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远望智库开源情报中心 忆竹 编译 大西洋理事会斯考克罗夫特战略与安全中心4月份发表题为“新空间市场——资本、控制和商品化”的报告，内容如下： 天基技术的商业机会正在迅速扩大。从卫星通信和地球观测到太空旅游和小行星采矿，企业利用这些新兴技术的潜力是巨大的，被称为“新空间”。 政府理解新空间模式很重要，因为空间的双重用途性质，特别是其日益商业化，将影响各国可能利用的天基技术类型，并因此影响其国家安全模式。通过利用私营部门的灵活性，并将其与公共部门的基本研究工作和客户角色相结合，新空间产业可以通过公私合作发展，在应对当前和未来的国家安全挑战方面发挥关键作用。 随着新空间产业的发展，政府的作用正在从空间资产的主要开发者和运营者转变为促进空间资产的商业化，同时仍然优先考虑关键进展。美国及其盟国政府可以利用这一竞争格局，对符合其国家安全目标的领域进行战略性投资。然而，对他们来说，首先了解并适应他们在这个动态环境中不断变化的角色是至关重要的。 事实上，新兴的新空间产业的好处不仅限于美国。这一领域的国际合作和竞争可以带来更快的技术进步和经济收益。全球新空间格局正在降低成本，增加进入太空的机会，并促进创新，不仅可以改善经济福祉，还可以影响国家安全模式。 为此，本文将考察空间市场的总体状况，讨论行业驱动因素，并为美国和盟国的政策制定者提出建议，帮助他们考虑未来政府对那些支持更广泛的国家安全目标的天基活动的投资。 图1：新空间公司的特点
一、太空商业环境 近年来，空间工业经历了重大的商业化（新空间），政府与私营公司结成伙伴关系，对商业空间部门进行更多投资。新空间公司通常具有上面图1中列出的许多特征。 新空间与天基技术的历史方法形成对比，后者通常侧重于标准化，以确保空间部件的可靠性和质量。这种标准化对于载人航天飞行的安全、系统的长寿命和任务的整体成功是必不可少的。尽管公共和私营部门之间的合作有所增加，但2023年1月在英国的“维珍银河”号发射失败、2023年3月在日本的三菱H3发射失败以及2022年6月在美国失败的Astra发射都清楚地提醒人们注意与新空间技术相关的挑战。 现在，当考虑谁在太空技术研究上花费多少时，美国和盟国政府可以更多地被视为客户而不是创造者。这与美国前总统约翰·肯尼迪1962年启动阿波罗计划的著名演讲形成鲜明对比，该演讲将美国宇航局置于推动必要技术和工程需求的前沿。事实上，自（1957年）人造卫星时代以来，美国政府相对于私营部门的研发资本流动已经发生了显著变化。这种模式在许多盟国中也很明显(见图2) 图2:美国1953-2021年研发国内生产总值以及研发与国内生产总值的比率
鉴于2004年美国太空探索总统委员会的调查结果，对美国太空技术来说，这种从公共部门到私营部门的资金转移可以说是不足为奇的，该调查结果建议： 美国宇航局（NASA）认识到并实施了更大规模的私营企业参与空间业务，其具体目标是让私营企业承担为美国航天局提供服务的主要角色。美国宇航局的作用必须仅限于那些有无可辩驳的证据表明政府能够进行所提议的活动的领域。 由于该委员会的调查结果，国会制定了商业轨道运输服务计划，该计划旨在制定新的激励措施，支持上游和下游空间活动的私有化。简而言之，该立法的目的是创造市场力量，促进创新，同时通过竞争降低成本。 为了做到这一点，开发出来一种新的方法，以塑造NASA和它的私人承包商之间的关系。NASA不再是监管者，而是成为了这些公司的合作伙伴和客户。这种转变反映在合同类型的变化上，用一般能力的固定价格付款取代成本加成（Cost Plus）采购，如货物交付、处置或返回，以及将机组人员运送到低地球轨道（LEO）。结果，风险从NASA转移到了私人公司，导致政府对成本加成合同的监控不那么严格，而是更多地鼓励创新。
