美國航天能力發(fā)展評估

張揚眉（北京空間科技信息研究所）

2017年，美國航天能力評估總分為94.22分，位列全球第一，領(lǐng)先排名第二的歐洲36.87分。從評估維度看，美國航天在五個維度仍展現(xiàn)出全面優(yōu)勢，全面領(lǐng)先全球航天能力平均水平，并且各個維度發(fā)展均衡，五個維度均位列20個參評國之首，后續(xù)發(fā)展可持續(xù)性強。此外，作為世界經(jīng)濟總量排名第一的超級大國，美國航天能力水平與國家經(jīng)濟發(fā)展水平高度契合。整體看，美國仍穩(wěn)居世界航天第一梯隊領(lǐng)頭羊的位置，不存在明顯的航天能力短板，總體競爭力優(yōu)勢仍然顯著，但其航天能力的發(fā)展出現(xiàn)“天花板”現(xiàn)象而趨于穩(wěn)定，因而相對其他國家的優(yōu)勢有所縮小。

1 最新發(fā)展情況

美國近5年發(fā)射次數(shù)和航天器數(shù)量統(tǒng)計圖

美國航天能力評估結(jié)果

2017年，美國共進行30次發(fā)射任務(wù)（1次失敗），繼繼續(xù)續(xù)保保持持全球第一，占全球發(fā)射總數(shù)的32.97%。在航航天天器器發(fā)發(fā)射和入軌數(shù)量方面，美國也保持絕對領(lǐng)先地位位，，遙遙遙遙領(lǐng)先于其他國家。按航天器所屬國家統(tǒng)計，22001177年年共共計發(fā)射歸屬美國的航天器302個（成功發(fā)射射228888個個），數(shù)量相較2016年增加了2倍以上。按技技術(shù)術(shù)領(lǐng)領(lǐng)域域統(tǒng)計，2017年發(fā)射的美國所屬的302個航天天器器中中，，對地觀測衛(wèi)星206顆，空間科學(xué)與技術(shù)試驗衛(wèi)衛(wèi)星星3322顆顆，通信衛(wèi)星51顆，貨運飛船6艘，導(dǎo)航定位位衛(wèi)衛(wèi)星星00顆，預(yù)警衛(wèi)星2顆，空間探測器0個，“國際際空空間間站站”有效載荷等其他航天器5個。相比2016年，美美國國發(fā)發(fā)射射任務(wù)次數(shù)增加，美國航天天器器的的搭搭載數(shù)量和入軌數(shù)量也出現(xiàn)現(xiàn)大大幅幅提提高。

截截 至至2017年12月31日，美美國國在在軌軌運行的航天器共計859個個，，位位列列全球第一。按技術(shù)領(lǐng)域統(tǒng)統(tǒng)計計，，通通信衛(wèi)星367顆、對地觀測測衛(wèi)衛(wèi)星星3333顆、科學(xué)與技術(shù)試驗衛(wèi)衛(wèi)星星9911顆顆、導(dǎo)航定位衛(wèi)星31顆、空空間間探探測測器20個、貨運飛船1艘、預(yù)預(yù)警警衛(wèi)衛(wèi)星星16顆。按航天器用途統(tǒng)計，軍用177個，民用113個，商用569個。

