美國重啟登月計劃解析

王 霄，張 杰

（北京空間科技信息研究所，北京100086）

1 引言

2017年10月5日，在美國國家航空航天博物館召開了國家航天委員會（National Space Council）重組后的首次會議，會上美國副總統(tǒng)麥克·彭斯（Mike Pence）發(fā)表題為《邁向新疆域：國家航天委員會的一個重點》（Leading with Next Frontier： An Event with the National Council）的演講，正式宣布美國將重啟登月計劃并建立永久性月球基地。彭斯表示，美國將通過國家航天委員會制定的政策鞏固美國在航天領(lǐng)域的領(lǐng)導地位，并重新執(zhí)行載人登月計劃。未來將加強美國在載人航天領(lǐng)域的商業(yè)化和國際化合作。會上，彭斯強調(diào)，“我們將把美國的航天計劃重新集中到人類的探索和發(fā)現(xiàn)?！迸硭挂驨ASA和白宮管理與預(yù)算辦公室（OMB）在45天之內(nèi)向總統(tǒng)提交建議性規(guī)劃［1］。

本文將針對美國政府最新提出的“重返月球”計劃，梳理其提出背景，剖析特朗普新政府上臺后航天發(fā)展政策整體變化，總結(jié)新政府為推進載人航天探索所作的舉措，分析美國近期載人航天發(fā)展態(tài)勢。

2 計劃提出背景

2.1 國內(nèi)情況

2.1.1 美國政府更替變換政策，NASA發(fā)展目標亟待明確

由于美國政府更迭帶來的航天政策更替，NASA的發(fā)展目標也在不斷調(diào)整。小布什政府時期，要求NASA開發(fā)新型運載火箭和載人飛船，設(shè)定了“重返月球”并飛向更加遙遠深空的宏偉目標［2］。奧巴馬上臺后取消了小布什的計劃，提出了全新的設(shè)想，要求NASA在2020年代將航天員送往一顆小行星，并將“小行星重定向”（ARM）任務(wù)作為載人探火的鋪路石［3］。

美國政府的更替對其航天戰(zhàn)略產(chǎn)生的周期性影響，造成了大量人力、時間和資本的耗損。總統(tǒng)決策制導致了其載人航天計劃的不穩(wěn)定性和不連續(xù)性，載人航天發(fā)展目標不夠清晰，影響計劃的持續(xù)開展［4］。美國深空探索目的地多次發(fā)生重大變化，最后衍生出“多目的地探索，長遠目標為火星”的發(fā)展路線［5］。美國載人航天長期處在十字路口，面對國際國內(nèi)形勢，美國急需明確下一步航天發(fā)展走向。

2.1.2 將月球作為“跳板”，使長遠目標更加可行

不論政府如何更替，政策如何變化，美國一直將火星作為其終極目標穩(wěn)步推進能力建設(shè)。在9月召開的國際宇航大會（IAC）上，NASA副局長威廉·格斯登美爾再次重申，NASA將依托現(xiàn)有“國際空間站”，分三步開展深空探索，而開展地月空間任務(wù)將成為三步走計劃中的重要一步。按計劃，第一階段將繼續(xù)利用“國際空間站”作為實驗和研究平臺，解決深空探索遇到的問題，優(yōu)化解決方案。這一階段還將對如何利用月球資源進行評估，制定深空探索標準；第二階段，將展開地月空間任務(wù)，2024年前后在月球軌道上建成空間站。航天員可以對月球進行為期20天至46天的考察。第三階段，2030年至2033年，準備進軍并抵達火星軌道［6］。

火星的低重力環(huán)境及輻射環(huán)境跟月球有共同之處，因此在月球上進行模擬也十分必要。越過月球直接進行火星探測風險較大，將月球作為登陸火星的“跳板”，先登月后登火，使登火目標更加現(xiàn)實可行。

