一、引言

目前，世界范围内航天商业化蓬勃开展。航天商业化是指原本只为政府、军队、国家安全需求服务的航天基础设施向商业市场开放，原本只为政府服务的航天制造企业、航天系统运营企业也向商业市场寻求合同，而政府和军队作为大客户进入市场，按商业规律进行招标和采购。在载人航天领域，以Space X为首的新兴火箭发射公司迅速发展，取得举世瞩目的成就，获得政府的大量订单。除了轨道运输外，国际空间站（ISS）空间应用领域也蕴藏着很多商业元素。ISS的空间应用项目主要包括医学与生物学研究、生物工程、空间技术、材料科学、教育活动、地球物理学及对地观测等7个方面的科学研究和应用。通过征集商业项目，或吸引商业公司参与与空间应用相关的任务活动，国际空间站空间应用领域的商业化成就显著。

国际空间站在取得丰富应用成果的同时，也给其主导国美国带来了沉重的财政负担，NASA平均每年花在国际空间站上的费用大约为40亿美元，约占NASA总经费的五分之一。正因为如此，美国航天局在2018年3月12日宣布将于2025年终止对国际空间站的直接支持，并将其交给商业公司运营。国际空间站给我们的启示是，单靠国家财政支持的空间站运营很难一直延续，载人航天的商业化，尤其是空间站的商业化是维持其长久运营的有效途径，是发展的必然。

我国空间站预计2022年建成，并计划在轨运行10年，这为大规模的微重力研究和其他空间科学研究的发展提供了契机，也为商业项目的开展提供了契机。如果能在空间站运营之初便介入一些商业化运作，不仅能降低建设和运行的成本，提高空间站的经济、社会效益，还能孕育商业模式、创新项目等，对空间站的持续发展大有裨益。在我国，载人航天空间应用领域的商业化的探索还比较少。通过借鉴国际空间站商业化的做法，本文适当超前规划，并针对空间站空间应用领域的特点、国家战略和社会商业化需求提出适当的做法建议，具有重要的现实意义和深远的社会效益。

二、国际空间站吸引商业项目的做法

2.1 国际空间站商业化项目的管理

为了充分利用国际空间站的美国舱段，NASA委托空间科学促进中心CASIS面向全美的研究所、高校及企业和个人公开招标或征集各类空间科学项目和商业项目。CASIS综合分析各种因素，确定要重点支持的领域，对空间条件有需求的机构可以申请重点领域以内，甚至重点领域之外的项目。CASIS对申请项目的可操作性、科学价值、经济价值和合规性进行综合评估。对特别有价值的项目，如果无法自筹资金，CASIS可以对其进行资助。另外，为了获取更多的社会资金支持，CASIS也会积极寻求第三方机构合作发布项目指南，由第三方机构对遴选出的项目进行资助。对遴选出的项目，根据与NASA的协议，CASIS负责项目的总体管理，即从项目申请到载荷集成、在轨实验及最终返回后的处理等全流程工作。CASIS在飞行前、飞行中、飞行后对各商业项目提供的具体支持如图1所示：

图1 CASIS为有潜力的商业项目提供的具体服务

2.2 国际空间站空间应用商业化的重点领域

从上世纪70年代开始，NASA就委任一些机构进行空间商业化的研究，其中，研究的主题就包括分析空间研究的哪些领域适合搞商业化，并对其市场潜力进行分析。2002年，NASA总部的国际空间站商业发展计划项目组委托其他机构发布的《国际空间站商业市场推广计划》，重点分析了微重力研究在生物医疗、农业技术、先进材料制造三个领域的应用前景，以促进相关领域的公司在ISS微重力研究中的投资³。2013年，在国际空间站发布的最重要的十大科学成果中，上述三个领域的成果占据了5项。现阶段，据CASIS发布的信息，国际空间站美国舱段重点发展的是医学（Good Health Campaign）和遥感 (Good Earth Campaign) 领域。CASIS期望能通过Good Health Campaign与公私营机构、学术机构或其他政府机构联合，最大化的利用ISS微重力平台构建开源的综合多组学的系统生物学数据库，为航天员健康和地球上人类疾病的早期诊断和精准治疗提供依据。CASIS发布的Good Earth Campaign文件详细阐述了ISS支持的遥感设施类型以及供安放遥感设备的外部实验平台的参数，以吸引研究机构或企业的参与，目标是充分利用ISS上的遥感资源为人类服务。。目前，CASIS已经征集到重点领域的若干项目，如Teledyne Brown Engineering公司于2017年在国际空间站上安装了遥感平台MUSES，该平台预计将具备430亿美元的市场规模，除了进行地球观测外，还可以进行环境监测和技术验证工作。

2.3 国际空间站空间应用商业模式的探索

国际空间站虽计划在2024年后要成为商业空间站，但其在空间应用领域的商业化也并不成熟，只是一些初步的探索。

国际空间站的商业项目主要包括以下5个大类：1）吸引商业公司合作开展医学、生物、材料领域的研究；2）吸引商业公司为国际空间站开发硬件设施，如外太空研究平台、气闸舱、遥感相机等；3）作为星载设备的试验田；4）开发太空旅游；5）商业空间站。每一类都有一些尝试的例子，下面表1中选取了部分例子进行说明。

