在SpaceX獵鷹9號和重鷹火箭引領的可重復使用時代，發射成本理應大幅下降。SpaceX通過回收助推器和整流罩，將每次發射成本從航天飛機的15億美元降至約1500萬-2800萬美元，開啟了商業航天的新篇章。然而，NASA的發射費用卻未隨這一技術進步而下降，反而呈現上升趨勢。根據由NASA戰略投資部門研究分析師Moon Kim最近在國際宇航科學院主辦的同行評審期刊《Acta Astronautica》（Acta Astronautica）上發表的研究，1996年至2024年間，NASA的發射服務成本（經通脹調整）以年均2.82%的速度增長，即使SpaceX于2016年進入市場后，這一趨勢也未改變。本文深入探討這一悖論，分析NASA采購發射服務的復雜性、市場動態及未來前景。

歷史背景

美國航天發射成本曾一度高得令人望而卻步。NASA的航天飛機計劃（1981-2011）每次發射成本約為15億美元（經通脹調整）。相比之下，SpaceX的獵鷹9號以約6200萬至7000萬美元的標價徹底改變了行業格局。獵鷹9號通過回收和復用第一級助推器及整流罩（占火箭成本約70%），將內部成本降至約1500萬至2800萬美元。這種成本優勢推動了發射頻率的激增，使商業航天公司和新興玩家得以進入太空。

然而，NASA的發射成本并未反映這一行業變革。20世紀80年代，NASA意識到航天飛機成本過高，1986年挑戰者號事故后，轉向使用一次性火箭如Atlas、Delta和Titan。1990年代，軌道科學公司（現已并入諾斯羅普·格魯曼）推出Pegasus火箭，于1990年首次進入軌道。SpaceX則在2000年代引入獵鷹系列。盡管技術進步顯著，NASA的采購價格卻持續攀升。

當前狀況

NASA戰略投資部門研究分析師Moon Kim最新研究，提供了令人警醒的數據：1996年至2024年，NASA的發射服務成本年均增長2.82%（經通脹調整）。即使SpaceX于2016年首次為NASA科學任務發射獵鷹9號，這一趨勢也未改變。以下是部分NASA發射任務的成本（以2025年美元計）▼

這些數據表明，盡管SpaceX的獵鷹9號比ULA的Atlas V或Delta II便宜，NASA的平均發射成本（近期獵鷹9號為1.03億美元）與過去十年（1.07億美元）幾乎持平，且高于20年前的Delta II（8600萬至9600萬美元）。

高成本原因

NASA發射成本居高不下的原因復雜，涉及市場、政策和技術等多方面因素。以下是對五個關鍵原因的深入分析：

01

發射窗口競爭激烈：

SpaceX日程飽和，NASA無議價空間

SpaceX發射日程被眾多客戶填滿，包括美國軍方、商業衛星運營商及自家Starlink任務。2024年，SpaceX超過70%發射用于星鏈或星盾（軍用版Starlink）。2025年，SpaceX計劃高達180次發射，涵蓋星鏈、國家安全任務和商業共乘發射。例如最近發射排期滿滿當當：2025年4月25日發射Starlink Group 6-74，4月27日發射Starlink Group 11-9，4月28日發射Starlink Group 12-23，4月29日發射Starlink Group 12-10。這種高密度日程意味著NASA必須與其他高優先級客戶競爭發射窗口。

在這種供不應求的市場中，SpaceX可以維持高價，而NASA科學任務僅占其發射業務的一小部分，缺乏足夠的議價能力。SpaceX發射頻率和多樣化客戶群進一步鞏固了其市場主導地位，使NASA難以通過競爭壓低價格。這種窗口競爭的激烈程度是NASA成本居高不下的首要原因。

