前言:中文期刊网精心挑选了航天技术对国防的意义范文供你参考和学习,希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感,欢迎阅读。
航天技术对国防的意义范文1
解禁轻装上阵
今年1月中旬,韩国政府公开宣布:韩国希望于年内加入MTCR!如果成功,这不仅解除了对韩国导弹射程的限制,并且使其有资格从其他成员国那里获得火箭和导弹技术。
其实,韩国多年来,一直梦想轻装上阵。早在1995年,韩国就与美国展开双边谈判。要求美国废除1979年签署的《导弹谅解备忘录》。该协议规定,韩国只能研制射程不超过180千米和弹头不超过300千克的弹道导弹。1990年,美国察觉韩国秘密研制更远射程的导弹后,又迫使韩国修订协议,把限制进一步扩展到民用和科研火箭。韩国一直要求美国全面解禁,放松对韩国的限制,准许韩国加入MTCR并从其他国家获得导弹技术援助。
毫无疑问,加入MTCR后,韩国可以从中获得不少好处,军用导弹和民用航天技术都将获得更大的发展空间,有望实现大踏步前进。韩国将可以研制射程更远的弹道导弹,美国甚至同意在严格限制弹头的情况下,不限制韩国巡航导弹的射程。同时,韩国发展运载火箭也不再受任何限制,可从国外引进航天技术,促进国内航天业的发展,并可以节省航天发射费用。韩国计划投资1.08亿美元,2005年前在南全罗道省的一座小岛上修建卫星发射中心,该中心建成后,韩国将能自己发射科学卫星。目前,韩国拥有通信卫星制造技术,曾使用美、法的运载火箭发射过两颗国产卫星,但其运载火箭技术还没有根本性的突破。而一旦能自行把卫星送上太空,韩国的导弹技术自然也就会水涨船高。
秘密研制导弹
导弹是现代战争中的重要武器,也是中远程打击的主要手段。尤其是弹道导弹,攻击威力大,防御起来则是难上加难。韩国从70年代中期开始发展弹道导弹。1978年,韩国以引进美国的“奈基-大力神”-1地空导弹为基础,研制150千米和250千米的两种弹道导弹,并试射成功180千米的“白熊”地地弹道导弹。80年代初,韩国又在NHK-11基础上发展性能更先进的300千米“玄武”弹道导弹,并计划将其增程至400千米,由此引起美国的强力打压。但韩国并没有轻易罢手。整个八九十年代,韩国力避美国的监督,一直没有停止秘密研制导弹的行动。1999年11月15日,韩国国防科学研究所宣布,其自行研制的“天马”近程地空导弹系统于12月装备韩军,该系统是在引进法国“响尾蛇”地空导弹的基础上开发的,最大射程10千米。据韩国防部声称,“天马”地空导弹的研制成功,是韩国加强自主国防力量建设的里程碑。
建立自主国防
航天技术对国防的意义范文2
关键词:航空航天业;技术溢出;因子分析
一、研究背景
技术溢出(Technology Spillover)是指先进技术拥有者在从事生产、贸易或其他经济行为时,有意识或无意识地输出技术而引起的技术水平的提高[1]。航空航天业的技术溢出则指航空航天业的先进技术通过一定渠道自愿或非自愿地传播到其他工业领域,进而带动这些工业领域技术水平的整体提升。航空航天业是我国战略性高技术产业,属于技术密集型行业,技术装备多、投资费用大,是国家经济实力与科技水平的综合体现。自20世纪50年代以来,我国航空航天业经历了从无到有、从小到大的发展历程,逐步建立起平台化、系统化、专业化的研发与应用体系。它技术内涵高、产业链长、辐射面宽、连带效应强,对众多高技术产业以及传统产业的发展起到了举足轻重的拉动作用。研究表明,内涵科技因素越高的行业部门对其他部门的贡献效应越大[2]。航空航天技术是高科技领域的前沿,航空航天业必然对其他部门具有较大的贡献效应,其技术溢出也应该是显著的,本文正是基于这一前提条件进行的研究。因此,探究影响航空航天工业技术溢出的显著性因素,充分利用其技术溢出作用,对于加快我国科技进步与经济发展有着重要的战略意义。然而,目前对此问题的研究并不深入,多数学者从理论层面分析技术溢出的问题,也有学者较为系统地对技术溢出是否存在、影响技术溢出的因素以及技术溢出的机理进行了实证分析,但这些研究都局限于外商直接投资(FDI)这一领域,没有从行业层面上分析该行业部门对其他行业部门的技术溢出,并且没有在理论上形成统一的认识。本文利用我国航空航天业的数据,采用因子分析的方法,提取影响技术溢出的关键因素,进而对促进我国航空航天业技术溢出及产业自身发展提供理论支持与政策建议。