二、涟漪效应 近年来，欧洲航天局(ESA)也将商业化活动列为优先事项。这也是政治和经济压力的结果，要求重新考虑欧洲的空间政策，为消费者提供产品和服务，特别关注下游空间活动。这种更加商业化的政策转变部分是由美国（NASA）出现的结构变化（即竞争）所驱动的。 同样，在印度——在2020年印度太空政策发生变化后——私营企业不再仅仅是政府的供应商，政府现在也在支持和投资它们，类似于美国宇航局的模式。公共政策的这些和其他转变塑造了我们今天的市场。 然而，这个市场可以说是对政府控制新空间公司及其技术的挑战。新空间公司的运作比传统的政府主导的项目更加灵活。这种快速的创新和商业竞争可能会使政府难以跟上监管框架和监督的步伐。此外，私营部门在空间活动中日益增加的作用可能导致国家控制的分散，使政府更难确保负责任地利用空间和管理与军民两用技术相关的潜在安全风险。因此，政府应该寻找合作伙伴，共同开发和投资新空间公司，作为影响该部门的替代方法。这一方针不仅影响公共部门资本流动，也影响国家安全模式。 三、全球航天市场 航天产业是一个快速增长的市场，可以带来商业和国家安全利益：2022年，整个航天行业的价值为4640亿美元，预计到2040年将达到1.1万亿美元左右，预计复合年增长率（CAGR）约为7%。在今天的总市场中，商业部门约占75%。从这个角度来看，2021年全球航空航天业十大盈利公司的总收入为4171.5亿美元。进一步细分，美国目前是公共和私人空间活动的最大市场，占32%的市场份额，而欧洲和英国合计占23%。 然而，在过去的五年里，亚洲经历了这个市场最显著的增长，现在占据了25%的市场份额。在卫星发射方面，中国是该地区最活跃的国家，2022年共发射了64次，仅次于美国，美国当年发射了87次。落后于中国的是印度，它在2022年的四次发射中部署了超过50颗卫星。在中国和印度，商业公司得到政府研发和为国家需求设计的公共项目（包括必要的合同）的支持，以及需要先进卫星系统的成熟商业市场的支持。这意味着上游市场依赖政府资金繁荣，而下游市场分布更加均匀，不需要大量的前期投资或政府合同来维持自身。这一下游市场目前受到对连通性和基于位置服务的新空间需求的驱动，其增长受到人口和区域经济趋势的影响，也受到政府资助卫星连通性以缩小数字鸿沟的努力的影响。 四、新空间产业发展的挑战和机遇 新空间产业增长的关键挑战是监管格局和融资渠道。欧洲新空间生态系统证明了这一点，在该生态系统中，从结构层面来看，监管框架不利于扩大与欧洲政治和商业领袖支持的政治和商业意图（或需求）相匹配所必需的财政资源（公共和/或私人）。尽管欧洲有大量的工程和创业人才，但需求和资金实力之间的这种不匹配导致了新空间机会的开发和利用的放缓。图3显示了全球政府2020年至2022年期间在空间技术方面的实际投资明细，图4显示了此类支出与国内生产总值的关系，而图5显示了全球私营部门空间投资明细，突出了风险投资公司的重要作用。 图3：2020年至2022年期间全球各国在空间技术方面的投资明细（单位：10亿美元）
图4：部分国家和经济体政府空间技术预算（以2020年占国内生产总值的份额来计算）
图5：2000年至2021年全世界空间风险投资的价值（按类型分）
我们注意到美国几乎占全球可用风险投资基金的一半，而欧洲仅占13%左右，很明显，来自美国的投资规模使得新空间在美国市场蓬勃发展，而许多盟友和合作伙伴难以获得私人资金。 为了让欧洲接受新空间模式，条件必须促进公共和私人融资与新空间机会之间的及时联系。也就是说，鉴于新空间的深层技术性质，以及风险资本家看到回报的长期视野，为该部门融资仍然是一个挑战。 除了吸引融资，新空间公司的商业模式还依赖于基础技术——通常由政府提供资源——来实现。这种技术包括：获得低成本发射能力；空间制造和空间生产资源提取的条件；支持天基能量收集的基础研究，结合可靠的辐射屏蔽；以及在日益繁忙的轨道环境中减少碎片产生的努力。这表明，政府在积极投资于深度技术以帮助培育新空间能够带来的商业市场方面有着持久的作用。只有政府有金融风险容忍度（这种容忍度让一个人超越风险，进入不确定性）来承担这样的努力。 虽然这些基础技术中的每一项都具有有限的盈利能力，但它们共同形成了一个自我维持的系统，当随后通过相对廉价的新空间技术加以利用时，具有巨大的盈利潜力。事实上，人类空间活动的经济效益往往意味着整体大于部分之和。为此，人们可以设想一个潜在的自我强化发展周期将如何支持空间经济，更便宜和更频繁的火箭发射使短期旅游和工业及科学实验成为可能，导致对商业空间生境的需求，这将创造对空间资源的需求。然而，如果没有政府的支持，这条道路很难走得通。 图6：新航天公司的商业机会
