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2015年NASA大丰收

NASA网站于2015年12月22日发布了题为《2015年NASA再创新高度》的报告，对2015年NASA在各个领域取得的进展和成绩进行了总结。

2015年，NASA探索了太阳系及以远的区域，以及我们的地球家园的复杂演变过程，推进了火星之旅所需的技术及新的航空系统。NASA在国际空间站也取得了里程碑式成就。

NASA一直致力于积极探索太阳系及以远的区域，旨在揭示宇宙的奥秘。经过长达10年的旅程，“新视野”探测器于2015年7月历史性地飞越冥王星，成为有史以来造访冥王星的第一个探测器。“新视野”探测器首次拍摄了冥王星及其卫星的前所未有的图像，收集了大量信息，利用NASA的太空网，在未来还将不断地向地球传回数据和图像。

在搜寻“第二地球”的工作中，“开普勒”探测器在一颗类太阳恒星周围的“宜居带”内，发现了首颗与地球大小类似的行星，该行星距离地球1400光年。

2015年，NASA在轨的火星探测器获得具有重大价值的科学发现。2015年9月，NASA宣布其“火星勘测轨道器”发现至今火星表面仍具有断续性液态水的强有力证据，从而鼓舞了NASA未来的“火星之旅”。

NASA的“马文”探测器，确认了火星大气的挥发，是影响火星气候变化的关键因素之一，其发现还显示了火星附近的太空天气是如何影响其支持生命的可能性。2015年“机遇号”和“好奇”号火星车继续在火星表面执行探测任务，“好奇”号收集到了火星表面有氮元素的证据，进一步证明了远古的火星可能有生命存在。

NASA 2015年继续研发21世纪30年代载人火星任务所需的核心能力，其中“猎户座”载人飞船、“太空发射系统”、“小行星重新定向任务”等，都取得了重大进展。在2014年“猎户座”首次飞行测试成功的基础上，NASA研究人员严格实施了“猎户座”的技术和程序评审，制定了NASA的技术、成本和进度规划。2015年3月，“猎户座”的“发射逃逸系统”接受测试，证明其能够在发射异常时，在严酷的温度、压力、噪声和震动环境下，保证乘员的安全。全球运载能力最强的“太空发射系统”，也继续取得进展。2015年3月，用于“太空发射系统”的经过升级后的火箭助推器，通过了一项主要的地面测试，成功点火2分钟，这是“太空发射系统”助推器所需的点火时间。NASA正向“猎户座”和“太空发射系统”首次联合飞行测试的目标迈进，该任务被命名为探索“任务”1。NASA在2015年10月发布的《NASA火星之旅：引领未来的空间探索》报告中，提出了将第一批人类送上火星的详细计划纲要。

2015年春季，NASA的“小行星重定向任务”，成功完成了任务方案评审。专家和公众广泛参与了研讨，集中了关于如何很好地满足对一颗小行星实施重新定向操作的思路。NASA改善了其机器人抓捕方法，可达到将一颗小行星重新定向，并将其拖到月球附近的停泊轨道的目标，以便航天员可以对该小行星进行实验和采样。

国际空间站是NASA火星之旅的关键一步。2015年是人类在国际空间站持续工作的第15年。从2000年11月开始，已有来自17个国家的220余人造访了国际空间站，来自80多个国家的研究人员在国际空间站上进行了1700余次研究实验。2015年总共有16人在国际空间站上生活和工作，其中一些人品尝了太空种植的第一批蔬菜。乘员们还在国际空间站上进行了数百次有关地球的其他科学实验。乘员们进行了6次太空行走，对国际空间站进行维护工作，继续重新配置了国际空间站的系统和舱段，以适应新的对接适配器，该适配器将用于美国未来的商业飞船。

2015年3月，NASA航天员斯考特·凯利开始了为期1年的太空生活和工作。10月，斯考特打破了NASA航天员在太空驻留最长时间和最多累积天数的纪录。在驻留国际空间站的同时，其双胞胎兄弟、前NASA航天员马克·凯利在地球上工作，他们俩都参加了“双胞胎研究”。斯考特将于2016年返回地球并接受飞行后测试，研究人员将获取有关航天员进行长期飞行任务后生理、心理和生物医学方面变化情况的重要数据。为更好地为火星之旅做准备，来自NASA 2013年航天员培训班的8位候选人于2015年7月获得了“航天员别针”，标志着培训的完成。12月，NASA开始了下一组候选航天员的筛选工作。

