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習近平總書記在2016年首次指出“探索浩瀚宇宙,發展航天事業,建設航天強國,是我們不懈追求的航天夢”,今年恰逢該指示提出十周年,也是中國航天事業創建七十周年。黨的二十屆四中全會再次強調加快建設航天強國、加快航天戰略性新興產業集群發展,進一步明確了航天在社會主義現代化國家建設中的戰略地位,要求把航天強國建設放在中國式現代化的歷史進程中來把握,“十五五”乃至未來十年,我國航天強國建設進入關鍵時期。
二十世紀二十年代前后,蘇聯的康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基、美國的羅伯特·戈達德、德國的赫爾曼·奧伯特三位航天先驅,幾乎在同一時期獨立構建航天基礎理論、開展早期火箭試驗研究,共同奠基人類航天科學體系,正式拉開人類太空探索時代序幕。百余年來,世界航天發展跌宕前行,既有航天技術持續創新、人類活動不斷拓展深空邊界的歷史性突破,也有航天任務失利、航天先驅以身殉道的悲壯遺憾,更有貫穿冷戰全程的大國太空冷酷博弈。系統回望百年世界航天演進脈絡,深度復盤美蘇冷戰時期太空爭霸的成敗得失、經驗教訓,對新時代我國走獨立自主、和平發展的航天強國道路,具有極為重要的歷史借鑒與現實意義。
本文刊發于《環球財經》2026年5月刊
一、航天強國的內涵及特征
航天泛指人類探索、開發和利用太空以及地球以外天體的活動,包括進出空間、利用空間、探索空間、管控空間等形式。航天是彰顯國家意志、綜合國力和全球影響力的重要標志,是開拓人類文明和發展空間的重要途徑,一個國家在航天領域的地位已經成為該國是否是強國的重要標志之一。
(一)航天強國概念內涵
我國在近十多年來提出了科技強國、制造強國、海洋強國、航天強國等一系列“強國”概念,但對于“強國”的概念和內涵尚無公認的描述和定義。國務院新聞辦在2016年和2021年發布的《中國的航天》白皮書均從目標愿景的角度提出航天強國應具備的特質。2016年白皮書從宏觀層面提出發展愿景,提出全面建成航天強國要具備自主可控的創新發展能力、聚焦前沿的科學探索研究能力、強大持續的經濟社會發展服務能力、有效可靠的國家安全保障能力、科學高效的現代治理能力、互利共贏的國際交流與合作能力,需要擁有先進開放的航天科技工業體系、穩定可靠的空間基礎設施、開拓創新的人才隊伍、深厚博大的航天精神,并能為實現中華民族偉大復興的中國夢提供強大支撐,為人類文明進步作出積極貢獻。
2021年白皮書聚焦航天活動自身特性進一步明確航天強國的目標,提出要持續提升科學認知太空能力、自由進出太空能力、高效利用太空能力、有效治理太空能力,要成為國家安全的維護者、科技自立自強的引領者、經濟社會高質量發展的推動者、外空科學治理的倡導者和人類文明發展的開拓者,為建設社會主義現代化強國、推動人類和平與發展的崇高事業作出積極貢獻。
從字面概念分析,航天強國一方面是指航天強大的國家,因此一個國家的航天能力與水平要高于世界上絕大多數國家才能稱之為強國;另一方面是指航天使國家強大,也就是航天對一個國家的政治安全、經濟發展、科技進步、軍事實力等方面作用巨大。綜合分析,本文認為,一個國家能稱為航天強國,必須同時擁有進入太空、利用太空、探索太空和管控太空的強大實力,航天產業規模與效益并舉,具有引領性的創新力和全球領導力,整體實力位于世界航天前列,同時在國家戰略中地位突出、作用重大。從這個定義看,航天強國首先必須是航天大國,要求門類齊全、自主可控、規模宏大,同時必須居于國際前列,要求處于第一方陣,至少與競爭對手持平,甚至超越。
需要指出的是,航天強國并沒有明確對應的英文詞匯,國務院新聞辦在英文版《中國的航天》系列白皮書中將航天強國翻譯為“Space power”,在英文語義中,power一詞帶有權力、控制力等含義,意味著憑實力制霸太空,但我國提出航天強國更多是指自身航天事業發展的一種愿景和狀態,而不是要與其他國家互爭高低。
(二)航天強國主要表征
