美国航天能力发展评估

张扬眉（北京空间科技信息研究所）

2017年，美国航天能力评估总分为94.22分，位列全球第一，领先排名第二的欧洲36.87分。从评估维度看，美国航天在五个维度仍展现出全面优势，全面领先全球航天能力平均水平，并且各个维度发展均衡，五个维度均位列20个参评国之首，后续发展可持续性强。此外，作为世界经济总量排名第一的超级大国，美国航天能力水平与国家经济发展水平高度契合。整体看，美国仍稳居世界航天第一梯队领头羊的位置，不存在明显的航天能力短板，总体竞争力优势仍然显著，但其航天能力的发展出现“天花板”现象而趋于稳定，因而相对其他国家的优势有所缩小。

1 最新发展情况

美国近5年发射次数和航天器数量统计图

美国航天能力评估结果

2017年，美国共进行30次发射任务（1次失败），继继续续保保持持全球第一，占全球发射总数的32.97%。在航航天天器器发发射和入轨数量方面，美国也保持绝对领先地位位，，遥遥遥遥领先于其他国家。按航天器所属国家统计，22001177年年共共计发射归属美国的航天器302个（成功发射射228888个个），数量相较2016年增加了2倍以上。按技技术术领领域域统计，2017年发射的美国所属的302个航天天器器中中，，对地观测卫星206颗，空间科学与技术试验卫卫星星3322颗颗，通信卫星51颗，货运飞船6艘，导航定位位卫卫星星00颗，预警卫星2颗，空间探测器0个，“国际际空空间间站站”有效载荷等其他航天器5个。相比2016年，美美国国发发射射任务次数增加，美国航天天器器的的搭搭载数量和入轨数量也出现现大大幅幅提提高。

截截 至至2017年12月31日，美美国国在在轨轨运行的航天器共计859个个，，位位列列全球第一。按技术领域统统计计，，通通信卫星367颗、对地观测测卫卫星星3333颗、科学与技术试验卫卫星星9911颗颗、导航定位卫星31颗、空空间间探探测测器20个、货运飞船1艘、预预警警卫卫星星16颗。按航天器用途统计，军用177个，民用113个，商用569个。

政策战略方面，2017年是特朗普就任美国总统的第一年，也是特朗普新政府上台后的过渡调整期，在基本延续既定航天政策的基础上，继续强调美国的“全球领导地位”，确保过渡阶段的航天预算，并继续深化军民商合作。军事航天方面，美国军方和国会围绕2018财年《国防授权法案》修订，博弈军事航天组织机构改革策略和具体改革方案，推进军事航天体系转型。空军航天司令部发布“空间作战架构”（SWC），提出航天部队建设、弹性体系架构、组织机构调整等方面的对策，并计划将充分利用盟国和商业航天日益增长的能力，满足未来空间作战发展需求。国防部继续推进2016年底修订的《国防部航天政策》，并进行了一些变化与调整。特朗普政府发布新版《国家安全战略》，大幅增加航天相关内容，并提出三项航天发展优先级。民用航天方面，重建美国国家航天委员会，签署“重返月球”计划总统行政令，连续发布多份预算相关报告和法案，多次明确载人火星仍然是美国载人深空探索的最终目标，提出将支持载人深空探测和空间科学的发展、弱化地球科学研究，推动“国际空间站”商业化、大力发展商业航天等。商业航天方面，不断完善商业航天监管政策，大力推进商业航天发展，在《国家安全战略》中首次将商业航天资产纳入国家航天资产加以保护，充分利用已有商业航天能力助推美国整体航天事业发展。美国众议院提出《美国航天商业自由企业法案》，涉及商业遥感卫星及其他商业航天器监管改革措施；特朗普签署通过《气象研究与预测创新法案》，为民商合作保驾护航，支持美国国家海洋和大气管理局（NOAA）未来数年采购商业航天数据。商业发射方面，美国继续支持低地球轨道商业化，美国国家航空航天局（NASA）与以美国太空探索技术公司（SpaceX）、美国蓝色起源公司（Blue Origin）等为代表的私营公司合作开展商业航天活动，进一步探索与其进行商业航天合作的可能性。

航天器系统方面，美国各类卫星系统性能稳步提升，主要卫星领域交叉融合趋势不断加大，在通信、导航、对地观测、空间安全、载人航天、深空探测等领域持续取得突破和进展。运载火箭方面，继续推进新型运载火箭研制工作，可重复使用火箭技术实现突破式进展。

