政策扶植、項目資助、技術支持是美國太空領域軍民一體化的三大關鍵推手。
冷戰時期,美國施行的「先軍后民」「以軍帶民」政策和軍民分離的國防采辦制度,客觀上造成了軍工與民用兩個產業的相對分割。這種分割的直接后果是軍工企業占用大量國家資源,但技術創新乏力、國家投資回報率低。上世紀九十年代初,美國國防工業在擁有全國超過 1/3 的科技人員,以及高達 70% 的政府科研經費投入的前提下,僅創造了不到 6% 的 GDP。
美國意識到,單純依靠國防投入「不僅無法繼續維持龐大的國防工業基礎,還可能拖累經濟競爭力,軍用和民用工業基礎相互分離的代價必須予以解決」。為此,美國提出軍民一體化的設想,連續出臺《國防轉軌戰略》《技術與國家利益》《兩用技術:旨在獲取可負擔的前沿技術的國防戰略》等多份政策與法律文件,以建立一個既滿足國防軍事需求,又滿足商業需求的先進的國家技術和工業體系為目標,通過打破國防工業與民用科技之間的藩籬,促進軍事技術和民用技術體系融合,推動統一的國防科研體系建設和經濟產業化進程。
受益于軍民一體化戰略的實施,美國太空領域軍民融合進程尤為引人注目,不僅國家導彈防御系統等軍事化項目得到民用企業的重要技術支撐,而且太空商業化如火如荼,GPS 產業化發展迅猛,SpaceX 和藍色起源等創新型企業迅速崛起。政策扶植、項目資助、技術支持是美國太空領域軍民一體化的三大關鍵推手。
政策紅利
自 2002 年以來的歷屆美國政府對航天政策的審查均認為,保持美國太空優勢必須更多地依賴非政府投資和新興企業的技術創新能力。要建立一個充滿創新活力、具有全球競爭力的太空科學、技術及工業基礎,強化美國在太空領域的領導地位,美國通過 2006 年,2010 年版《國家航天政策》和此后的《航天現代投資法》、《太空探索愿景》等文件相繼確定太空領域發展政策與措施,包括:
政府鼓勵太空領域技術創新,建立高風險,高回報技術創新的激勵機制,利用有獎競賽方式等創新機制培養并保持太空領域專業人才、改善航天系統研制與采辦工作,加強跨部門伙伴關系。
政府太空開發機構的定位與職能應區別于商業企業,NASA 戰略使命全面轉向深空探測,將國際空間站運輸服務等技術成熟的近地軌道發射和應用開發讓渡于商業航天企業。
加強并維持與太空相關的科學技術及工業基礎,鼓勵創新型商業航天企業對太空科學新發現和新技術的應用,使未來太空系統實現新的能力轉化。
包括國防部在內的政府部門應最大限度地利用商業航天能力和服務,鼓勵軍方、NASA 租借商業近地軌道衛星,增強進入空間的能力和天基定位、導航與授時系統應用。
吸納并增加私營部門參與政府太空系統及其基礎設施的設計與開發,在與國家安全利益一致的前提下,允許私營部門最大限度地使用從事太空活動的政府技術基礎設施。
促進政府向新興航天企業的技術轉移,促進 NASA 等太空技術研究機構面向新興航天企業人員的教育和培訓。
政府發射任務必須要有一定份額交由私營企業承擔。
鼓勵商業航天企業進行基礎研究、技術開發和太空服務,注重保護知識產權。
政策支持下,美國太空軍事采辦項目引入商業企業和技術的速度及規模大幅提升。到 2009年,除洛克希德馬丁,雷神,TRW 三大主承包商以外,大量中小企業以分包合同方式參與了美國國家導彈防御計劃。
2012 年,美國國防部授權空軍改進性一次性運載火箭項目在聯合空間同盟合同之外,引入商業發射企業以打破壟斷,降低成本。為此,美國空軍計劃在確保關鍵任務的前提下,對 14 次火箭發射任務公開招標。2011 年 10 月,美國國家偵察辦公室、美國空軍和 NASA 聯合批準同意引入商業企業競爭軍用航天發射合同。
總體而言,美國太空領域軍民一體化政策導向主要目的是打破由傳統軍工巨頭把持的技術和服務壟斷,鼓勵兼具經濟性和創新活力的新興航天企業發展,創造機會均等的政府采購競爭環境。
扶植技術創新型企業
為配合國家太空政策調整和軍民一體化戰略實施,尤其是在商業太空領域,美國政府設立了一攬子國家太空資助計劃,以培育新型太空技術企業。其中,最為重要的是商業載人航天與貨物運輸計劃(C3P)。
商業載人航天與貨物運輸計劃(C3P)于 2005 年由 NASA 設立,用以支持商業公司參與競爭由聯合太空聯盟(ULC)等太空發射壟斷巨頭把持的國際空間站貨物與人員運輸服務。C3P 計劃由商業軌道運輸服務計劃(COTS),商業載人航天發展計劃(CCDev)和商業載人航天集成能力計劃(CCiCap)組成。
商業軌道運輸服務計劃(COTS)
COTS 旨在推動商業公司發展可靠、經濟的近地軌道運輸系統以提供商業航天服務,當前主要目標是為國際空間站運送航天員和補給。