與航天強國概念一樣,當前也缺乏公認的航天強國評價指標體系,相關的評價有早期的美國富創公司、日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)以及國內航天科研院所等研究機構提出的指標體系。
美國富創公司于2008年首次提出“航天競爭力指數”的概念,并每年發布一次年度評估報告,旨在對一國從事航天活動的能力進行評價,并對其在全球航天產業上的相對表現進行評估。該指數覆蓋了政府、人力資本和工業三大競爭維度,包含了9個二級指標和35個三級指標,9個二級指標分別為政府類的政府航天政策和創新支持、國際航天合作、政府民用和軍事航天開支,人力資本類的人力資源庫、航天服務受眾、民間社團支持,工業類的制造能力、發射能力、公司和財務實力,2014年之后,該指數停止發布。JAXA以支撐航天發展的技術能力為中心評價,分為累計衛星數量、航天運輸、衛星平臺技術、通信廣播、對地觀測、導航定位、宇宙科學、載人航天。
馬雪梅等從航天自身發展水平、服務國家安全水平、服務經濟社會發展水平、服務科技創新發展水平四方面構建評價指標,其中航天自身發展水平統籌考慮空間科學、空間技術、空間應用發展,服務國家安全水平側重航天裝備能力,服務經濟社會發展側重工業基礎、產品系統水平、航天產業、國際合作、政策環境、人才隊伍等,服務科技創新發展水平側重基礎支撐能力、自主創新能力和科技創新效益。
上述指標可用于量化評估一個國家的航天能力,但不夠直觀,不易理解。從航天發展歷史的角度,航天強國可以用四個維度來表征,分別是政策保障與機制活力、原始創新能力、應用服務與產業規模以及國際影響與引領能力。
政策保障與機制活力是航天強國的基礎,具體表現為健全完備的組織體系、穩定高效的政策供給和充滿活力的運行機制,好的政策機制可以激發各主體的積極性和創造力,從而保障航天發展行穩致遠。冷戰早期,美國在遭遇“斯普特尼克”時刻,首先做的是出臺《航空航天法案》,調整組織架構,并長期保持穩定,為其贏得博弈奠定了堅實的基礎。
原始創新是航天強國的核心,具體表現為源頭性、顛覆性技術突破,持續的原始創新是搶占航天技術制高點的根本源泉,決定著航天發展的厚度和高度。冷戰早期,蘇聯正是憑著全球首次衛星發射、首次載人航天、首個空間站等開創新成果奠定了其強國地位。
應用服務與產業規模是航天強國的生命,具體表現為普惠化的航天服務能力和規模化的產業集群,成熟的應用與產業生態能將航天技術優勢轉化為經濟社會發展動能,實現航天事業可持續發展與價值最大化。美國從二十世紀六十年代起就注重航天技術的轉化應用,培育出了如SpaceX、藍色起源等龍頭,構建了全球活力最強的航天產業生態,持續鞏固其航天強國地位。
國際影響與引領是航天強國的顯著標志,具體表現為主導國際航天規則制定、引領國際太空治理方向、牽引人類航天進步,強大的國際影響力是航天強國在全球格局中話語權與領導力的直接體現,彰顯國家綜合實力與戰略地位。
二、冷戰時期美蘇航天強國競爭及其歷史經驗
二戰結束后,美蘇兩大陣營互不信任,超級大國之間矛盾逐步加深,最終滑向冷戰。冷戰早期,美蘇兩國基于德國V-2導彈基礎,獨自建立了各自的戰略導彈武器系統,導彈技術的快速發展,促進了火箭技術進步,使得太空探索變為現實。1957年10月4日,蘇聯將人類第一顆人造地球衛星“斯普特尼克1號”送入軌道,打響了超級大國太空競爭的發令槍,直到1991年蘇聯解體,美蘇兩國圍繞航天技術開展了長達數十年全方位的競賽,是人類歷史上空前的國家戰略級科技博弈,最終形成美國持續鞏固其強國地位、蘇聯體系崩潰瓦解的結果,其進程不僅塑造了現代航天的技術體系和產業格局,更深刻揭示了航天強國建設的底層邏輯。
(一)美蘇航天強國競爭的階段演進與實力消長
冷戰時期美蘇航天強國競爭進程呈現清晰的階段性特征,美蘇雙方的技術優勢、戰略態勢隨時間的推移發生根本性逆轉,完整展現了動態演變過程,值得后人深思。
1.初期(1957~1966年):風潮初起,蘇聯搶占先機
這一階段的競爭集中于人造地球衛星及載人太空飛行。