政策戰(zhàn)略方面，2017年是特朗普就任美國總統(tǒng)的第一年，也是特朗普新政府上臺后的過渡調(diào)整期，在基本延續(xù)既定航天政策的基礎(chǔ)上，繼續(xù)強調(diào)美國的“全球領(lǐng)導(dǎo)地位”，確保過渡階段的航天預(yù)算，并繼續(xù)深化軍民商合作。軍事航天方面，美國軍方和國會圍繞2018財年《國防授權(quán)法案》修訂，博弈軍事航天組織機構(gòu)改革策略和具體改革方案，推進軍事航天體系轉(zhuǎn)型?？哲姾教焖玖畈堪l(fā)布“空間作戰(zhàn)架構(gòu)”（SWC），提出航天部隊建設(shè)、彈性體系架構(gòu)、組織機構(gòu)調(diào)整等方面的對策，并計劃將充分利用盟國和商業(yè)航天日益增長的能力，滿足未來空間作戰(zhàn)發(fā)展需求。國防部繼續(xù)推進2016年底修訂的《國防部航天政策》，并進行了一些變化與調(diào)整。特朗普政府發(fā)布新版《國家安全戰(zhàn)略》，大幅增加航天相關(guān)內(nèi)容，并提出三項航天發(fā)展優(yōu)先級。民用航天方面，重建美國國家航天委員會，簽署“重返月球”計劃總統(tǒng)行政令，連續(xù)發(fā)布多份預(yù)算相關(guān)報告和法案，多次明確載人火星仍然是美國載人深空探索的最終目標(biāo)，提出將支持載人深空探測和空間科學(xué)的發(fā)展、弱化地球科學(xué)研究，推動“國際空間站”商業(yè)化、大力發(fā)展商業(yè)航天等。商業(yè)航天方面，不斷完善商業(yè)航天監(jiān)管政策，大力推進商業(yè)航天發(fā)展，在《國家安全戰(zhàn)略》中首次將商業(yè)航天資產(chǎn)納入國家航天資產(chǎn)加以保護，充分利用已有商業(yè)航天能力助推美國整體航天事業(yè)發(fā)展。美國眾議院提出《美國航天商業(yè)自由企業(yè)法案》，涉及商業(yè)遙感衛(wèi)星及其他商業(yè)航天器監(jiān)管改革措施；特朗普簽署通過《氣象研究與預(yù)測創(chuàng)新法案》，為民商合作保駕護航，支持美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）未來數(shù)年采購商業(yè)航天數(shù)據(jù)。商業(yè)發(fā)射方面，美國繼續(xù)支持低地球軌道商業(yè)化，美國國家航空航天局（NASA）與以美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）、美國藍色起源公司（Blue Origin）等為代表的私營公司合作開展商業(yè)航天活動，進一步探索與其進行商業(yè)航天合作的可能性。

航天器系統(tǒng)方面，美國各類衛(wèi)星系統(tǒng)性能穩(wěn)步提升，主要衛(wèi)星領(lǐng)域交叉融合趨勢不斷加大，在通信、導(dǎo)航、對地觀測、空間安全、載人航天、深空探測等領(lǐng)域持續(xù)取得突破和進展。運載火箭方面，繼續(xù)推進新型運載火箭研制工作，可重復(fù)使用火箭技術(shù)實現(xiàn)突破式進展。

美國在軌航天器按技術(shù)領(lǐng)域分類統(tǒng)計圖（截至2017年底）

NASA 2010年以來航天預(yù)算及增長率走勢

2 美國航天能力發(fā)展分析

政府強調(diào)美國領(lǐng)先地位，繼續(xù)保持航天高位投資

保持全球航天的絕對領(lǐng)先和領(lǐng)導(dǎo)地位是美國航天政策的核心目標(biāo)。2017年是特朗普上任第一年，在戰(zhàn)略政策方面，通過發(fā)布《國家安全戰(zhàn)略》的國家頂層戰(zhàn)略規(guī)劃、發(fā)布“空間作戰(zhàn)架構(gòu)”、繼續(xù)推進2016年底修訂的《國防部航天政策》、公布預(yù)算藍圖和2018財年預(yù)算申請報告、簽署NASA授權(quán)法案、簽署《氣象研究與預(yù)測創(chuàng)新法案》、提出《美國航天商業(yè)自由企業(yè)法案》等一系列舉措，高度強調(diào)了“美國優(yōu)先”和“美國領(lǐng)先”的戰(zhàn)略目的。

