智庫建議
新空間市場的資本、控制和商業化
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4月27日，美國智庫大西洋理事會發布《新空間市場：資本、控制和商業化》的報告，指出天基技術的商業機會正在迅速擴大，從衛星通信和地球觀測到太空旅游和小行星采礦，企業利用這些新興技術的潛力是巨大的，被稱為“新空間”（NewSpace）。NewSpace對政府來說很重要，因為太空的雙重用途性質，特別是其日益商業化，將影響各國可能利用的天基技術類型，從而影響其國家安全范式。通過利用私營部門的靈活性并將其與公共部門所發揮的重要研究工作和客戶作用相結合，新空間產業可以在通過公私合作開發應對當前和未來的國家安全挑戰方面發揮關鍵作用。隨著新太空產業的擴張，政府的角色正在從太空資產的主要開發商和運營商演變為促進其商業化，同時仍然優先考慮關鍵進展。美國和盟國政府可以通過在符合其國家安全目標的領域進行戰略投資來利用這一競爭格局。事實上，蓬勃發展的新空間產業的好處不僅僅局限于美國。該領域的國際合作和競爭可以帶來更快的技術進步和經濟收益。全球新空間格局正在降低成本，增加進入太空的機會，并促進創新，這些創新不僅可以改善經濟福祉，還可以影響國家安全模式。為此，該報告將審視太空市場的總體狀況，討論行業驅動因素，并為美國和盟國的政策制定者提出建議，因為他們考慮未來政府對那些支持更廣泛的國家安全的天基活動進行投資。
1 圖 | 報告首頁 商業環境 近年來，航天工業經歷了顯著的商業化 (NewSpace)，政府與私營公司合作并向商業航天領域投入更多資金。NewSpace公司通常具有以下特征。
圖1 NewSpace公司的特征 NewSpace與天基技術的歷史方法形成鮮明對比，后者通常關注標準化以確保空間組件的可靠性和質量。這種標準化曾經且現在仍然對于載人航天的安全、系統的壽命和任務的整體成功至關重要。盡管公共部門和私營部門之間的合作有所加強，但2023年 1月在英國的維珍銀河發射失敗、2023年3月在日本發射的三菱H3失敗以及2022年6月在美國發射的失敗都清楚地提醒人們與NewSpace技術相關的挑戰。 今天，在考慮誰在天基技術研究上花費了什么時，美國和盟國政府更多地被視為客戶而不是創造者。這與美國前總統約翰·肯尼迪1962年啟動阿波羅計劃的著名演講形成鮮明對比，后者將NASA置于推動必要技術和工程需求的最前沿。事實上，自人造衛星時代（1957 年）以來，美國政府相對于私營部門的研發 (R&D) 資本流動發生了顯著變化，這種模式在許多盟國中也很明顯（見圖 2）。
圖2 美國研發與國內生產總值的比率，按研發資金來源分列（1953-2021） 對于美國太空技術而言，鑒于2004 年美國太空探索總統委員會的調查結果，這種從公共部門向私營部門的財務轉移可以說并不令人意外，該委員會建議： NASA承認并實施更大范圍的私營企業參與太空運營，其具體目標是讓私營企業承擔為NASA提供服務的主要角色。 根據委員會的調查結果，國會制定了商業軌道運輸服務計劃，旨在創造新的激勵措施來支持上游和下游太空活動的私有化。簡而言之，這項立法的目的是創造市場力量，在通過競爭降低成本的同時加強創新。 為此，開發了一種新方法來塑造 NASA 與其私人承包商之間的關系。NASA 不再是主管，而是成為這些公司的合作伙伴和客戶。這種轉變反映在合同類型的變化上，將成本加成采購替換為針對貨物交付、處置或返回以及將機組人員運送到近地軌道 (LEO) 等通用能力的固定價格支付。結果，風險從 NASA 轉移到了私營公司，導致政府對成本加成合同的監督力度減弱，并更加鼓勵創新。 漣漪效應 近年來，歐洲航天局 (ESA) 也將商業化活動列為優先事項。這也是政治和經濟壓力的結果，要求重新考慮歐洲太空政策，為消費者提供產品和服務，特別關注下游太空活動。這種向更大程度商業化的政策轉變部分是由美國 (NASA) 出現的那些結構性變化（即競爭）推動的。 同樣，在印度——繼 2020 年印度太空政策發生變化之后——私營企業不再只是政府的供應商，政府現在正在支持和投資它們，類似于NASA模式。公共政策的這些和其他轉變塑造了我們今天擁有的大部分市場。 然而，這個市場可以說是對政府對新空間公司及其技術控制的挑戰。