1954年夏天,科學家提出在地球物理年(1957~1958年)間發射一顆人造衛星收集地球環境數據的建議,美蘇都接受了該項研究計劃,蘇聯任命科羅廖夫負責該項目,美國則將此任務交給美國研究海軍實驗室,該項任務具有較大挑戰性,兩國早期進展皆不順利。迫于技術難度,蘇聯在決定放棄復雜的衛星設計方案,采用結構簡單的金屬球構型,1957年10月4日午夜,莫斯科電臺向全世界公布了“斯普特尼克1號”發射入軌的消息,引起全球轟動,幾乎在一夜之間,蘇聯就在新興技術領域占據了世界領先地位。蘇聯的成功引發了美國的恐慌,當時的艾森豪威爾政府采取了一系列措施來加速實施美國的國際地球物理年人造衛星計劃,在經歷了“先鋒號”發射失敗等挫折后,美國在1958年1月31日成功發射探險者1號。
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圖1 斯普特尼克1號
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圖2 尤里·加加林
在人造地球衛星之后,美蘇兩國又在載人航天領域開始展開競爭。蘇聯早在1956年11月就開始了載人太空飛行的初步計劃,1958年初正式推動“東方計劃”,在正式載人飛行之前,蘇聯短時間(1960年5月~1961年3月)進行了6次試驗飛行(包括動物試驗),在解決出現的問題之后,1961年4月12日,尤里·加加林乘坐東方1號飛船發射升空,繞地球飛行一圈后安全返回,蘇聯再次創造歷史,之后蘇聯又進行了5次載人軌道飛行,取得了雙飛船編隊飛行、留軌時間超過100小時、首位女宇航員入軌等紀錄,1963年“東方計劃”結束,開始實施上升計劃,進一步提高飛船能力,1965年3月18日,上升2號發射升空,宇航員在軌期間實施了首次載人太空行走。美國也于1958年10月啟動為期5年的“水星計劃”,包括訓練航天員、研制“宇宙神”載人火箭和“水星號”飛船,“水星計劃”采取循序漸進的策略,從亞軌道試驗開始,但依然經歷了多次失敗事故,為應對國內輿論壓力,甚至于1961年5月進行了一次亞軌道載人飛行,宇航員只經歷了5秒失重體驗,直到1962年2月20日,美國的宇航員約翰·格倫才得以進入太空,首次飛行繞地球3圈。隨后,美國實施雙子星計劃,發展長時間飛行及交會對接技術,1966年9月,雙子星11號和12號發射升空,完成了交會對接任務,雙子星計劃結束。
在這一階段,美蘇兩國頻繁發射衛星及飛船,取得了多項、多類型人類首次航天紀錄(參見表1),在標志性的任務中,蘇聯走在前面,但美國也展現了強大實力,共同開創了人類太空探索史。
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2.中期(1967~1975年):攻守易勢,美國趕超破局
這一階段的競爭集中于載人月球探測及空間站建設。
肯尼迪政府上臺后,將載人登月作為擊敗蘇聯的重要砝碼,于1961年5月25日發表了著名的特別國情咨文,闡述載人登月的意義,決定實施阿波羅計劃,爭取早于蘇聯實現目標。在阿波羅計劃制定和方案確定中,運載火箭始終是決定性因素,最終選擇了土星運載火箭方案,該火箭采用大推力發動機方案,一級由5臺液氧煤油發動機并聯,二、三級由液氧液氫發動機組成,可將140噸載荷送入近地軌道,能實現載人飛船直接送入月球軌道,土星運載火箭進展順利,發展了多個土星型號,開展了不載人試驗,1967年首次試飛了土星5號作為載人登月的運載工具,在飛船方面,則基于“雙子星”計劃研制全新的阿波羅飛船。1968年12月21日,阿波羅8號飛船搭載三名宇航員繞月飛行了10圈并安全返回,1969年7月16日,阿波羅11號飛船發射,7月20日,阿姆斯特朗踏上月球表面,宣告“我邁出的一小步,卻是人類邁出的一大步”。隨后,美國陸續進行了6次載人飛行,1972年4月阿波羅16號登月成功后,由于經費超標,1972年12月阿波羅計劃終止。阿波羅計劃的成功使得美國在航天多個方面實現與蘇聯勢均力敵,局部實現了超越。
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圖3 禮炮空間站
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圖4 宇航員月面行走