美国在轨航天器按技术领域分类统计图（截至2017年底）

NASA 2010年以来航天预算及增长率走势

2 美国航天能力发展分析

政府强调美国领先地位，继续保持航天高位投资

保持全球航天的绝对领先和领导地位是美国航天政策的核心目标。2017年是特朗普上任第一年，在战略政策方面，通过发布《国家安全战略》的国家顶层战略规划、发布“空间作战架构”、继续推进2016年底修订的《国防部航天政策》、公布预算蓝图和2018财年预算申请报告、签署NASA授权法案、签署《气象研究与预测创新法案》、提出《美国航天商业自由企业法案》等一系列举措，高度强调了“美国优先”和“美国领先”的战略目的。

经费投入方面，在政府预算紧缩的大环境下仍对航天领域保持高位投资。军事航天方面，《2018财年国防部预算申请》中申请共5745亿美元预算，比2017年增加了520亿美元。军事航天部分预算申请总额达104亿美元，其中空军总预算77.5亿美元，预算主要支持后续航天计划，包括陆基“太空篱笆”雷达运行测试，“宽带全球卫星通信”（WGS）系统及探究计划、下一代导航卫星及“天基红外系统后续系统”（SBIRS FO）等。民用航天方面，2017年美国民用航天预算总额达到216.4亿美元。《NASA 2017财年过渡授权法案》批准了NASA 2017财年195亿美元预算。在《NASA 2018财年预算申请》中，为NASA 2018财年分配191亿美元预算。之后，美国国会公布的《2017财年综合开支法案》为NASA分配了197亿美元预算，比2016财年NASA实际获得的193亿美元拨款高出近4亿美元。可见，无论是美国政府还是国会，都给予美国民用航天高额的投资，大力推进包括“詹姆斯·韦伯空间望远镜”、“火星车2020”、“木卫二快帆”、“国际空间站”、“空间发射系统”、“猎户座”飞船等旗舰任务和重点计划，以确保其在民用航天领域的领先地位。美国国家海洋与大气管理局2017财年预算申请总额为47.8亿美元，其中包括对航天相关领域的高额投资。

国际合作方面，不断拓展与空间盟友的合作关系。与丹麦国防部正式签署空间态势感知合作协议；与印度签署新的赛博安全合作协议；与挪威签署空间服务与数据共享协议；与越南签署开发雷达备忘录；与俄罗斯签署“深空之门”项目合作意向声明等。此外，计划于2021年采用印度火箭发射两国合作研制的“NASA-ISRO合成孔径雷达”（NISAR）。

在可预见的未来，美国仍将继续保持全球航天超级强国的地位，持续完善各项航天政策和战略，推进军、民、商各领域均衡发展。在军事航天方面，仍将继续推进落实2013年发布的《弹性与分散空间体系》白皮书的精神，构建高抗毁能力、高生存能力的航天装备体系。随着航天活动的日益频繁、参与航天活动国家数量的增多、以及航天器年发射数量的增长，空间安全问题日益受到重视。美军已经将空间态势感知作为当前和未来一段时间内美国军事航天能力建设的重点领域和优先领域。民用航天方面，高度重视空间探索在拓展人类活动疆域、推动社会经济发展、牵引前沿技术取得重大突破等方面的巨大推动作用，大力发展空间探索，近地轨道以远的多目标探索策略仍将持续，能力驱动战略仍将作为其保持载人航天全球领导地位的重要手段。商用航天方面，随着美国放宽商业数据分辨率限制和卫星出口管制标准，将持续释放产业基础竞争力与产业活力。

