2016年世界航天發展重要趨勢與進展

● 文 |中國國防科技信息中心 方勇 孫龍

2016年世界航天發展重要趨勢與進展

● 文 |中國國防科技信息中心 方勇 孫龍

2016年，世界主要國家著眼未來空間安全挑戰 ，調整空間安全戰略，創新發展航天裝備與技術，商業航天應用領域進一步拓展，載人航天和深空探測取得新突破。

一、重要趨勢

（一）面對日趨激烈的空間競爭態勢，主要國家積極調整布局未來航天發展戰略

隨著美國內外部環境和空間安全觀的轉變，美國正在醞釀調整空間安全戰略。

一是強化“空間威懾”戰略指導下的“體系彈性”建設。美國國防部認為，隨著中俄反衛星能力的不斷增強，美國空間系統面臨更多威脅。美國負責空間政策的副助理國防部長道格拉斯·洛韋羅表示，在懾止空間戰爭方面，美國更需要依賴防御手段，而不是進攻手段。為了使衛星在面臨攻擊時更具彈性，美軍將重點投資6個主要領域。①分解（Disaggregation）。分離具有不同目標的任務，即同一顆衛星上將不會同時部署核任務與常規任務載荷。②多樣化（Diversity）。利用多樣化系統實現同一目標，如使美國的裝備能夠同時使用GPS和歐洲伽利略導航系統。即使對手干擾GPS系統，美軍仍然能使用盟國資產。③分散部署（Distribution）。將能力分散部署于多顆衛星，提高體系抗毀能力。如GPS單顆衛星受損后系統仍然保持運行。④欺騙（Deception）。使對手無法獲悉哪些衛星攜帶哪些系統，或者其他誤導對手的方法。⑤防護（Protection）。強化衛星以防御威脅，或者使衛星具備規避來襲威脅的方法。⑥擴散式部署（Proliferation）。部署多顆衛星執行同一任務，一顆衛星可執行完整任務，其他衛星則提供冗余和備份能力。其實質仍是強化“彈性”空間體系建設，提高空間系統體系抗毀能力。美國大西洋理事會發布的《面向新國家空間安全戰略：戰略再平衡時機來臨》報告認為，基于當前的空間戰略環境以及美國空間發展目標，美國應推動空間“戰略再平衡”，從外交與技術手段兩方面入手，發展“主動防御”空間安全戰略，

二是調整空間威懾戰略。為應對空間安全的新變化，美國空間威懾思想正在從強調進攻的“硬”威懾手段，轉向提高空間系統彈性等“軟”威懾手段。道格拉斯·洛韋羅表示，與報復性打擊相比，更好的空間威懾方法是確保對手無法從空間攻擊獲益，并提高對空間系統發起攻擊的政治難度。1月，美國智庫新美國安全中心發布《從庇護所到戰場：美國空間防御與威懾戰略框架》報告，認為美國要實現可靠、有效的空間威懾，需采取“有限空間戰”戰略，即美國需制定限制對手實施空間戰并能使美國有效利用空間作戰規則，發展具有威懾力的作戰能力以執行這些規則，同時還要獲得潛在對手對這些有利于美國的限制規則的認同。

俄羅斯力求恢復傳統航天大國領先地位。3月，俄羅斯政府審議通過《2016—2025年俄聯邦航天規劃（草案）》，根據規劃，未來十年俄羅斯將為航天活動撥款14060億盧布，并視經濟情況，或于2022年后再補充1150億盧布，意圖發揮其在空間技術領域的傳統優勢，實現俄羅斯航天再度崛起。

日本積極布局未來空間軍事技術能力發展。8月，日本防衛省發布首份《防衛技術戰略》和《2016年防衛技術中長期展望》等文件，規劃了未來一定時期日本防衛技術和武器裝備發展方向和重點，在空間領域明確了“情報搜集”、“情報共享”、“穩定利用”三項核心軍事能力，強調“提高衛星抗毀性、確保在發生各種事態時可持續發揮作用”，并將衛星搭載紅外傳感器技術、太空監視技術、機載空中發射技術、提高任務效果技術列為未來軍事航天技術領域優先發展方向。