蘇聯于1964年啟動載人登月計劃,由科羅廖夫負責任務總體及聯盟號飛船和登月艙 ,N1運載火箭一級交由切洛梅設計局負責,由于發動機推力較小,火箭一級需要30多臺發動機并聯才能達到美國土星5號一級的推力,而30臺多發動機并聯方案困難重重,進展緩慢。1966年科羅廖夫因病去世,后續接管人員無法把握全局,技術難題持續困擾N1運載火箭,經歷多次失敗后,蘇聯于1974年放棄載人登月,重心轉向空間站。1971年4月19日,蘇聯發射了禮炮1號空間站,取得巨大成功。
這一階段美蘇兩國耗費巨大人力、物力開展競爭,也促進了航天技術飛速發展,土星5號達成的成果至今未能超越。
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3.末期(1976~1991年):塵埃落定,美國全面領先
這一階段美蘇兩國基于各自的優勢開展競爭,美國大力發展航天飛機和應用衛星,推動航天技術應用服務,蘇聯則集中于空間站的運營。
阿波羅計劃耗資達到255億美元,峰值年份接近30億美元,占GDP比重超過0.5%,占政府預算超過2%,為降低太空探索成本,美國于1972年決定發展可重復使用航天飛機。航天飛機的研制工作于1973年鋪開,先期研發企業號開展技術試驗驗證,由波音747搭載在大氣層內進行無人和載人試驗,該項工作于1979年結束,后續規劃發展哥倫比亞號、挑戰者號、發現者號以及亞特蘭蒂斯號來執行各類任務。1981年4月12日,恰逢加加林首次進入太空20周年,哥倫比亞號發射升空,美國再次取得國際首創成就。同期,美國還加快了應用衛星的發展和空間科學研究,初步構建了由通信、導航、遙感衛星組成的空間信息系統,發射了世界最高水平的哈勃空間望遠鏡。
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圖5 航天飛機
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圖6 哈勃空間望遠鏡
蘇聯在載人登月失敗后,將重心集中于空間站的發展,在禮炮1~4號飛行試驗的基礎上研制第二代空間站(禮炮6號、7號),禮炮6號于1977年9月發射,在軌運行達到58個月,共有包含捷克、波蘭、匈牙利等在內的33名宇航員進站工作,帶來極大國際影響,1986年,蘇聯又發射了第三代空間站和平號。受美國影響,蘇聯于1976年決定發展暴風雪號航天飛機,1984年才開始原型機試驗,1988年開展無人試驗,繞地球運行了兩圈,蘇聯解體后,該計劃終止。
在這一階段,美蘇航天導向發生改變,美國不再把太空競賽作為主要目標,更加重視將航天融入經濟社會發展和科學進步,追求航天的可持續發展,經過10余年的努力,建成了完善的通信、導航、遙感衛星系統,開展了多項空間科學計劃,美國航天在技術水平、產業發展等方面取得全面領先,成為名副其實的航天強國。
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(二)美蘇航天強國競爭成敗的核心成因
美蘇航天競爭的成敗,本質上是兩種發展模式博弈的結果,有許多影響因素,核心要素包括戰略導向、組織機制、創新能力和產業發展。
1.戰略導向:體系布局與任務驅動
“斯普特尼克1號”率先入軌后,給美國人以巨大的心理沖擊,促使美國重組了其航天體系,其關鍵是在1958年通過了《國家航空航天法案》,建立了美國國家航空航天局(NASA)。法案從發展目標、組織職責、資源保障、國際合作等方面設計了美國航天頂層框架,明確了太空探索八大目標,包括和平利用、拓展認知、確保優勢、軍民協同等,并對運載火箭及載人飛船等提出了具體要求;規定了軍民航天組織及分工,指令NASA負責民用科研、太空探索、載人航天等任務,國防部負責軍事航天發展;法案明確授權航天活動專項預算,由國會進行年度審批;鼓勵國際合作,強調太空的和平利用與服務全人類利益。該法案結束了美國航天分散混亂局面,使美國航天走向服務國家戰略、體系化布局、資源整合、可持續發展之路。而蘇聯的航天戰略始終被短期政治目標牽引,缺乏長期體系化規劃,這種基于短期任務驅動模式,讓蘇聯航天在單點領先階段,無法形成體系優勢,最終在長期競爭中后勁不足。