持续完善健全航天系统，技术能力保持全球领先

美国构建了完备的航天系统，在轨航天器数量全球第一，总体技术能力居世界首位。航天系统方面，各类卫星系统性能均位列第一，但自主载人及货运能力目前不及中国和俄罗斯，排名第三。通信卫星方面，技术与能力水平稳步提升。军事通信领域，完成窄带卫星系统部署，成功发射首颗升级版宽带通信卫星，体系转型研究论证继续开展，新颖多样化能力发展路径浮出水面。民商用通信卫星领域，一方面，随着巨型星座计划不断提出和陆续实施，未来将实现大批量生产的新模式；另一方面，新型高通量卫星系统的部署越发密集，高容量、大速率已成为通信卫星系统领域的潮流。导航卫星方面，GPS系统正在实施现代化计划，目前已经全面具备自主导航能力，其空间段已经初步具备了播发M码军用信号、L2C和L5民用信号和星上信号功率可调能力。此外，美国空军正在研发具有在轨可重新编程与信号重构、高速星间星地链路和点波束增强能力的系统。对地观测方面，军用对地观测卫星以加强现有侦察卫星型号为主，侦察体系积极向弹性化方向发展，重视将快响及商业能力纳入国家侦察体系，同时进行天基持续监视技术的攻关。美国军方高层领导讲话和政策发展均呈现出将商业对地观测力量越来越多地纳入军用系统的趋势，旨在构建多类型、多轨道、多样化、满足不同用户需求和不同应用目的的综合型对地观测卫星体系。载人航天方面，美国尚无现役自主载人飞船，低轨商业乘员运输尚未实现，按计划将于2019年具备载人运输能力。“猎户座”飞船和“空间发射系统”正在研制中，低地球轨道以远载人飞行尚待时日。然而尽管如此，美国仍是全球载人航天实力最强的国家之一。深空探测方面，美国是唯一具备探测太阳系内所有行星（地球除外）、太阳、小天体和其他天体的能力的国家，实现了月球、火星、小行星和土卫六着陆，以及彗星粒子和太阳风粒子采样返回，深空探测能力居绝对领先地位。未来美国将继续稳步推进其深空探测规划，重点实施火星、木卫二旗舰任务、小行星探测“发现级”任务，并将遴选出新的“新疆域级”任务。

运载火箭方面，型谱成熟，能力发展均衡，目前在持续改进现役火箭的同时大力发展重型运载火箭，不断取得新的技术突破。2017年，美国运载火箭方面亮点突出，全年发射活动蝉联榜首，重型运载火箭研制和规划工作稳步推进，重复使用技术取得重大进展，新型小型火箭试飞。可重复使用火箭方面，SpaceX公司“猎鹰重型”运载火箭将于2018年首飞。蓝色起源公司将继续推进“新格伦”可重复使用重型运载火箭的研制和改进，计划于2020年首飞。重型运载火箭方面，持续开展以“空间发射系统”为代表的重型运载火箭的研制，积极开展现役火箭的更新换代，美国联合发射联盟研制的“下一代发射系统”、“火神”（Vulcan）运载火箭将替代并超过宇宙神－5运载火箭，提供更强大的运载能力，计划于21世纪20年代中期首飞。

基础设施保障能力强大，奠基美国航天领先发展

基础设施保障能力上，美国总体优势明显，但基于公开渠道发布的数据看，美国航天器在轨运行可靠性（美国2017年在轨运行航天器累计发生9次1级故障和7次2级故障）方面以微弱劣势落后中国，在火箭发射可靠性（美国2015－2017年期间发射成功率约为96%）方面超越中国。在航天从业人员数量方面依然落后于俄罗斯。

美国发射场数量仍居全球之首，目前现役发射场共14个，在建发射场共4个。这些发射场绝大多数属于政府公共设施，只有蓝色起源公司和SpaceX公司的发射场属于私营公司。现役发射场中有7个可以进行轨道发射，其他发射场只能进行亚轨道发射，主要用于发射探空火箭。绝大多数轨道发射任务都在卡纳维拉尔角空军基地（CCAFS）和范登堡空军基地（VAF）进行。

从近10年最大发射次数看，美国为30次，位居全球第二。从发射航天器数量看，2017年发射美国所属的航天器302个，处于绝对领先地位。美国在轨航天器数量庞大，达859个，由于美国航天器质量把控能力较强，在轨运行航天器发生的严重故障较少，整体保持了较高的在轨可靠性。

地面终端制造能力强大。VSAT制造商方面处于绝对领先地位，市场份额高。全球最大VSAT制造商休斯公司（Hughes）的固定企业VSAT终端交付和收入全球份额继续保持全球第一。在全球宽带接入市场份额方面，休斯公司继续保持最大的消费者基础。2016年，VSAT制造商前两强——休斯公司和卫讯公司（ViaSat）的全球消费者级市场份额占到91.9%，企业级市场份额占到76.4%。

