分配與發(fā)展趨勢分析的重點(diǎn)是行星科學(xué)分領(lǐng)域。

3 NASA 2011—2021財(cái)年預(yù)算分配與發(fā)展趨勢分析

綜合NASA 2011—2017財(cái)年預(yù)算申請文件［4－10］進(jìn)行分析，可得出NASA 2011—2021財(cái)年的預(yù)算發(fā)展趨勢。NASA 2011—2021財(cái)年與深空探測相關(guān)領(lǐng)域預(yù)算情況如表1及表2所示，2011—2021財(cái)年行星科學(xué)分領(lǐng)域預(yù)算變化如圖2所示。

表1 NASA 2011—2015財(cái)年與深空探測相關(guān)領(lǐng)域預(yù)算分配Table 1 NASA FY 2011—2015budget allocation related to deep space exploration 百萬美元

表2 NASA 2016－2021財(cái)年與深空探測相關(guān)領(lǐng)域預(yù)算分配Table 2 NASA FY 2016－2021budget allocation related to deep space exploration 百萬美元

圖2 2011—2021財(cái)年行星科學(xué)分領(lǐng)域預(yù)算變化圖Fig.2 FY 2011－2021planetary science budget variation related to deep space exploration

根據(jù)以上預(yù)算分配表和變化圖，分析NASA年度預(yù)算的特點(diǎn)如下：

（1）在美國經(jīng)濟(jì)不景氣的大背景下，政府始終保持對NASA總預(yù)算的高額投入。2011—2016財(cái)年NASA總預(yù)算在每年169億～185億美元之間，其中2012—2014年出現(xiàn)小幅下降，但之后尤其是2015財(cái)年起呈上升趨勢，預(yù)計(jì)2021年將突破200億美元。

（2）NASA持續(xù)對科學(xué)領(lǐng)域、載人探索領(lǐng)域和空間技術(shù)領(lǐng)域的投入。在科學(xué)領(lǐng)域的投入占NASA總預(yù)算的27%～29%，絕大部分財(cái)年保持在NASA各大領(lǐng)域預(yù)算首位，充分說明包括行星科學(xué)分領(lǐng)域在內(nèi)的科學(xué)領(lǐng)域是NASA發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域?？臻g技術(shù)領(lǐng)域預(yù)算在NASA總預(yù)算中的占比保持在2%～4%之間，說明NASA重視空間共性技術(shù)的發(fā)展和研究。載人探索領(lǐng)域在NASA總預(yù)算中的占比在18%～23%之間，這也直接體現(xiàn)了NASA對載人火星探索目標(biāo)的大力支持。

（3）科學(xué)領(lǐng)域中行星科學(xué)分領(lǐng)域是NASA投資的重點(diǎn)之一。2011—2016財(cái)年行星科學(xué)分領(lǐng)域預(yù)算在每年13億～15億美元之間，在2013財(cái)年出現(xiàn)最低值約13億美元，此后逐年震蕩回升，相比最低點(diǎn)的漲幅達(dá)15.4%，預(yù)計(jì)到2021年將突破16億美元，在科學(xué)領(lǐng)域中的占比保持在26%～30%之間。

（4）行星科學(xué)分領(lǐng)域中各類項(xiàng)目各財(cái)年的預(yù)算起伏相對較大，這除了與對各類項(xiàng)目投入的總額度有關(guān)，也與各類項(xiàng)目的年度進(jìn)展和投資強(qiáng)度有關(guān)。

（5）NASA在預(yù)算分配時(shí)采取并行式投資的方式，同時(shí)對運(yùn)行中的、研發(fā)中的和未來的任務(wù)進(jìn)行投資，有重點(diǎn)地保證了美國深空探測的長期性和連續(xù)性。這里的未來任務(wù)指的是還處于篩選階段尚未立項(xiàng)的可能任務(wù)，例如NASA未來的“發(fā)現(xiàn)”和“新疆域”任務(wù)等。

4 NASA深空探測任務(wù)投資重點(diǎn)

從NASA財(cái)年預(yù)算分配和發(fā)展趨勢中可以看出，NASA對其深空探測任務(wù)的預(yù)算規(guī)劃采取了既定的投資策略，將大型、中型和小型任務(wù)有機(jī)結(jié)合，考慮預(yù)算總量，綜合權(quán)衡選擇各種預(yù)算規(guī)模的任務(wù)。實(shí)際上，NASA早在其2006年發(fā)布的《太陽系探索路線圖》中，就按任務(wù)規(guī)模、技術(shù)復(fù)雜程度以及任務(wù)成本和周期，規(guī)劃了大中小三類深空探測任務(wù)，即“發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”（小型）、“新疆域計(jì)劃”（中型）和“旗艦計(jì)劃”（大型）。