2.2 國際環(huán)境

2.2.1 加強太空活動的安全性，對抗不斷升級的潛在威脅

10月5日舉行的會議上，彭斯以美國持續(xù)依賴俄羅斯的載人飛船以及中國和俄羅斯都在積極開展反衛(wèi)星工作為例，認為美國已經(jīng)在太空中失去優(yōu)勢，必須采取措施，確保美國在太空的全方位領(lǐng)導地位。彭斯強調(diào)，“美國在太空中必須像在地球上一樣占據(jù)統(tǒng)治地位”［7］。

美國提出的“重返月球”計劃不乏軍事用意。2017年4月，美國提出修建地月站—“深空之門”（Deep Space Gateway）［8］，不排除將其作為本國的軍事基地、空天飛機的“太空港”的可能性，提供在軌補加、在軌維修等服務(wù)。同時，通過載人登月，宣誓對“月球”的主權(quán)。

2.2.2 基于地緣政治因素考量，確保深空探索領(lǐng)導地位

1969年7月，美國首次實現(xiàn)載人登月，但此后再也沒人踏上月球。目前有很多國家都有登月的計劃。俄羅斯在2016年3月出臺的《2016－2025年航天發(fā)展規(guī)劃》中明確提出將于2030年左右執(zhí)行載人登月任務(wù)，歐洲航天局（ESA）局長多次提出要建立“月球村”的概念［9］。美國前總統(tǒng)克林頓的科學顧問尼爾·萊恩就表示美國應(yīng)盡快加入探月大軍［10］，同其他國家加強在太空領(lǐng)域的合作，方能有望維持其全球主導地位。唯有合作，才能主導。在某種程度來說，太空合作的意義同科技層面一樣重要。

當前，美國依靠俄羅斯的聯(lián)盟號飛船將航天員送至“國際空間站”，每年需要支付巨額費用，而中國載人航天發(fā)展迅速，已經(jīng)進入全面建設(shè)本國空間站的階段，而美國政府更替導致其深空探索發(fā)展目標不斷變換止步不前，處于內(nèi)憂外患的美國確需盡快做出抉擇，明確未來發(fā)展方向。

3 特朗普新政府推動空間探索任務(wù)發(fā)展的舉措

特朗普上臺后，美國將更多的目光聚焦到深空探索，載人航天、技術(shù)發(fā)展、商業(yè)化，弱化地球科學的研究，同時發(fā)展地月空間，并以火星為長遠目標，持續(xù)推動能力建設(shè)，保證其核心能力發(fā)展。同時，取消“小行星重定向”任務(wù)，將人力、物力和財力更多地分配給深空探索和科學任務(wù)［11］。此外，特朗普還欲借助大型深空探測項目推動太空經(jīng)濟的規(guī)模性發(fā)展［12］。總之，特朗普新政府的上臺，對美國現(xiàn)有的航天政策進行了重大調(diào)整，將產(chǎn)生深遠影響，進而可能影響全球其他各國航天政策的走向。

3.1 新政府聚焦深空探索，“鐘情月球”，推動太空經(jīng)濟發(fā)展

特朗普及其團隊在競選時以及上臺后的多次講話中都有明確地暗示未來美國航天政策走向——切實推進深空探索的步伐，實現(xiàn)太空經(jīng)濟的規(guī)模性發(fā)展。特朗普上任后著手調(diào)整美國航天計劃，致力于通過充分擴展公私合作關(guān)系，將用于空間探索和研發(fā)的投資最大化，帶動社會經(jīng)濟整體發(fā)展。特朗普希望NASA從主要作為后勤機構(gòu)進行低地球軌道任務(wù)的限制中解放出來，將精力投入更遠的深空［13］。

副總統(tǒng)麥克·彭斯也是深空探索的推崇者。他和特朗普的計劃是“使美國航天計劃再度偉大”［14］，彭斯表示政府將使NASA的任務(wù)聚焦于空間探索，太空是最后的前沿，美國將引導通往最終前沿的道路［15］。此外，特朗普?彭斯政府的航天政策還將加強軍事航天任務(wù)和資產(chǎn)，重新審視美國民用航天計劃向深空探索方向發(fā)展［16］。

