【科技参考】美国发布《国家近地轨道研发战略》

长期以来，美国在空间研究和技术开发方面持续进行投资，并不断推进与世界主要国家的战略伙伴关系，确保了其在空间研究领域的全球领先地位。

近年来，随着美国对月球和火星方面的深入探索，近地轨道（LEO）的应用越来越多，许多科学问题只能通过近地轨道微重力环境中的实验来回答，一些实验可以在实际或模拟的自由落体条件下进行。同时，越来越多的商业公司加大了对LEO的开发（如通过实验卫星和有效载荷演示、创新性运载火箭、地面系统和天基实验室等参与LEO活动），国际空间站开始分阶段退役。

在新的太空发展时代，美国希望继续保持在太空研究方面的领先地位。为此，美国国家科学技术委员会于2023年3月31日发布《国家近地轨道研发战略》（以下简称《战略》），提出了美国在LEO未来研发方面发挥领导作用的愿景，包括推动科学技术进步，加强美国政府各部门间以及公私部门间合作，促进市场可持续性，扩大国际伙伴关系，吸引公众参与，支持美国太空劳动力的持续发展，最终造福全人类。

LEO环境能够利用微重力和空间独特的有利位置，解锁地球上不可能实现的科学发现和应用研究。LEO研发应同时平衡好同行评议的科学技术开发和机会驱动的商业应用。实现这一目标的途径主要有二：

一是开展变革性研发。继续开展生物科学和物质科学计划，进行与太空相关的变革性科学发现，以改善地球和太空中的生活。在国际空间站的基础上，美国政府将与私营实体合作，共同开展一系列广泛的LEO研究，以实现政府在LEO的研究和基础设施方面的国家目标。此项工作的牵头机构是美国国家航天局。

二是在太空中推进快速、可重复的实验。美国政府将支持以下研发：一是自动化技术的进步，使自主研究硬件能够取代人类干预；二是现场样品制备和先进的现场分析硬件的进步以及基于科学的宇航员任务，以促进LEO的快速迭代研究能力。公共和私营部门应加强对先进技术的投资。双方在在轨样品处理能力、空间分析和仪器仪表、高带宽通信、空间数据处理和存储、机器人、人机界面、发电和存储方面的投资有助于推动科学发现和创新，并支持后期研发原型。此项工作的牵头机构是美国国家航天局。

美国鼓励利用LEO这一独特的环境来应对科学、医学、制造业、通信、农业和国家安全等全球挑战。美国将在政府和非政府研究机构间建立伙伴关系，分享天基研发成果。联邦部门和机构将探索启动新的、具有潜在颠覆性的LEO研究计划。这些计划将通过明确的成本分担机制，促进机构间、国际间、非政府用户团体间以及商业伙伴间的合作。实现这一目标的途径主要有三：

一是鼓励相关方参与LEO国家实验室的建设。美国国家航空航天局正在研究建立一种由政府资助支持的LEO国家实验室模式。政府将探索建立合作框架以促进政府、学术界、工业界和国际伙伴的参与和合作。这些框架将确保数据、资源、标准和需求得到广泛共享。未来的LEO国家实验室将涉及轨道和亚轨道平台、现有及新建的地面设施，包括能源部的国家实验室、国家航空航天局的太空飞行和研究中心、国防部的服务研究实验室、美国各大学和私营部门伙伴。为在未来空间态势感知技术标准和卫星网络安全方面取得进展，实验室将继续在前沿研究领域与美国商务部展开合作。此项工作的牵头机构是美国国家航天局。

二是促进数据共享。2022年美国科技政策办公室《公共获取备忘录》提出，政府资助的科学研究数据应通过开放数据库共享。进行天基科学研究的人员也应公开分享其研究成功和失败的数据，以促进开放性，最大限度地提高研究投资，并提高透明度。各部门和机构应考虑鼓励私营实体通过数据库共享非竞争性数据，加速新技术的发现和开发。此项工作的牵头机构是美国国家航天局。

三是优先考虑将LEO用于科学研究。美国政府将通过制定最佳实践、指导方针并改进技术，实现低轨道生态系统的持久性使用；继续进行科技研发以防止和处理轨道碎片，开发新技术以增加航天器的续航时间；开展LEO相关基础和应用研究，助力保护美国国家安全利益。此项工作的牵头机构是美国商务部。 

美国政府将继续加强与商业部门的合作，支持商业LEO卫星接入提供商实现经济效益，这将确保美国在国际空间站退役前能够可持续地获得高质量研究设施。美国政府将鼓励开发配备基础设施的LEO平台，为多样化的用户群助力天基研究。实现这一目标的途径主要有三：

一是支持载人航天的非传统应用。美国政府将支持往返商业平台的运输，使新用户能够在LEO上展示新的应用，更有针对性地解决其在现实世界中面临的挑战。美国政府还将确定优先事项，进行优先级排序，制定流程，并让各方参与进来。此项工作的牵头机构是美国航空航天局。