（二）航天裝備與技術發展取得新突破，“入天、用天、控天”能力穩步提升

1．可重復使用運載器技術多方案并行發展

一是組合動力、升力式水平返回兩級入軌運載器是目前研究熱點。美國空軍研究實驗室發布基于英國“佩刀”組合發動機的兩種水平起降兩級入軌空天飛行器概念方案。5月和8月，印度分別進行了“可重復使用運載器技術驗證機”（RLV-TD）首次飛行試驗和超燃沖壓發動機首次帶飛點火試驗。這兩次試驗都是印度為其未來空天運輸系統事先規劃的研究試驗，試驗成功將為印度未來可重復使用空天運輸系統發展奠定重要技術基礎。

二是火箭動力垂直起降可重復使用運載器技術日趨成熟。美國SpaceX 公司獵鷹-9火箭繼2015年首次實現陸上一子級回收后，2016年多次成功實現海上平臺一子級回收，表明有動力垂直返回技術日趨成熟。

2．衛星系統性能不斷提升

一是小衛星蓬勃發展。微小衛星憑借成本低、制造快、發射快、及時補充受損衛星、有效載荷靈活多樣等優勢，受到主要國家高度關注，呈現井噴式發展勢頭。美國白宮發布“小衛星革命”倡議，促進小衛星發展和數據利用。美國國家偵察局局長表示，將增加立方體衛星的使用，以改變目前主要依靠大衛星執行偵察監視任務的局面。二是衛星激光通信技術實用化取得新突破。歐洲“數據通信高速公路”項目首顆數據中繼衛星EDRS-A衛星發射，并開展與哨兵-1A衛星的激光通信試驗。三是導航衛星系統性能不斷提升。印度發射第七顆導航衛星IRNSS-1G，完成區域導航衛星系統（IRNSS）星座部署。俄羅斯首顆格洛納斯-K1導航衛星開始提供導航服務，標志著俄第三代導航衛星正式服役。

3．攻防并重發展控制空間能力

發展實時的空間態勢感知能力。美國國防高級研究計劃局（DARPA）正在通過“空間監視望遠鏡”、“軌道瞭望”和“標記”等項目發展實時空間態勢感知能力，為空間作戰做好準備。10月，DARPA正式向美空軍交付“空間監視望遠鏡”，標志著該項目已正式由研發階段轉入作戰應用階段?！败壍啦t望”項目將通過融合美國政府、軍方、商業及國際合作伙伴的空間目標監視設施的觀測數據和其他數據，提供更清晰、更真實的空間態勢圖，大幅提升美軍對具有潛在危害的空間物體做出近實時決策的能力?！皹擞洝表椖繉⒗谩翱臻g瞭望”項目提供的多來源數據，開發空間實時指揮和控制軟件，提高未來空間作戰的快速規劃、評估和反應能力。

儲備進攻性空間對抗技術。與以往美軍高層較少討論空間控制不同，美國目前軍事和情報部門已開始公開討論空間控制問題。2016年3月，美國防部部長卡特稱，2017財年國防部將撥款20億美元用于發展進攻性空間對抗能力。DARPA開展“地球同步軌道衛星機器人服務”（RSGS）項目，重點驗證在地球同步軌道或附近“服務衛星”安全、可靠、高效地進行逼近、檢測和維修等在軌操作技術。RSGS項目可延長衛星使用壽命，降低衛星研制成本，同時具備物化為空間攻防裝備的技術潛力。美國空軍X-37B軌道試驗飛行器順利完成第四次飛行試驗。本次飛行試驗重點是驗證飛行器攜帶的有效載荷，表明美軍已經基本完成了對X-37B的核心試驗鑒定工作，轉向作戰及其他功能拓展。