NASA在其最新的《2014年科學(xué)計(jì)劃》中，將其深空探測活動(dòng)和研究計(jì)劃分為以下幾類：“發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”、“新疆域計(jì)劃”、“月球探索計(jì)劃”、“火星探測計(jì)劃”、“外行星計(jì)劃”和“行星科學(xué)研究”，這基本上也與NASA每個(gè)財(cái)年預(yù)算中“行星科學(xué)”的預(yù)算分配對象相符合。其中“外行星計(jì)劃”由于探測距離遠(yuǎn)、技術(shù)難度大、研發(fā)成本高，一般來說均屬于“旗艦計(jì)劃”。

縱觀NASA過去和未來10年的投資安排，其在深空探測領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)是火星探測，同時(shí)十分重視行星科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)，在任務(wù)規(guī)模上更加注重“發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”。

4.1 “火星探測計(jì)劃”

“火星探測計(jì)劃”是NASA于1993年制定的一項(xiàng)長期火星探測計(jì)劃，包括火星軌道器、著陸器和漫游車任務(wù)，目的是探測火星上生命的痕跡。1992年，NASA的“火星觀測者”（Mars Observer）任務(wù)失敗，促使NASA正式制定了“火星探測計(jì)劃”，并成為NASA深空探測的重點(diǎn)方向。

目前NASA已經(jīng)實(shí)施的“火星探測計(jì)劃”任務(wù)包括“火星全球勘測者”（Mars Global Surveyor）、“火星氣候軌道器”（Mars Climate Orbiter）、“火星奧德賽”（Mars Odyssey）、機(jī)遇號（Opportunity）、勇氣號（Spirit）、“火星勘測軌道器”（Mars Reconnaissance Orbiter，MRO）、鳳凰號（Phoenix）、“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”（Mars Science Laboratory，MSL）以及“火星大氣與揮發(fā)物演變”（Mars Atmosphere and Volatile Evolution，MAVEN）等。未來將發(fā)射的“火星探測計(jì)劃”項(xiàng)目目前確定的為“火星車2020”。

NASA對“火星探測計(jì)劃”的投資明顯高于其他項(xiàng)目（圖2），2011年—2021年每年投資在2.8億～5.9億美元之間，相對于行星科學(xué)分領(lǐng)域預(yù)算的占比平均在1/3以上。2011年—2013年投資重點(diǎn)是“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”，2016年—2020年投資重點(diǎn)是“火星車2020”，此外還要維持在軌的“火星奧德賽”、“火星勘察軌道器”、“好奇號漫游車”、“MAVEN”等火星探測器的操作運(yùn)行和管理。

4.2 行星科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)

行星科學(xué)研究主要是NASA針對已實(shí)施的任務(wù)返回的科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，獲得科學(xué)成果。美國在20世紀(jì)六七十年代，通過與蘇聯(lián)的“太空競賽”，在較短的時(shí)間內(nèi)具備了深空探測的基本技術(shù)和能力，自20世紀(jì)90年代以后，其深空探測的任務(wù)安排遵循了“科學(xué)探索為牽引”的原則，獲得大量太陽系內(nèi)各類主要天體的探測數(shù)據(jù)。NASA十分重視行星科學(xué)的研究，獲得大量科學(xué)研究成果，并維持了較高的經(jīng)費(fèi)投入，今后5年，NASA對行星科學(xué)研究的財(cái)年預(yù)算將超過2.8億美元。

技術(shù)開發(fā)主要是針對深空探測的長遠(yuǎn)發(fā)展，研究所需的能源、推進(jìn)等各類新技術(shù)，包括放射性同位素電源系統(tǒng)、先進(jìn)多任務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)等。NASA不僅通過具體探測項(xiàng)目來發(fā)展深空探測，還給予大量經(jīng)費(fèi)支持任務(wù)前期技術(shù)攻關(guān)、預(yù)先研究等工作，有效地降低了探測任務(wù)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，對具體任務(wù)進(jìn)入工程研制后的計(jì)劃管理、質(zhì)量管理和成本管理都起到積極的作用。這是NASA預(yù)算與投資的特點(diǎn)之一，在“空間技術(shù)”、“載人探索”等領(lǐng)域也有明顯的體現(xiàn)。從NASA財(cái)年預(yù)算中可以看出，今后5年，NASA對技術(shù)開發(fā)的財(cái)年預(yù)算將達(dá)到1.4億～1.8億美元。

