深空探測國際合作發展動向觀察

孫青 朱曉宇（北京空間科技信息研究所）

近年來，主要航天國家包括新興航天國家將深空探測作為航天活動的重點之一，在月球、火星、水星以及小行星探測領域開展了一系列探測活動，并紛紛采用國際合作模式。中國航天堅持獨立自主與開放合作相結合，在以月球、火星探測為代表的深空探測任務中開展了國際合作，并逐步提升合作水平。本文主要總結深空探測國際合作領域近期（截至2022年1月）發展動向，根據各國開展國際合作的不同目的，分析其合作模式及特點，在此基礎上，嘗試就中國在深空探測這一未來重要發展領域開展國際合作的宗旨、模式、途徑等問題進行探討，就關于我國未來開展深空探測國際合作提出一些思考及觀點。

1 俄美歐陸續達成合作，對金星開展系統性探測

美俄同意開展金星聯合探測，深空探測成兩國難得合作領域

2021年11月，經過8年反復，俄羅斯與美國終于就聯合開展名為“金星-D”（Venera-D）的金星探測任務達成協議，將對這顆距離地球最近、但環境極端惡劣的太陽系行星開展聯合探測。“金星-D”探測器主要由一個軌道器、一個著陸器和一個基站組成，最終目標是對該行星的大氣、氣溶膠和土壤進行采樣并運回地球。

“金星-D”計劃最先由俄羅斯提出，俄美在2013年初次達成合作意向，但因兩國政治關系惡化等各種原因一直未啟動，此后數年中經歷了幾番波折。與俄羅斯將金星作為近年來唯一力推的深空探測項目不同，美國深空探測重點在于載人登月以及登火，只將金星探測列為小型深空探測計劃下備選項目之一。隨著美國和俄羅斯政治關系日益緊張，兩國在載人航天和空間探索方面的伙伴關系不斷松綁，大部分合作項目處于暫停狀態。直到2021年6月，美國終于確定金星探測計劃后，積極與俄聯絡，最終雙方達成合作。目前，雙方尚未公布最新的合作分工和時間安排。但根據之前的合作計劃，俄羅斯或將主要負責提供“質子”火箭（Proton）或“安加拉”火箭（Angara）作為發射平臺，以及探測器著陸金星表面的技術；而美國根據其研制的用于其他天體外部環境的抗侵蝕材料的經驗，與俄羅斯共同開發探測器相關技術。

在俄美逐漸脫離航天合作關系，且兩國在“國際空間站”（ISS）延期、月球“門戶”（Gateway）等項目方面仍然存在較大分歧的背景下，金星探測已成為雙方難得的合作機遇，可見深空探測領域與其他航天領域相比，受國家安全、意識形態以及政治分歧的影響性較小，國家間達成合作的可能性更高。

俄美達成合作也可減輕雙方財政及技術負擔。根據俄羅斯的計劃，整個任務可能耗資170億盧布（約2.14億美元）。目前俄羅斯航天國家集團（ROSCOSMOS）因多年來的經費削減而舉步維艱，深空探測計劃進展緩慢，因此放棄木星項目，專注金星探測。等待美國加入多年未成后，俄羅斯曾于2020年宣布將獨立完成金星項目，但2021年10月，俄羅斯總統普京決定在未來3年（2022-2024年）中將每年的航天預算削減16%，金星項目經費再受重壓，與美合作有利于解決困境。而美國除成本考量外，與俄羅斯開展合作，也是為了吸收俄羅斯在金星探測方面獨有的先進經驗技術。俄羅斯作為唯一一個成功在金星著陸航天器的國家，在金星探測方面存在著優勢。因此，雙方合作既能節省經費，也可大大縮短建造金星探測器和各類設備的時間。

2022年2月底，受俄羅斯與烏克蘭爆發戰爭影響，俄羅斯宣布將暫停與美國金星探測合作，獨自開展或尋求與中國合作，目前后續發展還待進一步觀察。

美歐接連立項金星軌道探測任務，從載荷合作到任務間協作

2021年6月2日，美國國家航空航天局（NASA）在其“發現”（Discovery）低成本行星科學任務計劃的最新一輪任務篩選中選定了兩項金星探測任務，代號分別是“達芬奇+”（DAVINCI+）和“真理”（VERITAS）。這是NASA 30多年來首次宣布要開展金星無人探測任務。金星探測第一個任務是金星深大氣層惰性氣體、化學和成像調查“達芬奇+”探測器。第二個任務被稱為金星輻射率、射電科學、干涉雷達、地形和光譜學衛星“真理”。每項任務估計需耗資5億美元，擬在2028-2030年間發射。