除了传统的基于空间的监测、观察和通信领域之外，上面列出的行业还提供了新空间可能利用的更多商业机会。虽然上表代表了一个广阔的前景，但美国的许多盟友和合作伙伴已经在整合新空间技术以利用不断增长的市场方面处于领先地位。 在丹麦，政府和私营商业机构正在开展BIFROST项目，计划2024年初推出。BIFROST项目是一个基于卫星高级在轨图像和信号系统，旨在展示基于人工智能的太空监视的分析。该卫星将搭载多用途有效载荷，为探测船只、石油泄漏等领域提供应用人工智能信息地球观测任务。该任务的主要目的是建立:“一个在太空中使用多个机载传感器获得基于人工智能的监视和传感器融合方面进一步经验的平台。该卫星还将测试不同卫星之间的通信手段，以实现对情报数据的实时访问，并展示战术地球观测的可行性。”此外，任务将评估在其寿命期间改变人工智能模型的能力，以改进监视系统。
在瑞典和德国，OHB（一家总部位于德国的欧洲技术公司）正在与瑞士初创企业ClearSpace SA合作清除空间碎片任务。OHB将提供推进子系统，并负责完整的卫星组装、集成和测试。该任务旨在展示清除空间碎片的能力，并为未来的在轨服务建立一个新的市场。 该任务将于2025年发射，目标是太空中一个小型卫星大小的物体。携带由欧空局和欧洲工业开发的捕捉系统有效载荷“太空机器人”，它将使用人工智能来自主评估目标并匹配其运动，捕捉在欧空局的监督下通过机械臂进行。捕获后，组合物体将安全脱离轨道，以最佳角度重返大气层烧毁。 在比利时，像大学间微电子中心（IMEC）这样的实体在开发用于太空的商业化纳米技术方面处于领先地位。IMEC的无透镜成像系统是一种新型的显微系统，不依赖于传统的光学技术和脆弱的机械部件。相反，它是通过数字全息术的原理工作的，该原理允许图像随后在软件中以任何焦距深度重建。这消除了机械聚焦的需要和在延时图像采集过程中发生的载物台漂移，使其成为适合在空间使用的更坚固和紧凑的系统。IMEC还在利用微重力完善空间制造，这最大限度地减少了“重力，并使地球上无法生产的产品或质量上乘的产品得以生产。这尤其与诸如药物化合物生产的应用相关；目标受体发现在溶液中生长更大、更高质量的晶体；以及使用逐层沉积工艺制造硅晶片或视网膜植入物，”所有这些都在微重力下得到增强。 在英国，农业和航天部门之间的合作寻求通过更高效和自我维持的作物生产来增强社会复原力。林肯农业食品技术研究所等研究实体正在将LEO卫星上的技术商业化，以改善农业机器人的空间定位，从而增强其精确除草、养分调配和高分辨率土壤采样能力。此外，地平线技术（Horizon Technologies）等英国初创企业已经开发出创建专注于特定电磁波谱部分的信号情报的新方法，使该公司能够利用商业和政府客户的元数据。地平线技术成功的一个重要因素是生产成本的降低和航天发射的便利性。 太阳在太空中提供太阳能，并将能量输送到地球。根据Solaris项目，天基太阳能从地球静止轨道上的太阳能卫星获取阳光，然后转化为微波，并向下传输到地球以发电。为了成功，卫星体积需要很大（大约几公里），地面整流天线也需要有类似的规模。实现这一壮举将增强地球的能源弹性，但首先需要在太空制造、光电、电子和波束形成方面取得进步 美国还与盟国公司合作进行基础研究，以支持上游和下游的新空间技术。美国国防高级研究计划局（DARPA）天基自适应通信节点（BACN）是一个激光启动的军事互联网，将绕地球运行。太空BACN将创建一个网络，搭载在无论如何都会发射的多颗私人和公共卫星上，使用能够与5000公里内的同行通信的激光收发器。卫星网络将能够提供高数据速率 如果一个节点被禁用，自动重新路由消息，这将是几乎不可能的拦截传输。DARPA正在与一家德国公司Mynaric和一家爱尔兰承包商MBryonics合作，前者为太空BACN设计头部，后者使用电子信号改变光的相位，目标是在2025年在太空中拥有一个工作原型。尽管美国的盟友和合作伙伴提供了大量基于太空的特定商业机会，但成功开发的标准仍然不变:多种技术的结合，生产和维护成本的降低，以及在太空中操作的安全通道。考虑到这一点，美国政府可以扮演两个角色来帮助进一步扩大这个市场: ■充当一个可靠、熟练的客户，能够快速签发合同（注意，许多新空间公司没有大量的运营资金，因此不能等待几个月的合同确认）。 ■继续投资于深度技术，并开发新空间将寻求利用的基础上游构件。 然而，值得注意的是，一些美国企业高管故意在盟国管辖区注册公司，并在那里进行所有研究和申请专利，以避免应对美国国际武器交易条例（ITAR）的官僚挑战，特别是与出口两用产品用于商业用途相关的严格控制。这说明了两点：第一，虽然盟国可能缺乏财力，但他们有管辖权，可以吸引新的太空公司到他们的海岸；第二，美国ITAR对军民两用技术的控制需要更新，以使新空间公司能够蓬勃发展。 如果这些公司被禁止向盟国和伙伴市场销售产品，那么双重用途的模式就会变得微不足道，政府将无法受益于从这种商业环境蔓延到公共部门的竞争和迭代技术发展。如图2所示，美国政府目前在与私营部门相关的技术上投资不足，无法在新空间环境下实施如此严格的出口管制计划。这两项政策是不协调的：有限的政府研发支出和过度的出口管制。