4.3 “發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”

“發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”（Discovery Program）是NASA的一項(xiàng)太陽系探索計(jì)劃，旨在通過探測太陽系的行星及其衛(wèi)星、小天體（彗星和小行星）等，深化對太陽系的了解，并為未來大型探測任務(wù)提供基本的參考數(shù)據(jù)。“發(fā)現(xiàn)”任務(wù)均采用“首席專家責(zé)任制”（PI－led）的形式，從任務(wù)設(shè)計(jì)、研制到發(fā)射的時(shí)間不超過36個(gè)月，研制成本低于1.99億美元，總成本低于2.99億美元。NASA計(jì)劃每十年發(fā)射4～7次“發(fā)現(xiàn)任務(wù)”。

NASA已經(jīng)發(fā)射11次“發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”，包括“近地小行星交會”（Near）、“火星探路者”（Mars Pathfinder）、“月球勘探者”（Lunar Prospector）、“星塵”（Stardust）、“起源”（Genesis）、“彗核巡游”（Contour）、“信使”（Messenger）、“深度撞擊”（Deep Impact）、“黎明”（Dawn）、“開普勒”（Kepler）、“引力恢復(fù)與內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室”（Grail）。目前正在研制的第12次“發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”是將于2018年發(fā)射的“洞察號”（InSight）火星著陸器，該任務(wù)原計(jì)劃2016年發(fā)射，因主要科學(xué)載荷地震儀出現(xiàn)泄漏問題而推遲。

NASA一直對“發(fā)現(xiàn)”級項(xiàng)目保持較高的投資。當(dāng)前的投資重點(diǎn)是“洞察號”研制和“黎明”等探測器的操作運(yùn)行和管理。雖然目前尚未選出具體的新任務(wù)，但NASA后續(xù)財(cái)年預(yù)算有顯著增加，到2021財(cái)年將達(dá)到4.1億美元，可以判斷NASA將持續(xù)開展低成本小規(guī)模探測任務(wù)。

4.4 “新疆域計(jì)劃”

“新疆域計(jì)劃”（New Frontier Program）是NASA的一項(xiàng)應(yīng)用“中型航天器”探索太陽系的計(jì)劃，每36個(gè)月發(fā)射一次，任務(wù)成本不超過7.5億美元。NASA《2006太陽系探索路線圖》中建議每10年發(fā)射2～4次“新疆域計(jì)劃”。

目前NASA已實(shí)施3項(xiàng)“新疆域計(jì)劃”，分別是2006年發(fā)射的“新視野”（New Horizons）冥王星探測器、2011年發(fā)射的“朱諾”（Juno）木星探測器以及將于2016年發(fā)射的“奧西里斯－雷克斯”（OSIRISRex）小行星采樣返回探測器。

NASA 2016財(cái)年后的“新疆域計(jì)劃”尚不十分明朗，其投入將會較大幅度減少。到2020財(cái)年前后，隨著新任務(wù)的確定，2021財(cái)年預(yù)算投資將增加到2.3億美元。

4.5 “旗艦計(jì)劃”

“旗艦計(jì)劃”是NASA深空探測的大型任務(wù)，這類任務(wù)通常為復(fù)雜的、到達(dá)星體表面的任務(wù)，例如現(xiàn)場樣品分析、大型著陸器等，任務(wù)成本約7.5億到數(shù)十億美元，研制周期約7年。

NASA已經(jīng)實(shí)施的“旗艦計(jì)劃”包括“旅行者”（Voyager）行星際探測器、“麥哲倫”（Magellan）金星探測器、“伽利略”（Galileo）木星探測器、“卡西尼－惠更斯”（Cassini－Huygens）土星探測器和“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”（MSL）。NASA在《2006太陽系探索路線圖》中建議的未來的“旗艦計(jì)劃”有木衛(wèi)二、土衛(wèi)六/土衛(wèi)二、金星、海王星/海衛(wèi)一等探測任務(wù)。NASA在《2010年科學(xué)計(jì)劃》中曾建議與歐洲航天局（ESA）合作開展“歐羅巴木星系計(jì)劃”，但由于近幾個(gè)財(cái)年來的預(yù)算限制，NASA取消了在此項(xiàng)目上的合作。