與傳統的政府主導計劃相比，NewSpace 公司的運營更加敏捷和靈活。這種快速的創新和商業競爭可能使政府難以跟上監管框架和監督的步伐。此外，私營部門在太空活動中的作用越來越大，可以說導致國家控制權的擴散，使政府更難確保負責任地使用太空并管理與兩用技術相關的潛在安全風險。因此，政府應該尋求與新太空公司合作、共同開發和投資，以此作為影響該行業的替代方式。這種方法不僅會影響公共部門的資本流動，還會影響國家安全范式。 全球太空市場 航天工業是一個快速增長的市場，可以帶來商業和國家安全利益：2022 年該行業總價值為 4640 億美元，預計到 2040 年將達到 1.1 萬億美元左右，預計復合年增長率約 7%。在當今的整個市場中，商業部門約占 75%。從這個角度來看，2021 年全球航空航天業前十大盈利公司的總收入為 4171.5 億美元。進一步細分，美國目前是公共和私人太空活動的最大市場，占有32%的市場份額，而歐洲和英國合計占有23%。 然而，亞洲在過去五年中經歷了該市場最顯著的增長，目前占據了25% 的市場份額。在衛星發射方面，中國一直是該地區最活躍的國家，2022 年共發射了64次衛星，僅次于當年發射87次的美國。緊隨中國之后的是印度，它在2022年的四次獨立發射中部署了50多顆衛星。 在中國和印度，商業公司得到政府研發和為國家需求（包括必要合同）設計的公共項目以及需要先進衛星系統的成熟商業市場的支持。這意味著上游市場依賴政府資金蓬勃發展，而下游市場分布更均勻，不需要大量的前期投資或政府合同來維持自身。這個下游市場目前受到NewSpace對連接和基于位置的服務的需求的推動，其增長受到人口和區域經濟趨勢影響，以及政府為縮小數字鴻溝所做的努力，因為政府為衛星連接提供資金。 新空間產業發展的挑戰和機遇 新空間行業增長面臨的主要挑戰是監管環境和融資渠道。歐洲新空間生態系統證明了這一點，在結構層面上，監管框架不利于擴大必要的金融資源（公共和/或私人）以匹配歐洲政治和商業所支持的政治和商業意圖（需求）。盡管大量工程和創業人才居住在歐洲，但需求與財務之間的這種不匹配導致NewSpace的開發和利用機會放緩。圖3顯示了2020年至2022 年全球政府對空間技術投資的實際細分，圖4顯示了此類支出與GDP的關系，而圖5顯示了全球私營部門空間投資的細分，這突出了資本（VC）公司作為風險投資的重要作用。 美國幾乎占全球可用風險投資基金的一半，而歐洲僅占13%左右，可見來自美國的龐大投資規模使NewSpace 能夠在美國市場蓬勃發展，而許多盟友和合作伙伴努力獲得私人資金。要讓歐洲接受NewSpace模式，必須促進公共和私人金融與NewSpace機會之間的及時聯系。盡管如此，鑒于 NewSpace的深厚技術性質，以及風險資本家看到回報的長遠眼光，為這個行業提供大量資金仍是一個挑戰。
圖3 主要國家在2020年和2022年的太空計劃政府支出（單位：十億美元）
圖4 選定國家和經濟體的政府空間預算分配（以2020年占GDP的百分比衡量）
圖5 2000年至2021年全球太空企業投資價值，按類型（十億美元） 除了吸引資金外，NewSpace公司的商業模式還依賴于基礎技術（通常由政府提供資源）到位。這些技術包括：獲得低成本發射能力；空間制造和空間生產資源提取的條件；支持天基能量收集的基礎研究，結合可靠的輻射屏蔽；以及在日益繁忙的軌道環境中減少碎片的努力。這表明政府在積極投資深度技術以幫助培育 NewSpace可以帶來的商業市場方面發揮著持續作用。只有政府具有金融風險容忍度（一種超越風險并進入不確定性的容忍度）來進行此類努力。 雖然這些基礎技術中的每一項都具有有限的盈利能力，但它們共同構成了一個自我維持的系統，當隨后通過相對便宜的NewSpace技術加以利用時，具有巨大的利潤潛力。事實上，人類太空活動的經濟學往往意味著整體大于部分之和。為此，人們可以設想一個潛在的自我強化發展周期將如何支持太空經濟，以更便宜和更頻繁的火箭發射促進短期旅游業以及工業和科學實驗，從而導致對商業太空棲息地的需求，然后創造對太空資源的需求。然而，如果沒有政府的支持，這條道路能否輕易實現，值得懷疑。 除了傳統的天基監測、觀察和通信領域外，下列領域還提供了 NewSpace 可能會利用的更多商業機會。