影响技术溢出的因素有很多,根据现有文献的研究将其大致归纳为:(1)人力资本因素。Keller(1996)研究发现人力资本积累的差距导致技术吸收效果与经济增长率的不同[3];Borensztein等(1998)认为人力资本存量是影响技术溢出效应的关键因素[4];王成岐,张建华,安辉(2002)得出人力资本存量与技术溢出效应不相关的结论,但他们认为人力资本投入以及人才素质是技术溢出的影响因素[5]。(2)技术差距因素。Findlay(1978)和Wang and Blomstorm(1992)的研究表明技术差距越大示范模仿空间越大,吸收技术溢出的潜力也就越大[6];Kokko(1994)的研究发现低技术水平严重阻碍技术溢出效应的产生[7];Perez(1997)从吸收能力角度考虑,认为过高的技术差距会影响示范模仿机制发挥其应有作用。(3)经济开放程度。Blomstorm and Sjoholm(1999)、认为经济开放度高的企业由于竞争压力大而进行更多的研发投入以提高自身吸收能力[8];Kokko(1994)发现经济开放程度与技术溢出效应之间的关系是不确定的[7];包群,许和连,赖明勇(2003)用出口依存度等来衡量经济的开放程度,发现我国经济开放程度的提高、基础设施的建立与完善等都是促进技术溢出的有利因素[9]。(4)研发投入因素。Kathuria(2000)指出技术溢出效应并非自动产生,技术吸收方要想从中获利,须对学习活动进行投资;田慧芳(2004)的研究则表明工业部门研发投入水平与技术溢出效应呈负相关关系。此外,市场结构、工资水平、产业关联、基础设施、经济政策等都作为影响因素引入了技术溢出的相关研究中,本文在前人研究的基础之上对此进行探讨。
二、指标构建与分析方法
目前,对技术溢出进行实证研究时,学者们通常首先选择一个影响因素,然后确定与该影响因素内容相关的指标体系,最后采用一定的计量方法(如多元回归、分组回归等)来分析这些指标。本文在分析技术溢出时,也采用了这种研究思路:选取航空航天业为研究对象,根据技术差距等影响因素建立与之相关的量化指标体系,采用因子分析的方法对这些指标与技术溢出之间的关系进行研究,并用线性回归的方法对提取出的公因子进行显著性检验。
(一)技术溢出指标体系
航空航天业是一个以现代科学为基础的高新技术产业,包括机、光、电、液综合能力的精密机械加工工业,是我国国民经济和国防建设的重要组成部分[10]。其研发成本高、风险大、周期长,具有科技含量高、连带效应强的产业特点,能够带动诸多产业的发展。理论上讲,研究技术溢出影响因素需要建立一套完整的指标体系,但为了避免信息重叠,本文根据国内外现有文献的研究成果并综合考虑我国航空航天业技术溢出的实际情况,选取如下表所示指标体系:
(二)分析方法和数据来源
因子分析是一种研究从变量群中找出共性因子的统计技术,它通过分析众多变量之间的依赖关系,探寻观测样本的内部基本结构,提取并描述隐藏在一组显性变量中无法直接测量的隐性变量,很好地发挥了降维和简化数据的作用。因子分析中的共性因子是不可直接被观测却又客观存在的重要影响因素,每一个变量都可以表示为共性因子的线性函数与特殊因子之和,即,式中为的共性因子,为的特殊因子。若满足以下条件:(1);(2),即共性因子和特殊因子不相关;(3)各共性因子不相关且方差为1;(4)各特殊因子不相关且方差不要求相等。那么,每个变量可由个共性因子和自身对应的特殊因子线性表出,因子分析的数学模型可表示为:
本文采用因子分析和线性回归相结合的方法,研究我国航空航天业技术溢出问题。用于分析的数据主要来源于《中国高技术产业统计年鉴》(1999~ 2009)中航空航天业相关数据,以及《中国统计年鉴》(1999~2009)中工业企业相关数据,统计口径为我国国有及规模以上非国有工业企业。