NASA預(yù)算申請中的“外行星計(jì)劃”屬于“旗艦計(jì)劃”規(guī)模的任務(wù)。NASA當(dāng)前重點(diǎn)支持的項(xiàng)目是木衛(wèi)二外行星探測項(xiàng)目［11－13］，前期的“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”和后續(xù)的“火星車2020”的投資歸入“火星探測計(jì)劃”。

4.6 “月球探索計(jì)劃”

“月球探索計(jì)劃”是NASA的一項(xiàng)多元素計(jì)劃，包括飛行任務(wù)、月球任務(wù)儀器研制、研究與分析等。該計(jì)劃由馬歇爾航天飛行中心管理。該計(jì)劃包括“月球勘測軌道器”（LRO）、“月球大氣塵埃與環(huán)境探測器”（LADEE）、“月球測繪與建模項(xiàng)目”（LMMP）、“機(jī)器人月球著陸器”（RLL）等項(xiàng)目。目前NASA不再分配預(yù)算給“月球探索計(jì)劃”，該計(jì)劃中還在運(yùn)行中的LRO任務(wù)被歸入“發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”預(yù)算中。今后美國將鼓勵(lì)并通過商業(yè)化的私營公司實(shí)施常規(guī)的月球探測和月球資源利用活動(dòng)。

5 美國深空探測領(lǐng)域投資策略分析

5.1 施行航天預(yù)算多年概算制度，更好地支撐規(guī)劃發(fā)展

NASA各領(lǐng)域的預(yù)算納入美國聯(lián)邦預(yù)算中，美國聯(lián)邦預(yù)算制度要求，除了對預(yù)算年度的收支情況進(jìn)行詳細(xì)說明外，還必須對未來10年的預(yù)算收支總水平進(jìn)行預(yù)測，更具戰(zhàn)略性和超前性。NASA每年制定通過的是今后三個(gè)財(cái)年的預(yù)算，因此可以以該預(yù)算值和分配情況為基礎(chǔ)，制定詳細(xì)的五年計(jì)劃。反過來，NASA的五年計(jì)劃也影響著NASA的預(yù)算制定。預(yù)算制度有利于NASA對資源進(jìn)行合理分配，權(quán)衡具有不同優(yōu)先級的研究領(lǐng)域，有目的、有重點(diǎn)地投入預(yù)算，著重發(fā)展某些項(xiàng)目。

5.2 深空探測一直作為國家戰(zhàn)略的重要組成部分，保持持續(xù)穩(wěn)定高額投入

通過對NASA財(cái)年預(yù)算投入的分析可以看出，美國高度重視在科學(xué)領(lǐng)域的投入，而行星科學(xué)分領(lǐng)域又是科學(xué)領(lǐng)域的投資重點(diǎn)之一，始終保持著高額的投入?？茖W(xué)領(lǐng)域預(yù)算比例占到NASA總預(yù)算的27%～29%，行星科學(xué)分領(lǐng)域在科學(xué)領(lǐng)域的占比保持在26%～30%。此外，加上空間技術(shù)和載人探索領(lǐng)域中可用于無人深空探測的技術(shù)和項(xiàng)目的投入，其額度更加可觀，這是世界其他國家無法比擬的。

美國深空探測的長期發(fā)展戰(zhàn)略是開展對太陽系的持續(xù)探索，引領(lǐng)深空探測技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)載人探索火星和其他天體，擴(kuò)展人類的活動(dòng)疆域。不僅如此，美國把深空探測領(lǐng)域的發(fā)展上升到國家安全的高度，從月球到火星，甚至更遠(yuǎn)的天體；從無人探測，到有人到達(dá)，甚至建立基地和資源開發(fā)利用。無人深空探測是載人深空探測的基礎(chǔ)，目前人類對太陽系內(nèi)主要天體的了解和認(rèn)知基本上都來自于地基觀測、地球軌道附近的天基觀測和無人深空探測器的近距離（或就位探測）數(shù)據(jù)采集與研究。而面對走出地球，拓展人類活動(dòng)的疆域，人類對其他天體的研究還存在很大差距，因此依靠無人探測器對目標(biāo)天體進(jìn)行近距離探測，是獲取更為詳細(xì)的數(shù)據(jù)并開展深入研究的必然途徑。