圖6 NewSpace公司的商業機會 新空間產業的合作與進步 雖然上表代表了一個廣闊的前景，但許多美國盟友和合作伙伴已經處于聚合新空間技術以利用不斷增長的市場的前沿。 在丹麥，政府和私營商業參與者正在開展BIFROST項目，計劃于2024 年初啟動。BIFROST是一種基于衛星的高級在軌圖像和信號分析系統，旨在展示基于人工智能的太空監視。該衛星將搭載多功能有效載荷，為地球觀測任務（探測船只、漏油等）提供有關太空應用人工智能的信息。該任務的主要目的是建立：“一個空間平臺，用于使用多個機載傳感器獲得基于人工智能的監視和傳感器融合的進一步經驗。該衛星還將測試不同衛星之間的通信手段，以實現實時獲取情報數據，并論證戰術對地觀測的可行性。” 此外，該任務將評估在其生命周期內改變人工智能模型以改進監視系統的能力。 在瑞典和德國，OHB（一家總部位于德國的歐洲技術公司）正在與瑞士初創公司ClearSpace SA合作，執行其空間碎片清除任務ClearSpace-1。OHB將提供推進子系統并負責完整的衛星組裝、集成和測試。該任務旨在展示清除空間碎片的能力，并為未來在軌服務建立新市場。該任務將瞄準太空中的一個小型衛星大小的物體，并于2025年發射。攜帶捕獲系統有效載荷——由歐空局和歐洲工業界開發的“太空機器人”——它將使用人工智能自主評估目標并匹配其運動，在歐空局的監督下通過機械臂進行捕獲。捕獲后，合并后的物體將安全脫離軌道，以最佳角度重新進入大氣層燃燒殆盡。 在比利時，諸如Interuniversity Microelectronics Centre（又名 imec）之類的實體在開發用于太空商業化的納米技術方面處于領先地位。Imec的Lens Free Imaging系統是一種新型顯微系統，不依賴于傳統的光學技術和易碎的機械部件。相反，它通過數字全息原理運作，允許在軟件中以任何焦深重建圖像。這消除了對機械聚焦和延時圖像采集過程中發生的平臺漂移的需要，使其成為適合在太空中使用的更堅固和緊湊的系統。30Imec還在利用微重力完善太空制造，它可以最大限度地減少“重力，并能夠生產出地球上無法生產或質量上乘的商品。這與藥物化合物生產等應用特別相關、目標受體發現、在溶液中生長更大、更高質量的晶體、以及使用逐層沉積工藝制造硅晶片或視網膜植入物，所有這些都在微重力中得到增強。 在英國，農業和太空部門之間的合作旨在通過更高效和自我維持的作物生產來增強社會彈性。林肯農業食品技術研究所等研究實體正在將LEO衛星技術商業化，以改善機器人在農業中的空間定位，從而增強其精準除草、養分分配和高分辨率土壤采樣能力。此外，Horizon Technologies 等英國初創企業已經開發出新穎的方法來創建專注于電磁頻譜特定部分的信號情報，從而使公司能夠為商業和政府客戶利用元數據。Horizon 成功的一個重要組成部分是生產成本的降低以及太空發射的可及性。 在整個歐洲，ESA正在進行研發，以利用太空中的太陽能并將該能量分配給地球。在Project Solaris下，天基太陽能是從地球靜止軌道上的太陽能衛星收集太陽光，然后將其轉化為微波，并發射到地球以發電。為了成功，衛星需要很大（大約幾公里），并且地球表面整流天線也需要具有類似的規模。實現這樣的壯舉將增強地球的能源彈性，但首先需要在太空制造、光伏、電子和波束形成方面取得進步。 美國還與聯盟公司合作支持上下游新空間技術的基礎研究。美國國防高級研究計劃局 (DARPA) 的天基自適應通信節點 (BACN) 是一個將圍繞地球運行的激光軍事互聯網。Space-BACN 將創建一個網絡，搭載多顆無論如何都會發射的私人和公共衛星，使用能夠與 5000公里內的對應方通信的激光收發器。如果一個節點被禁用，衛星網絡將能夠提供高數據速率和消息的自動重新路由，并且幾乎不可能攔截傳輸。DARPA正在與德國公司 Mynaric合作，該公司為Space-BACN設計頭部，以及愛爾蘭承包商 MBryonics，后者使用電子信號改變光的相位。 雖然美國的盟友和合作伙伴提供了大量特定的太空商業機會，但成功開發的標準仍然不變：多種技術的結合、生產和維護成本的降低以及安全進入太空。考慮到這一點，美國政府可以發揮兩個作用來幫助進一步擴大這個市場：
