日本航天能力發展評估

肖武平（北京空間科科技技信信息息研研究究所所））

2017年，日本航天能力評估總分為29.42分，位列全球第5位，比排名第4位的俄羅斯低16.4分，比排名第6位的印度高7.25分。2017年日本的總分較2016年微升0.44分。從評估維度看，日本在政府支持、技術能力、保障能力、創新發展維度高于20國均值，在產業發展維度低于20國均值。整體來看，日本航天能力位于世界第二梯隊中間位置。

日本航天能力評估結果

日本在軌航天器按技術領域分類統計圖（截至2017年底）

日本近5年發射次數和航天器數量統計圖

1 最新發展情況

2017年，日本共完成7次發射，排名全球第5位，相較2016年大幅增長，發射全部成功。按航天器所屬國家統計，歸屬日本的航天器共計13個，包括4顆對地觀測衛星、2顆通信衛星、4顆空間科學及技術試驗衛星和3顆導航衛星。

截至2017年12月31日，日本在軌運行航天器共計79個，位居全球第5位。按技術領域統計，通信衛星21顆，導航衛星4顆，對地觀測衛星24顆，科學與技術試驗衛星26顆，空間探測器4個；按航天器用途統計，軍用航天器13個，民用航天器45個，商用航天器21個。

近年，日本偏重于研究性質的航天開發有所改觀，快速向應用和促進產業發展方向轉變。尤其是解除禁止軍事航天研發限制后，軍事航天進展迅速。在積極的政策引導下，航天預算呈穩步增長趨勢，軍事航天相關預算增長幅度更加顯著。航天政策方面，2017年政府公布了兩項重要的航天政策：一項是由宇宙政策委員會發布的《航天產業遠景規劃2030》；另一項是參照美國的彈性體系建設思想，宇宙政策委員會發布了《關于強化空間系統“抗堪性”的基本想法》。

預算方面，2017年航天預算總額為2898億日元（25.4億美元），相比2016年預算微減0.03%。日本共有10個部門參與民用航天研發，包括內閣府、內閣官房、警察廳、總務省、外務省、文部科學省、農林水產省、經濟產業省、國土交通省和環境省。防衛省預算再次大幅增長13.2%，達到387億日元（3.39億美元），預算主要用于設計空間態勢感知系統、研制X頻段防衛通信衛星、完善防衛省/自衛隊一體化信息通信基礎設施（DII）等。負責情報收集衛星系統的內閣官房預算也增長10.6%，達到794億日元（6.96億美元），預算主要用于制造供發射情報采集衛星-光學－7、情報采集衛星-雷達－6使用的火箭，制造衛星的零部件等。近年，與軍事相關的航天預算遠超總體預算的增長態勢，與最新《航天基本計劃》中將軍事航天作為首要目標的精神相一致。

系統技術發展方面，2017年日本航天系統進展迅速。2017年日本進行了7次發射，為近10年來最多。商業航天方面，日本私營企業開始對小型火箭顯示出興趣。

2 日本航天能力發展分析

戰略引領目標明確，有效推動航天發展

日本領導階層清楚地認識到日本航天界面臨的問題，并提出了解決問題的辦法和具體計劃。2008年日本頒布了新的航天基本法，明確了航天在國家發展中的重要性，加強了國家對航天的統一領導，解除了航天不能應用于軍事目的的限制，同時提出要更加注重應用。內閣府下成立統管航天的航天開發戰略本部，定期發布《宇宙基本計劃》，全面系統推進政府的航天政策和計劃。新《宇宙基本計劃》為未來20年的航天開發利用設定了三大政策目標：一是確保空間安全保障；二是要推進民生領域的航天應用；三是要維持和強化航天產業基礎及科學技術基礎。

此外，新《宇宙基本計劃》會根據用戶需求情況和計劃的進行情況自行調整。2017年最新的修訂版中將具體計劃細分為53個小項目，列出了每個小項目的進展情況、未來計劃和計劃變動情況。其中，2017年的重要調整包括日本決定參加美國主導的月球近旁載人基地；開始著手構建7星組網的“準天頂衛星系統”（QZSS）；開始著手研制“情報收集衛星”（IGS）系統；開始著手研制X射線天文衛星“瞳孔”（ASTRO-H）的替代衛星；根據遙感衛星相關政策，將先進地球觀測衛星－1（ASNARO－1）衛星移交給商業公司等。