2.組織機制:開放發展與封閉管控
在項目實施中,美國采用開放協同的組織模式,NASA建立了跨部門協同+市場參與的開放機制,以矩陣式管理打破部門壁壘,整合全國科研力量與企業資源參與航天工程。為扶持小企業發展,NASA于1982年專門啟動了小企業創新研究計劃(SBIR),支持小企業服務國家重大任務,打通了航天與民用技術的雙向轉化通道。在阿波羅計劃中,NASA不僅統籌了麻省理工學院、加州理工學院等頂尖高校的科研團隊,更通過公開招標,讓波音、洛克希德、IBM等數千家企業參與項目分包,形成了政府主導、市場參與、多方協同的創新生態。這種開放的組織機制,一方面使航天的發展融入國家工業、產業體系,實現航天與民用產業良性互動,另一方面使美國航天能充分吸收全社會的技術與智力資源,形成強大的協同發展能力。
而蘇聯的航天組織機制則呈現高度封閉的特征,航天工程被嚴格限制在國防工業體系內,缺乏跨部門、跨領域的協同,蘇聯的航天研發長期由科羅廖夫、切洛梅等少數設計局主導,各設計局之間互相獨立、缺乏協作,甚至存在技術路線的惡性競爭。同時,蘇聯的航天體系與民用工業完全隔離,航天技術無法向民用領域轉化,民用工業的先進技術也難以應用到航天工程中,導致蘇聯在效率和創新上逐漸落后于美國。
3.創新能力:系統深耕與工程驅動
冷戰期間美蘇依托不同的體制及文化形成了各具特色的航天創新模式,在早期蘇聯模式占據上風,但在中后期,美國模式則展現了強大的創造力。美國一直將技術創新視為保持領先地位的核心要素,在創新理念、方法、效果方面構建閉環鏈條,NASA的各項任務都以基礎性科學問題(如宇宙起源、太陽系演變、地球系統科學等)為牽引,充分利用各類資源,實現從科學目標的定義、任務概念的提出,到航天器的設計、建造、測試,再到任務的飛行控制,直至最終科學數據的接收、處理和解讀的全生命周期運行,并形成了從科學問題到工程實現,再從工程數據反饋科學認知的完整循環,使得科學與工程能夠相互促進、持續深化。例如,美國首顆人造地球衛星探險者1號就根據設定的科學目標裝載了宇宙射線探測儀、溫度傳感器以及微流星撞擊探測器等多個載荷,利用該衛星人類首次發現地球周邊存在高能輻射帶。又如美國的水星計劃,在立項之前就設定了明確的目標:送宇航員進入太空、研究人類在太空中生存能力、安全返回,圍繞這些目標開展設計,使得水星計劃的技術成就比蘇聯東方計劃更大,其獨有的宇航員發射救生系統、飛船姿態控制系統、再入回收等技術也被蘇聯后續計劃采用。
而蘇聯以搶占太空首創為核心目標,奉行實用主義,繞開問題走,存在短期主義、深層次技術難題難以解決、工程與科學脫節等問題,例如蘇聯在實施水星計劃時,為早于美國實現載人航天,避開技術難題簡化方案,宇航員返回采用了一個帶有很大冒險性方案,即在返回艙再入離地面10000米左右時將宇航員連同座椅彈射出去用小降落傘回收,返回艙則硬著陸,后續的聯盟號飛船拋棄了此方案。又如由于材料、電子信息等落后,蘇聯的應用衛星壽命極短、故障頻出,只能大量發射衛星,難以形成穩定服務能力。這種創新理念在遇到技術難度大的載人登月運載火箭N1技術攻關時顯得無能為力,導致了蘇聯載人登月任務取消。
4.投入效益:自我造血與粗放消耗
冷戰期間,蘇聯向太空發射了2980余個航天器,美國約1750余個航天器,蘇聯是美國的1.7倍,兩國均投入巨量資金開發太空,但兩國取得的效益大相徑庭。
美國注重航天活動的應用效益與科學價值,鼓勵商業運營與產業發展。在應用衛星領域,早在1965年就發射了第一顆靜止軌道商用通信衛星——晨鳥1號,后續國家只投資軍用通信衛星發展;二十世紀八十年代開始培育導航、遙感商業市場,并在二十世紀九十年代取得成效,推動了衛星通信、遙感應用、商業發射等航天產業的崛起,為美國帶來持續的經濟效益。在太空探索領域,每項任務立項都有充分論證的科學目標,第一顆衛星——探險者1號就發現了地球輻射帶(“范·艾倫”帶),1970年發射的探險者42號、1978年發射的HEAO-2(X射線探測)、1989年發射的COBE衛星(宇宙背景探測器)等產出了大量科學成果,支撐多位學者獲得諾貝爾物理獎;阿波羅計劃雖然耗費巨大,但帶動了40余萬就業崗位,技術轉化超過3000項,民用領域的血氧儀、特氟龍涂層、高壓氧艙、微波爐、尿不濕等技術都來自該計劃,大大提高了人類生活水平。據統計,阿波羅每投入1美元,就能帶來7-14美元的經濟回報,其經濟、科技、文化等效益影響至今。