然而，值得注意的是，一些美國高管故意在盟國司法管轄區注冊公司，并在那里進行所有研究和申請專利，以避免處理美國國際武器貿易條例 (ITAR) 的官僚挑戰，特別是與相關的嚴格控制出口NewSpace軍民兩用產品用于商業用途。這表明了兩點：第一，雖然盟友可能缺乏財力，但他們擁有可以吸引新太空公司到岸的管轄權優勢；第二，需要更新影響兩用技術的美國ITAR控制，以使新太空公司能夠蓬勃發展。如果這些公司被禁止向聯盟和合作伙伴市場銷售，那么雙重用途的模式就會被削弱，政府將無法從這種商業環境溢出到公共部門的競爭和迭代技術開發中獲益。美國政府目前在與私營部門相關的技術方面的投資不足，無法在NewSpace的背景下實施如此嚴格的出口管制計劃。這兩項政策是不協調的：有限的政府研發支出和過度的出口管制。 給美國和盟國政策制定者的建議 考慮到上述所有因素，美國和盟國的政策制定者應將重點放在加強監管和財政資源上。政府需要通過扮演靈活的客戶和深度技術投資者的角色，繼續為新空間市場的繁榮創造條件，使新空間公司能夠快速獲得政府合同，同時也幫助成熟的下一代天基技術。這有助于這些公司成長，變得有競爭力，并增強該行業。具體而言，美國和盟國政府應考慮以下事項。 建議 1：美國和盟國政府必須繼續為新航天產業提供穩定和進步的監管環境。這包括為商業太空活動提供清晰且可預測的法律框架，以及確保法規靈活并適應行業快速變化的技術和商業模式。考慮到許多新空間技術的雙重用途，ITAR是一個需要緊急改革的領域。根據對行業參與者的采訪，美國人才在歐洲建立下一代太空公司以避免過度控制和過時的ITAR限制就是一個例子。鑒于ITAR的交叉性質，美國國家安全委員會應審查ITAR規則及其對影響NewSpace的兩用技術的效用，從涵蓋國防、貿易和經濟的整體角度評估此類規則。 建議 2：美國和盟國政府應最大限度地與行業在研發方面進行共同投資，以支持公共和私營部門共同開發新技術和能力。這包括為新推進系統以及材料和納米技術的研究提供資金，這些材料和納米技術將使進入太空的通道更具成本效益和更可靠。為了支持此類資金——并注意到私人投資向盟友企業家和工程師轉移的挑戰——美國政府應考慮與盟友和合作伙伴建立一個新的多邊貸款機構 (MLI)，專注于空間技術，以提供資金和其他形式的支持商業航天行業的公司。MLI 或“太空銀行”可以提供貸款、贈款、貸款擔保、保險、以及向從事商業太空活動的公司提供其他形式的財政援助，幫助減輕與太空冒險相關的高成本和風險。這可以效仿美國已經加入的任何多邊工具。 建議 3：此外，美國政府可以根據支持更廣泛的政府目標（例如制造地點、供應網絡參與者和預期的勞動力市場影響）的某些規定，向 NewSpace公司（美國和盟國）提供稅收抵免和補助。 任何此類信貸和贈款都應通過利用合適的金融工具進行直接投資以獲取國內外新空間公司的股權來補充。至關重要的是，這應該在政府不擁有任何知識產權的情況下進行，因為這會影響出口機會，從而破壞軍民兩用模式。這樣的努力將在某種程度上最大限度地減少風險的社會化和獎勵的私有化，并且可能成為 In-Q-Tel 和/或國防部新的戰略資本辦公室的角色。 建議 4：為了進一步支持這種方法，美國政府可以創建一個國家太空聯合研發卓越中心，讓政府和工業界攜手合作，推動突破性技術的共同開發，從概念上類似的英國模式中汲取靈感設計政府合同以解決具體問題并將其授予有能力的小公司。 結論 NewSpace在為公共和私營部門客戶開發具有成本效益的創新技術方面取得了重大進展。這很重要，因為它可以推動經濟增長，并可以通過提供具有成本效益和彈性的新技術來增強國家安全。事實上，新空間市場無疑正在增長，包括美國及其盟國在內的各國政府作為新空間公司的客戶和共同開發者，在塑造這個市場方面發揮著關鍵作用。這種方法允許政府在不限制其創造力的情況下對該部門施加一定程度的影響。然而，這種工作方式可能對軍民兩用技術和公私伙伴關系方面的國家安全范式產生更廣泛的影響。 雖然 NewSpace的用例幾乎是無限的，但多個美國盟友和合作伙伴已經在打造可以帶來一定程度比較優勢的NewSpace卓越領域。為了充分利用這些機會，美國應該：
本報告僅代表作者觀點,不代表中咨智庫立場。原創編譯。 | |||||
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