2017年，日本圍繞新《宇宙基本計劃》的三大目標出臺了多項政策。首先，在空間安全保障方面，政府相關部門專門成立了聯絡會議制度，討論如何保障空間系統的整體性能，宇宙政策委員會根據討論結果發布了《關于強化空間系統“抗堪性”的基本想法》，目的是增強天基能力的抗攻擊性以及受損后快速恢復能力。推進民生領域的航天應用方面，為順利實施《航天活動法》，完善了《衛星管理措施》《根據發射形式的實施安全標準》《衛星構造標準》等多項內閣府令；出臺了進行航天活動需提交申請的《申請方法細則》。強化航天產業基礎方面，航天開發政策委員會制定了《航天產業遠景規劃2030》（草案），指導加快航天產業化，帶動國家產業振興。這些政策的出臺將推進國家航天計劃實施。

預算方面，不包括追加預算，日本近年預算保持在3000億日元（約27億美元）左右，在第二梯隊國家中屬于中等水平。航天投入占GDP比例方面，日本僅為0.06%，與歐洲和中國的0.07%相當，但與美國、俄羅斯和印度差距較大。日本的航天預算申請由參與航天的各政府部門提出，包括內閣府、內閣官房、警察廳、總務省、外務省、文部科學省、農林水產省、經濟產業省、國土交通省、環境省和防衛省，共11個部門。軍用航天預算支出主要包括內閣官房的“情報收集衛星”項目和防衛省項目，約占總體預算的三分之一，其余可視為民用預算。在總體預算變動不大的情況下，軍用相關預算近年一直保持增長態勢。

國際合作是日本航天政策中的重要一項，在眾多航天項目中均可看到國際合作的身影。日本曾與美、俄、英、澳等國達成了十多項雙邊合作協議，同時還通過多邊合作致力于國際社會共同面對的消除空間碎片威脅等問題。最新的航天基本計劃中甚至提出在所有航天項目中都要考慮國際合作。日本是參與“國際空間站”計劃的主要國家之一，不僅建造了大型增壓實驗艙，還建造了“國際空間站”中唯一的艙外實驗平臺。2017年，日本政府和日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）與多國政府機關和航天機構簽署了多項合作協議，包括JAXA與新加坡公司簽訂空間碎片清除技術研究合作協議、JAXA與印度空間研究機構達成了《關于探測月球極地區域的實施安排》的協議、JAXA與德國航天局發布深化合作共同聲明等。

航天系統趨于健全，科學探測具有優勢

日本技術能力得分雖然略高于平均分，但與排名在前的國家相比劣勢明顯。主要原因是日本的產品體系尚不健全。其中，比較突出的問題是軍事衛星在軌數量少和區域導航衛星系統尚處于建設階段。近年，在政府大力支持下，航天系統趨于完備。

日本通信衛星領域早期受美國“研制衛星不如買衛星劃算”輿論的影響，研制起步較晚。在JAXA的支持下，日本通信衛星的研制主要依托三菱電機公司，該公司開發了DS-2000大型通信衛星公用平臺，為結束日本大型通信廣播衛星完全依賴美國的被動局面奠定了基礎。在系統建設方面，日本研制了數據中繼試驗衛星（DRTS）、軌道間光通信工程試驗衛星（OICETS）、超高速因特網衛星（WINDS）等民、商用通信衛星，并且持續開展通信衛星新技術的研發，獲得了很多技術成果，在技術廣度方面甚至超過了歐洲。軍事通信衛星方面，日本近年來不斷謀求樹立軍事大國地位，在強調軍事戰略由立足于“本土防御”轉向“御敵于國門之外、殲敵于海上”的同時，其軍事衛星資源應用也向“合理、高效、精干”服務于防衛力量的方向發展，并著重增強了海軍遠洋作戰和空軍海洋防空能力，已經開始謀劃并發展相應軍事系統，以增強日本陸、海、空自衛隊“先發制人”的作戰能力。目前，自衛隊衛星通信使用的是租用搭載在日星公司（JSAT）3顆“超鳥”（Superbird）衛星的轉發器，其中2顆衛星即將到達使用壽命。2013年，日本防衛省與DSN公司簽訂了一項旨在完善日本下一階段X頻段衛星通信中繼功能的合同，包括3顆衛星組成的X頻段衛星通信網絡系統和其管理、維護經費。該系統不僅可覆蓋日本本土，還可覆蓋與包括遠離日本本土的小笠原群島等周邊島嶼，以及部署在最西線（亞丁灣）和最東線（夏威夷）的日本自衛隊。該系統首顆衛星煌－2（DSN－2）于2017年發射成功。