此外，特朗普新政府的團隊對美國航天發(fā)展有一致觀點——希望通過大型的深空探索項目，來推動太空經(jīng)濟的發(fā)展。2017年2月10日，NASA代理局長羅伯特·萊特福德（Robert Light?foot）就表示希望在新火箭和載人飛船執(zhí)行首次任務(wù)時就搭載航天員［17］。此外，美國政治新聞網(wǎng)披露的一份內(nèi)部文件表明：特朗普總統(tǒng)的顧問希望NASA能夠盡快將人類送上月球，做出如此重大改變的原因是特朗普政府認為，NASA的主要任務(wù)應(yīng)該是大力發(fā)展太空中的規(guī)模經(jīng)濟。文件稱，NASA的新戰(zhàn)略將會優(yōu)先考慮經(jīng)濟增長、打造新行業(yè)和為私營企業(yè)創(chuàng)造工作崗位，而不是探索太陽系等科學研究活動。如果進行順利的話，這將會創(chuàng)造一個由美國主導的高達萬億美元的太空經(jīng)濟［18］。因此，特朗普新政府將政策方向又帶回小布什時代，白宮對于重返月球的設(shè)想持積極態(tài)度。特朗普認為，月球計劃有助于幫助政府擴大就業(yè)，當年的“阿波羅”計劃帶動了超過40萬人就業(yè)；“重返月球”計劃的受益者不僅是那些大型工業(yè)承包商，還有大量遍布全國各地的技術(shù)與設(shè)備供應(yīng)商。此外，該文件還透露了另一個目標：2020年之前美國重返月球?qū)荚虑驗槊绹摹笆聦嵷敭a(chǎn)”［2］。雖然該文件并未正式公布，也不是美國的官方政策，但可以預(yù)判，美國的空間探索重心將迎來重大變革，載人月球探索也將迎來新一輪熱潮。

3.2 加強核心能力建設(shè)，實現(xiàn)從地月空間到火星的邁進

2017年3月21日，美國總統(tǒng)特朗普簽署了《NASA 2017 財年過渡授權(quán)法案》［19］（以下簡稱《授權(quán)法案》），距離上次NASA授權(quán)法案的簽署已有7年。該《授權(quán)法案》批準了NASA 2017財年195億美元的預(yù)算，并強調(diào)將繼續(xù)推進載人探索和空間科學任務(wù)，包括繼續(xù)推進“空間發(fā)射系統(tǒng)”運載火箭、“獵戶座”飛船、“商業(yè)乘員計劃”等研發(fā)工作，并將繼續(xù)運行“國際空間站”和“商業(yè)再補給服務(wù)”計劃。

《授權(quán)法案》提出［20］：NASA 載人航天的長期目標是，擴展人類在低地球軌道以遠的持續(xù)訪問，可與學術(shù)界和工業(yè)界的國際合作伙伴進行合作；實現(xiàn)整個太陽系的載人火星探索，發(fā)展在另一個星球上實現(xiàn)人類居住的能力。NASA應(yīng)管理包括“空間發(fā)射系統(tǒng)”、“獵戶座”在內(nèi)的載人航天任務(wù)，并在技術(shù)和經(jīng)濟上可行的前提下，定義一系列可持續(xù)的步驟并進行任務(wù)規(guī)劃、研究和技術(shù)開發(fā)，以實現(xiàn)載人火星探索。

3.2.1 確保探索核心技術(shù)能力，推進前沿技術(shù)研發(fā)

美國想要將人類的足跡延伸到低地球軌道以遠，并瞄準2030年代載人火星探索。NASA計劃于2017年底之前制定出初步的《載人探索路線圖》。最終的路線圖應(yīng)包括由低地球軌道開始，到低地球軌道以遠，到地月空間，再到火星附近，最終抵達火星表面的規(guī)劃，細化探索目標，并分析可能的階段探索目標，例如地月空間、火星衛(wèi)星等。分析要完成載人火星探索，“空間發(fā)射系統(tǒng)”和“獵戶座”飛船應(yīng)具備的能力，研究需要在“國際空間站”上進行演示驗證的技術(shù)，制定相關(guān)國際合作框架，進行風險評估等（已經(jīng)補充參考文獻）［21］。