表1 国际空间站商业项目的分类及对应事例

我们可以充分借鉴国际空间站已经实施的商业模式。对第一大类 “吸引商业公司合作开展医学、生物、材料领域的研究”，日本JAXA有很丰富的经验。日本从参与空间站任务之初，即积极探索和推动国际空间站空间应用领域的商业化，并成功实施了很多商业项目。JAXA汇总整理了国际空间站上具有商业应用前景的研究领域，积极挖掘现有的商业潜力，并且不断增强实验舱的服务能力，面向热门领域定向推广，取得了显著的成绩。日本在国际空间站空间应用领域的商业项目很多，主要分布在高质量胶体晶体的生长、高性能纳米材料生长、蛋白质晶体生长、商业卫星部署方面。对第二大类“吸引商业公司为ISS开发硬件设施”方面，美国、加拿大、欧洲等国有很多案例值得我们借鉴。2017年，ISS美国舱段新上76个载荷，其中35项以上的载荷是由NASA的商业合作公司制造。ISS上的很多商业载荷已经取得显著效益，如NanoRacks公司在国际空间站上部署的NanoRacks平台已成功实施了多个商业项目，包括我国北理工的一个生物研究实验。另外，在星载设备方面，欧洲已经有较为成熟的经验；在开展太空旅游方面，俄罗斯一直兴趣浓厚；在商业空间站的发展方面，美国已取得阶段性成功，比格罗公司的商业空间站雏形已经对接到国际空间站上，并且已有7个国家对此表示感兴趣⁶。在这些商业模式的探索都可以为我国空间站所参考。

三、针对空间站的商业化做法建议

3.1、管理协调方面，建议成立专门的空间应用商业项目工作办公室，统筹载人航天空间应用商业项目的全部实施流程

我国空间站建成之后，将成为国家级太空实验室，将滚动实施上千项空间科学实验。参考国际空间站的运营情况，我国空间站的运营阶段每年也将花费数十亿人民币。为减轻国家财政负担，提升空间站应用效益，空间站的空间应用领域的商业化是一种有效途径。空间应用商业项目工作办公室作为空间站应用商业项目管理的专门机构，统筹、整合空间站资源，最大限度的促进空间站资源为学术界、工业界共享，拓展空间应用领域的范围，推动空间技术、空间资源、数据信息、人才、资本等在学术界和工业界的流通，从而促进空间站空间应用系统的硬件设施建设和科技创新，实现空间应用效益的最大化。空间应用商业项目工作办公室主要为各类商业项目提供服务，可提供的服务包括：

§ 确定重点领域：根据国家战略需求或社会需求、我国空间站资源特点，明确重点扶持的商业领域，力求在重点领域取得突破；

§ 商业项目征集、遴选和评估:征集符合国家战略需求、有应用价值、体现技术创新的应用项目，评估其科学价值、预期效益、可操作性，并遴选报批。对自筹经费的商业项目，重点对其科学或应用价值、可操作性及安全性进行评估，对无法自筹全部资金的商业项目，对其项目的必要性及项目申请方的能力、实验方案的考察要更加严格；

§ 探索商业模式，拓展资金渠道：制定相应投资回报规则，吸引社会上的商业资本，成立专门的商业项目基金，以资助有潜力但无法自筹资金的商业项目。

§ 专业咨询：解决申请方在载荷设计、研制方面的问题，协助他们完成载荷研制任务；

§ 行政手续办理：帮助企业应对和办理各类行政性手续，尽量简化行政流程；

§ 科教与商业化推广活动：为高校、中小学、各类教育结构、科技公司提供开展教育拓展的机会，以及开展科普教育的视频、文字材料等。举办空间站商业创意大赛，激发空间站商业应用的新创意。

§ 应用前景和成果宣传：一方面做好空间站资源与社会的衔接，将空间站的资源和应用优势广泛的推广到有需求的企事业单位，另一方面要及时的将各种商业项目的阶段性进展和成果进行宣传报导，以激发和保持社会对空间站商业项目的兴趣和热情。

图2 空间商业项目工作办公室的组成结构图

在人员组成方面，空间商业项目工作办公室除了一般工作人员组成的办事处，还需要成立空间商业项目专家委员会，委员会成员由工程类、科学类及工业界的专家组成，主要负责确定商业项目的重点领域，以及进行项目遴选。现有的空间应用系统已具备了工程专家库、科学专家库，除此之外，商业项目工作办公室还需要筹划组建工业界专家库，主要由航天、互联网、金融机构等企业的CEO或高管组成。商业项目的遴选、评估工作主要由办事处协调专家库中相关专家完成，科学专家评估商业项目的学术价值，工程专家评估其可操作性，工业界专家对其经济价值和应用前景进行评估。另外，工程专家库的相关专家也负责为商业项目的载荷研制提供专业咨询。办事处工作人员负责协助商业项目申请方完成行政手续办理及进行科教、商业化推广活动。对于价值重大，而又无法自筹经费的商业项目，办事处需帮助其从空间应用系统的专项基金或外部企业等机构争取经费。图2中，工业界专家库是新提出的专家库，需要空间应用商业项目办公室协调组建。黄色方框中列出的机构或专家库是办事处要负责联络的，并不需要空间应用商业项目工作办公室重新组建。