三、技术溢出实证研究
(一)因子分析
从《中国高技术产业统计年鉴》(1999~2009)与《中国统计年鉴》(1999~2009)整理出构建量化指标体系所需数据,并按定义计算出各指标对应值,如下表所示:
利用SPSS17.0软件做出相关系数矩阵,通过指标之间的相关系数初步判断各指标相关性较高。从已建立的量化指标体系中提取公共因子,找出影响我国航空航天业技术溢出的主要因素。因子矩阵和旋转因子矩阵如表3、表4所示:
由表3、表4可知,旋转后公共因子F1、F2的方差贡献率分别为4.803和2.795,累积方差贡献率为84.424%,进一步判断公共因子F1、F2能够代表本文所设计的衡量我国航空航天业技术溢出的量化指标体系。由表4还可知公共因子F1在X1、X2、X3、X4、X5的载荷值均大于0.7,能够反映我国航空航天业科技活动经费投入能力、研发经费投入能力、新产品研发经费投入能力、科技活动人员投入能力以及科学家与工程师投入能力,因此可将F1视为影响航空航天业技术溢出的因素之一――技术投入能力;公共因子F2在X6、X7、X8、X9的载荷值均大于0.65,能够反映我国航空航天业的新产品销售收入、新产品出口能力、新产品劳动生产率以及新产品产值比重,因此可将F2视为影响航空航天业技术溢出的因素之二――技术产出能力。
(二)线性回归
本文根据该检验模型,以公共因子F1、F2的因子得分作为自变量,以其他工业企业的全员劳动生产率LP作为因变量(具体数据见表5),构建如下回归模型:
(1)
其中LP即除航空航天业之外的其他工业企业的全员劳动生产率,是全国国有及规模以上非国有工业企业增加值与我国航空航天企业增加值的差值同全国国有及规模以上非国有工业企业全部从业人员年平均人数与我国航空航天企业从业人员年均人数差值之比。其计算公式为:
全员劳动生产率=工业增加值/全部从业人员平均人数(2)
通过回归得到人均产出变量与公因子变量之间的关系方程为:
(3)
t值:(6.240)(2.886) ( 3.320)
P值: 0.001 0.028 0.016
R2=0.749AdjR2=0.666F=8.967
由模型估计到的参数可知,我国航空航天业的技术投入能力以及技术产出能力与其他工业企业的全员劳动生产率均存在着显著的正相关关系,技术投入能力的因子得分每提高1%,其他工业企业的全员劳动生产率将上升17.541%,技术产出能力的因子得分每提高1%,其他工业企业的全员劳动生产率将上升15.9%。
四、结果分析与政策建议
航空航天业是我国国民经济的先导产业,在人才、资金、技术等方面都有着相当大的优势,产业结构具有一定的特殊性,技术溢出也不同于其他产业。因此,本文在参照前人研究成果与研究方法的基础上,构建了一个衡量技术溢出的量化指标体系,采用因子分析的方法从中提取出最为显著和最具代表性的两个因素,即航空航天业的技术投入能力及技术产出能力。科学分析这些影响因素,有效利用技术溢出效应,有利于提升传统产业的自主创新能力、推动国家整体技术进步。对此,提出如下建议:
(1)加大航空航天业技术投入力度,保障科技研发能力的领先。2007年颁布的《深化国防科技工业投资体制改革的若干意见》等政策,明确指出国防科技工业投资体制的改革思路。2009年提出的《关于加快国家高技术产业基地发展的指导意见》等政策,也明确提出鼓励高新技术产业的发展思路。因此,同时作为我国国防科技工业和高新技术产业的航空航天业,应构建以政府投资为主、社会投资为辅的多元投资渠道,注重人力资本存量的积累和人力资源结构的优化,切实加大航空航天业的技术投入力度以保证其领先的科技研发能力。
航天技术对国防的意义范文3
【关键词】军民融合经济军技民用策略
发展军民融合经济重要性
发展军民融合经济既有利于我国国防军工企业的生存和发展,促进我国兵器装备的发展,又可推动我国民用经济的发展。特别是在当前发展低碳经济,实现经济转型的态势下,促进西部大开发,发展军民融合经济更具重要的意义。