在NASA宣布選定兩項金星探測任務僅一周后，歐洲航天局（ESA）在6月10日也把一項金星軌道探測任務選定為下一項中級科學任務。ESA公布的“展望”（En-Vision）軌道器將配備成套的光譜儀、探測儀和雷達設備，以研究金星的內部、表面和大氣。“展望”最早將會在2031年發射，耗資擬控制在5億歐元（6.1億美元）上下。

美歐多年來在深空探測領域開展了較為順暢的合作，雙方積累良好的合作經驗，伙伴關系緊密。雖然ESA和NASA尚未就上述金星任務的選定及其時間安排進行協調，但在載荷合作方面已經沿襲了雙方既往在火星、木星、太陽抵近領域等探測任務上的合作傳統，將互相提供各自探測器的部分有效載荷。NASA噴氣推進實驗室（JPL）將為“展望”提供一臺金星合成孔徑雷達（VenSAR），而意大利航天局（ISA）和法國國家空間研究中心（CNES）將為美方的“真理”探測器提供一臺類似的雷達，德國航空航天中心（DLR）將為“真理”提供紅外測繪儀。

除載荷合作外，NASA與ESA可能會在科學目標及任務設定、數據采集互補等方面開展協同，從而對金星開展全面而富有成效的探測。這種多任務協作方式已經在雙方開展的太陽抵近領域等探測任務中采用過，ESA與NASA分別發射了“太陽軌道器”（Solar Orbiter）和“帕克”太陽探測器（Parker Solar Probe），通過各自任務收集互補的數據集，以期得到更為全面的研究結果。通過多任務協作的方式替代聯合合作任務，可降低因某一合作方問題拖延整個任務的風險，同時發揮各自在科學儀器、工程及研究方面的專長，提高合作和科學探測的成功率。

2 美國通過推廣月球探測計劃謀求全球領導力

美國全力推進《阿爾忒彌斯協定》簽署，積極擴圈

面對“國際空間站”（ISS）即將到期的情況下，重新構建國際合作項目、拉攏合作伙伴成為美國政府的重要事項之一。NASA正加緊推動其重返月球的“阿爾忒彌斯”（Artemis）計劃。美國在全球范圍內為這一計劃招攬國際伙伴以匯集力量，實現載人重返月球這一目標。而感興趣的國家需要先簽署一項名為《阿爾忒彌斯協定》（Artemis Accords）的多邊協定，該協定適用于包含“阿爾忒彌斯”計劃在內的月球、火星、彗星和小行星探測，旨在制定和遵守一系列太空行為標準，包括太空資源開發及利用、空間硬件的互操作性、遺產保護、設立安全區等。

2020年10月13日，美國與澳大利亞、加拿大、意大利、日本、盧森堡、阿聯酋、英國以創設成員身份簽署《阿爾忒彌斯協定》，之后烏克蘭于11月簽署。2021年韓國、新西蘭、巴西、波蘭和墨西哥先后簽署協定， 2022年1月以色列簽署協定，目前簽署國總數已達15個，地理范圍涵蓋北美、歐洲、大洋洲、拉美和亞洲。美國副總統哈里斯在2021年12月1日召開的國家航天委員會上表示，要以“阿爾忒彌斯”和空間交通管理這兩項活動為抓手推進國際規則和規范，明確新政府將設法擴大《阿爾忒彌斯協定》的簽約國數量。

雖然美國以“防止誤解”為由大力推廣《阿爾忒彌斯協定》，但其意圖在于繞開聯合國框架，以協定為基礎，與在月球等空間資源開發利用方面“志同道合”的國家進行正式談判，主導制定月球與深空探測國際規則，以填補現有國際空間法律制度空白，從而重塑其在全球航天領域的主導權。