（三）商業航天蓬勃發展，應用領域不斷拓展

一是深空探測成為商業航天發展的新領域。隨著商業航天的快速發展，其應用領域已從近地空間向深空拓展。美國私營航天企業月球快車公司（Moon Express）獲批開展獨立探月活動，將首開商業公司獨立開展登月活動的先河，美國SpaceX公司宣稱2018年實現火星登陸。二是利用商業資源發展空間態勢感知能力。10月，美國空軍授予應用防務解決方案公司合同，向其購買空間態勢感知服務。該公司將為聯合跨部門合成太空作戰中心提供商業來源的空間態勢感知數據，以支持空軍試驗、演習和其他作戰行動。美國積極發展商業空間態勢感知能力，將彌補其現有空間態勢感知能力的短板和覆蓋盲區，大幅提升美軍空間態勢感知能力。

二、若干重要動向

（一）進入空間

1．美國公布基于“佩刀”發動機的空天飛行器方案

9月，美國空軍研究實驗室公布了基于英國“佩刀”新型組合發動機的兩種水平起降兩級入軌飛行器概念方案。方案1為部分可重復使用兩級入軌飛行器。包含可重復使用的第一級（即下面級）和內置一次性使用的第二級（即上面級），能夠將2.25t載荷送入183km高的圓軌道。方案2為完全可重復使用兩級入軌飛行器。其中，第一級總體布局與方案1第一級相似，采用2臺“佩刀”發動機，使用液氫液氧燃料；第二級采用與X-37B類似的總體布局，采用液氧煤油火箭發動機，起飛時駝伏在第一級飛行器機背上，能夠將約9t載荷送入高度183km、傾角28.5°的圓軌道。

2．印度開展可重復使用運載器飛行試驗

5月，印度空間研究組織開展首次RLV-TD飛行試驗。8月28日，印度空間研究組織成功完成首次超燃沖壓發動機帶飛點火試驗，超燃沖壓發動機自動點火并持續工作5s，初步驗證相關技術，實現既定目標。這兩次試驗都是印度為其未來空天運輸系統事先規劃的研究試驗。

3．獵鷹-9火箭一子級實現海上回收

4月，美國SpaceX公司獵鷹-9垂直起降火箭成功完成首次一子級海上回收試驗。5月—8月，獵鷹-9火箭先后成功完成4次海上回收、1次陸上回收。獵鷹-9一子級海上回收試驗的成功，標志其突破了火箭高精度導航控制技術、大范圍變推力重復使用發動機技術、輕質可展開著陸支撐技術、海上浮動平臺穩定控制等多項關鍵技術。

4．印度進行“一箭20星”發射

印度當地時間6月22日，印度“極軌衛星運載火箭”從薩迪什·達萬航天中心發射升空，成功將20顆衛星送入預定軌道。這是印度利用“極軌衛星運載火箭”進行的第36次發射，也是搭載有效載荷最多的一次發射，創下印度航天史新紀錄。

5．俄羅斯東方航天發射場完成首次發射

4月28日，俄羅斯首次從東方航天發射場，利用聯盟-2.1a運載火箭和“伏爾加”上面級組合，將莫斯科大學研制的MVL-300科研衛星、薩馬拉國立航空航天大學研制的AIST-2D科研衛星和SamSat-218/D納衛星送入預定軌道。這標志著俄羅斯遠東地區新建航天發射場具備實際發射能力，也是俄羅斯擺脫對他國發射場嚴重依賴邁出的重要一步。

（二）利用空間

1．微小衛星蓬勃發展

美國政府啟動“小衛星革命”計劃。10月，美國白宮科學與技術政策辦公室公布了“小衛星革命”計劃。該計劃通過與NASA、國防部、商務部及其他聯邦機構開展合作，推動政府和私營部門利用小衛星執行遙感、通信、科學與空間探索任務。

