美國對地觀測衛(wèi)星系統管理體制與要素分析

● 文 |北京空間科技信息研究所 龔燃

美國對地觀測衛(wèi)星系統管理體制與要素分析

● 文 |北京空間科技信息研究所 龔燃

從1958年開始，美國就采取軍民分制管理的航天管理體制，在對地觀測領域也不例外。由美國國防部（DoD）負責軍事對地觀測的管理，NASA負責民用對地觀測的管理。軍事對地觀測管理機構50年來沒有太大變化，軍事對地觀測活動一直由國防部主管，包括制定對地觀測政策、對地觀測計劃、預算以及計劃的管理與實施等，只是根據形勢發(fā)展進行少量調整。

民用對地觀測運行管理機構的調整從1957年美國國家航天法規(guī)與政策的制定開始，1958年世界首部航空航天法中規(guī)定組建NASA，1967年NASA成立航天安全顧問小組（ASAP），1977年合并航天計劃委員會與研究和技術委員會成為NASA咨詢委員會（NAC），直至2004—2006年，NASA多次適時改組設立了新的業(yè)務局、職能部門和航天中心?？傮w上，NASA已從舊的“各自為政”的管理體制過渡到新的“協同工作”的管理體制。

一、美國對地觀測衛(wèi)星系統組織管理架構

1．職能齊全的三層管理體系

美國目前采取的是軍、民、商分制管理體制，通過立法明確各管理主體的分工。對地觀測衛(wèi)星系統管理主體分為如下三層，三個層次共同構成職能齊全的組織管理體系。

第一層是以總統為代表的頂層管理主體。其中，美國總統負責制定國家航天政策和指令，白宮所屬的國家安全委員會和科技政策辦公室負責協調，以及協助總統對各個聯邦部門進行協調。

第二層是聯邦各個部門。主要由DoD、NASA、國務院、商務部、聯邦通信委員會（FCC）等組成。其中，國防部負責實施涉及國家安全的對地觀測項目，NASA、國務院、商務部、FCC等實施民用和商用對地觀測活動.

第三層是聯邦部門的下屬機構。主要包括商務部的美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）、美國地質調查局（USGS）等。

2．統籌協調的組織管理機制

美國軍用對地觀測衛(wèi)星主要由DoD和美國國家偵察局（NRO）負責管理；民用對地觀測衛(wèi)星主要由NASA（主要負責地球科學等任務）、NOAA（主要負責海洋和大氣衛(wèi)星）以及USGS（主要負責中分辨率對地觀測衛(wèi)星）負責；商業(yè)高分辨率成像衛(wèi)星受市場因素影響，主要由幾大商業(yè)衛(wèi)星運營公司負責。

（1）軍用對地觀測衛(wèi)星組織管理機制

美軍的航天組織機構是世界各主要軍事國家中最龐大完善的。美軍對地觀測衛(wèi)星系統運行由DoD下屬的空軍、海軍、NRO等機構進行管理，衛(wèi)星數據的管理與運行主要涉及到的組織機構包括NRO、美國國家地理空間情報局（NGA）、國防情報局（DIA）、中央情報局（CIA）、國家安全局等。美國的軍用對地觀測衛(wèi)星系統不是由某一個軍兵種負責管理并運行的，而是由多個部門負責共同管理，并都參與使用。

美國戰(zhàn)略司令部為國防部最高管理部門，也稱聯合航天司令部，兼具戰(zhàn)略和戰(zhàn)術兩方面應用職能；美國戰(zhàn)略司令部下轄陸、海、空三軍各自的航天司令部，主要肩負各自的戰(zhàn)術應用職能。其中，美國空軍航天司令部是美國戰(zhàn)略司令部的主體，規(guī)模最大、職責最多，負責維護美國主要的軍用對地觀測衛(wèi)星系統，用以進行軌道追蹤和絕大部分軍用衛(wèi)星運行。除上述主要軍事航天機構以外，DoD下屬各航天部隊的隸屬關系、采辦指揮關系和作戰(zhàn)指揮關系分別自成體系，均參與相關對地觀測衛(wèi)星系統運行管理工作，包括NRO、NGA、國家信息系統局（DISA）等。