发展军民融合经济是增强我国国防建设的需要。当前,我国还处在社会主义初级阶段,我们还是发展中国家。加强发展军民融合经济,是我国经济发展和国防建设的必要选择。古今中外的历史证明,富国必须强军。在当今强调和平与发展的国际环境下,对于一个国家来说,没有一定的经济实力就“站不起来”,没有一定的军事实力,也“硬不起来”,更不可能“挺起胸、昂起头”。当前,我国的周边并不安宁,面临着许多棘手的问题,比如中日、东海大陆架的争议;中印边界争端,中国和南海周边国家关于南沙群岛及南海海域的争端问题,如果我们没有强大的国防力量做后盾,我们在解决这些问题中就会处于被动。另外,如果我们没有强大的国防力量做支撑,就很难在国际社会发挥作用,来保障和维护世界和平与稳定。
发展军民融合经济是实现可持续发展的需要。我国众多的国防科研单位、军工院校、军工企业都是处在高新技术发展的前沿,从事的几乎都是新材料、新能源、光电子技术、航天技术、生物技术和信息技术等等高新技术的开发和研究。它们运用这些高新技术,不断推动着我国武器装备的发展。同样,运用这些高新技术发展民品,可以更快地实现先进技术的应用推广并实现更大的社会效益。军工企业在进行器装备的开发研制中所取得的一些技术专利、科研成果在促进我国经济增长方面发挥着重要的作用。国防军工建设在科研开发、科技创新上,为国民经济的发展注入了活力,带来新的经济增长点。
发展军民融合经济有利于西部大开发战略的实施。国防军工企业既是我国兵器发展的主导力量和核心,也是国民经济建设的重要组成部分,特别是国防军工企业所拥有的技术和人才优势,使得其在我国经济发展中有着巨大的潜力。特别是在当前的西部大开发战略中,国防军工企业的优势更加明显。
实践证明,发展军民融合经济在促进西部经济的大开发中,是可以大有作为的。如西部地区的国防军工企业在进行我国现代化武器装备开发生产的同时,在微电子及自控、遥感通讯、激光红外、生物工程和新材料、新能源等技术领域也孕育了数以万计的科研成果。这些成果已逐步转化成效益,促成了西部的发展。“中国嘉陵、长安汽车、西飞国际、贵航股份、晋西车轴”等军工企业的上市公司以其良好的业绩和经济效益,在发展西部区域经济上发挥了很大作用,有效地带动了地区整体经济的发展。国防科技工业借助现代传媒技术成功构建了国防科技成果推广转化网,已覆盖西部70%的军工单位,使处于偏远地区的国防科研成果也能实现成果信息资源的快速扩散、顺利转让或产业化发展,为实现重庆、四川、陕西、贵州等西部省市提出的借助国防科技工业大力发展区域经济的战略构想提供了有力支撑,带来了巨大的经济效益。另外国防军工企业利用先进的科学技术手段,在治理西部荒漠化、次生地质灾害、改善地理环境方面也发挥了巨大的作用。
发展军民融合经济的方针策略
建全完善的军民融合经济机制。在和平与发展的主题下,从当今世界发达国家在国防建设方面所采取的方针策略看,加强军、民经济融合,促进国民经济建设与国防建设协调发展的特征越来越明显。建立军民结合、平战结合、寓军于民的融合体制,已经成为世界上主要国家共同的政策取向。
军民融合决不意味着要把我国已建立起来的相对独立的国防科技工业体系完全融入国民经济大体系,我们还需保留基本的核心军工能力,特别是尖端的武器研发技术。这样在制度和法规上,保障军民融合经济的正常运行。
在建立我国军民融合经济发展运行机制时,要着力解决好相关的问题。要把握好军民融合的产业结构、技术类型,进行优化组合,达到优势互补。在军民结合中,我们要把扩大投资需求与加强国防能力建设科学统筹起来,使军工生产能够取得平时与战时、军事与经济两种效益;把握好调结构、上水平的发展机遇,把军工研发生产和企业的生存发展结合起来,把加强武器装备自主创新和现代化武器装备的开发与促进国民经济发展、创造企业的经济效益结合起来,大力优化国防军工企业的组织结构,加大军民技术研发融合的力度,加强平战结合,解放思想,努力探索走出一条符合中国特色的军民融合机制。
在当前市场经济的大环境下,国防军工企业不仅要能更好地生存,而且要能更好地发展,形成军民有机结合,军民互动发展,既能提升我军武器装备,又能推动经济的发展。另外在军工科研方面,有效发挥民用科技和人才优势,将其注入到武器装备的研究发展上,形成合力,推动我国武器装备的发展。