導航衛星方面，2015年新《宇宙基本計劃》確定了發展“準天頂”系統后，明確了“準天頂”系統兩步走的發展路線。第一步，2018年前完成由1顆地球靜止軌道（GEO）衛星＋3顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛星組成的空間星座；第二步，2023年前完成7顆衛星組成的“準天頂”系統的部署，并投入運行。政府將“準天頂”系統視為提升日本航天產業規模的重要航天基礎設施，高度重視該系統的發展，因此交給內閣府直接負責。2017年，日本接連發射了“準天頂”系統的3顆衛星——準天頂－2、準天頂－3和準天頂－4衛星，其中準天頂－2和準天頂－4為準天頂軌道，準天頂－3為GEO軌道，與在軌運行的準天頂－1衛星組成了4星組網的GPS增強型系統，完成了日本導航衛星戰略的第一步，日本成為繼美國、俄羅斯、歐洲、中國、印度后第6個擁有導航系統的國家。目前，政府正在推廣該系統的應用并進一步完善“準天頂”系統的應用環境，包括實施在農業生產、智能交通等領域的驗證試驗，擴建亞太地區的電子基準點網絡等。

日本形成了用于軍事偵察、陸地觀測、氣象、溫室氣體、全球變化觀測等多個衛星系列，利用航天技術優勢，積極參與國際合作，開發先進有效載荷技術和對地觀測衛星，并共享全球數據，以增強其在地球科學和全球綜合觀測方面的能力。2015年新《宇宙基本計劃》確定了新“情報收集衛星”（IGS）星座。IGS星座的標準配置將從現有的2顆（光學）+2顆（雷達）擴展至4顆（光學）+4顆（雷達）+2顆數據中繼衛星。近年來，日本除了更新換代現役系統外，還啟動了“先進地球觀測衛星”項目，研制高性能、標準化、通用化、低成本的小衛星平臺，可配備光學、雷達、超光譜、紅外4種有效載荷，為本國軍民用戶提供多樣化服務的同時，也能助力日本打開對地觀測衛星出口的國際市場。此外，大學等研究機構和公司也在不斷利用微納衛星開展研究和提供服務。

日本在空間科學與深空探測領域有較長發展歷史，40余年發射了近30個科學與探測航天器，取得了眾多重要成果，尤其在小行星探測和X射線天文衛星方面具有國際領先地位。在發展空間探測方面，日本堅持以自主研制為基礎，實施具有獨創性的探測任務；擴大與歐洲、美國等空間探測領域先進國家的合作，為日本獨立地掌握有關技術積累經驗，使日本空間科學研究和空間探測技術得以持續發展。日本正著力發展月球精確著陸技術，計劃于2019年發射“小型月球探測著陸器”（SLIM），主要任務目標是驗證月球高精度軟著陸技術。在小行星領域，日本將繼續加大投入，發展新型探測器，探測更原始的D類小行星。在行星探測方面，日本與歐洲合作于2018年發射了“貝皮-科倫坡”（BepiColombo）水星探測器；計劃在2021年向火星發射采樣返回探測器。

保障能力相對偏弱，從業人數嚴重制約發展

日本在近年研制航天器的總質量與總數量、航天員數量、航天從業人員數量幾個方面與排名靠前的國家有較大差距。尤其是航天從業人員數量嚴重落后于第一、第二梯隊國家。據日本航空宇宙工業會（SJAC）的統計結果，2015年日本僅有8千余人從事航天相關行業。在排名靠前的幾個國家中，日本具有最少的從業人數，與美國、歐洲等國相比更是差了一個數量級。另據日本官方文件報告，近年日本大學中航天相關專業的大學生和研究生數量有增長趨勢，但是學生畢業后選擇在航天行業就職的學生僅占10～20%。日本以明顯少于其他航天先進國家的人數創造了不凡的成績，但另一方面也限制了日本航天的整體發展。如果不增加該行業的人力資本，日本將很難提高目前的航天規模。

近年來，日本的年火箭發射次數始終保持在4次左右。2017年日本發射了7顆中、大型衛星，為近10年來最多。以往，由于航天產業嚴重依賴于政府，而政府對航天的需求有限，導致航天企業的生產意愿不強，嚴重削弱了航天產業基礎，進而限制了日本航天的發展。新《宇宙基本計劃》在提高產業界投資的“可預見性”方面做了更大努力，明確國家所需的項目，提供給產業界明確的信息。這些措施給予產業界更多信心，三菱電機和日本電氣公司（NEC）等日本大型航天企業近年紛紛擴建了航天器生產工廠，擴大了生產規模。