二是确保小企业在未来商业平台上能够公平使用设备和仪器。为鼓励小企业开展和加强天基研究，美国政府将为其创造机会，包括：向其提供开源资源，上面列有在LEO研究方面寻找合作伙伴的私营机构的名单，利用小企业创新研究与小企业技术转移计划，征求与美国政府任务一致的小企业天基研究提案。美国政府将通过提供有竞争力的政府拨款，支持商业航天初创企业建立有前景的科技能力和应用。此项任务的牵头机构为商务部。

三是解决天基研发市场化的经济和监管障碍。美国政府鼓励商业公司将天基研发纳入其地面研发战略；促进美国政府与商业部门自愿进行技术转移和专利采购；确保监管流程使商业部门能够高效、安全运营，并在适当情况下就知识产权的所有权、保护和使用制定一致的指导方针；评估现有的出口管制政策以确保促进和保护空间技术之间的平衡。此项任务的牵头单位为商务部。

美国政府将推动自由市场，并与伙伴共同保护知识产权，以促进未来太空技术的进步。美国还将积极参与联合国和平利用太空委员会等相关国际组织，利用其经验和专业知识，促进形成稳定且负责任的LEO研发。实现这一目标的途径主要有二：

一是深化和拓展国际合作。美国政府将继续利用已建立的关系，与盟友和伙伴就未来天基研究重点进行协调；定期与国际利益相关方接触，履行美国的国际义务，并倡导负责任的行为准则；利用参与LEO的商业公司运营的新兴市场满足美国LEO研究需求；与新兴航天国家合作。美国政府还将继续鼓励透明度、数据共享、互操作性和相关规范，以促进天基基础研究国际合作。此项任务的牵头机构为航空航天局。

二是鼓励建立和实施载人航天安全协调机制。在后国际空间站LEO环境中，美国将带头制定和实施开放、透明和可信的载人航天安全国际政策和实践。美国将推广使用国际公认的共同标准，共享人类航天任务的轨道信息和宇航员生命健康潜在威胁的信息。美国还将支持具有航天潜力的发展中国家提升能力，支持其参与载人航天安全协调。此项任务的牵头机构为交通部。

一是支持STEM教育和劳动力发展。美国政府将促使对太空感兴趣的学龄前至12年级学生加大对航天领域的接触，鼓励学生通过体验式学习积极参与当前计划。同时，加强对教育工作者的培训和课程开发等专业支持，如开展将在轨实验直播到教室的活动、开展学生在轨道上远程设计和进行实验的活动等。此项任务的牵头机构为教育部。

二是增加代表性不足群体参与天基研发的机会。美国政府将创建并定期更新载有太空飞行机会的网页，优先向该群体分配一定资源。美国政府还将支持大型成熟的天基研发机构与代表性不足机构建立伙伴关系。此项任务的牵头机构为国家航空航天局。

三是加强美国高校空间科技能力建设。美国政府将为高校提供设备补助、合作研究补助金，设立学生和博士后奖学金、合作研究中心，支持预备役军官训练学校的空间计划等。此项任务的牵头机构为国防部。

通过对主要内容进行分析，我们发现《战略》具有以下几个特点。

LEO研发涉及多个领域和环节，需要多个部门的统筹协调。为此，美国在国家科技政策办公室下设立了LEO科技机构间工作组，协调与天基研究和平台接入有关的科技政策、战略以及联邦研发工作。本次战略就是工作组的成果，涉及多方面的政策目标，包括科技发展、市场化、标准与规范、国际合作、人才培养等。为更好地推进战略的实施，战略针对每项任务都明确了牵头机构和支持机构，牵头机构包括国家航空航天局、商务部、教育部、国防部等。

LEO环境能够利用微重力和空间独特的有利位置，解锁地球上不可能实现的科学发现和应用研究，有望带来开创性和突破性创新成果。基于国际空间站的开创性工作，美国在空间研究领域一直处于全球领先地位。为继续保持和加强这一地位，美国通过《战略》对在LEO开展的重点研发工作、支持开展太空试验的技术（在轨样品处理、空间分析和仪器仪表、高带宽通信等）进行了部署，为国家支持重点明确了方向。

近年来，美国航天公司（蓝色起源、Nanoracks、Northrop Grumman、Sierra Space等）在LEO开发中的作用日渐突出。《战略》强调要进一步加强企业在LEO研发的作用，包括创新美国政府和私营航天企业的合作方式，支持航天公司实现经济效益以激发企业对空间研发的兴趣，确保小企业能够公平使用航天平台上的设备和仪器，解决天基研发市场化的经济和监管障碍。美国政府希望通过发挥商业公司的作用，确保美国在从国际空间站向未来商业低轨道平台过渡期间和之后建立一个强大和持续的天基生态系统，保持美国的全球领导者和首选合作伙伴地位。

编译：中国科学技术信息研究所  程如烟  邹琰宁

审校：中国科学技术信息研究所  张丽娟

来源：《科技参考》2023年第32期