5.3 火星探測是美國深空探測活動(dòng)的重點(diǎn)投資領(lǐng)域

載人火星探測是奧巴馬政府美國載人深空探索新戰(zhàn)略規(guī)劃的中長期目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，NASA在每26個(gè)月一次的火星任務(wù)發(fā)射窗口都安排了火星探測任務(wù)，抓住一切機(jī)遇推進(jìn)火星探測活動(dòng)。NASA目前的18個(gè)在軌的深空探測器中，有5個(gè)火星探測器，即“火星奧德賽”軌道器、機(jī)遇號火星車、“火星勘測軌道器”、好奇號火星車、MAVEN火星軌道器，占美國在軌深空探測器數(shù)量的28%。

根據(jù)NASA 2011—2021財(cái)年行星科學(xué)分領(lǐng)域預(yù)算變化圖（圖2），當(dāng)前和未來5年NASA在火星探測上的投入占深空領(lǐng)域總投入穩(wěn)定保持在1/3以上，火星探測在美國深空探測的重要地位十分明顯。以2017年財(cái)年預(yù)算申請為例，NASA分配給“火星探測”的預(yù)算為5.85億美元，加上歸入“發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”的洞察號火星探測器的預(yù)算0.13億美元，NASA在火星探測上的總預(yù)算為5.98億美元，約占整個(gè)行星科學(xué)預(yù)算的40%。

5.4 重視深空探測新技術(shù)和專項(xiàng)技術(shù)的預(yù)研與儲備

美國長期以來十分重視深空探測的技術(shù)預(yù)研與儲備，制定了未來10年內(nèi)的技術(shù)領(lǐng)域投資規(guī)劃。NASA行星科學(xué)部門與空間技術(shù)任務(wù)部合作，對深空探測技術(shù)的研發(fā)和投資進(jìn)行統(tǒng)籌管理，并尋求在行星任務(wù)中驗(yàn)證新技術(shù)的機(jī)會，包括共性技術(shù)和專用技術(shù)。NASA提前投入大量資金進(jìn)行新型能源、推進(jìn)、導(dǎo)航、大氣捕獲、儀器、小型化、輻射減緩、行星保護(hù)、樣品采集、返回和處理等新技術(shù)的開發(fā)，如高能太陽電推進(jìn)系統(tǒng)、進(jìn)入、下降和著陸系統(tǒng)（EDL）、空間機(jī)器人系統(tǒng)、激光通信中繼驗(yàn)證、低密度超音速減速器等項(xiàng)目。

5.5 維持深空探測能力的全面發(fā)展，注重投資的全面性，保持深空探測霸主地位

從美國深空探測投資策略可以看出，NASA力求在保證高額總預(yù)算的情況下，有重點(diǎn)地發(fā)展例如火星探測等關(guān)鍵領(lǐng)域，同時(shí)通過實(shí)施太陽系多種目標(biāo)、各種規(guī)模的深空探測任務(wù)，維持美國深空探測能力的全面發(fā)展，保持其深空探測領(lǐng)域在世界的絕對領(lǐng)先地位。

6 啟示和建議

綜上分析，在深空探測領(lǐng)域，美國不僅制定了長期、連續(xù)且穩(wěn)定的深空探測戰(zhàn)略規(guī)劃，而且還制定了相應(yīng)的投資策略和預(yù)算管理機(jī)制，保證了相關(guān)深空探測任務(wù)研制經(jīng)費(fèi)的持續(xù)投入，不斷支持未來探測任務(wù)所需先進(jìn)技術(shù)的概念研究和預(yù)研攻關(guān)，培養(yǎng)和儲備相關(guān)人才資源，全面發(fā)展深空探測能力，確保了其在深空探測領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位。

隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，地球軌道航天技術(shù)已日趨成熟，深空探測技術(shù)代表了航天技術(shù)發(fā)展的重要方向，深空探測任務(wù)已經(jīng)成為航天未來發(fā)展的重要標(biāo)志。創(chuàng)新地開展深空探測任務(wù)，掌握先進(jìn)的深空探測技術(shù)和能力，獲得原創(chuàng)性科學(xué)成果，是一個(gè)國家綜合國力的體現(xiàn)，也是我們發(fā)展航天事業(yè)、建設(shè)航天強(qiáng)國的重要體現(xiàn)。在過去的10余年，我國通過探月工程重大專項(xiàng)的實(shí)施，已經(jīng)取得了月球環(huán)繞探測、月球表面軟著陸和巡視探測的重大成果，用于月球采樣返回的重大關(guān)鍵技術(shù)——地球高速再入返回技術(shù)也已突破，中國用有限的幾次任務(wù)掌握了美國和蘇聯(lián)用十幾次甚至幾十次任務(wù)才掌握的技術(shù)，在月球探測方面大幅縮小了和世界航天強(qiáng)國的差距。但在月球以遠(yuǎn)的深空探測領(lǐng)域，我們才剛剛起步，與美國還有相當(dāng)?shù)牟罹唷?/p>