航天產業能力落后，近年取得快速發展

日本政府早期的航天政策“過分地強調研究開發高精尖技術”。盡管發射了技術領先的“隼鳥”小行星探測器和“希望號”實驗艙等，但是由于沒有給予應用衛星足夠的重視，導致航天產業進展緩慢，商用衛星和火箭發射服務在國際市場上缺乏競爭力，無法獲得國內和國外的商業訂單。另一方面，航天器部件對運行環境要求極高，需要其他產業所不具備的尖端技術。如果沒有明確的政府需求預期，企業必然缺乏動力。日本政府以往缺乏長期航天計劃，產業界難以根據政府每年出臺的預算確立未來的投資計劃，因此民間企業相繼從該產業中退出，同時也沒有新企業加入進來。這種惡性循環導致航天產業基礎動搖，對于日本來說是一個很大風險。

與美、歐政府需求占行業產值一半左右相比，日本政府需求占比超過90%，可見日本航天器產業嚴重依賴于政府需求，而受制于政府預算無法大幅增長，導致產業規模很難擴大。必須指出的是，日本在商用衛星方面已經有了長足的進步。三菱電機研制的具有優越性價比的DS-2000平臺先后獲得了數個國內外商業衛星訂單，不但打破了軌道上沒有日本自己研制的通信廣播衛星的記錄，還具有歷史意義地實現了使用本國制造平臺衛星的整星出口。盡管目前日本尚不具備實力向歐美企業銷售商業衛星，但是面向航天新興國家已有一定競爭力。

日本參與商業衛星的國際競爭雖然剛剛起步，但憑借較強的工業實力，日本生產航天部件早已進入國際市場，并占據了相當的市場份額。比如，NEC生產的轉發器應用于200多顆通信廣播衛星，世界市場占有率大約為50%；NEC生產的供通信廣播衛星使用的地球敏感器占據世界50%市場份額；IHI航天公司生產的500N級和22N級推力的遠地點發動機占據同種類推進器的25%市場份額；三菱電機生產的衛星太陽能電池板市場占有率超過41%，與歐美大型衛星制造商簽訂了長期供應合同。為了驗證民用器件在太空中的可靠性，提高星載部件的國際競爭力，由經濟產業省出資推進了“太空環境可靠性驗證衛星”（SERVIS）項目。SERVIS項目將200多種民用計算機和手機上的器件建立數據庫，對通過地面試驗的民用器件進行太空驗證，最后將測試合格的器件應用在衛星上，達到降低成本的目的。目前，SERVIS項目已在太空中驗證了用于衛星各分系統的近20個部件。相對以往的航天專用部件，這些民用部件不僅成本非常低（僅為原成本的1/2甚至更低），性能更高，并且有些部件甚至超過了航天專用部件的可靠性。一些民用部件，比如鋰電池、星載敏感器控制裝置和太陽帆驅動裝置等已經應用于衛星。

當今，世界的航天產業正在發生巨大轉變，成本大幅降低，航天與IT、大數據等新技術融合推動了產業創新，航天商業化加速。2017年日本出臺《航天產業遠景規劃2030》。日本政府認為航天產業是孕育新興產業的前沿陣地，因此該遠景規劃的目標就是使航天成為第四次產業革命的驅動力，并在2030年實現航天產業整體規模的倍增。

創新能力一般，重視技術試驗衛星的技術轉移

日本的創新能力在第二梯隊國家中屬于中等水平。日本政府非常重視研制技術試驗衛星和技術轉移，認為技術試驗衛星可以推動日本的應用衛星快速發展，并且已經有了顯著成績。因為研制新衛星或平臺需要投入大量的人力和財力，對于企業來說是巨大的風險，因此企業不愿意單獨研發。由政府投入資金研制技術試驗衛星，再進行技術轉移是行之有效的辦法。目前打入國際市場的DS-2000平臺就是以JAXA的數據中繼試驗衛星（DRTS）和技術試驗衛星（ETS）為基礎改進的。

日本政府在促進產業創新方面正在擴大向初創公司等提供風險資金，建立航天商業創新獎勵基金，努力完善商業航天制度，以促進航天新興企業的增加和壯大。