美、俄、歐航天發(fā)射場運營模式分析

梁唐 李亞楠（中國航天科技集團有限公司）

目前，世界上共有20余個具有軌道發(fā)射能力的軌道發(fā)射場，其中絕大部分在美國、俄羅斯、中國和歐洲，這些現(xiàn)役發(fā)射場大多數(shù)為國家所有的公共設(shè)施，僅有藍色起源公司（Blue Origin）和火箭實驗室公司（Rocket Lab）等私營公司建立了私有發(fā)射場，政府擁有的發(fā)射場多隸屬于軍隊或航天局等機構(gòu)，還存在發(fā)射場工位租賃給私營公司運營的情況。

1 美國發(fā)射場情況

基本情況

美國擁有世界上最多的發(fā)射場，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太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的發(fā)射場屬于私有公司。并且，現(xiàn)役發(fā)射場中只有5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。美國絕大多數(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。

主要發(fā)射場運營模式

美國目前擁有3個現(xiàn)役軌道發(fā)射場，分別為卡納維拉爾角航天發(fā)射場（包括卡納維拉爾角空軍基地和肯尼迪航天中心（KSC），其中39A和39B發(fā)射臺屬于肯尼迪航天中心），范登堡空軍基地和太平洋航天發(fā)射場—阿拉斯加。美國絕大多數(shù)軌道發(fā)射任務(wù)都在卡納維拉爾角航天發(fā)射場和范登堡空軍基地進行。

（1）政府運營

1）美國空軍運營

美國現(xiàn)役和在建發(fā)射場信息

卡納維拉爾角空軍基地隸屬于美國空軍航天司令部下屬第45航天聯(lián)隊，范登堡空軍基地隸屬于美國空軍航天司令部下屬第30航天聯(lián)隊，發(fā)射設(shè)施以及測控均由軍方管理。

卡納維拉爾角空軍基地于1990年從空軍系統(tǒng)司令部轉(zhuǎn)隸到空軍航天司令部，1991年第45太空聯(lián)隊成立，負責東靶場的運營和管理。東靶場是美國進行同步軌道和星際空間任務(wù)的主要航天發(fā)射場，發(fā)射中低傾角（有時也為高傾角）航天器進入中/低軌道或地球同步軌道。東靶場主要任務(wù)是國防部、陸、海、空三軍的軍事航天發(fā)射，還承擔了美國政府部門、美國國家航空航天局（NASA）等的空間探測任務(wù)，此外就是本國和國外的商業(yè)航天發(fā)射任務(wù)。東靶場也為其他航天發(fā)射場進行的航天發(fā)射提供支持，如肯尼迪航天中心、沃洛普斯飛行中心甚至是歐洲航天局（ESA）圭亞那庫魯航天中心進行的“阿里安”（Ariane）火箭發(fā)射。自1950年以來，在東靶場共建造了47個發(fā)射綜合設(shè)施（其中LC-39發(fā)射綜合設(shè)施歸NASA肯尼迪航天中心管理，用于載人航天發(fā)射）。這些設(shè)施沿著卡納維拉爾角空軍基地大西洋海岸分布，目前只有少數(shù)幾個是在用的，包括LC-17、LC-37、LC-40、LC-41、LC-46、LC-47。其中，LC-17用于發(fā)射德爾他-2（Delta-2）火箭，LC-37和LC-41分別用于發(fā)射“改進型一次性運載火箭”（EELV）計劃的德爾他-4和宇宙神-5（Atlas-5）系列火箭。這兩個發(fā)射綜合設(shè)施是美國目前發(fā)射任務(wù)最頻繁的發(fā)射設(shè)施。LC-47用于發(fā)射氣象探空火箭，LC-46由佛羅里達航天港管理局使用，LC-40用于發(fā)射SpaceX公司的獵鷹-9（Falcon-9）運載火箭。

范登堡空軍基地歸屬空軍航天司令部第30航天聯(lián)隊運營和管理。西靶場的主要靶場設(shè)施包括范登堡空軍基地沿海的眾多發(fā)射綜合設(shè)施，以及皮勒角空軍站、安德森峰、特蘭克威利峰、圣伊內(nèi)斯峰、夏威夷島站以及范登堡空軍基地內(nèi)的跟蹤測量站。此外，還有用于支援航天發(fā)射和導(dǎo)彈試驗的組裝測試、指揮控制、通信、氣象以及其他各種支援與保障的設(shè)施，這些設(shè)施大多設(shè)在范登堡空軍基地。范登堡空軍基地作為西靶場的發(fā)射首區(qū)，在其沿海有眾多的發(fā)射綜合設(shè)施。靶場南部的航天發(fā)射設(shè)施中，早期的多數(shù)設(shè)施已經(jīng)退役拆除，現(xiàn)在在用的主要有SLC-2E/2W，SLC-3E/3W，SLC-4E/4W，SLC-6和SLC-10W等，主要用于發(fā)射“雷神”（Raytheon）、“宇宙神”、“大力神”（Titan）和“德爾他”系列運載火箭，其中SLC-3E和SLC-6分別作為宇宙神-5和德爾他-4的發(fā)射場。