經(jīng)費投入方面，在政府預(yù)算緊縮的大環(huán)境下仍對航天領(lǐng)域保持高位投資。軍事航天方面，《2018財年國防部預(yù)算申請》中申請共5745億美元預(yù)算，比2017年增加了520億美元。軍事航天部分預(yù)算申請總額達104億美元，其中空軍總預(yù)算77.5億美元，預(yù)算主要支持后續(xù)航天計劃，包括陸基“太空籬笆”雷達運行測試，“寬帶全球衛(wèi)星通信”（WGS）系統(tǒng)及探究計劃、下一代導(dǎo)航衛(wèi)星及“天基紅外系統(tǒng)后續(xù)系統(tǒng)”（SBIRS FO）等。民用航天方面，2017年美國民用航天預(yù)算總額達到216.4億美元?！禢ASA 2017財年過渡授權(quán)法案》批準(zhǔn)了NASA 2017財年195億美元預(yù)算。在《NASA 2018財年預(yù)算申請》中，為NASA 2018財年分配191億美元預(yù)算。之后，美國國會公布的《2017財年綜合開支法案》為NASA分配了197億美元預(yù)算，比2016財年NASA實際獲得的193億美元撥款高出近4億美元。可見，無論是美國政府還是國會，都給予美國民用航天高額的投資，大力推進包括“詹姆斯·韋伯空間望遠鏡”、“火星車2020”、“木衛(wèi)二快帆”、“國際空間站”、“空間發(fā)射系統(tǒng)”、“獵戶座”飛船等旗艦任務(wù)和重點計劃，以確保其在民用航天領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。美國國家海洋與大氣管理局2017財年預(yù)算申請總額為47.8億美元，其中包括對航天相關(guān)領(lǐng)域的高額投資。

國際合作方面，不斷拓展與空間盟友的合作關(guān)系。與丹麥國防部正式簽署空間態(tài)勢感知合作協(xié)議；與印度簽署新的賽博安全合作協(xié)議；與挪威簽署空間服務(wù)與數(shù)據(jù)共享協(xié)議；與越南簽署開發(fā)雷達備忘錄；與俄羅斯簽署“深空之門”項目合作意向聲明等。此外，計劃于2021年采用印度火箭發(fā)射兩國合作研制的“NASA-ISRO合成孔徑雷達”（NISAR）。

在可預(yù)見的未來，美國仍將繼續(xù)保持全球航天超級強國的地位，持續(xù)完善各項航天政策和戰(zhàn)略，推進軍、民、商各領(lǐng)域均衡發(fā)展。在軍事航天方面，仍將繼續(xù)推進落實2013年發(fā)布的《彈性與分散空間體系》白皮書的精神，構(gòu)建高抗毀能力、高生存能力的航天裝備體系。隨著航天活動的日益頻繁、參與航天活動國家數(shù)量的增多、以及航天器年發(fā)射數(shù)量的增長，空間安全問題日益受到重視。美軍已經(jīng)將空間態(tài)勢感知作為當(dāng)前和未來一段時間內(nèi)美國軍事航天能力建設(shè)的重點領(lǐng)域和優(yōu)先領(lǐng)域。民用航天方面，高度重視空間探索在拓展人類活動疆域、推動社會經(jīng)濟發(fā)展、牽引前沿技術(shù)取得重大突破等方面的巨大推動作用，大力發(fā)展空間探索，近地軌道以遠的多目標(biāo)探索策略仍將持續(xù)，能力驅(qū)動戰(zhàn)略仍將作為其保持載人航天全球領(lǐng)導(dǎo)地位的重要手段。商用航天方面，隨著美國放寬商業(yè)數(shù)據(jù)分辨率限制和衛(wèi)星出口管制標(biāo)準(zhǔn)，將持續(xù)釋放產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)競爭力與產(chǎn)業(yè)活力。