3.2、确定商业化的重点领域，有针对性的选拔或邀请一些商业项目

商业企业的参与可以带来高水平的商业项目，提高空间站商业项目的成果产出和缩短成果市场化的周期。我们需要依据国家战略、社会需求以及空间站的实际条件，确定我国空间站每个时期的重点领域方向，并主动邀请相关领域的具有成熟技术的公司参与。参考国际空间站商业化的做法经验，遥感领域是容易成功实施商业化的领域。目前国内商业航天发展迅速，以地方命名的卫星相继发射，为当地提供遥感和测绘数据，助力当地智慧产业的发展。空间站目前没有规划遥感载荷，这为满足需求的商业遥感载荷提供了机会。另外，空间站在先进材料制造和制药领域也蕴藏着很大的商业化潜能。航空航天材料、太阳能电池材料等材料制造行业以及生物制药领域对微重力、高真空、高辐射的太空环境也有需求，通过在相关的公司中对空间站的实验资源进行定向推广，有助于吸引更多的商业项目，提高空间站的应用效益。重点领域的确立应报相关部门审批，并根据具体情况不断调整。

3.3、探索与商业公司开展合作的办法

1）通过众筹或者发动大型商业公司设立基金，扶持空间应用项目

空间应用实验耗资巨大，单纯的由国家承担，容易造成很大的财政负担，因此有必要设立相应的基金扶持有潜力的空间应用项目。美国通过CASIS征集商业项目，CASIS设立专门的基金扶持有价值的项目，该基金有一部分来源于NASA，另一部分通过募捐、众筹及联合基金的形式获得。

我国空间站预计在2022年建成并开始运营，为了资助那些无法自筹经费但又具有重要价值的商业项目，需要设立相应的基金。目前来讲，单独的发动对空间站应用项目的众筹活动很难得到普通百姓的支持，通过事先进行大规模的太空实验的科普宣传，提高他们对空间实验的热忱，激发青少年们对科学的探索热情，在此基础上开展互联网众筹活动，以聚大家之力支持空间应用研究的发展。另外，吸引大企业家或富豪为空间站应用项目设立基金，扶持有潜力的空间应用项目开展，可以有效推动空间站商业化水平。号召那些拥有太空梦想的企业家为空间应用项目捐助基金，也为他们提供一些相应的奖励政策，如基金冠名权、太空广告的机会，以及从商业项目的实验成果中获得相应的专利等。

2）与互联网公司合作，使用它们的云存储能力进行数据的存储和应用

空间站空间应用领域的研究包括空间生命科学、空间材料科学、基础物理、流体和燃烧科学、空间天文等8大研究领域方向，预计在轨运行10年，届时将积累EB级别的数据。这些数据的存储和应用将会耗费大量的服务器资源。互联网公司具有强大的网络云计算能力，通过合作或者是租用对方存储空间、网络带宽的方式进行空间应用数据的存储、处理和应用，有助于节省资源。专业的网络云可以确保数据的安全、保证高性能和高质量、高速度，提高用户的使用体验。这种方式在国内已有先例，2017年1月22日，国家天文台-阿里云签订合作协议，成立了“天文大数据联合研究中心”，共同推进大数据时代的天文学科学研究和科普教育事业。2017年，双方战略合作取得丰硕成果。另外，除了利用互联网公司的云存储平台，空间站数据处理团队还可以开发一些专门用于数据的下载、处理、分析的软件并上传到相应的平台，借鉴Urthecast公司的模式，探索应用商店的服务方式。

3）培育中国的空间站硬件设施生产商

CASIS与近40家商业公司合作，共同开展商业项目的研究。这些商业公司为ISS提供相应的硬件设施，或帮助空间站的用户完成载荷研制过程，并且与CASIS共同资助第三方进行空间商业实验。2017年，共有76个新载荷被运送到ISS，其中一半以上的载荷包含有商业公司的贡献。目前，ISS在轨运行的硬件设施中，其中12项设施是由商业公司提供。

我国空间站建成之后，并计划在轨运行10年之久，核心舱和两个实验舱中除了已经立项并研制完成的实验载荷，还剩余很多载荷空间，这也为国内空间载荷研制公司提供了机会。参考国际空间站的做法，我国可以根据空间站舱内的设施需求，面向市场招标，有能力的国内外商业公司自筹经费进行设施开发，并通过向使用这些设施的客户收取费用营利。可供参考的商业硬件设施包括外太空实验平台、卫星部署平台、遥感相机、增材制造设施、集成的学科实验室载荷等，甚至可以通过对接商业空间站来扩大我国空间站的可利用面积。对使用这些硬件设施进行空间实验的新客户，对应的商业公司还可以协助他们开发与硬件相匹配的载荷。这种全流程的商业化运作将显著减少空间站给政府造成的财政负担，提高应用效益。

4）充分挖掘空间站的宣传功能，拓宽与商业公司的合作模式