而蘇聯的航天投入則呈現粗放消耗的特征,航天工程完全依賴國家財政投入,最高峰時航天經費占國防預算的15%以上,但這些投入大多無法轉化為經濟效益。例如,蘇聯的空間站項目雖然實現了長期在軌運營,但由于缺乏民用應用場景,無法產生經濟價值,只能持續消耗國家資源。這種高投入、少產出的粗放模式,不僅為蘇聯的經濟體系帶來負擔,也讓航天事業失去了持續發展的動力。
三、新時期航天強國發展路徑
航天具有高風險、高投入、高技術、高回報特征,冷戰期間美蘇航天競爭歷程表明,實現可持續發展是關乎航天強國成敗的重要因素。進入二十一世紀,已有航天強國如何保持優勢,新興航天大國如何加速進步,各國不斷探索新的發展模式。
(一)美國的新選擇
1.發展困境
冷戰結束后,美國延續其發展計劃,在二十世紀九十年代建成了完善的新一代通信、導航、遙感衛星系統,并在幾次局部戰爭中融入美軍情報鏈、指揮鏈、打擊鏈,引發了新軍事變革;形成了體系化的空間科學、深空探測能力,取得了發現火星存在水、彗星取樣返回等重大科學成果,并聯合俄羅斯等15國發起國際空間站計劃,1998年美國、俄羅斯兩個艙段發射升空并在軌對接,開啟了國際空間站時代。
進入二十一世紀,隨著哥倫比亞號航天飛機在2003年失事,美國重新思考未來美國載人航天的發展方向,2004年小布什總統宣布“太空探索愿景”,提出于2011年結束航天飛機計劃,要求實施可持續且負擔得起的載人航天與深空探測計劃,并在2020年實現載人重返月球,事后證明這一計劃只是紙上談兵。同期美國還提出了宏大的軍事衛星轉型發展計劃,但在后續實施中大打折扣,甚至終止(參見表4)。
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2010年后,美國的大型航天計劃乏善可陳,同時,中國等新興航天國家快速發展,2015~2021年期間,中美航天發射次數、入軌衛星數量幾乎相當(參見圖7),美國似乎遇到了發展瓶頸。
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圖7 近十年世界航天發射情況
2.擁抱商業航天
美國在1958年頒布的《國家航空航天法案》中就明確了軍民商協同發展的要求,在冷戰初期,迫于陣營競爭需求,大部分資源集中于軍事、民用航天項目。隨著航天技術不斷成熟,美國不斷嘗試推動商業航天發展,在二十世紀六十年代首先實現通信衛星商業化,1982年里根政府發布的《國家航天政策》首次確立軍用、民用和商用三類太空活動的框架,隨后陸續出臺了商業發射、商業遙感、商業導航等政策,2006年小布什政府發布的《國家航天政策》進一步明確“只有在符合國家利益且沒有美國或國外商業服務可用的情況下才可發展政府的航天系統”,2010年奧巴馬政府發布的《國家航天政策》指出“充滿活力和競爭力的商業化太空領域對美國在太空開發繼續取得進展至關重要”,“美國承諾鼓勵和支持商業化太空領域的發展”,明確要求美國國防部最大限度地依靠可靠的商業能力。特朗普政府上臺后,將商業航天活動擴展至太空資源開采、太空交通管理、深空探測等非傳統航天領域。在這些政策的支持下,美國商業航天在2010年后迎來大發展,以太空探索技術公司(SpaceX)為例,該公司于2002年成立,2008年獲得NASA授予的16億美元的商業補給合同,為國際空間站提供貨運服務,2010年實現獵鷹9首飛,2012年龍飛船成功與國際空間站對接,2017年首次實現運載火箭重復使用,進入太空成本快速下降,2019年星鏈衛星開始規模化部署。依托商業航天新的發展模式,美國似乎解決了傳統航天發展效率低下、成本高企、創新乏力等痼疾。2021年后美國在航天發射次數、入軌衛星數量等方面開始斷崖式領先(參見圖7),重新建立航天強國優勢。當前美國航天軍、民、商三駕馬車出現商業獨大的發展態勢,這種模式能否成為確保美國全球領先,還需看其標志性工程——阿爾忒彌斯計劃目標能否如期實現。
