韓國最新航天發展規劃研究

2018-05-19 00:58:55祁首冰付郁北京空間科技信息研究所

國際太空 2018年4期

祁首冰付郁（北京空間科技信息研究所）

2018年2月5日，韓國航天最高決策機構——韓國國家航天委員會召開第14次會議，審議并通過了韓國《第三次航天開發振興基本計劃》（簡稱《第三次計劃》），明確了未來5年韓國航天發展的目標、重點任務和實施途徑等。此外，為保持政策的連續性，同時給出了至2040年的遠景規劃。對比上屆政府于2013年底出臺的雄心勃勃的《航天開發中長期規劃（2014-2040）》（簡稱《中長期規劃》，詳見《國際太空》2014年第6期《2014-2040年韓國航天發展中長期規劃》），《第三次計劃》出現較大幅度變化，反映出韓國航天發展戰略的調整。

1 概述

韓國航天規劃模式

韓國航天起步于20世紀80年代末。1996年，韓國政府出臺了首個航天發展規劃—《航天開發中長期基本計劃（1996-2015）》。此后，韓國政府對該規劃進行了3次修訂。

2005年5月，韓國頒布首部航天法—《韓國航天振興法》，其中規定，政府需每隔5年制定一次《航天開發振興基本計劃》，明確未來5年韓國航天發展的目標、重點任務和實施途徑等。韓國總統任期5年，韓國航天法頒布以來，基本每任總統執政后都著手組織航天發展五年計劃的制定，并在1年內由韓國國家航天委員會審議通過并正式頒布。韓國政府分別于2007年6月和2011年12月出臺了《第一次航天開發振興基本計劃》和《第二次航天開發振興基本計劃》（簡稱《第二次計劃》）。2013年11月，韓國政府還出臺了《航天開發中長期規劃（2014-2040）》，是對《第二次計劃》的修訂和增補?！兜谌魏教扉_發振興基本計劃》既是韓國文在寅政府出臺的航天五年基本計劃，同時也是對上屆政府出臺的《中長期規劃》的修訂。

韓國航天發展現狀

預算方面，2015年、2016年和2017年韓國政府航天預算總額分別為6248億韓元（約合5.9億美元）、7278億韓元（約合6.9億美元）和6703億韓元（約合6.4億美元）。2017年韓國政府航天預算出現了4年來的首次下降。2017年度，衛星、運載火箭和空間探測領域預算占年度航天總預算的比例分別為46%、36%和12%。

衛星領域，韓國自1992年擁有首顆衛星以來，共計研制發射了13顆衛星。目前4顆在軌運行，7顆在研（由商業公司采購的國外制造的7顆通信衛星未計入）。2006年、2012年和2015年分別擁有了全色1m、全色0.7m和全色0.55m的高分辨率光學成像衛星（韓國多用途衛星-2、3、3A），2013年擁有了分辨率1m的雷達成像衛星（韓國多用途衛星-5）。2010年擁有了靜止軌道氣象海洋觀測衛星（千里眼-1）。在研衛星包括計劃于2018年和2019年發射的千里眼-2A和2B衛星，以及計劃于2020年和2021年發射的分辨率達0.5m的雷達成像衛星和分辨率達0.28m的光學成像衛星等。

運載火箭領域，韓國分別于1993年、1997年和2002年成功發射了一級固體探空火箭、二級固體探空火箭和三級液體探空火箭。2013年1月，羅老號運載火箭成功發射，韓國成為繼朝鮮之后世界第11個自主發射火箭將衛星送入預定軌道的國家。韓國已于2010年啟動了自主運載火箭——韓國航天運載火箭-2項目（LEO運載能力1.5t的三級液體火箭），計劃于2021年進行首飛。截至目前，該項目取得的里程碑進展是75噸級液體發動機于2016年7月進行的燃燒試驗取得成功。

空間探測領域，韓國2015年正式立項首個空間探測項目—韓國探月工程一期，當時計劃于2017年使用國外運載火箭發射其與美國國家航空航天局（NASA）合作研制的月球軌道器，現已更改為2020年發射。

2 韓國航天發展戰略調整，更為強調實用性和可行性

與上屆政府雄心勃勃的《中長期規劃》相比，從《第三次計劃》的愿景、原則、目標和重點任務等各個方面，可以看出韓國航天發展戰略出現了較大幅度的調整，更為強調實用性和可行性。