我們應(yīng)更加重視深空探測領(lǐng)域的發(fā)展，建立我國深空探測戰(zhàn)略和規(guī)劃的制定和完善機(jī)制；結(jié)合我國國情，形成我國深空探測中長期發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃，并納入國家戰(zhàn)略；以工程目標(biāo)為基礎(chǔ)，以科學(xué)目標(biāo)為牽引，有所側(cè)重地選擇深空探測的發(fā)展重點(diǎn)和探測目標(biāo)，也可借鑒美國“大、中、小”相結(jié)合的任務(wù)規(guī)模設(shè)置，形成具有中國特色的深空探測任務(wù)發(fā)展路線圖；研究航天技術(shù)的發(fā)展方向，形成深空探測技術(shù)發(fā)展路線圖；借鑒國家科技重大專項(xiàng)的成功經(jīng)驗(yàn)，設(shè)立深空探測專項(xiàng)工程，加大預(yù)算和投資力度，牽引航天技術(shù)和基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展；根據(jù)深空探測規(guī)劃和路線圖，持續(xù)保持一定規(guī)模的經(jīng)費(fèi)投入，提前安排任務(wù)概念研究、任務(wù)方案論證、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和重大技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證，為正式任務(wù)的實(shí)施奠定技術(shù)基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)人才隊(duì)伍儲備；積極開展深空探測技術(shù)引進(jìn)，縮短技術(shù)研發(fā)的周期，在獨(dú)立掌握深空探測核心關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大深空探測任務(wù)國際合作，不斷提升我國在世界深空探測領(lǐng)域的國際地位和影響力。

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［1］NASA.NASA strategic plan 2014，NASA NP－2014－01－964－HQ［R］.Washington D.C.：NASA，2014

［2］National Research Council.Vision and voyages for planetary science in the decade 2013－2022，PB2012104029［R］.Washington D.C.：NRC，2011

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［12］Mike Wall.NASA shelves ambitious Flagship Missions to other planets［EB/OL］.（2012－02－15）［2016－05－30］.http：//www.space.com/14576－nasa－planetary－science－flagship－missions.html

［13］Jeff Foust.NASA，members of congress make case for Europe mission［EB/OL］.（2014－07－16）［2016－06－20］.http：//www.spacepolitics.com/2014/07/16/nasa－members－of－congress－make－case－for－europa－mission/

（編輯：張小琳）

A Study on Budget Allocation and Investment Strategy of U.S.Deep Space Exploration Missions

ZHOU Kai WANG Bo ZHAO Lijun
（Aerospace Department，China Aerospace Science and Technology Corporation，Beijing 100048，China）

U.S.deep space exploration strategy and plan with Strategic Plan and Science Plan as main threads are introduced in this article.According to NASA FY 2011－2017budget request documents，NASA FY 2011－2021budget status and trend are analyzed.NASA’s all sorts of deep space exploration missions and research programs are introduced，including Discovery Program，New Horizons Program，Lunar Quest Program，Mars Exploration Program，Outer Planets Program and Planetary Science Research.NASA’s deep space exploration investment focus and strategy are studied，and the conclusion is that U.S.not only establishes a long－term continuous and stable strategy and plan on deep space exploration，but also establishes corresponding investment strategy and budget management system to guarantee continuous development fund，so as to constantly support related advanced technologies concept study and pre－research，and fully develop its deep space exploration capability to ensure its global leading role in deep space exploration.Some enlightenments and suggestions are proposed to provide reference for strategy establishment and budget allocation of China’s deep space exploration.

deep space exploration；budget allocation；investment strategy；development trend

V11

A

10.3969/j.issn.1673－8748.2016.05.016

2016－07－18；

2016－09－08

周凱，男，高級工程師，從事航天型號科研管理工作。Email：zhoukai100910090@sina.com。