NRO負責研發(fā)、采辦、發(fā)射和運行偵察衛(wèi)星，具體包括創(chuàng)新技術開發(fā)、系統工程、空間偵察系統的采辦、運行以及相關情報活動。美國主要的軍用對地觀測衛(wèi)星均由該局運行管理。NRO對圖像情報的需求來自NGA，信號情報需求來自國家安全局，測量和特征情報需求來自DIA。

（2）民用對地觀測衛(wèi)星組織管理機制

美國民用對地觀測活動由NASA、商務部、內務部、國務院等共同管理，只是分工不同。其中，NASA負責制定民用對地觀測政策、規(guī)劃計劃，編制民用對地觀測預算，管理民用對地觀測計劃、項目的實施和民用對地觀測系統的研制與運行，代表美國與其他國家開展航天合作等。NOAA負責提出民用氣象衛(wèi)星發(fā)展需求，承擔氣象衛(wèi)星的運行管理工作；內務部美國地質調查局負責運行陸地衛(wèi)星系列；國務院負責制定國際航天政策。

NASA主管對地觀測衛(wèi)星項目的部門為科學任務管理部（SMD）。該部門主要是利用天基觀測來實現對地球的科學研究。SMD隸屬于美國國家科學協會，負責發(fā)起科學研究，并且與NASA的合作伙伴展開衛(wèi)星的研制和部署，從太空方面（角度）回答研究的基本問題。地球科學是SMD的領域之一，主要是從空間研究地球，促進科學理解和滿足社會需求。

（3）商業(yè)對地觀測衛(wèi)星組織管理機制

對于商業(yè)對地觀測衛(wèi)星，NOAA主要負責向美國的商業(yè)對地觀測衛(wèi)星公司頒發(fā)衛(wèi)星運營牌照，并負責在美國相關政府機構之間協調衛(wèi)星圖像的應用，以確保衛(wèi)星牌照不對美國的國家安全和外交政策造成影響；NOAA主要任務是研究高分辨率商業(yè)對地觀測衛(wèi)星或其他途徑得到的各種圖像數據，繪制出相應的地圖產品，提供地理空間情報，包括地球自然特征和地理基準的分析與描繪，以支持國家安全行動；FCC負責向商業(yè)對地觀測衛(wèi)星、衛(wèi)星地面系統、以及商業(yè)衛(wèi)星系統使用的無線電頻率頒發(fā)牌照。商業(yè)對地觀測衛(wèi)星公司必須遵守FCC制定的技術、法律等要求。

國家環(huán)境衛(wèi)星數據和信息服務中心是NOAA下屬的主要業(yè)務部門之一，下設了商業(yè)對地觀測監(jiān)管事務辦公室（CRSRA）和空間商業(yè)化辦公室（OSC）等部門。CRSRA負責商業(yè)對地觀測空間系統的具體管理，使之遵守美國司法管轄與控制，同時符合基本的國家安全利益、外交政策和國際義務。CRSRA由商業(yè)對地觀測許可證頒發(fā)機構（CRSL）和商業(yè)對地觀測合規(guī)性監(jiān)察機構（CRSC&M）組成，同時還管理了NOAA商業(yè)對地觀測咨詢委員會（ACCRES）。OSC負責商務部內部與航天有關的事項協調。

NGA隸屬于DoD，主要負責商業(yè)對地觀測衛(wèi)星圖像的采購，每年有大量經費預算訂購全球各地的商業(yè)高分辨率衛(wèi)星圖像，NGA是美國數字地球公司的最大用戶。NGA研究各種途徑得到的衛(wèi)星圖像、航空圖像以及其他各類照片，分析提取情報信息。此機構不僅為國家戰(zhàn)略、軍事行動提供情報，還向美國各行業(yè)、各領域提供地理空間情報信息服務。

二、美國對地觀測衛(wèi)星系統管理要素分析

1．規(guī)劃計劃管理

美國的對地觀測衛(wèi)星規(guī)劃、計劃管理與其航天工業(yè)管理體制一致，大體分為三層：總統和國會為決策層、DoD和NASA為計劃管理層，工業(yè)界（國防承包商）和研究機構等為實施層?？傮w上，由總統集中決策，國會立法、監(jiān)督和預算審批，DoD和NASA分別對軍民對地觀測計劃實施軍民分制管理體制。即以DoD、NASA為先導，工業(yè)界和研究機構為基礎的，公司結合、軍民結合的綜合管理體系。