NASA一直致力于確保執(zhí)行探索任務(wù)的核心能力建設(shè)。為實現(xiàn)載人火星探索的最終目標，NASA將繼續(xù)全力研發(fā)“空間發(fā)射系統(tǒng)”、“獵戶座”和相關(guān)的探索地面系統(tǒng)。目前，“空間發(fā)射系統(tǒng)”的研制工作繼續(xù)向前推進，先后完成火箭芯級液氧燃料貯箱試驗版的焊接、固體火箭助推器段測試版的安裝，以及芯級發(fā)動機RS?25的多次靜態(tài)點火試驗，為其首飛做好準備。2014年12月，“獵戶座”飛船順利通過了首次無人試飛。飛船的研制工作仍持續(xù)推進。2016年7月NASA完成“獵戶座”飛船熱防護系統(tǒng)（TPS）防熱瓦的黏合以及飛船壓力艙的焊接工作。該壓力艙作為一個密閉環(huán)境，將為未來載人任務(wù)乘員艙提供航天員生命保障。通過壓力測試后，壓力艙將裝載航空電子設(shè)備及系統(tǒng)，然后與“空間發(fā)射系統(tǒng)”集成［22］。

NASA在利用“空間發(fā)射系統(tǒng)”和“獵戶座”核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，也將利用現(xiàn)有的商業(yè)航天技術(shù)，鼓勵NASA各個任務(wù)部之間的合作，包括從火星表面采集樣品送回地球。發(fā)展機器人先驅(qū)任務(wù)，演示驗證、測試和開發(fā)載人火星探索的關(guān)鍵技術(shù)和能力，包括低地球軌道以遠的長期載人操作，航天服，太陽電推進，深空居住艙，環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)，火星著陸器和上升器，進入、下降和著陸系統(tǒng)，火星表面運行系統(tǒng)，原位資源利用等。在地月空間驗證和測試一個或多個居住艙模塊，為載人火星任務(wù)做準備?？紤]輻射對航天員帶來的健康危害以及其他風險等［23］。

3.2.2 提出“深空之門”概念，打造地月空間站

2017年3月，NASA提出“深空之門”（Deep Space Gateway）和“深空運輸站”（Deep Space Transport）計劃?！吧羁罩T”是規(guī)劃中將在21世紀20年代建成的有人照料地月空間站，將用作擬建“深空運輸站”的中轉(zhuǎn)補給站［24］。2017年5月9日，NASA負責政策和計劃事務(wù)的副局長格雷格·威廉斯在“人類登陸火星”峰會上宣布了NASA將人類送往火星的階段性計劃及其預(yù)期時間表，其中就明確提出多次前往近月空間，建造一個空間站，作為前往火星的中轉(zhuǎn)站［25］。

在9月25日召開的第68屆國際宇航大會上，NASA和俄羅斯航天國家集團（ROSCOSMOS）就在月球軌道建成空間站已達成協(xié)議，計劃于2024～2026年發(fā)射首個艙段。在第一階段建成空間站后，將其技術(shù)應(yīng)用到月球開發(fā)及探索火星任務(wù)中［26］。

3.3 確保經(jīng)費投入，助力深空探索持續(xù)發(fā)展

美國政府對“重返月球”計劃的提出給予大力支持，主要還體現(xiàn)在經(jīng)費支持方面［27］。特朗普上臺后，取消了“小行星重定向”（ARM）任務(wù)［2］。國會認為“小行星重定向任務(wù)”的成本與預(yù)期獲得的回報不符，且由于探索領(lǐng)域總預(yù)算有限，取消將耗資數(shù)十億美元的“小行星重定向”任務(wù)［28］。NASA將研究降低探索任務(wù)成本的方法，從而實施范圍更廣的探索項目。