02

通脹與SpaceX價格調整：

成本節約并未惠及NASA

SpaceX通過可重復使用技術顯著降低了獵鷹9號的內部成本。據全球空間行業市場情報和咨詢服務商Quilty Space研究主任Caleb Henry估計，SpaceX每次發射的內部成本約為1500萬至2800萬美元。然而，SpaceX以通脹為由逐步提高價格：2022年，獵鷹9號專用發射價格從6200萬美元增至6700萬美元，現為7000萬美元。這種價格調整并未完全反映可重復使用的成本節約。

NASA作為政府客戶，支付的價格遠高于SpaceX的內部成本。例如，2022年的SWOT（地表水與海洋地形任務）發射成本為1.48億美元，遠超SpaceX的標價。這種溢價部分源于NASA的特殊要求，但也反映了SpaceX通過市場定價獲取高利潤的策略。SpaceX的獵鷹9號助推器現已實現27次重復使用，成本分攤效益顯著，但NASA未能從中充分受益，凸顯了采購策略的局限性。

03

競爭不足：

新玩家尚未撼動SpaceX主導地位

過去，NASA的發射服務主要依賴聯合發射聯盟（ULA），旗下Atlas V和Delta IV火箭因缺乏競爭而價格高企。例如，2009年的月球勘測軌道飛行器發射成本達2.20億美元。SpaceX的獵鷹9號進入市場后，價格有所下降，但ULA直到2019年仍是主要供應商。

2024年，ULA的Vulcan火箭和藍色起源的New Glenn開始運營，標志著競爭格局的變化。然而，這兩款火箭尚處于早期階段，缺乏獵鷹9號的長期可靠性記錄。盡管Vulcan首次發射成功，但價格（太空軍合同均價1.20億美元）與SpaceX（1.14億美元）相差無幾。New Glenn的成本結構尚不明朗，且其大規模商業運營仍需相當一段時間。SpaceX的成熟技術和高發射頻率使其繼續主導市場，限制了NASA通過競爭降低成本的能力。

04

政府溢價：

NASA為優先權和特殊要求買單

NASA作為政府機構，為發射服務支付的費用遠高于商業客戶，原因包括優先權、特殊要求和監管需求。首先，NASA的科學任務（如國際空間站補給或行星探測任務）需要優先安排發射窗口，這增加了成本。

其次，NASA任務通常有獨特要求，比如高潔凈度載荷、特定軌道或額外安全認證。例如，核動力任務（如2028年蜻蜓任務）需額外安全認證，使得重型獵鷹發射成本高達2.57億美元。

此外，NASA要求訪問SpaceX的內部數據以進行監管和質量保證，這在商業發射中不常見。美國太空軍的合同顯示，政府為類似服務支付溢價，例如2020年SpaceX為國家安全任務的單次發射合同高達3.16億美元。這種溢價反映了政府任務的復雜性和高可靠性需求，但也推高了NASA的總體成本。

05

歷史趨勢與任務復雜性：

長期成本上升的慣性

NASA的發射成本自1996年以來持續上升，平均每千克載荷成本為15.2萬美元（中位數12萬美元）。這一趨勢部分源于任務復雜性的增加。NASA的科學任務（如行星探測器、空間望遠鏡）需要定制化設計和高可靠性，與商業衛星的標準化生產形成鮮明對比。例如，航天飛機每次發射成本約為15億美元（經通脹調整），而獵鷹9號的標價僅為7000萬美元，但NASA的實際支付價格因特殊要求而遠高于此。

歷史采購慣性也加劇了成本上升。NASA的發射服務計劃（LSP）依賴長期合同和成熟供應商，限制了其靈活性。即便可重復使用火箭降低了行業成本，NASA的任務復雜性和高可靠性需求仍使其價格居高不下。這種歷史趨勢與當前市場動態的結合，使NASA難以實現成本節約。

NASA的采購政策

NASA發射服務計劃（LSP）負責為無人任務采購發射服務，充當經紀人角色，將航天器與最合適的火箭匹配，并管理從規劃到發射后的全過程。LSP采用混合艦隊策略，利用現有和新興的國內發射能力以確保太空訪問的可靠性。