美國軍用和民用對地觀測衛(wèi)星計劃均由DoD提出，由總統提交國會批準，總統每年向國會提交國情咨文、立法咨文和預算咨文，這些咨文由總統辦事機構和臨時任命的專業(yè)委員會、國家航天委員會、DoD、國家安全委員會、NASA等進行起草。咨文經國會審查通過后實施。

美國商用對地觀測衛(wèi)星計劃由國家航天委員會提出規(guī)劃，主要由私營對地觀測公司實施。美國政府對商業(yè)對地觀測進行重要的宏觀調控，如為鼓勵商業(yè)對地觀測領域的發(fā)展和國內外商業(yè)對地觀測市場的競爭，政府給予一定的補貼；發(fā)布商業(yè)對地觀測政策鼓勵軍方采購商業(yè)圖像數據等，這些政策也使得政府與對地觀測產業(yè)界的關系更加密切。

2．經費預算管理

美國重大的軍事對地觀測項目立項和預算，需要提前大約兩年多時間，經過三步來實現。受限進行預算規(guī)劃，在規(guī)劃前提下制訂計劃，在計劃基礎上確定預算。預算由DoD提出，再由總統列入“總統預算咨文”，最后提交國會審批。審查機構主要是軍事委員會、科技與航天委員會、預算委員會和撥款委員會等部門。國會兩院的授權委員會和小組委員會對預算開支逐項進行研究，并制定出一個撥款最高限額，然后由兩院撥款委員會來審查執(zhí)行。提交國會后，國會還要用幾個月的時間進行審查和最后批準，最后確定撥款額度，也就是項目兩年后可以獲得的經費。國會通過軍事對地觀測計劃和預算后，由DoD組織實施。美國民用對地觀測系統等均采用純政府投入方式。商用衛(wèi)星系統的投融資由私人機構承擔。

一般而言，DoD、NASA等聯邦政府預算的管理過程包含四個階段，即策劃、計劃、預算編制和執(zhí)行（PPBE），其中包含了策略和政策。該管理過程綜合考慮優(yōu)先級、戰(zhàn)略結果以及資源限制，使高層管理層可以在制定詳細預算之前做出權衡。

（注：每財年以12個月為一周期，起始于10月1日）

3. 協調協作管理

對于具有戰(zhàn)略意義的跨部門綜合型對地觀測衛(wèi)星計劃，美國皆通過相關政策法規(guī)，從構建頂層協調領導的體制和機制入手，不僅依托總統辦事機構設立高級別的跨部門委員會/工作組，來統籌戰(zhàn)略規(guī)劃、預算分配、組織實施和外部評估等決策領導與協調工作，還責成牽頭單位設置專責的協調辦承擔日常協調任務，并充分利用財政控制和績效管理工具，建立具有強約束力的部門間協調配合機制，以排除部門條塊分割、各自為政的弊端，合理推動計劃的實施。

（1）總統與軍民商對地觀測活動的協調協作管理

總統應當是美國軍民商航天活動的最高協調人。在空間對地觀測的商業(yè)利用方面，總統將保護商業(yè)數據經銷商的利益。確保對地觀測技術計劃不會對陸地衛(wèi)星獲取的未增強數據的商業(yè)市場產生不利影響；總統將通過相關的美國政府機構建立一項技術驗證計劃來實現國家陸地對地觀測戰(zhàn)略。

（2）以DoD為主的民、商用對地觀測活動安全保障機制

DoD在民用、商用對地觀測活動管理領域起著重要的作用。

（3）科研、研發(fā)協調管理機制

NASA有咨詢和協作的責任。通過國家科學技術理事會，或直接與其他相關聯邦機構進行協調。NASA局長、國家科學基金會主任、能源部部長、DoD部長和商務部部長應當在物理、技術、工程和數學等基礎研究領域竭力合作；與私人實體緊密合作；與其他國家協作。此外，NASA與交通部、DoD、商務部、國土安全部合作，涉及基礎研究項目和獎學金設置。