持續(xù)完善健全航天系統(tǒng)，技術(shù)能力保持全球領(lǐng)先

美國構(gòu)建了完備的航天系統(tǒng)，在軌航天器數(shù)量全球第一，總體技術(shù)能力居世界首位。航天系統(tǒng)方面，各類衛(wèi)星系統(tǒng)性能均位列第一，但自主載人及貨運能力目前不及中國和俄羅斯，排名第三。通信衛(wèi)星方面，技術(shù)與能力水平穩(wěn)步提升。軍事通信領(lǐng)域，完成窄帶衛(wèi)星系統(tǒng)部署，成功發(fā)射首顆升級版寬帶通信衛(wèi)星，體系轉(zhuǎn)型研究論證繼續(xù)開展，新穎多樣化能力發(fā)展路徑浮出水面。民商用通信衛(wèi)星領(lǐng)域，一方面，隨著巨型星座計劃不斷提出和陸續(xù)實施，未來將實現(xiàn)大批量生產(chǎn)的新模式；另一方面，新型高通量衛(wèi)星系統(tǒng)的部署越發(fā)密集，高容量、大速率已成為通信衛(wèi)星系統(tǒng)領(lǐng)域的潮流。導(dǎo)航衛(wèi)星方面，GPS系統(tǒng)正在實施現(xiàn)代化計劃，目前已經(jīng)全面具備自主導(dǎo)航能力，其空間段已經(jīng)初步具備了播發(fā)M碼軍用信號、L2C和L5民用信號和星上信號功率可調(diào)能力。此外，美國空軍正在研發(fā)具有在軌可重新編程與信號重構(gòu)、高速星間星地鏈路和點波束增強能力的系統(tǒng)。對地觀測方面，軍用對地觀測衛(wèi)星以加強現(xiàn)有偵察衛(wèi)星型號為主，偵察體系積極向彈性化方向發(fā)展，重視將快響及商業(yè)能力納入國家偵察體系，同時進行天基持續(xù)監(jiān)視技術(shù)的攻關(guān)。美國軍方高層領(lǐng)導(dǎo)講話和政策發(fā)展均呈現(xiàn)出將商業(yè)對地觀測力量越來越多地納入軍用系統(tǒng)的趨勢，旨在構(gòu)建多類型、多軌道、多樣化、滿足不同用戶需求和不同應(yīng)用目的的綜合型對地觀測衛(wèi)星體系。載人航天方面，美國尚無現(xiàn)役自主載人飛船，低軌商業(yè)乘員運輸尚未實現(xiàn)，按計劃將于2019年具備載人運輸能力。“獵戶座”飛船和“空間發(fā)射系統(tǒng)”正在研制中，低地球軌道以遠載人飛行尚待時日。然而盡管如此，美國仍是全球載人航天實力最強的國家之一。深空探測方面，美國是唯一具備探測太陽系內(nèi)所有行星（地球除外）、太陽、小天體和其他天體的能力的國家，實現(xiàn)了月球、火星、小行星和土衛(wèi)六著陸，以及彗星粒子和太陽風(fēng)粒子采樣返回，深空探測能力居絕對領(lǐng)先地位。未來美國將繼續(xù)穩(wěn)步推進其深空探測規(guī)劃，重點實施火星、木衛(wèi)二旗艦任務(wù)、小行星探測“發(fā)現(xiàn)級”任務(wù)，并將遴選出新的“新疆域級”任務(wù)。

運載火箭方面，型譜成熟，能力發(fā)展均衡，目前在持續(xù)改進現(xiàn)役火箭的同時大力發(fā)展重型運載火箭，不斷取得新的技術(shù)突破。2017年，美國運載火箭方面亮點突出，全年發(fā)射活動蟬聯(lián)榜首，重型運載火箭研制和規(guī)劃工作穩(wěn)步推進，重復(fù)使用技術(shù)取得重大進展，新型小型火箭試飛。可重復(fù)使用火箭方面，SpaceX公司“獵鷹重型”運載火箭將于2018年首飛。藍色起源公司將繼續(xù)推進“新格倫”可重復(fù)使用重型運載火箭的研制和改進，計劃于2020年首飛。重型運載火箭方面，持續(xù)開展以“空間發(fā)射系統(tǒng)”為代表的重型運載火箭的研制，積極開展現(xiàn)役火箭的更新?lián)Q代，美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟研制的“下一代發(fā)射系統(tǒng)”、“火神”（Vulcan）運載火箭將替代并超過宇宙神－5運載火箭，提供更強大的運載能力，計劃于21世紀(jì)20年代中期首飛。

