孫亦豐 賀秀萍 盛英華
(1上海航天信息研究所,2 上海航天設(shè)備制造總廠有限公司,3上海宇航系統(tǒng)工程研究所)
自2017年美國總統(tǒng)特朗普發(fā)布“航天政策1號令”以來,美國國家航空航天局(NASA)積極規(guī)劃2028年實(shí)現(xiàn)人類重返月球的相關(guān)活動。2019年3月26日,美國副總統(tǒng)彭斯在國家航天委員會第五次會議上提出,要提前4年,即2024年實(shí)現(xiàn)航天員登陸月球南極地區(qū),要求NASA“使用一切必要手段”確保登月任務(wù)取得成功。為此,NASA重新規(guī)劃載人登月時間表和任務(wù)細(xì)節(jié),發(fā)布了《飛向月球:NASA月球探索戰(zhàn)略計(jì)劃》。2020年4月,NASA選定3家公司開展登月飛行器方案論證;5月發(fā)布《阿爾忒彌斯協(xié)定:為安全、和平、繁榮未來之原則》(Artemis Accords),以下簡稱《阿爾忒彌斯協(xié)定》,為美國主導(dǎo)下的探月活動明確國際法律基本原則和規(guī)則框架,進(jìn)而影響和推動國際社會就太空資源活動的合法性達(dá)成共識。10月13日,美國等八國正式簽署了《阿爾忒彌斯協(xié)定》。
本文將從政治、任務(wù)、技術(shù)、國際合作、預(yù)算經(jīng)費(fèi)等方面評估了“阿爾忒彌斯”載人重返月球計(jì)劃,同時初步分析《阿爾忒彌斯協(xié)定》對我國的影響。
“阿爾忒彌斯”載人登月計(jì)劃首先在政治上符合了特朗普提出的維持美國在航天領(lǐng)域絕對領(lǐng)先地位的方針。作為繼國際空間站(ISS)之后的又一重大國際合作項(xiàng)目,“阿爾忒彌斯”載人登月計(jì)劃既可以維持美國的領(lǐng)導(dǎo)地位,又可以成為新的政治紐帶,將國際空間站成員國繼續(xù)組織起來,匯聚世界航天大國力量,帶領(lǐng)人類開啟載人深空探索。此次發(fā)布《阿爾忒彌斯協(xié)定》的核心是為了維持美國優(yōu)先的領(lǐng)導(dǎo)地位,為特朗普第二任選舉打造“美國再次偉大”的支撐展示平臺,同時設(shè)置了壁壘,進(jìn)一步阻止中國參與世界航天重大工程合作。
本次美國登月計(jì)劃與20世紀(jì)60年代“阿波羅”(Apollo)工程在任務(wù)目標(biāo)、內(nèi)在驅(qū)動、飛行模式、組織模式等方面不同。與“阿波羅”工程最主要的區(qū)別在于本次載人登月是人員長期留在月球,而不只是在月球留下痕跡、帶走樣品。因此首選探測地是月球南極,目的是為了尋找水冰,以便支持人員長期駐留月球基地、實(shí)施大規(guī)模月球資源開發(fā)。
本次載人登月內(nèi)在驅(qū)動是地外大規(guī)模資源開發(fā)和利用。運(yùn)載火箭與載人飛船重復(fù)使用將大幅降低進(jìn)出空間費(fèi)用。月球水冰、在軌加注將為推進(jìn)劑地外制備、重復(fù)使用運(yùn)輸器地外往返提供堅(jiān)實(shí)保障,重塑載人登月模式。人工智能、增材制造等工程應(yīng)用將大幅提升地外資源開采的自主性和資源原位利用能力。
“阿波羅”工程與“阿爾忒彌斯”計(jì)劃比較
“阿爾忒彌斯”載人登月計(jì)劃將掀起后國際空間站時代航天國家的新一輪合作高潮。在“阿爾忒彌斯”計(jì)劃中,美國NASA承擔(dān)地球和月球門戶的載人航天任務(wù),各成員國負(fù)責(zé)研發(fā)月球軌道站艙段、登月艙研發(fā),商業(yè)公司承擔(dān)月面、月球軌道等各種貨運(yùn)任務(wù)。