（4）陸地遙感協作機制

NASA局長和DoD部長共同負責管理陸地對地觀測項目。DoD與NASA共同構成“綜合項目管理組”，負責陸地衛(wèi)星系統的管理。商務部部長制定規(guī)章實施相應條款，但不影響FCC的維權。NASA局長和美國商業(yè)對地觀測產業(yè)保持穩(wěn)定關系，促進商業(yè)對地觀測數據應用。獲得許可的商業(yè)對地觀測系統涉及的任何無線電設備使用者應該向FCC提出申請，任何美國陸地衛(wèi)星系統的研發(fā)和建造不需經FCC授權。商務部長和陸地衛(wèi)星計劃管理部門應就可能影響國家安全的相關事宜與國防部長協商。NASA和NOAA局長應設立聯合工作組，來協調、評審和監(jiān)督兩家機構任務的執(zhí)行情況。每年共同向眾議院科技委員會和參議院商業(yè)、科學和運輸委員會報告。

4. 風險評估管理

從2001年起，美國開始從軍、民、商三方面全面評估航天工業(yè)的健康狀況，以及其對國家安全、全球經濟和美國經濟的影響。

在軍事領域，2001年國家安全航天管理與組織評估委員會發(fā)表了《美國太空軍事化管理與組織的過去、現在和將來》評估報告。該報告針對美國面臨的新威脅，深入分析評估了美國當時的軍事能力、情報能力、政策法規(guī)環(huán)境、技術領先水平、人才隊伍建設、航天組織機構、國家安全航天活動管理等等；美國國會每年委托政府總審計局（GAO）對美國主要武器項目進行評估，每年發(fā)布《重大武器項目評估》報告；2012年，DoD與國務院共同發(fā)布《美國航天出口管制政策風險評估》，DoD每四年一次發(fā)布防務評估報告（PQB），對國防制度不斷進行重新定位和規(guī)劃。

在民商用領域，2003年美國航空航天工業(yè)未來委員會受總統和國會委托，完成了長達200多頁的產業(yè)研究報告；2013年，美國商務部主導完成歷時18個月的航天工業(yè)深潛評估項目，診斷航天工業(yè)健康水平、競爭力和成熟度，全面了解支撐美國國防、情報、民用航天產品和服務研發(fā)、生產及維護的供應鏈網絡；美國國家科學研究委員會（NRC）定期對NASA民用對地觀測衛(wèi)星項目進行評估，如2004年《NASA固體地球科學戰(zhàn)略評估》、2006年《NASA科學項目平衡評估》、2007年《NASA應用科學項目評估》、2007年《地球科學與空間技術應用》十年調查報告、2012年《地球科學與空間技術應用：NASA十年調查實施的中期評估》報告等。

5．軍民商融合管理

美國自上而下建立了較為完善的對地觀測衛(wèi)星運行管理協調機制，由總統和國會負責軍、民、商對地觀測活動的頂層協調管理。美國2010年《國家航天政策》中明確提出，要“最大限度采購和利用商業(yè)航天滿足政策需求”，鼓勵探索“部署更多衛(wèi)星或在非軍用平臺上部署更多有效載荷”等創(chuàng)新的軍民融合措施。2015年10月，NGA發(fā)布《商業(yè)地理空間情報戰(zhàn)略》，旨在探索與新興圖像服務供應商合作的方式。同時，NOAA也一直在致力于推進商業(yè)氣象數據共享與采購模式。

對地觀測衛(wèi)星軍民商融合管理指軍用、民用和商業(yè)對地觀測衛(wèi)星管理機制的融合，主要體現為軍、民、商任一方將衛(wèi)星的運營與應用權益，與其他方進行共享。當前，美國軍、民、商對地觀測領域發(fā)展平衡且互為補充，軍民商融合已經成為對地觀測領域的重要發(fā)展趨勢，主要體現在軍民商合資、買斷優(yōu)先使用權、軍民數據共享、軍方采購商業(yè)衛(wèi)星服務等融合發(fā)展模式。