基礎(chǔ)設(shè)施保障能力強大，奠基美國航天領(lǐng)先發(fā)展

基礎(chǔ)設(shè)施保障能力上，美國總體優(yōu)勢明顯，但基于公開渠道發(fā)布的數(shù)據(jù)看，美國航天器在軌運行可靠性（美國2017年在軌運行航天器累計發(fā)生9次1級故障和7次2級故障）方面以微弱劣勢落后中國，在火箭發(fā)射可靠性（美國2015－2017年期間發(fā)射成功率約為96%）方面超越中國。在航天從業(yè)人員數(shù)量方面依然落后于俄羅斯。

美國發(fā)射場數(shù)量仍居全球之首，目前現(xiàn)役發(fā)射場共14個，在建發(fā)射場共4個。這些發(fā)射場絕大多數(shù)屬于政府公共設(shè)施，只有藍色起源公司和SpaceX公司的發(fā)射場屬于私營公司?，F(xiàn)役發(fā)射場中有7個可以進行軌道發(fā)射，其他發(fā)射場只能進行亞軌道發(fā)射，主要用于發(fā)射探空火箭。絕大多數(shù)軌道發(fā)射任務(wù)都在卡納維拉爾角空軍基地（CCAFS）和范登堡空軍基地（VAF）進行。

從近10年最大發(fā)射次數(shù)看，美國為30次，位居全球第二。從發(fā)射航天器數(shù)量看，2017年發(fā)射美國所屬的航天器302個，處于絕對領(lǐng)先地位。美國在軌航天器數(shù)量龐大，達859個，由于美國航天器質(zhì)量把控能力較強，在軌運行航天器發(fā)生的嚴(yán)重故障較少，整體保持了較高的在軌可靠性。

地面終端制造能力強大。VSAT制造商方面處于絕對領(lǐng)先地位，市場份額高。全球最大VSAT制造商休斯公司（Hughes）的固定企業(yè)VSAT終端交付和收入全球份額繼續(xù)保持全球第一。在全球?qū)拵Ы尤胧袌龇蓊~方面，休斯公司繼續(xù)保持最大的消費者基礎(chǔ)。2016年，VSAT制造商前兩強——休斯公司和衛(wèi)訊公司（ViaSat）的全球消費者級市場份額占到91.9%，企業(yè)級市場份額占到76.4%。

航天領(lǐng)域從業(yè)人員方面，美國航天領(lǐng)域的從業(yè)人員隊伍包括工作在商用、民用和國家安全三大領(lǐng)域的人員。近年來，各領(lǐng)域的從業(yè)人員規(guī)模均有顯著下降。根據(jù)目前能夠獲得的最新數(shù)據(jù)，美國民用航天領(lǐng)域2015年共有從業(yè)人員221367人，相較于2014年的221585人，沒有實質(zhì)性變化。然而，長期趨勢表明航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展自2006年達到頂峰后，已經(jīng)歷了近10年衰退，其中2009－2014年下降尤為明顯，在此期間，航天從業(yè)人員隊伍平均每年以超3%的速度削減。目前獲得的2016年第二季度初步數(shù)據(jù)顯示，航天從業(yè)人員規(guī)模下降了2.3%，表明2015年該指標(biāo)持平可能只是航天從業(yè)人員規(guī)?？s減大趨勢中的短暫停頓。

全球市場競爭不斷加劇，航天產(chǎn)業(yè)遭受小幅沖擊

美國高度重視衛(wèi)星應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，航天應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，處于世界領(lǐng)先地位，但在獲得穩(wěn)定發(fā)展的同時也受到來自全球激烈競爭的沖擊和影響。近年來，美國的衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)持續(xù)加大高通量衛(wèi)星市場投入，應(yīng)用多樣化與服務(wù)靈活性成為新的發(fā)展方向。對地觀測領(lǐng)域愈發(fā)活躍，全球商業(yè)對地觀測小衛(wèi)星呈井噴發(fā)展態(tài)勢，開啟了新一輪并購熱潮，推動該領(lǐng)域商業(yè)模式的不斷創(chuàng)新，完成了業(yè)務(wù)布局、產(chǎn)品布局和市場布局的整合與優(yōu)化。商業(yè)對地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)和圖像持續(xù)升溫，新型對地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)融合、分發(fā)和銷售等業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)。2017年，在互利共贏、市場導(dǎo)向等因素推動下，幾家商業(yè)公司合并重組，包括行星公司（Planet）收購美麗大地公司（Terra Bella），加拿大麥克唐納-德特威勒聯(lián)合公司（MDA）收購美國數(shù)字地球公司（DigitalGlobe），合并后公司能夠充分發(fā)揮管理成本控制、產(chǎn)品與技術(shù)能力等方面優(yōu)勢，在商業(yè)航天市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢。全球在研的小型運載火箭備受矚目，但資金和技術(shù)方面仍舊存在不確定性。

