低地球轨道的经济发展

由编辑帕特里克 · 贝莎和亚历山大 · 麦克唐纳国家航空航天局经济发展低地球轨道 在封面上 ： 火在太空中的作用与在地球上的作用不同。美国宇航局格伦研究中心的航空航天工程师桑德拉 · 奥尔森展示了她的艺术有多么不同。该艺术品由三个单独的微重力火焰图像的多个叠加层组成。每个图像都是在微重力下的航天器通风流中散布在纤维素纸上的火焰。不同的颜色代表火焰内的不同化学反应。蓝色区域由化学发光 (由化学反应产生的光) 引起。白色、黄色和橙色区域是由于火焰区内的发光烟灰。该图像在第七届美国全国燃烧会议上举行的 2011 年燃烧艺术竞赛中获得第一名。图片来源 ： NASA 经济发展低地球轨道Patrick Besha 和 Alexander MacDonald 编辑国家航空航天局NASA 总部 300 E Street SW 华盛顿特区 20546NP - 2016 - 03 - 2140 - HQ 3目录PREFACEvPatrick Besha 和 Alexander MacDonald ， 编辑格雷戈里 · 塔西用于药物开发的蛋白质结晶 ： ISS 微重力经济影响的前瞻性经验评估Nicholas S. VonortasAlbert N. Link 和 Eric S. MaskinJosh Lerner Ann Leamon 和 Andrew Speen指导与促进低地球轨道经济发展Mariana Mazzucato 和 Douglas K. R. Robinson 5前言Patrick Besha ， 美国国家航空航天局高级政策顾问编辑亚历山大 · 麦克唐纳 ， 编辑 ， 高级经济顾问 ， 美国宇航局下一个十年,NASA 将寻求将人类在太空中的存在范围扩大到近地轨道上的国际空间站 （ ISS ） 之外的月球周围的新居住平台。到 2020 年代末，宇航员将在太空中生活和工作的深度比以往任何时候都要深。作为我们向外推进太阳系的一部分，NASA 正在努力帮助低地球轨道上的人类太空飞行商业化。在政府开拓者、开发和展示太空能力 — — 从火箭到天基通信再到地球观测卫星 — — 之后，私营部门意识到了其市场潜力并不断创新。随着新公司的存在，政府经常退出市场或成为众多客户之一。2016 年，我们再次处于太空发展的关键阶段。自 1998 年以来，人类在太空中最成功的长期居住是国际空间站。目前，它处于其能力的顶峰和最先进的太空系统的顶峰，它是通过十几个国家的投资和劳动开发的，并定期由货运服务提供补给。它的居住者包括六名宇航员和来自地球生态系统的许多其他生物，从细菌到植物再到老鼠。对来自全球数百个组织的航天器进行了研究，从学术机构到大型工业公司，从高科技初创企业到高中科学班。然而，到 2020 年代后期，它的使用寿命可能会超过，迫使它退役，为新的航天器和新的任务让路。随着 NASA 开始将宇航员转移到月球附近 ， 火星及其他地区 ， 该机构将把低地球轨道的进一步发展留给私营部门公司。这有可能成为历史性的过渡 - 从在轨道上的政府运营的实验室到独立的人类航天经济。IN vi低地球轨道经济发展为了在低地球轨道 （ LEO ） 上出现基于人类太空飞行的可行，可持续的经济，必须存在许多元素。首先，供给和需求的市场动态必须存在。其次，必须将对政府需求和公共采购的压倒性依赖过渡到一个市场，在这个市场中，工业和其他私营部门的需求是主要的市场力量，由工业供应来满足。LEO 从政府主导到私营部门主导的人类太空飞行活动的过渡将构成美国太空飞行能力发展的伟大实验，对这种过渡的动力进行仔细管理将至关重要。NASA 采取了许多富有成效的步骤来支持刚刚起步的商业人类航天工业，包括制定了一些旨在支持私营部门公司发展基本太空基础设施和运输的计划。例如商业轨道运输服务 （ COTS ） 计划，该计划资助了 SpaceX 和轨道 ATK （ 以前的轨道科学 ），以开发将货物从地球运送到国际空间站的能力。在成功的基础上，NASA 随后向这些提供商授予了商业补给服务合同，并启动了商业船员计划，该计划目前正在资助波音和 SpaceX 开发能够将宇航员运送到国际空间站的航天器。2015 年，NASA 向 SpaceX 和 Orbital ATK 以及新的提供商 Sierra Nevada Corporatio 授予了第二轮补给合同。作为合同商业供应商，这些公司和商业船员计划公司也将拥有向其他客户出售其车辆航班的合法权利，为更广泛的 LEO 商业化开辟了机会。同样 ， NASA 于 2011 年成立了空间科学促进中心 （ CASIS ） ， 担任国际空间站国家实验室的经理。考虑到资助商业研发的方向 ， 该中心已经播种了数十个在太空飞行的项目。作为有兴趣使用国际空间站的公司的主要门户 ， CASIS 对于扩大私营部门对 LEO 的兴趣至关重要。太空飞行的最新发展表明，有充分的理由对未来持乐观态度。下一代居住模块，例如可以在低地球轨道以及绕月球运行的模块，目前正在开发中。2016 年，Bigelow Aerospace 计划将其实验原型模块对接到 ISS，这是首次进行此类演示，并明确表明 ISS 过渡时代的开始。此外 ， SpaceX 和 Blue Origin 的可重复使用火箭的着陆代表了航天史上的开创性里程碑。除了极大地促进火箭技术的发展外 ， 新的能力还可能产生重大的民主化和商业化效果 ， 从而有可能使企业家 ， 科学家 ， 教育工作者和公众低成本地进入太空。As the overall strategy for the economic development of LEO emerges, NASA asked a small group of prominent economists to examine some of the most important questions - tions facing the Agency as it enters into this historical transition. These papers provide 7PREFACE独立的观点不一定反映 NASA 的政策 ， 但我们发现在提出重要问题和提出具有挑战性的问题时很有价值。