COTS 計劃演示驗證開發階段共有 20 家公司參與技術競標,累計提交 29 份技術提案,NASA 最終選定 6 家公司、投資 5 億美元進行技術演示驗證。這 6 家公司分別是 SpaceX、SpaceHab、SpaceDev、RpK、AndrewsSpace 和 tSpace。
COTS 運輸服務采購階段共有 13 份技術提案參與競標,NASA 最終選定 SpaceX 和軌道科學公司作為國際空間站貨運補給服務供應商,直接投資高 117 億美元。
商業補給服務計劃(CRS)
CRS 旨在研制商業運作的國際空間站貨物運輸飛船。SpaceX,軌道科學公司和 PlantSpace 參與競標,最終 SpaceX 提出獵鷹-9 火箭加上龍飛船方案,軌道科學公司提出安塔瑞斯火箭加上天鵝座飛船方案勝出,NASA 提供總計 35 億美元研究和服務采辦經費。
商業載人航天發展計劃(CCDev)
CCDev 旨在鼓勵商業運營近地軌道載人飛船研發。第一階段 NASA 資助藍色起源,Pargon,SNC 等 5 家公司共計 5000 萬美元用于開發載人航天飛行器概念和技術研究。第二階段,NASA 選定藍色起源和 SNC 公司開發載人軌道飛行器。
商業載人航天集成能力計劃(CCiCap)
CCiCap 旨在促進商業成員運輸系統的快速成熟,推動美國商業載人航天服務的發展,實現快速,安全且經濟的往返于國際空間站和近地軌道的能力。波音公司,SpaceX 和 SNC 被確定為該計劃合作伙伴,共獲得 11 億美元研發費用。
如今美國對太空的控制和運用比往任何時候都更加倚重商業航天能力。在眾多的國家太空計劃資助下崛起的 SpaceX、藍色起源等新興航天企業已經成為美國保持軍事優勢和太空安全的重要支撐。
政府技術支持
為支持新興企業參與國家太空活動,美國在保證軍事核心關鍵技術安全可控的前提下,對新興企業技術創新和發展進行了全方位的技術支持。具體舉措包括:
共享國家太空計劃技術成果。得益于 NASA 開放的部分阿波羅登月計劃技術,SpaceX 獵鷹系列火箭所使用的灰背隼發動機采用了阿波羅登月艙降落級發動機噴管技術 。
直接轉移政府技術資產和技術條件。NASA 通過專利轉讓和聯合研制形式協助 SpaceX 開發火箭隔熱材料,為實現獵鷹-9 火箭第一級重復使用目標提供了關鍵支持。
開放太空活動基礎設施。NASA 等政府部門聯合簽署《設備管理指南》,主動開放太空科研基礎設施。經美國政府批準,美國空軍范登堡空軍基地,卡納維納爾角空軍基地和夸賈林群島里根試驗中心可供 SpaceX,藍色起源開展試驗并執行發射任務。
構建技術創新孵化網絡。為服務國家太空戰略,NASA 在全美建立了高達 10 個太空技術創新孵化器和 1 個技術評估中心,以捕捉技術發展并培育創新型技術企業,為軍民兩用化技術創新提供全方位的產業化、商業化和技術支持服務。
啟示
2001 年,美國發布《國防報告》認為:美國軍民兩個工業基礎基本實現一體化。在二十余年的太空領域軍民一體化進程中,美國既提升了軍事航天核心能力和優勢,又促進了民用和商用航天的快速發展,已經形成了規模龐大、體系完備、創新驅動的太空工業體系,實現了兼顧國防需求和經濟需求雙重目標。據統計,目前,美國航空航天直接從業人員超過 80 萬,企業超過 2000 家,其中中小企業數量占 80% 以上。
如此龐大的技術體系,尤其是數量眾多的中小型創新型企業為美國太空領域技術進步注入了不竭動力。2012 年,雷神率先引入全自動機器人,實現全自動化,數字化裝配生產,極大地提升了導彈的生產效率和安全性。在民用領域得到突破和發展的增材制造、智能機器人、天地增強現實人機交互等技術創新也已引入太空在軌服務。
培植創新型中小企業,保持太空領域技術創新活力和競爭力。
開放近地軌道等國家太空資源,通過商業化運營刺激企業技術創新。
中小型企業和科研院所在政府采購層面享受與航天巨頭的“同等待遇”。
開放太空領域科研基礎設施,為中小型企業和科研院所技術創新提供支持。
打通民用先進技術和國防兩用技術雙向轉移的渠道,加速商業技術創新引入軍事太空系統,推動軍民兩用技術產業化。
美國太空領域軍民一體化取得了巨大成功,以上發展模式和經驗已被各國廣泛接受并采納。
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原文標題:美國太空計劃是如何讓 SpaceX 們崛起的?
文章出處:【微信號:drc_iite,微信公眾號:全球技術地圖】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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