加大军工企业在市场经济环境下的改制和转型。“军民结合、寓军于民、民”是中国国防军工行业在市场经济环境下进行结构调整的必由之路。我国的国防军工企业在市场经济条件下,只有有效地实施改制和转型,才能摆脱在计划经济环境下,依赖国家,产品单一,经济效益低,甚至亏损的尴尬局面。当前我国不少国防军工企业在原来依靠国家投入、资金紧缺的情况下,进行股份制改造,向社会进行融资,成功上市。如中国嘉陵、哈飞股份、航天科技、中核科技、航天信息、西飞国际、中兵光电等等上市公司,原来都是国防军工企业,其向社会融资,引入社会资本,成功改制上市,成为中国股市中亮丽的军工航天板块,受到投资者的青睐。
我国许多国防军工企业由于引入社会资本,注入了优质资产,在军民结合,寓军于民的方针下,提高了研发和生产能力,开发了新的产品,开辟了新的市场,增强了竞争力,不仅给国家减轻了负担,而且使自身经济效益大大增加,在国防建设和民用经济发展中扮演了重要的角色。
中国国防军工企业在当前和平环境下,大幅度地调整和压缩了军工科研生产能力,将相当多的军品科研生产能力转向为国民经济建设服务。如核工业发展核电、核燃料工业,同时积极开发消防产品、精细化工等多种经营项目;航天工业大力发展了卫星、运载火箭发射服务和卫星应用、通信设备等高技术民品;兵器工业以车辆为主,发展了机械、光电、化工等系列产品。中国的国防军工企业先后开发生产了数万种民品,进行了数千项民技术改造,涉及能源、交通、轻纺、食品、通信、医疗卫生、工程建筑、环境保护、家电等国民经济各领域。
当前,我国有许多国防军工企业还没有完全实行改制和转型,这不仅增加了国家负担,而且自己也困难重重。在这方面,我们必须加大力度,学习那些改制、转型成功的国防军工企业的先进经验,创造条件,使我国军工企业在“军民结合、民”的转型方面,规模更大,范围更广,促进军民经济的更好融合。
强化“民参军、民技军用”措施。在我国现有的军民融合经济中,民机制已有许多成功的经验和做法。许多国防军工企业在开发生产民品方面取得了很大的成效。但在军工产品的开发研制中,如何参入民用企业,融合民用的先进技术和成果,还是我国军民融合经济中的薄弱环节。
在“民参军、民技军用”方面,我们要敢于冲破束缚,改变观念。发达国家在“民参军、民技军用”的做法和经验值得我们学习和借鉴。美国有很多民用技术转为战场上尖端武器装备的例子。比如,美国杜邦公司生产的Kevlar合成纺织纤维就是其中之一。这种纤维目前已成为制造头盔、防弹衣和其他军用服装必不可少的原料。我国也有了不少“民技军用”的成功例子,如中兴通讯作为国内最大的通信网络设备制造业上市公司,能够并已经为军队提供光通信网、数据通信网、视频会议网、电话交换网等各种通信网络建设的全面解决方案,同时希望能够在军事科研方面以及无线通信、IPV6、软交换等新的技术领域,与军队进一步加强合作。
航天技术对国防的意义范文4
关键词:创新指数榜;考核;导向性
2010年,在中国航天科技公司“构建航天科技工业新体系”的指导下,中国运载火箭技术研究院(以下简称“航天一院”)建立了技术创新评价指标体系和配套管理机制[1],经过试运行及考核评价指标体系优化完善,于2012年正式启动实施,每年正式航天一院“创新指数榜”。经过4年的实践,以“创新指数榜”为牵引的考核评价工作流程逐步规范,已成为航天一院战略绩效考核的重要支撑。本文从4年来的“创新指数榜”结果入手,分析以“创新指数榜”为牵引的技术创新考核与评价指标体系的导向性。
1大型航天企业技术创新考核与评价指标体系
