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智庫CFR2/23發文分析太空探索與美國的競爭力。指出,美國的太空探索激勵了一代學生和創新者,但是,美國宇航局的作用已經減弱,而全球太空競爭者的數量正在增加。

1957年發射的"人造衛星"(Sputnik)和隨後俄羅斯在太空中的首次發射,使許多美國決策者相信,美國已經落後於自己的冷戰對手,處境十分危險。美國連續幾屆政府都在教育和科研方面進行投資,以應對蘇聯的挑戰。專家說,這些投資推動美國在所謂的太空競賽中取得了勝利,併為未來的創新和經濟競爭力打下來良好基礎。然而,自20世紀90年代以來,美國宇航局在聯邦支出中的份額有所下降。美國私營部門加大了對太空的投資,2020年5月,宇航員近十年來首次乘坐SpaceX公司製造的火箭從美國本土發射。

1957年10月,蘇聯發射了第一顆人造衛星"斯普特尼克",令世界大吃一驚。在短短的幾個月內,德懷特-D-艾森豪威爾總統和國會,決定開始採取措施培養美國的科學和工程實力,包括成立美國國家航空航天局(NASA)這一民用太空探索機構。

總統在很大程度上決定了美國航天局的長期任務。1961年5月,蘇聯將第一位人類尤里-加加林送入太空,幾周後,約翰-肯尼迪總統承諾美國將登陸月球。他在萊斯大學的一次里程碑式的演講中強調了這項任務的緊迫性和價值。"我們選擇在這十年中登月,並做其他事情,不是因為它們容易,而是因為它們很難;因為這個目標將有助於組織和衡量我們最好的精力和技能;因為這個挑戰我們願意接受,我們不願推遲,而且,我們打算取得勝利。"

在六次成功的月球任務之後,美國宇航局的載人計劃撤回地球,而旅行者號和維京號等機器人計劃則繼續探索太陽系。1973年,隨著美國第一個空間站"太空實驗室"(Skylab)和太空梭的發射,美國宇航局將重點放在將宇航員送入低地球軌道(LEO)上。太空梭為美國宇航局服務了三十年(1981-2011年),並幫助建立了國際空間站(ISS),這是一個軌道實驗室,自2000年以來一直被人類持續佔用。該機構還完成了一系列對火星的無人任務,最近一次是在2021年2月,該機構將"毅力"號火星車降落到火星上,以尋找該星球上以前存在生命的跡象。

記憶裡,喬治-W-布什政府推動了重返月球和火星之旅,但巴拉克-奧巴馬總統更傾向於小行星任務。奧巴馬政府還設定了一個目標,即在20世紀30年代中期之前實現火星軌道上的載人任務,現在,這需要後續總統的承諾。

唐納德-J-特朗普總統的政府對"獵戶座"(有朝一日可將宇航員送上火星的太空艙)研發的延誤表示失望,並敦促載人重返月球。與此同時,特朗普指示國防部在空軍的主持下成立一個完全專注於來自太空的威脅的軍事部門,這表明人們對該領域重新產生了興趣。2020年2月,新的太空部隊的組織結構提案,交付國會。喬-拜登總統的政府上任不久,就宣佈支援建立一支太空部隊。

為美國航天局提供資金

太空探索非常昂貴,但是,它在美國預算中還是一個相對較小的專案。

美國宇航局的支出在1966年達到頂峰,佔聯邦預算的近4.5%,到1975年下降到1%,近幾年逐漸下降到0.5%左右。相比之下,國防開支近年來一直在預算的20%左右徘徊。國會在2021年為NASA撥款約230億美元,比上年增長約3%。

線圖顯示自1965年以來,NASA在預算中的份額有所下降。

由於太空梭在2011年退役,美國宇航局在近十年的時間裡,根本沒有辦法自行將宇航員送入太空。美國宇航員不得不乘坐俄羅斯的聯盟號太空艙前往國際空間站,每個座位的費用高達8200萬美元。2010年,前阿波羅宇航員尼爾-阿姆斯特朗和尤金-塞南警告說,美國在太空探索方面的領導地位,可能會因此受到影響。這樣的批評,以及特朗普表示希望在任期內讓宇航員登陸月球,促使總統提高對該機構的預算要求。