“門戶”項目合作穩步推進，仍積極拉攏俄羅斯

除《阿爾忒彌斯協定》外，美國在月球空間基礎設施方面也廣泛爭取國際合作。美國計劃建造用于深空運輸中轉和月球及深空研究的繞月空間站——月球“門戶”，作為多用途“前哨”站，與月球基地共同構成“阿爾忒彌斯”計劃的重要組成部分。NASA已就“門戶”項目與ESA、日本宇宙航空開發機構（JAXA）和加拿大航天局（CSA）達成了合作協議。

因“門戶”項目早于“阿爾忒彌斯”計劃提出，參與“國際空間站”各方均傾向于沿用“國際空間站”國際合作伙伴關系，即之前《加拿大、歐空局成員國、俄羅斯聯邦、美國政府間關于民用國際空間站合作協議》（IGA）及其框架下一系列備忘錄、執行安排、合同等構成的協議制度。NASA官員確認關于建造“門戶”項目的合作可與其他“阿爾忒彌斯”計劃中項目不同，通過延續“國際空間站”施行的政府間協議來實現。

目前，“國際空間站”合作方中，只有俄羅斯未加入“門戶”項目。NASA和ROSCOSMOS于2017年底宣布了一項非正式協議，擬由俄羅斯為該項目提供一個氣閘艙，但俄羅斯對任務分配不滿，且美國在2020年《阿爾忒彌斯協定》的早期談判時，試圖將俄羅斯排除在外，俄宣布將不參與“門戶”項目。2021年3月，中俄兩國簽署了《關于合作建設國際月球科研站的諒解備忘錄》，正式啟動國際月球科研站的合作。盡管視此為重大挫折，NASA局長仍在不同場合表示將與ROSCOSMOS就探月項目進行商談，沒有放棄拉攏俄羅斯加入“門戶”項目的努力。

3 阿聯酋通過國際合作實現深空探測技術突破

2020年7月，與中國天問一號、美國毅力號（Perseverance）火星探測任務同期，阿聯酋發射了希望號（Hope）火星探測器，開展了阿拉伯世界首次火星探測任務。希望號于2021年2月成功進入火星軌道，并于2021年5月正式開啟工作模式。阿聯酋成為繼蘇聯、美國、ESA、印度之后第五個成功部署探火任務的國家（地區）。該任務由美國、日本、阿聯酋三國合作完成，依托先進外援，阿聯酋首次探火即告成功。希望號探測器搭載3臺研究火星大氣層和監測氣候變化的設備，主要任務是拍攝火星大氣層圖片，研究火星大氣變化。完成首期任務后，二期預計擴展至2025年。

雖然阿聯酋在2014年才成立航天局，但因其資金雄厚，短時間內發展了各類航天計劃，包括通信衛星、火星探測、月球探測、遙感衛星、小衛星等，采用購買以及技術學習加合作等方式，與世界頂尖的機構和企業合作開展了高水平的國際合作任務，迅速提升了空間活動水平，也培育了大量航天人才。

具體到希望號，阿聯酋深度參與了合作研發。阿聯酋航天局（UAE Space Agency）主要負責管理和參與部分科研，投入200多名本國航天工程師組成了火星項目團隊，與美國工程師一起工作，耗資2億美元完成了這項深空探測任務。探測器及所搭載的3臺科學載荷探測成像儀、紅外光譜儀、紫外光譜儀均由國際協作方式完成研發，由幾乎參與了NASA所有空間探測任務的美國科羅拉多大學大氣與空間物理實驗室主導，亞利桑那州立大學和加州伯克利大學輔助，阿聯酋穆罕默德·本·拉希德航天中心（MBRSC）深度參與。希望號采用的運載火箭是執行過多次深空探測任務的日本H-IIA火箭。飛控等重要階段由NASA深空網絡和飛控中心提供服務并一同參與。

阿聯酋國家航天局成立之初所獲預算高達52億美元，超過其當年國內生產總值（GDP）的1%。2014年在該國總統哈利法·本·扎耶德·阿勒納提出“進軍火星”后，阿聯酋舉國支持，通過與深空探測領域世界頂尖機構及企業開展國際合作，以全球采購加聯合研發為發展模式，迅速提升了其深空探測能力及水平。