2015年， NASA继续研究了观察和探讨地球相互作用的自然系统的新方法，并与全球的相关机构共享成果，以获取我们的星球是如何改变的新知识。NASA利用其航天前沿技术的独特优势，研究全球的水资源，提供了关键数据。NASA格伦研究中心的科学家和工程师们，对美国伊利湖水藻泛滥问题进行了多年的研究。当美国海港城市托莱多50万人口面临水污染威胁时，NASA开始对水藻泛滥现象的本质进行了研究，以便提出解决方案。

NASA及其合作伙伴收集到的卫星测量数据显示，自1992年以来，全球海平面平均增长了近76毫米，某些地方增长高达230毫米。在来自NASA的数据观察和分析的帮助下，一项深入的研究指出，未来全球海平面将不可避免地增高几英尺。2015年11月，NASA开始了对海洋浮游生物进行为期5年的全面在轨研究。浮游生物是一种对地球气候有着巨大影响的微小海洋生物。

NASA提出的“立方体卫星发射倡议”，继续为搭载在火箭上和从空间站上发射的小卫星有效载荷提供机会。2颗重约2kg的卫星于2015年12月发射到“国际空间站”，这2颗卫星将测试对于未来小卫星群的运行非常关键的网络技术。2016年初，从“国际空间站”上将小卫星部署到低地球轨道。

“火星勘察轨道器”发现火星表面具有断续性液态水

回顾NASA在2015取得的成绩，不难发现，NASA除了依靠政府投入外，它的鼓励和支持私营航天创业公司发展商业航天的政策，也为取得2015年的大丰收，起了重要的作用。

在太空探索中采用政府和市场双轮驱动政策，是美国航天有史以来最大的转型。实际上，这种转型也是前几年美国太空探索面临的严峻形势逼出来的。美国航天飞机退役后，NASA重新打造的新的“猎户座”飞船要在2020年才能升空。在此之前，美国没有一个航天运载系统能为国际空间站服务。运送人员的唯一的选择，是利用俄罗斯的“联盟”飞船，每个座位须支付约7000万美元，通常每年要购买6个座位。为改变这一尴尬局面，自2010年开始，奥巴马政府就要求NASA尽力支持本土有竞争力的公司研发航天运载系统，恢复美国向国际空间站的运载能力。

随着航天基本技术的成熟，世界各航天大国除了继续关注太空安全外，将重点转向发展太空经济与太空探索。在这种形势下，美国产生了一批私营航天创业公司。由于私营航天创业公司管理机制灵活高效，因而研制航天运载系统的周期短，成本也较低。

早在2006年，NASA就启动了“商业轨道运输服务项目”，旨在为国际空间站运送货物。经过招标，NASA最终选择了两家创新能力强的私企:一家是太空探索公司，按合同利用“龙”飞船向太空站运送12次货物；另一家是轨道科学公司　(2014年4月与ATK公司合并成为轨道ATK公司)，利用“天鹅”号飞船在2013-2016年间分8次将20吨货物运送至国际空间站。在美国载人航天领域过去取得的一系列成绩中，美国众多的商业公司也功不可没。NASA本身从未涉足过火箭或飞船制造领域，而是全部交给波音和洛马公司等私营承包商来负责实际设计和建造工作。NASA现在的COTS项目与之前的区别，在于资金使用方式不同。以往NASA在招标时，它所承诺的支付包括研制费用（即“成本”）及利润（即“加成”），也就是所谓“旱涝保收型”。而COTS则是在招标后支付这些公司一笔固定的资金，如果研制成本超支，则由投标公司自己承担。因此，私企承担了主要风险。