根據(jù)《2017年美國衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)協(xié)會報告》，美國衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)在2016年的產(chǎn)業(yè)收入為1103億美元，年增長率為2.2%，2012－2016年間的平均市場占有率高達44%，依舊占據(jù)最高的全球市場份額。衛(wèi)星服務(wù)業(yè)方面，美國衛(wèi)星服務(wù)業(yè)在2016年的市場份額約為40%，其中衛(wèi)星廣播和衛(wèi)星寬帶的客戶基礎(chǔ)仍集中在美國；衛(wèi)星遙感服務(wù)則仍由政府作為主要用戶，行星公司和數(shù)字地球公司正通過采購衛(wèi)星和數(shù)據(jù)，構(gòu)建新型星座擴展能力。衛(wèi)星制造業(yè)方面，2016年美國衛(wèi)星制造業(yè)收入為89億美元，相比2015年下降5%，但仍穩(wěn)居全球領(lǐng)先地位。其商業(yè)衛(wèi)星制造業(yè)收入增長了7%，來自政府合同的衛(wèi)星制造業(yè)收入略有減少。2016年美國衛(wèi)星制造業(yè)收入中約74%來自美國政府合同，2015年為73%。衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)方面，2016年美國衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)業(yè)收入為22億美元，占全球市場份額的40%，比2015年的34%有所增加，繼續(xù)保持其在全球發(fā)射收入的主力軍地位，全球32%的發(fā)射收入來自美國政府用戶。2016年共簽訂了14顆商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射訂單，歐洲、美國和俄羅斯分別簽訂了9顆、4顆和1顆衛(wèi)星的訂單，相較2015年的33顆減少了一半以上。2016年美國商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射訂單的占有率為29%，相比2015年的45%大幅下降，國際移動衛(wèi)星公司（Inmarsat）和衛(wèi)訊公司的衛(wèi)星原本由SpaceX公司發(fā)射，但之后均由歐洲阿里安空間公司（Arianespace）的火箭發(fā)射。

創(chuàng)新實力穩(wěn)居全球榜首，多措并舉推動創(chuàng)新發(fā)展

美國航天創(chuàng)新能力強，創(chuàng)新成果顯著。2017年公布的IEEE宇航與國防領(lǐng)域?qū)＠?0強中，前7名均為美國公司，且美國公司占比高達70%。在近10年發(fā)射的技術(shù)試驗衛(wèi)星數(shù)量上，憑借小衛(wèi)星的發(fā)射，美國依然高居榜首。此外，美國高度重視宇航教育和宇航人才培養(yǎng)，高校整體教育水平全球領(lǐng)先。

目前，美國形成了由決策層、咨詢服務(wù)層和執(zhí)行層構(gòu)成的航天科技創(chuàng)新體系，積極營造創(chuàng)新氛圍，提供各類資源支持創(chuàng)新活動，以NASA為主的民用航天管理部門、美國軍方、智庫及相關(guān)機構(gòu)結(jié)合國家發(fā)展需要，均提出面向未來的航天創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃，引領(lǐng)航天創(chuàng)新發(fā)展。NASA也專門成立了空間技術(shù)任務(wù)部，投入高額預(yù)算，大力推進“放射性同位素電源系統(tǒng)”（RPS），“先進多任務(wù)運行系統(tǒng)”（AMMOS），高能太陽電推進系統(tǒng)，進入、下降和著陸系統(tǒng)，空間機器人系統(tǒng)，激光通信中繼驗證，低密度超音速減速器等先進前沿技術(shù)和系統(tǒng)的研發(fā)工作。