创新绩效考核是企业技术创新管理的重要手段与工具之一。技术创新是一个相对复杂的过程,创新产出转化为经济成效难以具体量化,国内学者对技术创新多基于研发项目[2]、研发团队[3-5]、研发人员[6-12]、研发成果[13]等不同的侧重点评价进行研究,也有对绩效考核指标体系[14]进行研究。航天一院作为典型的大型航天企业,是航天科技集团公司(以下简称“集团公司”)下属二级单位,向上接受集团公司技术创新考核与评价,向下对院属单位进行考核评价并“创新指数榜”,两级考核评价一脉相承又兼具特性。从表1可以看出,集团公司技术创新考核评价与航天一院技术创新考核评价指标体系整体较为一致,航天一院考核指标体系在涵盖集团公司技术创新指标体系基础上,结合实际情况,调整了“技术创新体系建设”指标的构成;按照技术创新工作流程对具体指标进行重组,便于分析各单位技术创新阶段情况;增加了市场开况、院属单位协同创新情况和整体加减分项指标;考虑到各单位知识产权产出基本都达标的情况,删减了知识产权产出考核评价指标。需要说明的是,集团公司和航天一院每年都会根据实际情况,对指标体系进行适应性微调。
2创新指数榜
2012年起,航天一院每年正式“创新指数榜”并纳入院对所属单位的年度考核体系。经过逐年完善,目前参加“创新指数榜”排名的院属单位包含4类:总体单位、军品研制及军民结合单位、航天技术应用产业单位、保障类单位。因4类单位性质差异,其得分差距很大,考虑到航天技术应用产业单位、保障类单位的业务属性与另两类单位有较大区别,且在业务类型、运营模式方面存在一定差距,为客观分析“创新指数榜”的导向性,仅选取前两类单位的得分数据进行分析。表2给出了2012—2015年院属13个单位“创新指数榜”排名情况,表3给出了各单位原始得分结果。为便于对各年度数据进行横向分析,将每年度排名第一名的单位按照100分来计算,其他单位以此为满分进行标准得分换算,得到表4。
3技术创新考核与评价导向性分析
为客观分析创新考核与评价对各单位的导向作用,本文对4年来航天一院“创新指数榜”数据进行分析。
3.1整体导向性分析
图1给出了13个院属单位历年排名变化趋势情况。为横向对比创新与评价对各单位得分情况的影响,图2引入3个量化指标———引入了“平均分”指标,分析考核评价对院属单位整体的变化趋势作用,引入了“方差”和“标准差”作为量化指标,分析各年度各单位之间的差距。为减少年度大环境因素对分值的影响,图3采用各单位标准分进行了平均分、方差和标准差等指标分析。图1“创新指数榜”从图1可以看出,院属13个单位4年来的排名波动情况参差不齐,总体单位C、分系统单位H和分系统单位I等排名在中间段的单位各年度排名波动较大,总体单位A、分系统单位B、分系统单位I等排名靠前和靠后的单位波动较小。各单位排名波动情况2013年与2014年较为明显,2015年波动相对较小。排名逐步上升的单位有:总体单位B、分系统单位C。排名逐步下降的单位有:总体单位A、分系统单位F、分系统单位H等。从图2和图3可以看出,无论原始得分还是标准得分,4年来,各单位的方差和标准差逐步增大,意味着各单位之间的差距逐步增大;而原始得分平均分逐步增大,标准得分平均分逐步减小。(1)排名中间段的单位各年度波动较大,靠前和靠后单位的波动较小,一方面反映出“创新指数榜”考核与评价指标体系的作用主要体现在对中间段单位的导向作用较大,排名靠前单位的优势地位在短期内难以撬动,排名靠后单位的基础较弱,短期内仍存在较大差距,而中间段单位之间差距较小,各单位通过考核评价指标体系的引导,短期内采取改进措施,对其提升效果明显。(2)2013年与2014年波动较为明显,另一大重要因素为“创新指数榜”考核与评价指标体系被广泛接纳。2012年底启动实施并公布“创新指数榜”,对院属各单位触动较大;2013年各单位加强了对指标体系的认真研究并及时调整年度工作思路,体现在2013年底的年度考核评价结果中;2014年一院启动实施全院战略绩效考核,将“创新指数榜”考核评价纳入其中,并对指标体系的个别指标内涵及个别指标计分方法进行了多处修订,主要体现在个别单位的“加分项”等指标变化较大,对排名情况影响较大。(3)从2014年开始,一院正式公布年度“创新指数榜”的同时,根据指标体系计算得分,对各单位的明显弱项进行解析与反馈,对于各单位技术创新工作也起到一定的推动和督促作用。(4)从“创新指数榜”指标得分情况来看,“加分项”(不设上限)差距明显,说明部分单位对指标体系进行了深入分析,结合自身情况,积极开展工作,在加分点上下功夫,导致各单位差距逐步拉大,差距越来越明显。(5)原始得分和标准得分平均分趋势相反,这主要与各单位差距拉大,第一名分值越来越高,其他单位的标准分相应减小有关。这也说明创新考核评价实际上拉大了“贫富”差距。(6)对排名逐步降低的总体单位A、分系统单位F、分系统单位H等单位进行分析,发现其自身按年度纵向对比,分值逐年增长,横向对比,因进步速度落后于进步明显的单位,排名反而下降。