NASA2018財年申請為探索領(lǐng)域分配39.3億美元的預(yù)算，相對于NASA總預(yù)算較上個財年有所下降的情況，科學領(lǐng)域預(yù)算反而有所增長［29］，也體現(xiàn)出特朗普政府對于除地球科學之外的、包括行星科學在內(nèi)的科學領(lǐng)域的高度重視，也是對之前特朗普政府及其團隊在美國總統(tǒng)競選前后表現(xiàn)出的“要將美國民用航天發(fā)展重點集中于深空探索”［30］的態(tài)度的呼應(yīng)。此前，特朗普及其團隊就一直強調(diào)，要使“美國再度偉大”，“美國政府應(yīng)鼓勵航天探索領(lǐng)域的創(chuàng)新，鼓勵對學術(shù)界的研究和發(fā)展投資［31］。”

3.4 重組國家航天委員會，助推深空探索發(fā)展

1958年為應(yīng)對蘇聯(lián)的太空威脅，美國組建了國家航天委員會，1972年美蘇簽署《反彈道導彈條約》后，該委員會重要性驟降，于1973年被裁撤；80年代美蘇爭霸時期，里根政府又恢復(fù)了國家航天委員會；老布什上任后，美國國家航天委員會在1989年時得以重組，不過好景不長，盡管國家航天委員會未正式解散，但實際上已于1993年停止運行［32］。自此以后，太空政策主要由白宮科技政策辦公室和NASA掌管。

2017年6月30日，特朗普簽署了行政命令，決定重新建立國家航天委員會，直接隸屬于總統(tǒng)行政辦公室［32］。根據(jù)行政令，重組后的國家航天委員會將負責審議航天政策和向總統(tǒng)提供建議以及在政府各機構(gòu)之間、在政府與私營部門之間開展“密切的協(xié)調(diào)、合作和技術(shù)與信息交流”；設(shè)立“用戶咨詢小組”，類似于之前委員會下設(shè)的“航天政策咨詢委員會”，但新的組織更加強調(diào)商業(yè)實體的利益。副總統(tǒng)彭斯擔任國家航天委員會主席。彭斯表示，重新啟用國家航天委員會是為了更好地協(xié)調(diào)美國太空事業(yè)在國家安全、商業(yè)、國際關(guān)系和科研等方面的協(xié)調(diào)一致和持續(xù)發(fā)展［33］。華盛頓大學航天政策專家約翰·洛斯登表示，只要彭斯獲得特朗普總統(tǒng)的支持，并在國家航天委員會主席的位置上有所建樹的話，那么該組織就有很大的潛力產(chǎn)生重要影響［34］。

4 綜合分析

1）相關(guān)技術(shù)長期持續(xù)發(fā)展，“重返月球”計劃可行性高

從人類發(fā)展角度來說，探索與開發(fā)月球是人類走出“地球搖籃”的必經(jīng)之路，作為首屈一指的航天強國，美國不會甘心缺位，重返月球的把握較大。從技術(shù)角度來說，美國曾在60年代實現(xiàn)過載人登月，擁有較為深厚的基礎(chǔ)和成熟的技術(shù)，就技術(shù)而言能夠?qū)崿F(xiàn)重返月球，并且目前正在研制的運載火箭和飛船也都如期按照計劃節(jié)點推進研制工作?！翱臻g發(fā)射系統(tǒng)”是當今世界上唯一具備執(zhí)行“重返月球”任務(wù)的運載工具，“獵戶座”飛船也利用了“阿波羅”技術(shù)并進行了升級，完全具備技術(shù)基礎(chǔ)。