鑒于衛(wèi)星對地觀測在國家安全中的重要地位，軍用對地觀測衛(wèi)星的安全穩(wěn)固發(fā)展，始終是美國的重要戰(zhàn)略。軍用衛(wèi)星無論在系統完整性、規(guī)模數量和能力水平上，還是核心能力上，均占據優(yōu)勢，高精度、高分辨率對地觀測空間系統均由軍方主導建設和運行管理；在前瞻性基礎性技術上，軍方通過穩(wěn)定的預算投資和龐大的科研體系，對有應用前景巨大但成熟度較低、風險性較大的技術研究孵化，為軍隊搶占戰(zhàn)場優(yōu)勢的同時，帶動航天產業(yè)發(fā)展，促進軍民航天深度融合發(fā)展。美國對地觀測衛(wèi)星軍民合作通常采取“一事一議”，在緊急情況下建立應急機制，在一定時期內、一定范圍下，建立一定程度的合作。

同時，隨著民商用對地觀測衛(wèi)星技術水平的不斷提高，民商用對地觀測衛(wèi)星數據的精度、質量不斷提升，部分衛(wèi)星數據已具備軍事需求，面對價格上的巨大懸殊，越來越多的軍事部門開始使用物美價廉的民用衛(wèi)星數據。NGA長期是數字地球公司高分辨率圖像的核心用戶，數字地球公司每年從NGA獲得約3億美元商業(yè)合同。作為回報，數字地球公司的衛(wèi)星數據會在第一時間交給五角大樓作為軍事偵察衛(wèi)星的補充。

此外，隨著商業(yè)資本參與航天力度驟漲，大批新興商業(yè)航天公司涌現，市場規(guī)模不斷擴大，催生出新的衛(wèi)星應用和顛覆式的商業(yè)運營模式，美國軍方和政府越來越多地通過商業(yè)行為“購買服務”，軍、民、商航天融合加深。目前，美軍已成為全球最大的商業(yè)對地觀測數據用戶，并正在通過對商業(yè)航天的大力政策扶持，鼓勵私營企業(yè)參與航天，按市場化運行，推動構建強大的航天工業(yè)基礎，更好地滿足國家空間安全需求。

三、美國對地觀測衛(wèi)星系統運行管理特點分析

1．在軌運行管理特點

（1）管理模式已經高度成型

相對其他國家，美國對地觀測衛(wèi)星的在軌運管流程和技術水平已經非常成熟，在軌日常健康監(jiān)控管理和常規(guī)故障處理已經被納入到衛(wèi)星的日常運管中，有訓練有素的運管人員和內容詳盡的在軌衛(wèi)星故障操作手冊作支撐。在遇到重大故障時，隨即成立由運管部門、衛(wèi)星制造商、有效載荷研制單位組成的專業(yè)故障分析團隊，共同分析和確定故障的原因以及后續(xù)措施，開展挽救工作。

（2） 運管單位與制造商相互獨立

目前，美國基本已經實現了衛(wèi)星運管單位與衛(wèi)星制造商的完全獨立運行，兩者任務分工明確，各司其責。衛(wèi)星制造商按照合同完成衛(wèi)星制造，在成功發(fā)射和完成在軌測試后，進入業(yè)務化運行的衛(wèi)星即由衛(wèi)星運管單位全權負責，運管單位的運管系統具備常規(guī)故障的發(fā)現、提示、解決方案提示等功能，同時結合運管單位訓練有素的操作人員和衛(wèi)星故障操作手冊，即可基本實現有效的衛(wèi)星在軌運行管理。僅在發(fā)生十分重大的故障時，衛(wèi)星制造商的有關專家才參與故障分析團隊，為修復故障提供支持。

（3）具有較高的穩(wěn)定性與可靠性

當前，美國現役的對地觀測衛(wèi)星，尤其是民用對地觀測衛(wèi)星，已經是發(fā)展非常成熟的業(yè)務化運行衛(wèi)星，在空間環(huán)境適應、空間事件自動處理等方面已經獲得了很大進步，衛(wèi)星的在軌故障情況和處理程序得到很大改進。通過調研發(fā)現，大部分民用對地觀測衛(wèi)星均為在軌超期服役狀態(tài)，如陸地衛(wèi)星-5，設計壽命僅為3年、卻在軌運行近29年，為美國國土資源作出了巨大貢獻。對地觀測衛(wèi)星的日常在軌運管已經基本可以解決絕大部分在軌出現的問題，只有在出現重大故障時才需要組織專門的故障分析團隊，大范圍地挽救故障衛(wèi)星。