太空探索公司近期因尝试回收火箭而频频吸引眼球，他们研制的“龙”飞船高约6.1米、直径约3.7米，分载货和载人两种形式。它最多能向上运送6吨货物，运回3吨货物。而载人的“龙”飞船，每次飞行可以运载7名航天员。“龙”飞船可重复使用10次，所以能大大降低天地往返的运输成本。2010年12月8日，“猎鹰”9号火箭将“龙”飞船发射进入低地球轨道。在轨道运行后，“龙”飞船又重新进入大气层，降落在目标海域。其发射和再入的成功，标志着一家小型航天商业公司第一次成功回收从低轨道再入的航天器。在此之后，“龙”飞船在2011年又飞了两次，并成功与国际空间站进行无人对接。轨道科学公司在2013年4月由“心宿二”号火箭成功发射了“天鹅”号飞船，搭载了和飞船等重的3.8吨载荷。这一发射成功，证明了又一家私企具备了航天运载能力。NASA局长博尔登表示:“NASA计划利用美国企业的创造性到达近地轨道，从而使NASA可以将资源集中用于深空探测。从这个角度看，和这些企业签订合同，无疑是重要的里程碑。”

“开普勒”探测器发现了首颗与地球类似的行星

NASA的商业乘员计划

随着NASA将重心转移到更具挑战性的载人火星探索，私企将接过把航天员和相关货物送到国际空间站的接力棒。2011年4月18日，NASA宣布了“第二轮商业乘员开发项目”，旨在帮助美国私企研制出可替代航天飞机的天地往返运输系统。波音公司的CTS-100飞船(后更名为“星际客机”)、内华达山脉公司的“追梦者”航天飞机、太空探索公司的“龙”飞船和蓝色起源公司的垂直起降方案，分别获得了数额不同的资助。

2014年9月16日，波音、太空探索公司两家公司与NASA签署协议，分别获得42亿美元和26亿美元的合同。在通过飞行认证后，每家公司将自2017年起，各自承担2～6次飞往国际空间站的载人运输任务。不难预测，若内华达山脉公司能顺利完成“追梦者”航天飞机的运货任务，也将会加入到载人任务的竞争中来。NASA还任命了4位有经验的航天员和测试飞行员为商业载人航天任务进行培训和准备，并与这些商业公司紧密合作，协助研发其载人运输系统。

这些年来，美国除了出现上述商业航天公司之外，还出现了许多发展商业空间站、太空旅游和火星探索的私营公司。2015年，毕格罗公司的“毕格罗可扩张活动舱（BEAM）”，已经运抵肯尼迪航天中心。2016年，太空探索公司要将该活动舱送往 “国际空间站”，接受为期2年的测试和技术验证，有助于推进NASA实施长期载人飞行任务的目标。

将小行星拖到月球附近也将为有意进行小行星采矿的公司开启商业机遇。2015年10月，NASA向美国工业界征集有关NASA如何为无人采矿任务研制先进太阳电推进航天器的创新想法。NASA还采取措施，激励商业航天部门深空探测能力的发展，NASA选择了12个项目将参与商业公司合作，推动必需的探测能力的研发。

NASA正在研发的“太空发射系统 ”

“追梦者”小型载货航天飞机

“猎鹰”9号火箭

NASA历年的预算

NASA的经费全部由美国政府投入，先由NASA编制预算申请，经国会审议后由总统批准。历史上，在上世纪60年代后期，为了实现“阿波罗”载人登月计划，NASA的年经费曾最高达到430亿美元（折算成2014年美元的币值），但在1972后，NASA的年经费平均只有175亿美元左右。如NASA 2007财年的预算总计168亿美元，其中航天飞机为40.57亿美元，长期载人太空飞行为30.58亿美元，日地计划为22.1亿美元，国际空间站为18.11亿美元，机器人任务（火星探测为主）为16.1亿美元，太空望远镜为15.09亿美元，NASA的各中心为11.55亿美元，航空学为7.244亿美元，探索研究和技术为6.461亿美元，保障计划为4.917亿美元，太空与飞行保障为3.665亿美元。由此可见，当时以航天飞机为主的地球低轨道的载人航天的费用超过总预算的一半以上。

2016年2月初，NASA向国会递交了2017财年预算申请。2017财年，NASA预算申请总额为190.3亿美元，比2016财年批准的预算192.85亿美元减少2.55亿美元。其中科学为56.01亿美元（包括地球科学20.32亿美元，行星科学15.19亿美元，天体物理7.82亿美元，詹姆斯·韦伯太空望远镜5.69亿美元，太阳物理学6.99亿美元）；载人探索业务为84.13亿美元（包括33.37亿美元用于探索，50.76亿美元用于太空运营）；航空研究为7.9亿美元；教育为1亿美元；安全、安保和任务服务，以及建造、环境保护和恢复等32.57亿美元。