隨著任務(wù)分工的逐漸明確,各成員國對載人登月持歡迎態(tài)度,在政治上可對各成員國起到巨大的宣傳效應(yīng),經(jīng)費(fèi)支出可以接受,同時引領(lǐng)航天技術(shù)發(fā)展,共享載人航天成果。
日本態(tài)度最為積極,早在2017年底,日本政府就已經(jīng)表態(tài)決定參與美國最新的登月計(jì)劃,借助“月球門戶”(Lunar Gateway)項(xiàng)目和SLS項(xiàng)目,最終實(shí)現(xiàn)日本航天員登上月球乃至中短期駐留的夢想。近幾年來,日本也陸續(xù)公開了其月面系統(tǒng)的設(shè)想(包括著陸器、月球車等)。
根據(jù)國際空間站的經(jīng)驗(yàn),多國交叉合作項(xiàng)目不可避免的拖期和成本超支。本次載人登月四大飛行器(火箭、飛船、環(huán)月空間站和月面著陸器)中,SLS、飛船研制進(jìn)度滯后,阿爾忒彌斯-1計(jì)劃時間已經(jīng)推遲到2021年;月球著陸器剛剛選定3家承包商,啟動方案深化論證;環(huán)月軌道空間站模塊主要由國際合作推進(jìn),預(yù)計(jì)2024年載人重返月球大概率推遲。
NASA財(cái)年預(yù)算自2013年以來持續(xù)增長,逐漸向深空探測傾斜。2020年NASA財(cái)年預(yù)算為210.2億美元,深空探測預(yù)算為62億美元,占比約為26%;2025年NASA財(cái)年預(yù)算預(yù)計(jì)達(dá)到260億美元左右,深空探索預(yù)計(jì)89億美元,占比約34%。NASA將為實(shí)施載人登月提供持續(xù)經(jīng)費(fèi)支持。
NASA在2006年發(fā)布“商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)計(jì)劃”(COTS),2008年發(fā)布“商業(yè)補(bǔ)給服務(wù)計(jì)劃”(CRS),2010年發(fā)布“商業(yè)載人開發(fā)計(jì)劃”(CCDev),2012年轉(zhuǎn)為商業(yè)載人整合能力(CCiCap)項(xiàng)目。2010年10月,太空探索技術(shù)公司(SpaceX)成功為空間站提供補(bǔ)給服務(wù),2020年5月,SpaceX公司成功發(fā)射龍飛船-2(Dragon-2),為國際空間站首次提供私人載人服務(wù)。未來它將定期承擔(dān)運(yùn)送美國航天員往返于地球和空間站的任務(wù),并在下一個十年開展載人登月和載人火星探測。
SpaceX公司以重復(fù)使用技術(shù)重塑了運(yùn)載火箭發(fā)展模式(一子級垂直回收再次使用),截至2020年8月底,已經(jīng)成功回收64次,同一模塊重復(fù)使用達(dá)到6次。SpaceX公司的“星船”成為月球著陸器的3個備選方案之一,盡管獲得的資金最少,卻是目前研制迭代進(jìn)展最快的方案。
“阿爾忒彌斯”計(jì)劃時間表
如果最終“星船”方案獲勝,私人公司可基于“獵鷹重型”(Falcon Heavy)、“星船”和“龍”飛船實(shí)施載人登月,以重復(fù)使用大幅降低載人登月費(fèi)用,同時為NASA載人登月提供備份。
2020年5月15日,NASA局長吉姆·布里登斯廷公開介紹了《阿爾忒彌斯協(xié)定》的要點(diǎn),試圖為美國主導(dǎo)下的探月活動明確國際法律基本原則和規(guī)則框架,進(jìn)而影響和推動國際社會就太空資源活動的合法性達(dá)成共識。這表明美國延續(xù)了2015年太空資源立法以及2020年總統(tǒng)令的思路,繼續(xù)推進(jìn)太空資源活動法律政策確定性的建設(shè),以便吸引更多國家參與由其主導(dǎo)的“阿爾忒彌斯”月球開發(fā)計(jì)劃,乃至未來的火星、小行星開發(fā)利用等太空資源活動。