为了有效刺激需求方面的低地轨道商业化活动 ， 原子能机构将需要一个政策路线图 ， 以做出最佳的技术开发决策。格雷戈里 · 塔西通过概述基于所需技术平台的水平和广度的政策系统 ， 提供了一条复杂但合乎逻辑的成功道路。这样的计划可以用于实施积极创新政策的要素 ， 并将 LEO 活动更紧密地整合到国家创新系统中。Nicholas Vonortas研究了这个难题的一个关键部分 ： 太空的内在品质能够促进和支持经济活动 ？ 他发现太空独特的微重力环境也许是其最大的未开发价值。微重力研究最有可能的受益者之一可能是生物技术产业。有前景的研究表明，微重力环境使蛋白质晶体的生长明显优于陆地实验室。这种晶体在药物开发中起着基础性作用。Bt how ca we measre the additioal - ity of microgravity? How might it improve pharmacetical developmet? The paper provides a practical applicatio of ecoomic theory to a vexig LEO ecoomy.与太空商业运营相关的时间和金钱成本是多少 ？ 知道或不知道这些信息如何影响投资决策 ？ 要回答这个至关重要的问题 ，Albert Link 和合著者 Eric Maskin诺贝尔奖获得者，经济学家，考虑国际空间站目前的研发环境，目标是提供改进的政策建议。他们发现，缺乏有关过去项目，实验成功率和飞行过程的信息是抑制研发和商业增长的主要因素。如果没有这些信息，研究人员和公司就无法准确评估所涉及的风险。解决方案 ？ 一个易于搜索，高度透明的数据库可以提供必要的信息，以降低进入空间商业操作的障碍。创新型企业将如何出现 ？Josh Lerner Ann Leamon 和 Andrew Speen详细审查了风险投资 (VC) 对该行业的兴趣。虽然投资者可能不太了解 LEO 提供的机会，但一旦市场成熟，VC 可能是早期公司的重要资金来源。此外，利用 LEO 中的人类太空飞行能力的重大近期启动成功的出现可能会刺激 VC 在该领域的投资增加。为了结束收藏 ，马里亚纳 · 马祖卡托和道格拉斯 · 罗宾逊 highly some of the challeges associated with facilitatio ad directig developmet ad sggest that NASA shold see to felove a robst iovatio ad idstrial policy ecosy - tem to achieve missio - focsed goals i LEO.这些目标将包括 NASA 在近期处于战略性高风险投资的最前沿，并将任何由此产生的技术或知识引导到私营部门，以刺激经济增长。 低地球轨道经济发展viii这一系列论文确定了许多重要的政策问题，随着 NASA 将 LEO 的人类太空飞行过渡到私营部门，这些问题将变得越来越重要，以及解决这些问题的许多经济分析方法。地球外的生命是社会和经济组织的新领域，将对我们的进化和未来产生巨大影响。轨道上的经济发展对于未来的增长是必要的。我们希望此卷可以指导决策并激发太空政策制定者，NASA 计划经理，经济研究人员以及所有其他对人类太空飞行的持续经济发展感兴趣的人的求知欲。 1CHAPTER 1选择政策工具以扩大 NASA 对技术商业化的贡献格雷戈里 · 塔西RIGINALLY CHARTERED TO ADVANCEThe U.S.科技企业，NASA 的努力因其与国民经济的持久相关性而得到加强。该机构在开发核心技术平台和支持可以构建许多应用技术的技术基础设施方面发挥作用。虽然 NASA 可能主要作为基础技术开发机构，但其投资和政策应考虑整个技术生命周期，包括提供所需经济效益的商业应用。为了使 LEO 商业化努力取得成功，它需要为国家的经济增长做出贡献。这样做需要对技术投资进行有效管理。Why is ivestmet i techology? Cosider that i expite of a mod - est ecoomic recovery, icldig icreases i employmet, media real hosei icome is 9% lower tha i 2000.此外，收入不平等已经达到 1920 年代后期的历史最高水平。因此，U.S.政策制定者越来越担心大多数美国人缺乏工资和收入增长。民意调查显示，美国公众将 “工作 ” 列为第一大关注点。低收入增长的原因是缺乏对生产力的持续投资。增强资产 ： 体现新技术的技术、硬件和软件 ， 使用新技术的熟练劳动力 ， 以及能够实现免责声明 ： 作者的观点和意见不一定陈述或反映美国政府或 NASA 的观点和意见。O 低地球轨道经济发展2以技术为基础的经济过程。1经济研究表明，以技术为基础的经济不仅可以实现社会目标 （ 国家安全，能源独立，环境质量，太空探索和健康 ），而且还可以提高整体生产率。生产率增长的经济影响是创造高薪工作。BLS 数据显示，在 71 个以技术为导向的职业中，除了一个之外，所有职业的收入中位数都超过了所有职业的中位数。此外，在其中 57 个职业中，收入中位数比整个行业中位数高 50 ％ 或更多。2然而，现代技术是复杂的硬件和软件系统。这意味着必须并行启动并有效管理许多技术轨迹，以便在全球竞争日益激烈所需的较短时间内实现高创新率。扩大高科技经济的必要性促使工业化国家投资于稳步增加的研发 （ R ＆ D ） 。世界现在每年在研发上