4 國外深空探測國際合作發展特點

總結美國、俄羅斯、歐洲、阿聯酋、日本等國家（地區）在開展深空探測國際合作方面的主要發展動向與發展模式，主要呈現以下幾個特點：

符合自身特點的國際合作模式是前提

在深空探測中開展國際合作，除更好地實現科學目標、提升科技及綜合實力外，更是在為國家政治外交戰略服務。在這一具有高復雜性和高挑戰性的領域，各國根據自身發展需要及水平，采用不同模式開展國際合作。

美國在深空探測領域具有最為先進的科技和最豐富的工程及實踐經驗，在開展大型深空探測計劃時，已將拉攏國際伙伴、提升自身國際影響力作為頂層設計納入其發展戰略及實施計劃，憑借其絕對優勢不斷吸引、挑選并綁定同盟，通過開展國際合作，實現自我利益最大化，確保其在技術與政策領域的雙領先地位。

美國與歐洲國家在木星、火星、水星探測領域開展了一系列載荷或任務級，以及任務間的項目合作，通過加深合作進一步綁定歐洲同盟；在與俄羅斯存在政治分歧的背景下，依然保持合作，吸收其先進經驗的同時進行技術探底。

俄羅斯受技術實力和財務限制，所開展深空探測項目規模及數量較美國而言較少，憑借其傳統優勢開展合作，在節省資源同時實現國際關系突破。

日本通過在隼鳥二號（Hayabusa-2）中與德法澳美等國成功開展了深度合作，逐步取得一定國際影響力和號召力。其通過各類多雙邊合作機制分享合作機遇和成果，在不斷增強亞太地區影響力的同時，借助國際合作向歐美陣營靠攏。國內企業更是借此聲譽成功拓展了發射、探測器研制等國際業務，收獲良好的經濟效益。

歐洲國家通過不斷努力，通過ESA匯聚資源、團結協作，逐步擺脫對美國合作的依賴，在深空探測關鍵技術取得一定優勢，從而為其對外合作贏得主動地位。

阿聯酋大力發展航天工業，以助推其從石油國家向知識科技型經濟轉型，制定了“阿聯酋2071百年計劃”，并在空間發展領域實施“2117年火星戰略”，在國富技術弱的情況下，舉全國之力與國際最頂尖的機構開展合作，迅速提升了深空探測技術水平，借此提升民族自信心、推動科技進步。

領先的技術經驗是構建國際合作的必要基礎

美國與俄羅斯之間的空間活動合作，之所以在兩國日益緊張的政治環境中，歷經波折依然能夠持續，主要取決于俄羅斯掌握了美國不具備的技術及經驗，其在金星環境、火箭發動機方面掌握的先進經驗，幾十年來一直未被超越。美國能夠吸引阿聯酋、日本、歐洲等國家（地區）合作也是如此。因此，具備獨立自主的技術經驗，能夠引領、策劃和開展世界先進探測任務，是吸引其他國家加入國際合作的必要基礎。

美國與德、法、意等歐洲國家，以及同日本在深空探測領域各有所長，他們在該領域擁有長期合作史，充分利用了各自在先進儀器制造、科學數據研究等方面的優勢，從而能夠在各自任務公布后，迅速找到合作契合點開展合作，并取得豐碩的成果。

順暢的協調合作機制是拓展國際合作的重要條件

近年來，歐、美、日等在深空探測領域構建了較為頻繁和順暢的協調機制，從高層的國家領導人、航天機構領導人互訪互動到基層科研、學術、產業界的密切交流溝通，都為開展聯合任務創造了有利環境。

美、日、德、法等國在深空探測領域開展了較多合作，往往是通過一次合作熟悉各自優勢、工作流程以及未來安排，在增強技術及能力互信后，后續不斷擴展合作領域，達成多次合作。

例如，美、歐、加、日等在“國際空間站”合作中所磨合的合作機制為后續拓展至地月空間的合作奠定良好基礎，而美國通過多年國際合作機制研究與實踐積累，新近推出的《阿爾忒彌斯協定》，更是在符合并擴大美國利益前提下，吸納國際合作的又一項重要機制成果。