五、给美国和盟国决策者的建议 考虑到上述所有因素，美国及其盟友的政策制定者应该专注于加强监管和金融资源。政府需要继续为新空间市场的繁荣创造条件，扮演灵活的客户和深度技术投资者的角色，使新空间公司能够快速获得政府合同，同时帮助成熟的下一代天基技术。这有助于这些公司成长，变得有竞争力，并加强该部门。具体而言，美国及其盟国政府应考虑以下几点: 建议1:美国和盟国政府必须继续为新空间产业提供稳定和进步的监管环境。这包括为商业空间活动提供一个明确和可预测的法律框架，以及确保条例具有灵活性，能够适应该行业快速变化的技术和商业模式。鉴于许多新的空间技术的双重用途性质，ITAR是一个迫切需要改革的领域。根据对行业参与者的采访，美国在欧洲建立下一代航天公司，以避免过度控制和过时的ITAR约束，这就是这个问题的例证。鉴于ITAR的跨领域性质，美国国家安全委员会应检查ITAR规则及其对影响新空间的两用技术的效用，从涵盖国防、贸易和经济的整体角度评估此类规则。 建议2:美国和盟国政府应该最大限度地与研发工业共同投资，以支持公共和私营部门新技术和能力的共同发展。这包括资助新推进系统的研究，以及能够以更具成本效益和更可靠的方式进入太空的材料和纳米技术。为了支持这种资助——并注意到私人投资找到通向盟国企业家和工程师的道路挑战——美国政府应该考虑与盟国和伙伴建立一个新的多边贷款机构（MLI ），专注于空间技术，为商业航天行业的公司提供资金和其他形式的支持。MLI或“空间银行”可以向从事商业空间活动的公司提供贷款、赠款、贷款担保、保险和其他形式的财政援助，帮助减轻与空间活动相关的高成本和高风险。这可以仿效美国已经加入的任何多边机构 建议3:美国政府可以根据支持更广泛目标的某些政府条款，如制造地点、供应网络参与者和预期的劳动力市场影响，向新空间公司（美国和盟国）提供税收抵免和拨款。 任何此类信贷和赠款都应辅之以利用适当的金融工具进行直接投资，在国内外收购新空间公司的股份。至关重要的是，这应该在政府不拥有任何知识产权的情况下进行，因为这会影响出口机会，从而破坏两用模式。这种努力将在一定程度上降低风险的社会化和奖励的私有化，并且可以是In-Q-Tel和/或国防部新的战略资本办公室的任务 建议4：为了进一步支持这种方法，美国政府可以建立一个国家空间合作研发卓越中心，让政府和工业紧密合作，共同开发突破性技术，从概念上类似的英国模式中获得灵感，设计政府合同来解决具体问题，并将合同授予有能力的小公司。 六、结束语 新空间在为公共和私营部门客户开发具有成本效益的创新技术方面取得了重大进展。这一点很重要，因为它能推动经济增长，并能通过提供新的、高成本效益的、有弹性的技术来增强国家安全。事实上，新空间市场无疑正在增长，包括美国及其盟国在内的各国政府在塑造这一市场方面起着至关重要的作用，它们既是新空间公司的客户，也是共同开发者。这种方法允许政府在不限制其创造性的情况下对该部门施加一定程度的影响。然而，这种工作方式可能会对两用技术和公私伙伴关系方面的国家安全模式产生更广泛的影响。 虽然新空间的使用案例几乎是无限的，但美国的多个盟友和合作伙伴已经在打造新空间的优势领域，可以带来一定程度的比较优势。为了充分利用这些机会，美国应该: 1．尽可能保持市场开放，以鼓励竞争，从而推动创新。 2．在不获取任何知识产权的情况下，为联合学术界、政府和行业之间的共同发展提供具体的计划和地点。 3．扮演一个敏捷的顾客。 4．确保保护美国太空利益的法规（即ITAR）之间的务实平衡和那些释放创新的双重用途努力。 5．通过一家MLI银行与盟友一起创建新的金融工具，以支持帮助私营部门将下一代突破性天基技术商业化所需的金融投资。 |
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