小衛星軍事應用步伐加快。美國計劃2017年第一季度發射“提高軍事作戰效能的空間系統”（SeeMe）星座首顆衛星。SeeMe星座將由24顆納衛星構成，地面部隊能夠在提出需求90min內，通過智能手機或手持設備獲取高分辨率偵察衛星圖像。美國陸軍將開展第三次微小衛星戰術通信能力試驗，通過部署由16顆微小衛星組成的“陸軍全球動中通衛星通信”星座，驗證UHF和Ka頻段通信能力，實現更高頻率通信和更快的數據傳輸速率。美國陸軍計劃2017年初發射“隼眼”小衛星，該衛星質量為15kg,攜帶光電成像載荷，地面分辨率約1m，可在接受指令10min內，將偵察圖像傳回地面。目前，軍用小衛星仍主要以技術驗證為主，一旦實現大規模裝備化、業務化應用，將提升戰術單元實時戰場態勢感知和偏遠地區通信能力。

2．印度區域導航衛星系統完成部署

4月28日，印度從薩迪什·達萬航天中心發射第7顆導航衛星IRNSS-1G，標志著印度區域導航衛星系統（IRNSS）衛星星座完成第一階段部署。IRNSS是印度自主研發的區域衛星導航系統，于2006年啟動建設。按照計劃，IRNSS的組網工作分為兩步：第一步是發射7顆第一代導航衛星，建成區域衛星導航系統，包括3顆地球同步軌道（GEO）衛星和4顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛星；第二步是區域系統建成后，再發射10顆左右導航衛星，最終形成大約由16～18顆衛星組成的印度全球衛星導航系統。

3．俄羅斯第三代導航衛星開始服役

2月，俄羅斯首顆格洛納斯-K1導航衛星完成在軌測試，開始提供導航服務，標志著俄羅斯第三代導航衛星正式開始服役。在軌的另一顆格洛納斯-K1衛星也已經服役。首顆格洛納斯-K1衛星于2011年首次發射。衛星質量974kg，設計壽命超過10年。格洛納斯-K1衛星除了使用原來的L1和L2頻段頻分多址（FDMA）信號外，還新增首個碼分多址（CDMA）民用信號L3OC，系統兼容互操作性和信號精度進一步提升。

4．歐洲“空間數據高速公路”項目實現衛星激光通信實用化

1月，EDRS項目首顆衛星EDRS-A發射至地球同步軌道，向構建全球首個衛星激光通信業務化系統邁出重要一步。6月，哨兵-1A衛星通過激光通信，以600Mbit/s的速度將圖像數據傳送至地球同步軌道的EDRS-A節點。標志著歐洲已率先實現星間激光通信技術的業務化應用，拉開激光通信空間應用的序幕。

（三）控制空間

1.美國高軌巡視偵察衛星進入組網階段

8月19日，美空軍兩顆“地球同步空間態勢感知計劃”（GSSAP）衛星發射升空，將與先期入軌的兩顆GSSAP衛星在軌組網。

GSSAP是美軍秘密項目，首批兩顆GSSAP衛星于2014年7月發射，進入35900×35900km軌道，軌道傾角0.5°。GSSAP衛星具有高機動能力，能實現對GEO目標的交會逼近機動。8月，美軍調用一顆GSSAP前往故障衛星（移動用戶目標系統-5衛星）附近進行檢測。GSSAP衛星完成組網后，將使美軍高軌目標巡視偵察能力再次提升，進一步支持美軍態勢感知能力向支持太空戰目標技術偵察、行動意圖判斷等功能拓展，其近距離攻擊在軌目標的潛力也同步增強。

2．DARPA 向空軍交付“空間監視望遠鏡”

10月，DARPA 正式向美空軍航天司令部交付“空間監視望遠鏡”（SST）項目，標志著該項目從研發機構的設計與建造項目，轉為作戰使用項目。在澳大利亞部署SST可有效提高美軍對亞太上空空間態勢感知能力。目前，美軍地基空間監視系統布局呈現出明顯不足，主要監測設備集中在西半球的北美，東半球監測設備較少，南半球沒有監測設備，造成對亞太上空的空間態勢感知能力嚴重不足，對亞太上空GEO區域監視能力和目標認知能力弱。SST具備大視場和快速觀測能力，將大幅縮小空間監測漏洞，對微小攻擊平臺監測能力加強，對中高軌空間事件的監測認知能力和反應速度明顯提升。該望遠鏡的部署將增強美軍對中高軌目標的態勢感知能力，填補美軍在南半球空間監視能力的空白，有效提高美軍對亞太地區的空間態勢感知能力。