由2017财年预算申请可见，科学领域项目正在稳步增长。科学项目由2015财年的52亿美元增长到2017财年的56亿美元（涨幅7.7%）。载人探索预算规模呈小幅下降趋势，但其比重仍占一半。随着“猎户座”飞船和“太空发射系统”逐渐完成关键设计评审，探索系统的经费投入正由2015财年和2016财年的峰值水平逐渐下降。另一方面，载人航天投资重点转向了太空运行领域，预算由2015财年46.26亿美元增加到了50.76亿美元，增幅10%。其中，将特别加大对商业乘员运输计划的投资。2017财年预算申请由2015财年8.05亿美元增加到11.85亿美元，增幅47%。

太空技术领域投资连续三年保持高速增长。由2015财年6.03亿美元增长到2017财年8.27亿美元。首先，高度重视太空技术研究与开发，由2015财年3.78亿美元增长到5.79亿美元。太空技术研究与开发包括了多个创新项目：NASA创新先进概念、太空技术研究奖励、NASA各大中心创新基金、小型飞行器技术、百年挑战等。通过这些项目的实施能够为NASA未来科学和探索任务培育可转化、具有高度应用前景的前瞻性技术。2017财年投资重点包括开发高性能星载计算机处理器、火星制氧技术、电推进技术等。其次，NASA将加大对小型企业创新研究和小型企业技术转移项目的投入，由2015财年1.97亿美元增长到2.13亿美元。将继续开展太空在轨服务演示任务；继续研发高性能太阳能电推进技术，满足NASA探索任务的需求；继续开展高码速率深空通信技术研究。

将 NASA2017年的预算和10年前2007的预算比较，不难发现，NASA的商业航天政策，对促进NASA在2030年或稍后达到载人火星探索目标，起了十分积极的作用。这项政策促进和催化了美国商业航天工业的增长，虽然NASA投入的经费并不多，但起了“四两拨千斤”的作用，给NASA注入了新活力。这不仅使NASA摆脱了航天飞机的高额运行费用和航天飞机退役后的困境，并能确保有财力继续研发“猎户座”飞船、“太空发射系统”火箭以及相应地面系统，以便NASA在未来能运送航天员，到达低地球轨道以远的区域；而且还有助于NASA在太空科学探索、地球科学、航天技术和航空研究等诸多方面，仍然保持世界领先地位。无疑，NASA在2015年在星际探索方面的大丰收，也与NASA商业航天政策的成效密切相关。

另一方面，NASA的商业航天政策，使得NASA过去开发的产品获得了新的应用；长期积累的技术，也能转化成工程系统。例如 “猎鹰”火箭使用的梅林火箭发动机，就源于NASA上世纪60年代开发的登月轨道舱的液氧煤油燃料火箭发动机，经过该公司多次改进，最新版的梅林发动机已达到了很高的工作效率。内华达山脉公司的“追梦者”小型航天飞机采用的构型，就是NASA在多年积累的升力体技术上研发出的HL-20升力体构型。假若没有NASA的商业航天政策，NASA的这些成果仍将束之高阁。不仅如此，一大批富有创新活力的商业航天公司的出现，也对NASA的旧体制产生很大冲击；在竞争的压力下，在激励员工创新和改进科普宣传方面也出现了新气象。NASA与二十世纪福克斯电影公司合作拍摄的《火星救援》2015年10月在全球首映，为争取民众支持NASA实现未来的“火星之旅”，起到了很好的宣传作用。

NASA的商业航天政策虽取得了惊人的成效，但也并非一帆风顺。2014年10月，“心宿二”号火箭在发射“天鹅”号飞船时爆炸，使得这项计划暂停。直到2015年12月，“天鹅”号飞船改用“宇宙神”5号火箭发射，才再次成功完成给国际空间站的运货任务。2015年6月， “猎鹰9号”火箭在发射“龙”飞船时也发生爆炸。这些事故虽然并未阻挡美国商业航天前进的步伐，但也提供了深刻的教训: 商业航天发展中既要重视创新，又要重视安全性。由此可见，美国采用政府与市场双轮驱动太空探索的政策和发展商业航天的经验教训，必将对世界航天，包括中国航天的发展，产生深远的影响。