2）NASA運營

NASA負責運營的發(fā)射場包括肯尼迪航天中心和瓦羅普斯飛行研究所。其中，肯尼迪航天中心僅包含卡納維拉爾角航天發(fā)射場的LC-39發(fā)射臺以及配套設(shè)施，由NASA在此新建、所有并管理，美國空軍負責卡納維拉爾角航天發(fā)射場的所有發(fā)射測控，肯尼迪航天中心的測控由美空軍提供服務(wù)。航天飛機退役以后，肯尼迪航天中心暫停了載人航天任務(wù)的發(fā)射工作，直到2017年再次啟用LC-39發(fā)射臺。

（2）商業(yè)租賃

美國的發(fā)射服務(wù)公司均使用卡納維拉爾角空軍基地以及范登堡空軍基地兩個發(fā)射場的設(shè)施和服務(wù)，其中火箭測試主要由火箭承包商負責，發(fā)射場操作和測控通過與NASA及美國軍方簽署長期發(fā)射場設(shè)施租賃和測控服務(wù)合同實現(xiàn)。美國軍方免費或以直接成本價為民用發(fā)射任務(wù)提供發(fā)射測控以及后勤保障等服務(wù)。

NASA和軍方以較為低廉的價格將位于范登堡和肯尼迪航天中心的發(fā)射工位出租給SpaceX公司進行發(fā)射。例如，獵鷹-9、“獵鷹重型”火箭發(fā)射的LC-39A工位是在土星-5（Saturn-5）的發(fā)射工位上簡單改造而成的，租賃能夠為SpaceX公司節(jié)省大量的研制和建設(shè)經(jīng)費。

此外NASA還提供了研發(fā)設(shè)備與試驗場地。SpaceX公司的多項研制試驗得到了以NASA為代表的政府的大力支持，其以非常低廉的價格租賃整流罩分離試驗所需要的真空分離試驗室。此外，NASA允許SpaceX公司使用測試臺開展熱試車試驗。

SpaceX公司從NASA租賃了LC-39A發(fā)射工位，從空軍租賃了SLC-40、SLC-13（后改造為LZ-1和LZ-2）、SLC-4E發(fā)射工位，并建設(shè)了商用的博卡奇卡發(fā)射場（Boca Chica）和火箭開發(fā)與測試設(shè)施。

從發(fā)射工位的管理角度看，SpaceX公司需要與NASA和美國軍方協(xié)商明確的使用方式，并簽訂租賃合同，使用過程中需要符合各項管理規(guī)定并接受相關(guān)單位的評審；具體任務(wù)中，SpaceX公司在合規(guī)的情況下具有一定的管理自主權(quán)。

2 俄羅斯發(fā)射場情況

基本情況

俄羅斯擁有現(xiàn)役發(fā)射場4個。所有發(fā)射場都屬于政府公共設(shè)施，并且均能進行軌道發(fā)射。除了本國擁有的發(fā)射場以外，俄羅斯還長期租用哈薩克斯坦共和國境內(nèi)的拜科努爾航天發(fā)射場。目前，俄羅斯大多數(shù)航天發(fā)射由拜科努爾航天發(fā)射場完成。

主要發(fā)射場運營模式

俄羅斯大多數(shù)的航天任務(wù)是從拜科努爾航天發(fā)射場發(fā)射，并正在建設(shè)新的東方航天發(fā)射場，以降低對拜科努爾航天發(fā)射場的依賴，未來東方航天發(fā)射場將作為俄羅斯航天的主要發(fā)射場。

（1）政府租賃

根據(jù)目前的情況，拜科努爾發(fā)射場的維護和修復(fù)工作一直由俄羅斯方面負責，但在最新的協(xié)議中，哈薩克斯坦方面已經(jīng)表示要對發(fā)射場的建設(shè)和維護出資。根據(jù)俄羅斯與哈薩克斯坦的協(xié)議，俄羅斯每年為使用哈薩克斯坦發(fā)射場向哈薩克斯坦支付1.15億美元，其中有5000萬美元的現(xiàn)金，6500萬美元的物品和服務(wù)，租用期至2050年。根據(jù)過去的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，每年在哈薩克斯坦發(fā)射場進行的發(fā)射均在10次以上，因此，每次發(fā)射俄羅斯支付給發(fā)射場不超過1000萬美元。1998年以后拜科努爾發(fā)射場由純軍方控制轉(zhuǎn)變?yōu)槎砹_斯航天局和俄羅斯航天部隊共同控制，其中大部分設(shè)施由俄羅斯航天局控制，只有一小部分設(shè)施如常規(guī)支持設(shè)施、測控站等由軍方控制，俄羅斯航天局支付軍方為民用發(fā)射提供服務(wù)的人工費用。