3．美國發展地球同步軌道衛星在軌服務技術

3月25日，DARPA公布了RSGS項目的詳細內容。RSGS項目服務的內容包括：對地球同步軌道衛星的高清晰度檢視、排除機械故障（如太陽能帆板或天線展開故障）、協助衛星重新定軌或進行其他軌道機動操作、衛星升級模塊的在軌安裝等。

4．美空軍白皮書闡述“空間任務部隊”

7月，美空軍航天司令部在發布的《建設空間任務部隊，訓練明天的空間戰士》白皮書中，提出構建空間作戰的優勢隊伍“空間任務部隊”，改變過去為空間作戰提供支持保障的部隊文化，掌握實施空間作戰行動并在必要時實施空間防御行動保護己方的專業知識和技能?！翱臻g任務部隊”建設的重點方向包括作戰訓練和部隊組織架構，“裝備采購部門必須采購能更有效地對抗這些威脅的系統和能力”。

（四）深空探測

1．美國“朱諾”探測器進入木星軌道

7月4日，美國“朱諾”木星探測器歷經近5年飛行，成功進入木星軌道。7月10日，NASA 公布了“朱諾”傳回的首張照片?！爸熘Z”進入木星軌道后，將在木星大橢圓及軌道上工作約20個月，圍繞木星飛行37圈。

2.美國首次執行小行星采樣探測任務

9月9日，NASA使用宇宙神-5火箭成功發射“奧西里斯”（OSIRIS-Rex）探測器。該探測器將進行為期7年的“獵星之旅”，飛往億萬千米之外的小行星貝努，對其進行觀測、采樣后并返回。

3．NASA部署世界首個膨脹太空艙

5月29日，NASA進行第二次“比格羅可展開活動模塊”（BEAM）充氣膨脹太空艙測試（5月26日晚間首次嘗試膨脹展開出現故障，部署失?。晒Σ渴鹗澜缡讉€膨脹充氣式太空艙。BEAM充氣式太空艙外殼由纖維狀材料制成，可抵御微隕石撞擊，隔絕宇宙射線，重量輕，占用空間小，發射費用低廉，膨脹后可為國際空間站增加16m3的工作空間。BEAM將與國際空間站保持對接狀態兩年，最終再入大氣層銷毀。

（五）商業航天

1．私營公司首次獲準開展月球探測活動

8月4日，美聯邦航空管理局宣布已批準美私企Moon Express于2017年進行機器人登陸月球的申請，這也是首家被批準進行登月的美國商業公司。

2.美國獵鷹-9火箭測試期間爆炸重挫美商業航天

9月1日，攜帶以色列Amos-6衛星的獵鷹-9火箭進行發射前的靜態點火測試時，在加注燃料過程中突然發生爆炸，導致星箭俱毀，并對發射臺造成嚴重損傷。這是繼2015年6月獵鷹-9火箭執行國際空間站第七次貨運補給任務發生爆炸后，該型火箭遭遇的第二次爆炸事故。9月26日，SpaceX公司宣布，獵鷹-9火箭爆炸事故的原因很可能是火箭上面級氧箱中的氦氣系統發生泄漏。

[1] Phillip Swarts. Loverro: defense is the best deterrent against a war in space,Space News,2016.10.14.

[2] Cheryl Pellerin. Top Official Describes DARPA Real-Time Space Awareness Efforts, DoD News,2016.10.24.

[3] Mike Gruss. Army hoping for new smallsat imaging and space situational awareness sensors, Space News,2016.08.18.

[4] Inside the Pentagon ,2016.

[5] Stephen Clark. India readies reusable launch vehicle testbed for flight, http://spaceflightnow. com/2016/05/19/india-readies-reusable-launch-vehicletestbed-for-flight

[6] Atlantic Council. Toward a new national security space strategy time for a strategic rebalancing, 2016.06.17.

[7] Center for a New American Security. From sanctury to battlefield: A framework for a us defense and deterrence strategy for space, 2016.01.