(二)航天強國建設新舉措
當前國際形勢復雜多變,全球化遭遇逆流,冷戰思維沉渣泛起,航天發展再次進入全面競爭、創新變革的新階段,傳統發展模式正在被顛覆,必須審視世界航天百年發展經驗教訓,面向國家發展大局,緊扣航天強國特征,加快航天強國建設。
1.完善政策機制,激發創造活力
歷史表明,健全的航天治理體系、科學的監管機制是航天強國建設的前提。首先要堅持道路自信,我國航天事業在當時極端艱苦的條件下,得益于社會主義集中力量辦大事的優勢,創造了以“兩彈一星”、載人航天、月球探測、火星探測為里程碑的輝煌成就,走出了一條自力更生、自主創新的發展道路,這條道路的靈魂就是黨中央的集中統一領導以及全國的大力協同。美國太空探索技術公司的成功給全球樹立了一個新模式樣板,但這個模式高度依賴個人能力和資本的力量,其發展決策以利潤和資本為中心,例如,該公司提出的火星移民目標在今年就被迫更改,這種模式能否支持美國鞏固強國地位,存在相當的不確定性。面對新形勢、新要求、新任務,需要堅持自己的道路,結合國情,適應市場規律,完善并強化新型舉國體制,升級中國航天發展模式。其次要加強頂層設計和戰略布局,構建依法治天的政策體系、順暢高效的管理體系,著眼航天發展全局,面向未來,設計長遠發展藍圖,明確航天強國目標、發展路線,持之以恒取得實效。再次是優化資源配置,航天強國任務多而復雜,既有標志性重大工程突破,也有基礎科學探索研究,還有產業的規模化發展,需要進一步理順政府、企業、科研機構在航天發展中的職責分工,充分發揮政府引導、市場主導的作用,針對不同任務配置不同資源,對于航天強國標志性重大工程、事關長遠發展的前沿基礎研究以政府投入為主,對于具有市場潛力的產業化項目則以企業為主按市場規律開發,形成政、產、學、研協同發展格局,塑造航天強國建設合力。最后是大力傳承弘揚以“兩彈一星”精神為代表的航天精神,進一步豐富發展航天精神時代內涵,營造勇于探索、崇尚創新、寬容失敗、勇攀高峰的文化氛圍,鼓勵有理想、有激情、有創造的人才脫穎而出。
2.瞄準國際一流,強化多模式創新
根據創新理論,人類創新活動分為5級,1級~3級是對已有系統的簡單、較大或根本性改進,約95% 的創新活動屬于該范圍,其中3級創新要采用本行業以外已有的方法解決,約有18%的創新屬于該范圍;4級需要采用全新的原理完成已有系統基本功能的重構,約有4%的創新屬于該類;5級是指發現新的科學原理產生一種全新系統的發明,只有1%的創新屬于該類,往往會導致新的科技革命,如第一次工業革命的蒸汽機等。航天科技創新涵蓋上述全部五類活動,二十世紀二十年代齊奧爾科夫斯基、戈達德、奧伯特等人的工作屬于第5級創新,人類首個人造地球衛星、首次載人航天、首次載人登月則可視為第4級創新,而SpaceX的工作基本屬于第3級創新。新時期航天強國建設既要大量的1-3級創新,更需要標志性的4-5級創新。
對于已有的技術系統,需要借鑒SpaceX的做法,加強跨界融合,通過人工智能賦能,增強系統易用性,大力發展星地一體化智能規劃處理、異構星座智慧組網,大幅提升自主工作、智能決策和快速響應能力,按需推送定制化產品和服務,實現無感式應用體驗。
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圖8 月球基地
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圖9 載人火星探測
對于航天強國重大標志工程,未來10~20年以月球基地、載人登火為主線,重點發展更新一代的動力、能源、材料和結構、環控生保等技術,具備長期地外生存、4億公里以遠地外天體進入著陸上升、人機聯合探測以及原位資源開發與利用等能力,率先實現人類登陸火星表面,并安全返回。