《第三次計劃》指出，韓國航天發展的愿景為：通過發展挑戰性和實用性的航天項目，為保障國家安全和提高人民生活質量做出貢獻。

《第三次計劃》指出，韓國優先發展實用性的航天技術，考慮到所處的東北亞地區復雜的地緣關系，還應發展戰略性的航天技術。此外，對有助于提升國家地位和國民自豪感的領域，選擇性地適當投入。計劃明確列出韓國航天發展的最優先級是保障國家安全和提升國民生活質量相關的領域，前者包括運載火箭、偵察衛星、導航衛星等，后者包括民商用對地觀測衛星等；其次是提升國家地位和國民自豪感的領域—月球探測；再次是商業航天、航天技術應用、空間科學等領域；載人航天暫不涉及。

運載火箭是戰略性領域，發射服務產業對于韓國來說也是戰略性新興產業，韓國政府將予以重點發展，保證資源投入，按期實現第一階段目標。韓國航天運載火箭-2首飛成功后，一段時期內，將重點提高該型火箭的可靠性，培育發射服務提供商和相關產業。運載能力更大的火箭研制工作適當延期。

衛星及應用領域，對地觀測衛星仍是重點，除了繼續研制發射高性能但高成本的“韓國多用途衛星”

和“千里眼”衛星，將大量研制高性價比的“下一代中型衛星”（500千克級），并首次提出發展微小衛星，與“韓國多用途衛星”和“下一代中型衛星”共同構成“減災星座”。

空間探測領域，根據技術可行性、資源投入可行性等，選擇性地開展相關項目。但空間探測路線圖出現較大幅度調整，一期的“繞”月和二期的“落”月主要是大幅延期，三期的月球取樣返回改為小行星取樣返回。

最值得一提的是，《第三次計劃》將“構建獨立的區域衛星導航系統”首次獨立列為與運載火箭、衛星及應用和空間探測等并列的重點任務之一。

3 首次明確提出2034年建成自主區域衛星導航系統，滿足產業發展需求和戰略需求

加速構建自主衛星導航系統是《第三次計劃》的突出變化。該計劃首次將構建自主的區域衛星導航系統—“韓國衛星導航系統”獨立列為與運載火箭、衛星及應用和空間探測并列的重點任務之一，并給出了具體的發展路線圖，首次明確提出2034年建成“韓國衛星導航系統”。

《第三次計劃》給出了構建“韓國衛星導航系統”的目標，即通過構建區域衛星導航系統，增強天基位置和時間基礎設施的自主性，提供精確的位置信息和時間信息，并從國家安全和產業角度提出了建設“韓國衛星導航系統”的必要性。

規劃指出，韓國政府將在2018-2019年完成“韓國衛星導航系統”的可行性論證、確定發展戰略、推動工程正式立項。計劃介紹了“韓國衛星導航系統”建設方案（草案）的相關內容。

系統組成方面，“韓國衛星導航系統”由7星星座，包括4顆傾斜地球同步軌道（IGSO）導航衛星和3顆地球靜止軌道（GEO）導航衛星，以及相關地面站構成，是面向韓國及周邊地區提供服務的區域衛星導航系統。

系統功能方面，“韓國衛星導航系統”將通過播發全球導航衛星系統（GNSS）增強信號和“韓國衛星導航系統”自主信號，提供性能更優、更穩定的導航服務；同時通過星基增強和地基增強，提供米級、亞米級的精確位置服務。

發展戰略方面，“韓國衛星導航系統”建設將分三個階段進行。第一階段（至2024年），計劃于2022年前建成地面試驗設施，2024年前開展衛星導航載荷技術研發并獲得頻率；第二階段（至2028年），研發傾斜軌道導航衛星技術和地面站運營技術，計劃于2028年前發射1顆IGSO導航衛星（驗證星）；第三階段（至2034年），2034年前發射3顆IGSO和3顆GEO導航衛星，與之前發射的驗證星及地面站共同構成“韓國衛星導航系統”。

4 運載火箭和衛星及應用依然是韓國航天發展的優先事項

確保自主發射能力，韓國航天運載火箭-2將于2021年正式首飛

與上屆政府出臺的計劃一樣，《第三次計劃》仍然將確保自主發射能力列為第一項重點任務。主要變化：一是將韓國自主小型運載火箭—韓國航天運載火箭-2的首飛時間推遲1年至2021年；二是將運載火箭領域分為技術和產業兩條線。

技術方面，短期目標是2021年實現自主火箭韓國航天運載火箭-2（低軌運載能力1.5t）成功發射，掌握75噸級液體發動機和7噸級液體發動機技術等；中期目標是提升韓國航天運載火箭-2的可靠性，2025年實現小型運載火箭定型，型譜多樣化；遠期目標是2035-2040年實現GTO運載能力3t的中型運載火箭定型。