（2）政府運營

東方航天發(fā)射場是俄羅斯正在建設(shè)的一個新的發(fā)射基地。2017年，俄羅斯出臺《2017-2025年航天發(fā)射場發(fā)展規(guī)劃》，旨在發(fā)展東方航天發(fā)射場、拜科努爾發(fā)射場和普列謝茨克航天發(fā)射場。其中，東方航天發(fā)射場是俄羅斯當代首座民用航天發(fā)射場，目前已完成一期建設(shè)，正在進行二期建設(shè)，其中包括修建運載火箭發(fā)射設(shè)施，項目計劃于2022年12月竣工。由于建設(shè)過程中遭遇諸多困難，發(fā)射場建設(shè)工期被嚴重耽誤，原定于2015年底在該發(fā)射場進行的首次發(fā)射也因此推遲。此外，由于受政府撥款減少、工期延誤等因素影響，原定于2018年完成的東方航天發(fā)射場首次載人飛行也已推遲至2025年。俄羅斯總統(tǒng)普京于2019年指示，必須按時完成東方航天發(fā)射場建設(shè)，并于2028年如期在該發(fā)射場發(fā)射超重型運載火箭。

3 歐洲發(fā)射場情況

基本情況

歐洲擁有現(xiàn)役航天發(fā)射場3個，均屬于政府公共設(shè)施，其中法屬圭亞那庫魯航天中心（GSC）是唯一擁有軌道發(fā)射能力的發(fā)射場。

歐洲現(xiàn)役發(fā)射場信息

主要發(fā)射場運營模式

位于法屬圭亞那的歐洲唯一的航天發(fā)射中心庫魯航天中心為法國政府所有，由法國宇航局負責日常管理。歐洲航天局接手“阿里安”火箭之后，承擔起建設(shè)火箭發(fā)射地面基礎(chǔ)設(shè)施的職責。到目前為止，歐洲航天局共為興建庫魯航天中心有關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施投資約20億歐元。歐洲航天局還擁有完善的測控網(wǎng)，為火箭發(fā)射提供測控支持。歐洲航天局通過簽署合同委托法國宇航局承擔庫魯航天中心和測控網(wǎng)的建設(shè)及運營。按照約定，有關(guān)庫魯航天中心的固定設(shè)施改造經(jīng)費，由歐洲航天局承擔三分之二，法國宇航局承擔三分之一。

阿里安空間公司完全是按規(guī)范的股份制公司組建的，參與“阿里安”火箭項目的歐洲各國的主要企業(yè)大多被吸收入股。歐洲航天局雖然沒有直接入股阿里安航天公司，但委托法國宇航局成為阿里安空間公司的最大股東。目前，歐洲的航天工業(yè)正在為應(yīng)對美國SpaceX公司改組阿里安航天公司的股權(quán)結(jié)構(gòu)，新成立的空客-賽峰火箭公司有望控制阿里安航天公司70%以上的股份。

空客-賽峰火箭公司與阿里安空間公司簽署合同成為“阿里安”火箭生產(chǎn)的總承包商，還與其他歐洲航天公司簽署分承包合同，負責在庫魯航天中心交付標準的“阿里安”火箭。阿里安空間公司負責火箭在發(fā)射場的測試，還與法國宇航局就使用庫魯發(fā)射場和提供發(fā)射測控服務(wù)簽署合同，承擔發(fā)射任務(wù)直接發(fā)生的費用。

4 結(jié)論

航天發(fā)射場必須首先滿足軍事需求

航天發(fā)射場大都是從軍方的導(dǎo)彈試驗靶場起家的，美國和俄羅斯的主要航天發(fā)射場目前仍然承擔著導(dǎo)彈試驗任務(wù)。從發(fā)射第一顆衛(wèi)星起，航天發(fā)射場的軍事化特征一直很明顯。雖然目前商業(yè)航天發(fā)射在航天發(fā)射中所占比重有所增加，但軍用發(fā)射始終具有優(yōu)先權(quán)。

軍民商管理體制共存，商業(yè)化步伐加快

世界上的航天發(fā)射場呈現(xiàn)軍用、民用、商業(yè)多種形式并存的局面，管理模式也日益多樣化。俄羅斯航天發(fā)射場軍事化管理色彩最濃，歐洲庫魯航天發(fā)射場由歐洲航天局支持，完全商業(yè)化運營。美國航天發(fā)射場發(fā)展最為充分，各種形式發(fā)射場都有，各種管理模式都有，最具代表性。

發(fā)射場正由政府主導(dǎo)使用向日益增多的商業(yè)發(fā)射轉(zhuǎn)變，越來越多發(fā)射服務(wù)商開始投資商業(yè)航天運輸業(yè)，提供商業(yè)發(fā)射服務(wù)；出現(xiàn)了軍、民、商航天發(fā)射場共存的局面；商業(yè)化運作甚至滲透到軍用航天發(fā)射場。

發(fā)射場正在進行持續(xù)的現(xiàn)代化改造

新型運載火箭系列化、組合化、無毒無污染等發(fā)展特點，促使發(fā)射場不斷地進行現(xiàn)代化改造。重點是采用先進的發(fā)射流程，提高標準化、自動化程度，以降低成本，縮短發(fā)射周期，提高發(fā)射能力，增強安全性和可靠性。世界各國都在為發(fā)射場的現(xiàn)代化努力，制訂或?qū)嵤┝烁髯缘陌l(fā)射場現(xiàn)化化計劃。