美国需要更多太空港吗?

一项新的行政命令要求到本十年末美国每年发射 1,000 次以上火箭。重新思考国家的太空港将是关键

来源:科学美国人

忘掉月球上的靴印或人类登陆火星的任务吧——真正的 21 世纪太空竞赛将更多地取决于谁能发射最多的火箭和卫星。

至少,美国新近更新的国家太空运输政策(NSTP)是这么建议的,该政策要求迅速扩建国家的太空港。白宫在8月20日发布的总统备忘录中宣称,到2030年,美国“太空运输范围必须扩大到每年支持1000次以上的发射和再入”。这是美国现有太空运输能力的五倍多。 2025 年,在美国领土上进行了 181 次发射。这个数字本身就超过了 2013 年美国发射次数的 10 倍,这一年奥巴马政府创建了上一个 NSTP。

推动建设更多太空港反映出对商业卫星的需求猛增,以及政府对开发更多太空基础设施以及军事和民用应用在轨服务的兴趣日益高涨。一些分析人士认为,随着反对在地球上建造此类设施的声音越来越大,人工智能轨道数据中心将成为下一个前沿领域。 SpaceX 是迄今为止美国乃至全球在航天发射和卫星领域最活跃的公司,其近期创纪录的首次公开募股 (IPO) 计划进一步推动了这一新兴市场的主导地位。该公司刚刚在路易斯安那州获得了价值 1000 亿美元的新太空港的土地,作为其在轨道上放置多达 100 万颗卫星作为数据中心的冲刺计划的一部分。

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SpaceX 已经在德克萨斯州农村地区运营其 Starbase 太空港,并在加利福尼亚州和佛罗里达州海岸的政府太空港运营发射台。跟踪发射和航天发射场统计数据的天体物理学家乔纳森·麦克道尔 (Jonathan McDowell) 表示,该公司在路易斯安那州增设的另一座高容量设施象征着新 NSTP 的崇高目标及其根本目的。

“我认为,这对于 SpaceX 所有计划的未来至关重要,”他说,因为该公司正在寻求将许多人工智能卫星放置在极地轨道上,而这些轨道很难从其现有的太空港进入。从 SpaceX 位于佛罗里达州和德克萨斯州的发射台将这些卫星发射到极地轨道需要火箭飞越大城市附近,但从路易斯安那州发射可以通过飞越公海和墨西哥部分地区到达那里。他补充道,美国极地轨道的其他选择很少:太多人居住在加利福尼亚州范登堡太空部队基地附近,该公司无法忍受大量、嘈杂的星舰发射。与此同时,阿拉斯加太平洋太空港综合体虽然足够偏远,但受到北极冬季天气的严重限制,而且迄今为止还没有 SpaceX 的存在。

2026 年 4 月 19 日,观众观看蓝色起源新格伦火箭准备从佛罗里达州卡纳维拉尔角太空部队站的 36 号发射台发射。

Paul Hennessy/Anadolu Agency/Getty Images

然而,他希望看到“更加清晰一点”的一个领域是“从政府运营的太空设施转向私营部门”的问题,他说。他补充说,除了对国家安全或公共安全的威胁之外,美国太空政策的标准一直是并且仍然是不会排除或阻止商业太空活动。

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SpaceX 在路易斯安那州的收购表明美国太空港已经面临压力。航空航天公司太空政策与战略中心民用和商业政策主任布莱恩·韦登表示,虽然它们的基础设施还没有完全达到容量,但无法跟上政府和工业界新兴的太空访问需求。解决办法并不只是建造更多的发射台那么简单,支持基础设施也至关重要:“比如更换恰好成为瓶颈的桥梁,或者升级现场燃料储存或燃料发电或客户低温技术,”威登说。他补充说,一个特别的痛点是有效载荷处理设施。“你必须有一栋建筑物能够在将有效载荷运送到现场时接收它们......但这些设施还不够,特别是对于更大、更复杂的有效载荷以及需要特殊保护的[国家]安全有效载荷。”

乔治华盛顿大学太空政策研究所所长斯科特·佩斯 (Scott Pace) 表示,自奥巴马政府以来,由于相关的彻底技术和政治变革,国家太空计划 (NSTP) 的更新早就该进行了。佩斯是特朗普第一任期内美国太空政策的关键设计师,他指出,当时 SpaceX 的 Starlink 互联网服务等卫星巨型星座的崛起已经对先前存在的 NSTP 的原则构成了压力。他说,除了太空港的推动之外,这次更新还因为指定了发射无线电频谱以及使有关航空航天技术出口和许可控制的政策现代化而受到赞扬。