3.2典型案例导向性分析
本文对排名逐步上升的单位总体单位B和分系统单位C得分情况深入挖掘(见表5),发现:总体单位B组织体系建设日趋完善,专职研发队伍、加分项等指标增长明显。追溯其实际情况,在组织体系方面,总体单位B近年来积极开展创新平台建设,2013年联合国内高校和研究机构成立国防科技工业某技术研究应用中心,成为院仿真中心依托单位,2014年与中科院某研究所联合成立航天某系统联合实验室,组织体系指标增至满分;专职研发队伍指标提高与考核评价指标体系调整关系较为密切,暂且不论;加分项方面,2014年考核指标体系增加了“对在院年度战略目标实现方面有重大贡献的单位,院将酌情加1~3分”,“军品型号首飞成功”和“民品重大项目首台/套产品成功交付”等加分点,总体单位B充分发挥总体单位优势,重点关注军品型号首飞成功等加分点,同时积极申报重大项目论证,加分项方面逐年提高明显。分系统单位C组织体系建设日趋完善、专职研发队伍、专利许可/转让、加分项等指标增长明显。追溯其实际情况,在组织体系方面,分系统单位C从2013年开始,陆续成立2个所级试验中心、与高校建立两个联合研究中心等,完善了创新平台建设,组织体系指标增至满分;专职研发队伍指标提高与考核评价指标体系调整关系较为密切,暂且不论;专利许可转让方面,加大许可转让力度,2012年专利转化0万元,2013年转化收益额为101万元,2014年专利转化收益额为588万元,2015年单位间专利许可转让收益额达1200万元,位列全院第一名,进步显著;加分项方面,积极开展演示验证试验,争取重大项目立项,加分项从2012年的0.1分提高至2015年8.55分。
4结论与建议
航天技术对国防的意义范文5
之后,人们在观察儿童玩的地陀螺时发现,陀螺之所以能在高速旋转时竖直不倒并与地面保持垂直,与其自身具有的稳定性和进动性有关。科学家们根据这一力学特性,成功研制出了一种无外界参考信号也能探测出运载体本身姿态和状态变化的内部传感器—陀螺仪。这种装置能够测量相对惯性空间的角速度和角位移。利用精确的陀螺仪和加速度计能够测量出火箭、导弹、宇航飞行器及远程飞机、潜艇等运载体的角运动和直线运动信号,经计算机综合计算后,便能对姿态控制系统和推进系统发出指令,运载器就能实现自主导航。
陀螺仪自问世以来,一直被广泛地运用于航海、航空、航天、军事等领域,一直是各国重点发展的技术之一,对国防工业和其他高科技的发展具有十分重要的战略意义。第一次世界大战后,美国率先研制出陀螺仪,并将其相继推广应用于航海和航空事业中。20世纪初,飞机陀螺稳定器和自动驾驶仪逐渐出现并在航空领域应用,到了20世纪中叶后期,惯性导航系统已初步实现工程应用。而随着光电技术的迅猛发展,许多可靠性高、寿命长、体积小、质量轻、功耗低、启动快、动态范围大的新型陀螺仪已经成为21世纪惯性测量与制导领域的主导产品之一。直到今天,与陀螺仪相关的技术,仍然是各国科研人员们关注的焦点。
然而,由于发达国家对此技术一直实行严密封锁,再加上我国工艺基础薄弱、关键设备缺乏、可借鉴的经验较少,长期以来,惯性制导技术都是制约我国新型战术武器快速机动、精确打击的关键技术瓶颈之一。尽管发展新型高性能陀螺仪对我国来说已经刻不容缓,但从原理样机、工程样机到产业化应用过程中的一系列难题就像一座座山峦,横亘在我国科研人员面前。
作为我国导航、制导和控制领域新型惯性技术专家,航天惯性技术学科带头人之一,中国航天电子技术研究院十三所副所长王巍从上世纪90年代后期开始主持新型高性能陀螺仪及其惯性系统的研发工作,为满足我国武器装备和宇航飞行器对高精度、长寿命、高可靠陀螺仪的迫切需求,他带领着一支平均年龄仅30岁的科研团队,凭借顽强的意志和勇于开拓创新的精神,突破种种技术瓶颈,打破了技术封锁,使我国新型高性能陀螺技术逐步发展起来,并取得了一系列重要成果。