航天领域从业人员方面，美国航天领域的从业人员队伍包括工作在商用、民用和国家安全三大领域的人员。近年来，各领域的从业人员规模均有显著下降。根据目前能够获得的最新数据，美国民用航天领域2015年共有从业人员221367人，相较于2014年的221585人，没有实质性变化。然而，长期趋势表明航天产业的发展自2006年达到顶峰后，已经历了近10年衰退，其中2009－2014年下降尤为明显，在此期间，航天从业人员队伍平均每年以超3%的速度削减。目前获得的2016年第二季度初步数据显示，航天从业人员规模下降了2.3%，表明2015年该指标持平可能只是航天从业人员规模缩减大趋势中的短暂停顿。

全球市场竞争不断加剧，航天产业遭受小幅冲击

美国高度重视卫星应用和产业化发展，航天应用和产业规模庞大，处于世界领先地位，但在获得稳定发展的同时也受到来自全球激烈竞争的冲击和影响。近年来，美国的卫星产业持续加大高通量卫星市场投入，应用多样化与服务灵活性成为新的发展方向。对地观测领域愈发活跃，全球商业对地观测小卫星呈井喷发展态势，开启了新一轮并购热潮，推动该领域商业模式的不断创新，完成了业务布局、产品布局和市场布局的整合与优化。商业对地观测卫星数据和图像持续升温，新型对地观测卫星数据融合、分发和销售等业务不断涌现。2017年，在互利共赢、市场导向等因素推动下，几家商业公司合并重组，包括行星公司（Planet）收购美丽大地公司（Terra Bella），加拿大麦克唐纳-德特威勒联合公司（MDA）收购美国数字地球公司（DigitalGlobe），合并后公司能够充分发挥管理成本控制、产品与技术能力等方面优势，在商业航天市场竞争中占据优势。全球在研的小型运载火箭备受瞩目，但资金和技术方面仍旧存在不确定性。

根据《2017年美国卫星产业协会报告》，美国卫星产业在2016年的产业收入为1103亿美元，年增长率为2.2%，2012－2016年间的平均市场占有率高达44%，依旧占据最高的全球市场份额。卫星服务业方面，美国卫星服务业在2016年的市场份额约为40%，其中卫星广播和卫星宽带的客户基础仍集中在美国；卫星遥感服务则仍由政府作为主要用户，行星公司和数字地球公司正通过采购卫星和数据，构建新型星座扩展能力。卫星制造业方面，2016年美国卫星制造业收入为89亿美元，相比2015年下降5%，但仍稳居全球领先地位。其商业卫星制造业收入增长了7%，来自政府合同的卫星制造业收入略有减少。2016年美国卫星制造业收入中约74%来自美国政府合同，2015年为73%。卫星发射服务方面，2016年美国卫星发射服务业收入为22亿美元，占全球市场份额的40%，比2015年的34%有所增加，继续保持其在全球发射收入的主力军地位，全球32%的发射收入来自美国政府用户。2016年共签订了14颗商业卫星发射订单，欧洲、美国和俄罗斯分别签订了9颗、4颗和1颗卫星的订单，相较2015年的33颗减少了一半以上。2016年美国商业卫星发射订单的占有率为29%，相比2015年的45%大幅下降，国际移动卫星公司（Inmarsat）和卫讯公司的卫星原本由SpaceX公司发射，但之后均由欧洲阿里安空间公司（Arianespace）的火箭发射。

创新实力稳居全球榜首，多措并举推动创新发展

美国航天创新能力强，创新成果显著。2017年公布的IEEE宇航与国防领域专利前20强中，前7名均为美国公司，且美国公司占比高达70%。在近10年发射的技术试验卫星数量上，凭借小卫星的发射，美国依然高居榜首。此外，美国高度重视宇航教育和宇航人才培养，高校整体教育水平全球领先。

目前，美国形成了由决策层、咨询服务层和执行层构成的航天科技创新体系，积极营造创新氛围，提供各类资源支持创新活动，以NASA为主的民用航天管理部门、美国军方、智库及相关机构结合国家发展需要，均提出面向未来的航天创新发展规划，引领航天创新发展。NASA也专门成立了空间技术任务部，投入高额预算，大力推进“放射性同位素电源系统”（RPS），“先进多任务运行系统”（AMMOS），高能太阳电推进系统，进入、下降和着陆系统，空间机器人系统，激光通信中继验证，低密度超音速减速器等先进前沿技术和系统的研发工作。