这一标准帮助了 SpaceX 的迅速崛起,更广泛地说,也帮助了令全世界羡慕的美国商业航天领域的迅速崛起。但是,佩斯说,这些成功也应该引起政策制定者的质疑,即美国宇航局等民间政府机构是否以及为什么需要首先运营发射场。例如,佩斯认为,位于佛罗里达州的美国宇航局肯尼迪航天中心(KSC)主要是为了支持航天局的太空发射系统巨型火箭执行阿耳忒弥斯任务,将宇航员送回月球——就像它之前支持航天飞机计划一样。与此同时,他表示,对 KSC 发射台的大多数实际需求都是商业性的,这主要是因为对巨型星座的需求。 “如果从长远来看,巨型星座被证明在商业上不可行,那么其中很多都会消失,”他补充道。

至于重返点,新的总统备忘录指导在联邦土地上确定额外的指定重返区,并考虑关键的相关安全标准。就像发射一样,再入大气层可能会将危险碎片掉落到地面上,为了安全起见,需要大片隔离区,远离人员和敏感基础设施。除了需要容纳 SpaceX 和 Blue Origin 多用途火箭的多次再入飞行外,另一种需要考虑的类型来自 Sierra Space 的 Dream Chaser 太空飞机,该飞机最近获得了首次轨道飞行的新合同。佩斯说,另一个广泛关注的问题是,随着轨道衰减,大量卫星重新进入地球大气层而引起的环境问题。

Sierra Space Corporation 的追梦者太空飞机 Tenacity,在佛罗里达州卡纳维拉尔角的 NASA 肯尼迪航天中心的空间系统处理设施中准备进行声学测试。

更新后的 NSTP 关于更多太空港的指令乍一看似乎没有必要,因为联邦航空管理局目前在美国列出了 20 多个获得许可的太空港。然而,其中许多太空港的能力和运营都相当有限,而且美国太空港总体上一直在努力维持稳定的收入;例如,律师罗杰·B·汉德伯格 (Roger B. Handberg) 2014 年在《社会技术》杂志上发表的一篇论文追踪了由于“技术、市场的变化和选择的缺乏”而没有有意义地发射的国家商业航天发射场。

最近,新墨西哥州的美国太空港表示,其主要客户维珍银河公司在航班之间的长时间停顿正在影响其收入。拟议的缅因州航天港综合体旨在支持 bluShift Aerospace,该公司最近更多地转向高超音速飞机,自 2024 年以来几乎没有更新。

新的 NSTP 并未详细说明美国太空港的激增究竟是如何发生的,但麦克道尔建议,可以从其他国家建立自己的太空港的尝试中吸取教训。例如,位置只是许多重要因素之一,例如不仅来自周围社区而且来自商业客户的持续支持。

“一个有趣的例子是巴西的 Alcântara,几十年来他们一直在尝试将其商业化,”他说。他补充道,这些努力旨在吸引国际客户,例如乌克兰和俄罗斯政府,以及韩国初创公司 Innospace。但成功一直是难以捉摸的——麦克道尔说,考虑到该地点近乎理想的偏远赤道地区,这一点就显得更加引人注目。 (靠近赤道发射的火箭可以从地球自转中获得更快的速度,从而节省燃料。)

美国要求更多的射程和再入区域的另一个连锁反应是国际竞争,这可能会“稀释市场”,而该国希望在内部提供的服务正是如此。例如,麦克道尔说,欧盟各地的初创企业正在欧洲大陆各地使用或建造各种较新的太空港。由于Rocket Lab的存在,新西兰拥有相当成熟的市场。虽然加拿大有更多的初创企业,但它似乎已经做出了承诺:今年早些时候,新斯科舍省农村地区的海上发射服务公司的一个年轻太空港获得了 2 亿加元(1.45 亿美元)的政府资助,其中很大一部分是出于国防原因。

国际竞争和航天港客户缺乏持续努力的结合可能表明,美国航天港不存在 NSTP 所呼吁的可行的增长商业模式。美国太空港和缅因州太空港综合体最近的困境,以及需求下降的太空港的关闭,例如佐治亚州的卡姆登太空港,都表明了基本的市场经济学:供给和需求。关键不仅在于提供额外的产能,还在于提供持续的需求信号。尽管距离支持每年超过 1,000 架次航班的十年末最后期限只有几年的时间,但美国政策制定者应该意识到,这一目标本身可能需要在 2030 年之后进行数十年的投资。