NASA自1990年以來優先從商業供應商采購發射服務，逐步從一次性火箭轉向可重復使用火箭。近期，NASA通過以下舉措推動競爭：

多供應商合同：2025年，美國太空軍向SpaceX、ULA和藍色起源授予了135億美元的發射合同，用于2029年前的國家安全任務。SpaceX獲得28次發射（59億美元），ULA獲得19次（53億美元），藍色起源獲得7次（24億美元）。

星艦納入合同：NASA于2025年4月將SpaceX在開發的星艦納入其發射服務合同，顯示對下一代完全可重復使用火箭的信心。

VADR計劃：NASA的專用和共享發射獲取計劃（Venture-Class Acquisition of Dedicated and Rideshare 簡稱VADR）選擇了13家公司為小型任務提供發射服務，促進商業發射市場發展。該計劃旨在為小型衛星提供發射服務。

這些舉措表明NASA正努力通過多元化供應商降低成本，但其嚴格的任務要求和高可靠性標準可能限制了價格下降。

引入競爭推動降價

新發射供應商和火箭的出現，為降低NASA發射成本提供了希望。藍色起源的New Glenn和SpaceX的星艦承諾更高的可重復使用性和更低的每次發射成本。例如，馬斯克聲稱星艦的發射成本可能低于1000萬美元。NASA已與SpaceX簽約，使用改裝版星艦為Artemis計劃提供月球著陸器，執行Artemis 3和4任務（首次載人，第二次載人）。

此外，競爭加劇可能推動價格下降。美國太空軍的最新合同顯示，ULA和SpaceX的價格差距正在縮小，隨著藍色起源的加入可能進一步刺激市場。然而，NASA的特殊需求（如核動力任務的額外安全認證）可能繼續要求溢價。例如，2011年好奇號火星車發射成本為3.07億美元，2020年毅力號為3.23億美元，而2028年蜻蜓任務為2.57億美元，顯示SpaceX的成本優勢。

NASA采購政策調整將是關鍵。Moon Kim建議NASA重新評估其策略，以更好地利用競爭市場。支持新興供應商（如螢火蟲航天的Alpha火箭）和小型任務的VADR計劃可能為未來成本節約鋪平道路。

可重復使用火箭已顯著降低商業航天發射成本，但NASA的發射費用因市場需求、價格調整、競爭不足及政府特殊要求而居高不下。盡管SpaceX的獵鷹9號比ULA的傳統火箭便宜，NASA的采購價格并未充分反映技術進步。隨著藍色起源、ULA等新火箭及SpaceX的星艦進入市場，競爭加劇可能帶來顯著降價。然而，NASA嚴格的發射任務要求和采購慣性，可能繼續限制價格下行空間。通過優化采購政策和支持新興供應商，NASA有望在未來實現更具成本效益的發射，支持科學探索使命。

關鍵引文

Ars Technica: Reusable Rockets and NASA’s Rising Launch Costs

NASA: Launch Services Program Overview

CSET: Shaping the U.S. Space Launch Market

Next MSC: Space Launch Services Market Statistics

PatentPC: Cost of Space Missions and Funding

McKinsey: Space Launch Supply and Demand Analysis

NPR: Commercial Space Launches and FAA Services

Space.com: SpaceX Raises Launch and Starlink Prices

SpaceNews: SpaceX Business Model and Launch Costs

Space Exploration Stack Exchange: Falcon 9 Cost Breakdown

Reddit: Falcon 9 Launch Cost Discussion

SYFY Wire: Cost of Falcon 9 and Other Rockets

ElonX.net: Cost of Reused Falcon 9 Launches

Planetary Society: Space Shuttle Development Costs

Space Insider: NASA Launch Costs Rising Study

AEI: Decline in Launch Costs by SpaceX

GAO: Space Launch System Cost Transparency

>End

本文轉載自“三體引力波”，原標題《為何復用火箭時代，NASA仍支付高昂發射費？》。

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