日本與德國、法國在隼鳥二號任務合作成功后，在深空探測領域建立了良好合作關系，不僅將合作關系擴展到數據分析等領域，還將合作機制延伸到后續任務安排中，一致決定在JAXA主導的火星衛星探索（MMX）任務中開展合作，JAXA通過不斷與美歐等國簽署多層級甚至全面的合作協議以及實施安排，固化合作關系。

5 啟示

結合國外先進經驗，就我國開展深空探測國際合作提出以下幾點思考：

（1）堅持自主創新、實現關鍵技術國際領先

面對前與發達國家存在差距，后有印度、日本等國追趕的嚴峻形勢，我國唯有堅持獨立自主、自力更生，努力實現技術趕超，才能贏得國際同行的認可和追隨。

只有突破現有技術瓶頸，著力研發大推力運載火箭、回收及可重復使用技術，地外天體的進入、著陸與起飛技術，以及行星際激光通信技術等多項技術，真正掌握前沿先進科技，并提出國際領先且具有國際號召力和吸引力的科學目標、任務構想及實施方案，具備獨立自主開展高復雜性大規模的深空探測工程等空間活動的能力，才能吸引高水平的國際合作伙伴，實現“以我為主”、優勢互補，從而開展真正平等、互利、互惠的國際合作。

（2）加大我國深空探測工程對外開放力度，優化國際合作環境

近年來，我國在月球及深空探測方面取得令人矚目的成就，但是國際合作機制以及各項具體實施政策與歐美等國家相比尚存在一定差距。在深空探測方面，重大工程國際合作機制與安排、成果發布、數據共享合作政策等還尚不明朗。例如，國際社會特別是科學界在衷心祝賀我國成績的同時，也一直在關注每次探測成果的共享和發布。他們關注月球樣品的分發使用、關注探測工程進程中發表的論文內容及數量等，呼吁中國能盡快公開更多成果。中俄公布的國際月球科研站計劃，外國科學家表示贊賞支持的同時，也希望能夠明確具體的加入方式。

因此建議加大深空探測工程對外開放力度，積極探索從工程論證、發布、實施，數據收集分發、成果研究以及應用整個鏈條向國際開放，主動謀劃通過各類多邊、雙邊合作平臺，及時充分地公開和共享探測進展及成果，不斷優化對外合作政策及程序，樹立我國科技先進、公開透明的航天大國形象，為我國開展國際合作營造良好環境。

（3）積極努力融入深空探測領域國際交流，為后續合作創造條件

在深空探測領域開展國際交流與合作既需要充分把握深空研究前沿、趨勢及熱點，也需要了解國外精神文化背景以及價值觀，努力消弭誤解、擴大共鳴，要積極利用世界語言，講好中國故事。

目前，全球新冠肺炎疫情阻滯了國內外人員交流，但國外相關機構之間的互動和互訪卻十分頻繁，我國的對外交流合作活動與國外同行的差距和隔閡日益凸顯，將對后續開展項目合作產生不利影響。建議國家主管部門及各科研單位支持鼓勵并搭建各種研討與交流的平臺及渠道，讓科研工作者代表、權威專家，以及科技工作者與國外相關科學家、工程人員、學者進行線上交流，保持與國外航天深空探測領域的密切溝通，努力保持與世界的互聯互通。

未來，應鼓勵廣大科技工作者及政府代表積極參與各類航天及天文領域國際學術及管理組織，赴海外訪學、交流等，加大對中國航天及深空探測任務及成果的宣傳宣介，了解掌握國際研究趨勢及熱點，構建透明、暢通的國內外交流機制和支持條件，為未來開展實質性、大規模合作奠定基礎。

（4）主動作為，創新模式規則，引領深空探測國際合作發展

深入研究學習美國、歐洲、日本所開展國際交流與合作模式方法，充分借鑒其先進經驗。在此基礎上，應勇于創新，主動作為，摒棄跟隨思想，在國際合作項目設計以及合作規則、機制方面敢于爭先，打破陳規，主動策劃重大國際合作項目，主導提出世界領先的合作模式方法。著重探索建立融會并引領世界潮流、兼具中國特色的合作機制與模式，從全球太空治理議題，到項目合作機制政策，均應主動謀劃，率先提出“中國方案”，廣泛爭取國際支持，逐步成為國際規則制定乃至主導者，從而進一步提升國際合作水平，服務國家發展大局。