（4）分制管理、協同應用

雖然美國軍、民、商對地觀測衛(wèi)星由不同的管理部門負責運行，但美國已建成全球分布的天基—地基對地觀測網絡，美國軍方與NOAA、NASA以及歐洲、美洲、非洲的多個政府和非政府機構建立合作，形成了不同觀測用途的多個全球觀測網絡，與天基對地觀測監(jiān)測網絡配合工作，為美國軍、民、商用戶以及合作伙伴提供及時準確的對地觀測數據。

2．管理體制特點

美國1958年就確立了總統和國會統管下的軍、民航天分立管理體制，由DoD（主要是空軍）和NASA分別管理軍用和民用航天；20世紀80年代，美國將航天活動分為軍、民、商三部分。在對地觀測領域也如此，美國通過完善的立法，形成軍、民、商分制管理、協調發(fā)展的對地觀測衛(wèi)星管理機制。

當前，美國的軍事對地觀測活動由DoD管理，民用對地觀測活動以NASA為主，商務部、內務部等機構共同負責，商業(yè)對地觀測活動由交通部、商務部、國務院等部門以許可證形式管理。

（1）決策管理集權化

美國對對地觀測項目的規(guī)劃、計劃與決策問題非常重視，充分體現出了其高層次與集權化。從美國的三層管理體制就能體現出來，即國會和總統擁有最高決策權利?？偨y總體負責對地觀測領域戰(zhàn)略決策和頂層協調，包括：以行政命令形式頒布國家對地觀測相關法律和政策指令；在國情咨文中向國會提出對地觀測預算申請等。國會作為美國最高立法機構，負責審議、批準或否決與對地觀測相關的法律、總統的國情咨文和預算文件等。

此外，美國對地觀測政策和戰(zhàn)略規(guī)劃的高度集權化，在各個時期的國家航天委員會和國家安全委員會等機構也體現出來。1989年，美國正式成立了以副總統任主席的國家航天委員會，統籌軍民商對地觀測綜合發(fā)展。1947年，根據美國《國家安全法》成立的國家安全委員會是美國國家安全方面的最高決策和咨詢機構。

美國的對地觀測政策、戰(zhàn)略規(guī)劃和重大對地觀測活動，也都須經過嚴格的法定程序確定，須經過議會的廣泛討論，按照投票結果決定審議結果，議會最后通過議案才能交予總統作出最終決策。同時，在程序方面，美國國會參議院和眾議會都設有軍事委員會、預算委員會、科學技術與航天委員會、撥款委員會等，負責審查、批準重大的決策、規(guī)劃、計劃和預算?？梢哉f，美國重大對地觀測衛(wèi)星項目決策遵循民主、法制流程，從源頭上避免了決策專斷產生的錯誤決策后果。

（2）組織機構實體化

美國的對地觀測活動均由專門的機構負責管理。如NASA，既是美國民用航天活動的組織者，又是項目承擔者、采購者、委托者和銷售方。NASA既承擔著概念研究和關鍵項目研制，又負責采購工業(yè)界生產的對地觀測產品，還將各種研制項目部分委托給工業(yè)界、學術界、高校和科研機構進行研究、設計、試驗與生產，此外，還銷售對地觀測產品、技術、服務，充分體現了其行政管理與科研開發(fā)一體化的特點，提高了對地觀測項目從預研、研制、生產、應用全周期的運行管理效率。

（3）經費預算制度化

美國對地觀測領域的經費撥款實行預算值，總統下轄管理與預算局，總統每年向國會提供相關決策和經費預算咨文，經國會批準予以撥款。NASA預算申請納入總統預算咨文上報國會審批，國會兩院預算委員會及小組委員會對預算和開支項目逐項研究，共同制定撥款最高額度，然后轉給兩院撥款委員會。

（4）管理制度法制化

作為世界上開展航天活動最早和最積極的國家之一，美國無論是政府的還是非政府的航天活動均從一開始就納入到國家法制化管理的軌道。政策和法規(guī)是美國開展航天活動的定位，也是實施航天活動的指導思想。美國已建立世界上最為成熟和完善的對地觀測政策和法規(guī)體系，對地觀測衛(wèi)星政策和法規(guī)是美國發(fā)展和管理對地觀測領域的方針與準則，對美國對地觀測衛(wèi)星系統的建設、應用、產業(yè)化發(fā)展至關重要。

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