1)從整體目標(biāo)來看,為打造美國為主導(dǎo)的太空資源開發(fā)利用等活動創(chuàng)造有利的國際環(huán)境,打造以美國為首的探月及深空探測領(lǐng)域的利益共同體,確立美國在太空資源開發(fā)開采活動領(lǐng)域的主導(dǎo)地位,進(jìn)而通過塑造太空資源活動主導(dǎo)權(quán)來鞏固美國太空領(lǐng)先地位,彰顯航天對于服務(wù)于美外交大局的重要和積極作用。
2)從戰(zhàn)略及路徑來看,《阿爾忒彌斯協(xié)定》與《2015美國外空資源探索和利用法》、“2020年太空資源總統(tǒng)行政令”一脈相承,秉承美國一貫堅(jiān)持的“美國優(yōu)先、美國領(lǐng)導(dǎo)、美國領(lǐng)先”的太空基本戰(zhàn)略和定位以及積極扶植商業(yè)航天的立場,仍然遵循著美國“法律政策-公私合作-國際推廣”的太空全球治理路徑。
三種月球著陸器方案
3)從內(nèi)容上看,美方積極尋求對已有外空規(guī)則及國際法作出有利于太空資源活動開展的解釋,并根據(jù)需要,創(chuàng)設(shè)、采納或強(qiáng)調(diào)特定的規(guī)則。
(1)啟動以月球及天體開發(fā)活動為核心的新一輪太空競賽
月球及地外天體開發(fā)的太空資源活動將成為新一輪太空競賽的焦點(diǎn),太空資源開采將成為太空博弈的新戰(zhàn)場。近10年來,太空博弈出現(xiàn)了全方位縱深的發(fā)展趨勢。一是在太空外交、太空規(guī)則、太空經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的軟實(shí)力比拼日益激烈;二是在軌服務(wù)、近地天體防御和太空資源開發(fā)開采3個決定未來太空格局劃分的方向日益明顯。
(2)加劇太空資源國際規(guī)則解釋和制定的博弈
太空規(guī)則博弈是大國爭奪太空秩序主導(dǎo)權(quán)的重要途徑和最終手段。近10年來,太空規(guī)則博弈一直集中在太空碎片、太空軍控領(lǐng)域。隨著技術(shù)發(fā)展,太空資源開采逐漸成為現(xiàn)實(shí),關(guān)于太空資源國際規(guī)則的斗爭,其法律性、現(xiàn)實(shí)性更為突出、更緊迫。太空資源國際規(guī)則的解釋和制定將成為大國博弈的焦點(diǎn)。
(3)或?qū)χ袊教彀l(fā)展產(chǎn)生不利的影響
美方重返月球體現(xiàn)了遏制中國上升勢頭的戰(zhàn)略意圖。一方面是鞏固美歐等盟友在太空的親密關(guān)系,另一方面也是對沖中國積極倡導(dǎo)和實(shí)施探月及深空探測國際合作帶來的戰(zhàn)略影響。
根據(jù)《阿爾忒彌斯協(xié)定》的合作路徑安排,可以推斷其極可能采取國際空間站的合作模式,任何一個有合作意愿的國家,均需通過美國同意方能加入。
美國重返月球計(jì)劃不是“阿波羅”計(jì)劃的簡單重復(fù),是以引領(lǐng)美國再次偉大為方向,整合多個航天大國力量和商業(yè)航天力量,以人工智能、增材制造、重復(fù)使用等新技術(shù)推進(jìn)地外資源開發(fā)和利用。
我國未來實(shí)施載人登月也不能簡單重復(fù)“阿波羅”工程,需要頂層布局月球資源開發(fā)和利用、重復(fù)使用運(yùn)載、人工智能、地外資源原位利用等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),引領(lǐng)我國載人航天邁向更高發(fā)展階段。