此外，為促進月球、火星探索所需技術(shù)的發(fā)展，NASA分別于2011年和2013年成立了載人探索與運行任務(wù)部（HEOMD）下的先進探索系統(tǒng)（AES）部門及空間技術(shù)任務(wù)部（STMD），管理、研發(fā)、投資創(chuàng)新技術(shù)，確定NASA未來優(yōu)先發(fā)展和重點投資的技術(shù)領(lǐng)域，帶動空間探索技術(shù)的革命性變化［35］。 同年，NASA 編纂了“能力驅(qū)動框架”，為低地球軌道以遠載人探索必需通用能力的發(fā)展和成熟提供了靈活、彈性的指南，確定出對載人探索至關(guān)重要的通用能力，還組建了由15個能力領(lǐng)域?qū)＜医M成的跨中心團隊或工作組，稱為“系統(tǒng)成熟團隊”（SMT），用于確認性能缺口，滿足載人探索目標［36］。美國通過開展國際合作和鼓勵商業(yè)公司參與來緩解經(jīng)費上的問題，目前來看“重返月球”計劃的可行性較高。

2）美國主導結(jié)合國際合作，引領(lǐng)載人深空探索方向

本次首屆國家航天委員會會議上，副總統(tǒng)彭斯就特別強調(diào)了國際合作是美國未來發(fā)展載人深空探索的重要途徑［37］。在新形勢下，尤其是商業(yè)航天快速發(fā)展的形勢下，登月不再僅僅依靠美國政府的力量，而是充分利用國際合作和商業(yè)能力。通過國際合作得到技術(shù)和資金等有效支援。實現(xiàn)載人登月、載人登火將是載人航天長期發(fā)展的主要目標之一，任務(wù)組織實施投入更加巨大、技術(shù)難度極大、風險極高。目前世界主要航天國家基本達成共識：未來載人深空探測任務(wù)必將通過國際合作方式開展。

對于美國來說，開展深空探索領(lǐng)域的國際合作政治意義更為重要，通過實施深空探索項目的國際合作，發(fā)揮強國的影響力，能鞏固其航天領(lǐng)域的主導地位，主導未來深空探索發(fā)展方向。此外，通過開展國際合作在國際政治、外交舞臺上占據(jù)有利地位。

3）政府主導結(jié)合商業(yè)開發(fā)，影響世界航天競爭格局

特朗普上臺后多次強調(diào)要大力發(fā)展公私合作關(guān)系［38］。未來可能將公私合作關(guān)系作為美國民用航天活動的基礎(chǔ)，在低地球軌道載人航天領(lǐng)域大力發(fā)展與私營公司的商業(yè)航天合作，在低地球軌道以遠的深空探索領(lǐng)域也在尋求合作可能性；進一步推進“政府主導，私營公司參與”的載人航天發(fā)展模式，使得探索主體多元化。也許是較早嗅到了特朗普政府“鐘情月球”的氣息，各家航天公司都已早早開始了針對月球的布局。不僅波音、洛克希德·馬丁與NASA合作的“空間發(fā)射系統(tǒng)”和“獵戶座”飛船在持續(xù)推進，以太空探索技術(shù)（SpaceX）公司、藍源公司為代表的航天初創(chuàng)公司也都相繼推出了涉及月球探索的相關(guān)計劃。

2017年2月，SpaceX宣布2018年將送兩名付費游客進行環(huán)月飛行［39］。9月馬斯克公布了迷你版的超大獵鷹火箭（BFR）項目以及一張月球基地的渲染圖［40］。藍源公司期望在2025年左右運送各種實驗設(shè)備、貨物到月球，以幫助實現(xiàn)建立月球基地。目前，藍源公司成功完成了五次新謝潑德（New Shepard）的發(fā)射與回收任務(wù)；大推力的BE?4發(fā)動機也已出廠［41］。 此外，波音與洛馬公司聯(lián)合組建的合資企業(yè)聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟（ULA）正在制定圍繞月球的交通網(wǎng)絡(luò)［42］。無論最后政策的天平是否會傾向于私營新銳，在特朗普任期內(nèi)美國重返月球計劃實現(xiàn)的可能性都將在多方競爭的形勢下得以大大提升。美國如真實現(xiàn)“重返月球”計劃，對整個航天競爭格局都會產(chǎn)生重大影響。

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