產業方面，短期目標是2022年前奠定發射服務產業基礎，相關技術轉移給企業；中期目標是2025-2030年實現以企業為主體研發運載火箭，發射韓國政府衛星及航天器，計劃發射6顆韓國政府衛星（衛星發射質量從100千克到1噸級），以及2030年發射韓國月球著陸任務的月球軌道器和著陸器；遠期目標是提升運載火箭企業的競爭力，2030-2040年為本國政府提供更多樣化和數量更多的發射服務，包括發射小行星采樣返回任務，并拓展國際發射服務市場。

此外，為滿足運載火箭技術和產業發展需求，相應進行航天發射場的改擴建工程。

衛星及應用仍然是政府的重點投入領域，首次提出建設“減災星座”

相較于《中長期規劃》將衛星和衛星應用分列為第二和第三大重點任務，《第三次計劃》將衛星及應用合并列為第二大重點任務，體現了韓國“圍繞衛星應用研制衛星，提升國民生活質量”的航天發展思路?！兜谌斡媱潯分赋?，衛星及應用領域的發展目標是通過研制各類高性能衛星，提升國民生活質量，引領第四次產業革命發展。

韓國將持續研制并發射地球靜止軌道的“千里眼”衛星，滿足氣象、環境和海洋觀測需求；加快研制和部署低地球軌道對地觀測衛星“下一代中型衛星”，滿足農業、林業、水資源等行業應用；持續研制并發射低地球軌道高性能的對地觀測衛星“韓國多用途衛星”，滿足偵察監視等需求；新研微小衛星；2024年后，擁有預警衛星、通信廣播衛星、數據中繼衛星、導航衛星等。

《第三次計劃》將衛星應用分為“國家危機應對服務”、“行業應用”、“與新一代信息技術產業融合應用”和“偵察監視服務”等四大領域，具體如下。

（1）國家危機應對服務

減災領域，首次提出建設“減災星座”，2022年建成小時級的災害應對體系，由2顆“韓國多用途衛星”、4顆“下一代中型衛星”和10顆微小衛星組成；到2025年，星座中微小衛星數量增至20顆，進一步提升時間分辨率。

應對氣候變化領域，增強大氣污染物監測，干旱、洪水等水資源災害監測，以及空間氣象和氣候變化分析等氣候災害應對能力。2026年前，研制并發射4顆“下一代小衛星”，用于監測空間氣象，分析和預測地球氣候變化。

（2）行業應用

海洋、環境監測領域，一是通過嚴密監測朝鮮半島及周邊的海洋環境和污染物，提供海洋環境監測、資源管理等服務。2019年發射千里眼-2B海洋衛星（分辨率0.25km，13個通道）。二是監測大氣污染物生成、移動等，與氣象觀測信息相結合，提升氣象環境預報的準確性和時效性。

農業、林業、水資源等行業應用領域，研制并發射“下一代中型衛星”，開展農作物估產、耕地變化監測、森林資源調查和動態監測、洪水預報等服務。

（3）與新一代信息技術產業融合應用

衛星導航領域，通過建設衛星導航增強系統，2022年前為航空、航海等行業提供誤差小于1m的精確的位置服務。

通信廣播領域，2040年前擁有自主的地球靜止軌道通信衛星，提供通信廣播、互聯網接入等服務。

（4）偵察監視服務

偵察監視領域，進一步提升衛星的空間分辨率和時間分辨率。提升對地觀測衛星有效載荷技術，構建低地球軌道高分辨率對地觀測衛星系統。衛星全色分辨率由2021年的0.28m提升至2028年的0.1m；紅外分辨率從2021年的4.0m提升至2028年的1.0m；雷達成像衛星分辨率從2020年的0.5m提升至2027年的0.2m。

5 空間探測路線圖大幅更改，擬2035年實現小行星采樣返回

對比此前的《中長期規劃》，《第三次計劃》最大的變化是韓國空間探測路線圖的大幅更改。韓國探月工程由此前的“繞”、“落”、“回”三個階段調整為“繞”和“落”兩個階段，時間上大幅延后。第一階段的“繞”月由2017年改為2020年實現；第二階段的“落”月由2020年改為2030年前實現。第三階段2030年的月球采樣返回改為2035年實現小行星采樣返回。

關于第一階段的“繞”月任務，除了時間延后，其他方面基本保持不變。任務目標是2020年前通過國際合作（與NASA合作）研制月球軌道器，并使用國外運載火箭發射。軌道器發射質量550kg，任務壽命1年。掌握軌道器輕量化技術、推進系統技術、深空通信技術等核心技術。

韓國探月工程延期，特別是第二階段“落”月任務延期近10年，一方面是受自主運載火箭研制進度的制約（韓國自主運載火箭即使能基本按進度研發成功，其可靠性的提升仍需假以時日）；另一方面，韓國自主區域衛星導航系統建設已提上日程，需要及時投入與之相匹配的資源，推遲空間探測領域的時間表正當其時。