商业航天如何重构美国军事发射体系

来源:航天新闻网     日期:2025年04月18日    字体:【】【】【
来源:航天新闻网     日期:2025年04月18日

美国太空军最近做出一项里程碑式的决定,将价值137亿美元的发射合同授予SpaceX公司、联合发射联盟公司和蓝色起源公司,以执行54次关键的国家安全发射任务。这是美国首次由3家公司共同承担高优先级军事和情报载荷发射,这一分配标志着美国军事发射生态发生了重大转变,将产生一系列影响。

苦心积虑采购发射

此次宣布的发射合同隶属于国家安全空间发射(NSSL)项目,该项目旨在确保美国国防部和其他美国政府的有效载荷进入太空。

该项目最早可以追溯到1994年,时任美国总统克林顿签署《国家航天运输政策》,指定由美国国防部负责一次性运载器。空军航天与导弹系统中心随即启动了改进型一次性运载火箭发射系统(EELV)计划,研制针对中重型有效载荷的运载家族,着力于降低发射成本,提升美国进入太空的能力。

1998年10月,美国空军通过EELV计划签订了两份初步启动服务合同,将总价值20亿美元的28次发射任务订单分别授予波音公司19次、洛·马公司9次,同时授予波音公司和洛·马公司价值5亿美元合同,开发新型一次性火箭,希望将发射成本降低25%~50%,同时提高火箭的可靠性,简化操作并缩短发射周期。

在该计划的引领下,波音公司研制出基于通用核心级和低温上面级的德尔塔4系列火箭,洛·马公司研制出基于通用核心级和半人马上面级的宇宙神5系列火箭。这两个系列的火箭通过大力推动标准化、模块化,使用标准统一的载荷接口总线、整流罩、液体核心级、上面级和固体火箭助推器来降低成本。

德尔塔4和宇宙神5系列火箭基本实现了EELV计划最初的目标,将发射价格降低至1万美元/公斤以内,远低于航天飞机2万美元/公斤的价格。在发射可靠性方面,2002~2024年,德尔塔4火箭实施的45次发射任务中仅有1次失败,宇宙神5火箭在101次发射任务中,仅有1次部分成功,其余全部成功。发射周期也得到极大减缩,宇宙神5火箭通过简化测发流程,将发射周期从最初的70多天压缩到14天。

2003年,波音公司被发现持有洛·马公司的机密文件,美国空军将7次发射任务从“德尔塔4”转移到“宇宙神5”。为结束有限市场的诉讼和竞争,两家公司于2006年组建联合发射联盟公司,统筹组织竞标美国政府发射任务。

联合发射联盟公司的组建事实上实现了美国军星发射市场的垄断,再加上实际发射需求远远不及预期,导致EELV计划后续在降低发射成本上停滞不前。2012年12月,美国国防部宣布重新开放该计划的运载火箭市场。2015年5月,美国空军完成猎鹰9火箭认证,并在2016年授予SpaceX公司首个EELV卫星发射合同。

2019年3月,有着25年历史的EELV计划更名为NSSL计划。

军事发射生态转变

美国空军从2018年起,开始竞争性地选择下一代NSSL运载火箭。火箭发射的要求包括:必须能够发射到9个招标要求的“参考轨道”,包括中高地球轨道、闪电轨道、地球同步轨道等;适装4米和5米直径的整流罩等。美国国防部最初认证可以进行NSSL发射的4款火箭包括宇宙神5、德尔塔4重型、猎鹰9和猎鹰重型火箭。

相比于猎鹰火箭,宇宙神5、德尔塔4重型火箭的发射价格要高得多。而且自2014年俄乌冲突以来,美国限制使用RD-180发动机,直至2022年彻底停止采购,导致宇宙神5火箭无以为继。最终,德尔塔4火箭于2024年4月完成最后一次发射后退役,宇宙神5火箭于同年7月完成最后一次NSSL任务,余下的库存火箭均用于商业发射。

为了不再重蹈由一家供应商垄断的局面,2018年10月,美国空军授出NSSL第一阶段合同,向联合发射联盟公司、诺·格公司和蓝色起源公司授予开发资金,用于改进火箭设计。

2020年8月,美国空军公布NSSL第二阶段发射服务采购结果,选择 SpaceX公司的猎鹰9和猎鹰重型火箭,以及联合发射联盟公司的火神火箭来满足2022~2026年的30~34次军事发射需求。联合发射联盟公司预计获得60%的发射,SpaceX公司获得剩余的40%。

2023年,美国太空军发布了NSSL第三阶段征求建议书草案。该阶段刻意划分两条通道,以扩大美国本土发射供应商的参与。

其中,通道1面向商业级或风险容忍度高的任务,供应商无需完全认证,可每年加入,进行单次或小批量任务竞标。这一通道鼓励新的发射供应商加入,为火箭实验室公司、萤火虫航天公司等小型供应商逐步提升竞争力提供机会

通道2则延续前两阶段的严苛标准,仅限已验证供应商参与,要求任务保障更强且目标轨道更复杂。该通道进一步增加至最多3个供应商。这些供应商必须能够每年执行至少8个国家安全任务,并将获得每年高达一亿美元的资金,用于军事任务特有要求的相关开支,比如拥有东西海岸的发射场、垂直整合设施以及向太空司令部提供商业发射数据。

2025年4月,美国太空军授出NSSL第三阶段通道2合同,其中SpaceX公司、联合发射联盟公司、蓝色起源公司分别获得28次、19次和7次发射任务。这是一份固定价格、不定期交付合同,将从2025财年起分批次向发射供应商分配任务。任务分配后预计还有两年整合期,实际发射时间为2027~2032财年。

后续发展影响深远

美国军事发射首现“三叉戟”配置,标志着美国军事发射生态正在从单一供应商体系向多元化供应商体系转变。长期以来,美国军事发射任务一直受制于联合发射联盟公司的供应垄断。虽然后来SpaceX公司崛起,引入了竞争,但联合发射联盟公司由于存在技术代差,迅速没落,眼看即将重新进入一家独大的局面。

好在经过两次发射任务,联合发射联盟公司的火神火箭终于在2025年3月获得NSSL认证。蓝色起源公司的新格伦火箭也于2025年1月成功首飞,有望在2026年底获得认证。

近10年来,美国商业航天的快速发展,以及政府的有意扶持,使得市场竞争格局得到显著改善。航天发射市场的多元化有助于降低美国国家安全体系对单一供应商的依赖,提高发射任务的灵活性和可靠性。

随着商业航天公司的加入,美国军事发射的频率和弹性将得到显著提升。这将有助于美国太空军更好地应对紧急情况和突发需求,确保国家安全载荷顺利发射。

美国太空军正在充分利用商业领域现有资源,逐步摆脱传统研发模式,更多地依赖商业技术来满足快速变化的军事需求,进一步推动军事与商业太空资源的融合,并有望推动国际太空合作与竞争新格局的形成。

此外,在商业航天公司之间引入竞争,将极大促进航天技术的创新,以及人才和经验的积累。通过与商业航天公司合作,美国太空军还可以获取最新技术成果和解决方案,推动太空军事技术不断进步。

来源/《中国航天报·飞天科普周刊》,原标题《商业航天如何重构美国军事发射体系

文/于远航

编辑/胡蓝月