太空商業化

從歷史上看,美國宇航局85%到90%的預算都交給了私人承包商,主要是設計和製造火箭和航天器,而美國宇航局則保持密切的監督和操作裝置。但是,現在NASA也經常將運營私有化。空間商業化的倡導者認為,SpaceX和Orbital Sciences等私營公司(這兩家公司贏得了國際空間站貨物運輸合同)可以以較低的成本提供常規的低地球軌道通道。他們說,NASA就可以更專注於推動科學和探索前沿的任務。一些人進一步建議NASA應該變得更像美國國防高階研究計劃局或國家科學基金會,透過設定目標,如捕獲一顆小行星,然後給私營公司撥款。不過,批評私有化的人認為,開發補助金和有限的競爭很難做到的節約。天體物理學家尼爾-德格拉斯-泰森認為,雖然私營企業可以處理常規的太空飛行,但它們無法承擔推進太空前沿的巨大和未知風險。

2020年5月,SpaceX使用其獵鷹9號火箭和附帶的Crew Dragon太空艙,成為第一家成功將兩名NASA宇航員運送到國際空間站的私營企業。特朗普總統表示,此次發射"明確了商業航天業是未來的發展趨勢"。宇航員於8月安全返回地球,11月,NASA認證SpaceX開始執行例行任務。當月進行了其中的第一次,將四名宇航員--三名美國人和一名日本人--送往國際空間站。此外,SpaceX還宣佈,計劃在2021年底將三名太空遊客送入國際空間站。

美國宇航局還在與私營部門合作開展"阿特米斯"計劃,該計劃的目標是在2024年前將宇航員,包括第一位女性送上月球。2020年4月,NASA宣佈該計劃的載人登陸器將由SpaceX公司、亞馬遜創始人兼執行長傑夫-貝佐斯擁有的藍色起源公司以及位於阿拉巴馬州的Dynetics公司開發。拜登政府承諾將繼續支援"阿爾忒彌斯"計劃。

一些企業家看到了NASA合同和衛星發射之外的太空商業前景。總部設在美國的"太空冒險"公司,為客戶提供環繞地球軌道飛行的機會,體驗太空旅行的美景和失重感。其他公司也在追求小行星的開採,支持者認為這可以提供新的豐富的貴金屬和稀土元素。貝佐斯曾表示,他計劃"修建一條通往太空的道路",以便人類有朝一日能夠在地球之外維持殖民地。同為億萬富翁的理查德-布蘭森創立了航天公司維珍銀河,希望成為未來太空旅遊領域的行業領導者。

啟動STEM職業和創新

20世紀60年代和70年代的太空競賽與其他人類努力一樣,吸引了美國公眾的想象力。2009年《自然》雜誌上的一項研究發現,阿波羅計劃激發了半數受訪科學家的靈感,近90%的人認為,載人航天探索激發了年輕一代學習科學的熱情。一些證據證明了這一點。根據美國國家科學基金會的資料,持有科學和工程領域學士學位的畢業生比例在20世紀60年代末,也就是登月前後達到頂峰,但隨後在最近幾屆政府開始重新強調資助科學、技術、工程和數學(STEM)教育的重要性之前的幾十年裡緩慢下降。

美國科學與工程學士學位的比例幾十年來緩慢下降,但近來有所上升。

空間探索還可以促進創新,挑戰技術的極限,並需要跨學科的一些最聰明的人的合作。正如致力於太空探索宣傳和教育的非營利組織"行星協會"主席吉姆-貝爾對CFR說的那樣:"當你開始從事一項最困難的事業時,往往會吸引最優秀的人,他們對非常困難的問題很感興趣,並希望在將自己的知識應用於某件大事時有一種使命感。"

自1976年以來,原本為太空探索而開發的技術在轉移到私營部門時,已經產生了兩千多種衍生產品。有些是顯而易見的,如通訊衛星,但其他的轉讓則不太為人所知。許多醫學進步都來自於空間技術,如人工心臟的改進、乳腺X光檢查的改進和鐳射眼科手術。空間探索推動了新材料和工業技術的發展,包括用於微晶片的熱電冷卻器;高溫潤滑劑;以及大規模生產碳奈米管(一種具有巨大工程潛力的材料)的手段。記憶泡沫床墊、藍芽耳機、可程式設計烤箱、吸塵器和滑雪服等家用產品都可以追溯到美國航天局。