對于引領航天發展,則需要加強能源動力、材料科學、信息科學和生命科學的基礎理論研究,通過理論突破變革航天技術體系。發展革命性推進技術,如對反物質、引力波等的應用;發展適應星際飛行的材料,如適應長期飛行任務的智能自修復材料與結構等;發展基于新原理信息技術,解決超遠距離大容量信息傳輸、行星際未知環境探測等問題;發展星際長期飛行生命保障技術,如人工生態環境構建與維持、星際飛行生命體健康監測及醫療等。
3.構建支柱產業,打造經濟社會發展新動能
深化航天科技創新與航天產業高效融合,圍繞國家現代化產業體系建設,加快發展航天戰略性新興產業,培育完善產業生態,壯大產業規模,推動航天產業成為國民經濟支柱產業。
一是壯大太空信息服務產業,供給側和需求側同時發力,實現太空信息服務業高質量高效益發展。供給側重點降低系統成本、提升系統好用性,發揮我國“世界工廠”的優勢,推動航天制造融入國家工業體系,發展低成本、規模化、智能化運載火箭和航天器,大幅提升航天運載能力和發射效率,加速大規模衛星星座建設,構建通導遙協同、全域感知、隨遇接入的空間信息服務網絡,在性能和規模方面達到國際領先水平。需求側重點是用好用深空間信息,面向公共服務與大眾消費多樣化需求,創新商業模式與應用,豐富空間應用產品和服務供給,提升應用效能。
二是策略發展新型產業,對于技術基礎較好的領域,加快商業化發展,例如在成熟的返回式衛星技術和載人航天基礎上,采用技術和管理方法降低研制成本,培育返回式衛星、載人航天商業化應用市場,開發航天育種、航天制藥、載人旅游等業務。對于技術成熟度較低的領域,國家引導與多元投入相結合,按照產業發展規律開展關鍵技術攻關和產業培育,邊研邊產出,縮短發展周期,重點突破在軌增材制造、在軌組裝和月球原位資源利用等技術,培育和發展太空垃圾清理、太空生物、軌道工廠、太空資源利用等若干未來航天產業。
4.構建太空領域人類命運共同體,引領人類文明進步
圍繞太空和平利用和長期可持續發展,以人類命運共同體理論為指導、以技術能力為基礎、以重大合作工程為手段,推進全球太空治理體系建設,促進國際太空秩序公正合理,使太空成為引領人類文明進步的舞臺。
強化太空交通管理能力,形成空間碎片、空間天氣、近地小行星監測預警及綜合應對能力,為國際社會提供太空交通公共服務,在此基礎上聯合國際社會建立公平合理的太空交通管理規則,奠定太空長期可持續發展基礎。
推進航天能力全球供給與應用。不斷深化推進通信、導航、遙感走出去,充分利用星地資源,加強衛星互聯網、“一帶一路”空間信息走廊合作,開展典型應用示范,為國際社會提供空間信息服務,提高國際美譽度與影響力。
緊密圍繞載人航天、月球及深空探測、空間科學衛星等重大工程開展國際合作,推動實施國際月球科研站、小行星防御等工程,構建新型全球伙伴關系,鞏固與既有伙伴的合作,拓展與歐洲的合作,增強與發展中國家的合作,推進空間科學發現造福全人類,為人類文明進步貢獻中國力量。
結束語
美蘇太空競賽貫穿冷戰全過程,深刻影響了冷戰的走向和最終結局。蘇聯雖以航天技術的開創性突破贏得了開局優勢,但在中后期博弈中陷入被動跟隨的困境,美國里根政府提出的戰略防御倡議(“星球大戰”計劃)更是成為加劇蘇聯戰略失衡、加速其體系崩潰的誘因之一。這段歷史深刻揭示航天強國建設絕非單點技術的短暫突破,也非短期沖刺式的競賽,而是國家戰略定力、科技水平、工業能力、經濟實力的綜合較量。
當前,世界百年未有之大變局加速演變,國際戰略格局深刻調整,大國戰略博弈全面加劇,外層空間再次成為大國競爭的關鍵領域與戰略制高點。我國進入實現社會主義現代化的關鍵時期,必須牢牢把握戰略機遇期,聚焦國家戰略急需,瞄準大國博弈關鍵,體系化推進航天強國建設,為實現中華民族偉大復興筑牢戰略支撐、譜寫壯麗篇章。
作者侯宇葵,中國空間技術研究院錢學森空間技術實驗室
研究所簡介
國際技術經濟研究所(IITE)成立于1985年11月,是隸屬于國務院發展研究中心的非營利性研究機構,主要職能是研究我國經濟、科技社會發展中的重大政策性、戰略性、前瞻性問題,跟蹤和分析世界科技、經濟發展態勢,為中央和有關部委提供決策咨詢服務。“全球技術地圖”為國際技術經濟研究所官方微信賬號,致力于向公眾傳遞前沿技術資訊和科技創新洞見。
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