國際競爭與合作

只有美國將人送入低地球軌道之外,但專家表示,美國在太空的優勢可能受到挑戰。中國在2003年成為第三個獨立將人送入軌道的國家,此後其能力不斷增強。人民解放軍被視為中國太空計劃的推動者,其野心包括將人送上月球和建造空間站。與此同時,印度於2013年年底啟動了首次火星無人任務,其探測器於2014年9月進入火星軌道。此後,印度空間研究組織與美國宇航局就後續的火星探索達成了協議。中國和阿拉伯聯合大公國於2021年2月成功將航天器送入火星軌道,同月,NASA的探測器在火星著陸;中國的任務包括自己的機器人探索器。

2014年11月,另一項國際任務,歐洲航天局的探測器在彗星上著陸,引起了廣泛的興趣。雖然探測器因著陸失誤無法正常下錨,但仍能向科學家傳送大量寶貴資料。以色列組織SpaceIL在2019年初發射了一個月球著陸器,最終墜入月球。儘管如此,這次嘗試標誌著第一次私人資助的登月行動,並使以色列成為第四個嘗試軟著陸月球的國家。印度在2019年9月成為第五個這樣的國家,但當它的著陸器出現墜入月球時,它也失敗了。

太空也能激發國際合作。1963年,肯尼迪總統在聯合國的最後一次演講中問道:"為什麼美國和蘇聯在準備這種探險時,要捲入巨大的重複研究、建設和支出中?"

肯尼迪的設想最終以1975年的"阿波羅-聯盟號"試驗專案為契機,實現了美俄航天器的首次對接。今天,美國是國際空間站的管理夥伴,帶領十四個國家參與可能是人類最昂貴的專案。歐洲、俄羅斯和日本的航天機構也是機器人任務的重要合作伙伴,如火星車精神號和機遇號。國際空間站可能會在2020年代脫軌,但許多人說,更深層次的太空任務將需要國際企業。

2020年5月,美國宇航局宣佈了"阿特米斯協議"的框架,這是與其他希望參與"阿特米斯"計劃的航天機構簽訂的一系列雙邊協議。CFR的David P. Fidler讚揚了這些協議,寫道:"它們擁抱了透過多邊主義制定的規則和原則,而不是美國單邊主義的嘲笑版。"

太空部隊和未來的不確定性

空間政策專家一致認為,美國航天局面臨著相當大的挑戰,包括新的預算壓力、基礎設施老化、競爭性航天國家的崛起,以及缺乏強有力的載人航天國家願景。美國國家研究委員會2012年的一項獨立評估指出,前往火星的載人任務"從未獲得足夠的資金,無法超越言辭階段"。

特朗普政府推動在軍方內部建立一支太空部隊,這可能是一個太空合作時代結束的訊號。針對特朗普的命令,軍控協會的達里爾-金博爾說:"最壞的情況是,這是美國、中國和俄羅斯在太空領域加速競爭的第一步,如果不就負責任的道路規則進行直接會談,就會更難避免。"CFR的斯圖爾特-M-帕特里克也認為,"一場冷戰式的太空競賽的舞臺可能已經搭建好了,它將壓倒任何多邊合作。"

與此同時,政策制定者圍繞NASA現今的目的和方法,面臨著越來越多的問題。這些問題包括:該機構應如何平衡各種目標,如推動科學發現、加強國家安全、發展具有商業利益的創新;私營部門應發揮多大的作用;NASA能在多大程度上成為國際合作和外交的工具。

儘管存在這些問題,許多專家還是主張維持美國在太空的領導地位。"我深信,在本世紀,在世界上領先的國家將是那些創造新知識的國家。而你有巨大機會創造新知識的地方之一,將是對宇宙的探索,對太陽系的探索,以及建立讓你能夠做到這一點的技術。"前國會議員、航空航天專家羅伯特-沃克在2013年CFR的一次太空政策會議上說。

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