光纤陀螺显实力
光纤陀螺是应用激光及光导纤维技术测量物体相对于惯性空间的角速度或转动角度的无自转质量的新型光学陀螺仪,其工作原理是基于相对论的Sagnac效应,与传统机械陀螺或激光陀螺相比,具有工艺简单、全固态没有旋转部件和摩擦部件、寿命长、动态范围大、瞬时启动、结构简单、尺寸小、重量轻、成本低、可靠性高等优点。自1976年问世以来,光纤陀螺在欧美国家得到高度重视和广泛应用,其精度覆盖范围之广、应用范围之大都是以往其他陀螺所无法比拟的,尤其是光通信产业及大规模集成电路的迅速发展更是显著推动了光纤陀螺的发展,使其成为21世纪惯性测量与制导领域的主导产品和研究重点之一,备受世界各国关注。
21世纪初,王巍带领着科研团队针对我国宇航应用的紧迫需求,开展了我国光纤陀螺应用试验研究。他提出采用光纤光源的长波长的新型陀螺仪方案,成功研制出高精度光纤陀螺仪。研制初期,王巍对项目涉及的核心技术、关键技术、技术和创新思路进行了全系统的规划和梳理,从光纤陀螺技术方案到实现途径,从光学器件到仪表、系统,从设计技术到工艺装备、试验验证方法等都进行了系统性、理论性、集成性的发明创新。同时,他带领队伍以全新的技术解决途径,将关键光学器件的长期稳定性、调制器及系统输出的非线性、仪表的空间环境适应性等在宇航环境下影响精度的难题逐个击破,实现了高精度光纤陀螺的高信噪比和标度因数的高稳定性目标。
由于光纤陀螺惯性制导技术在战术武器领域具有的特殊重要性,国外对此项技术的封锁十分严密。为了解决国防需要,立足当时国内相对薄弱的相关工业基础,王巍团队选择了一条具有中国特色的光纤陀螺研发道路。据他介绍,与国外光纤陀螺采用“全保偏”和“消偏”光路技术不同,我国采用的是“低偏和保偏混合”光路技术,对光学器件性能要求低,综合成本也低,并且通过采取一系列配套技术支持,使陀螺仪在恶劣条件下能实现较好的精度和测量效果。这就是“具有中国特色的”表现之一。
王巍还提出了基于多约束、多目标优化设计方法的小型化光机电一体闭环光纤陀螺仪技术方案,进行了从光电子器件陀螺仪表到惯性系统的设计思路、技术途径和工程化实现方法的整体创新和发明改造,代表成果之一就是“采用低偏和保偏混合光路的光纤陀螺”。2007年,该成果获得乌克兰专利授权后,又顺利拿到了美国、欧亚等8个国家的发明专利授权。王巍说:“这意味着拥有绝对自主知识产权的光纤陀螺技术不仅填补了航天科技集团公司国际技术专利申请的空白,还获得了国际认可,为进一步开拓国际市场奠定了坚实基础。”2011年,该成果代表军工系统首次问鼎了中国专利金奖的最高荣誉,不仅实现了我国惯性制导技术的更新换代,还扭转了我国宇航领域和新型武器系统相关产品受制于人的被动局面,对我国武器装备和国防科技实现跨越发展来说具有重要意义。
据王巍透露,高精度光纤陀螺仪目前已在神舟八号飞船、神舟九号飞船、天宫一号目标飞行器、资源三号卫星等20余个卫星和载人飞船上成功应用,即将应用于神舟十号等系列载人飞船。高精度光纤陀螺仪的研制成功,不仅满足了我国宇航领域、通信、试验、探测等卫星对新型陀螺仪的应用需求,还彻底结束了我国宇航用高精度长寿命陀螺仪长期依赖进口、受制于人的历史。
2007年初,王巍团队负责研制的某型导航卫星用光纤陀螺组件在超出技术条件的太空环境下成功启动工作,并在轨连续正常工作25个月以上,实现了国内光纤陀螺技术在卫星中的首次成功应用。他们还组织实施了宇航级光纤陀螺替代进口专项工程,研制了长寿命光纤陀螺组件系列型谱产品,分别替代了进口挠性陀螺和三浮陀螺。目前产品已在对地遥测和科学试验卫星等多颗在轨卫星上应用。与此同时,他们在国内率先研制出的基于长波长的精密级宇航用高精度光纤陀螺仪工程样机荣获2010年国家技术发明二等奖,相关部分技术指标与已报道的实用化光纤陀螺国际最优水平相当,技术水平被鉴定为国内领先、国际先进。
但是,王巍和团队并不满足于此。他说:“我们搞科技创新不是为创新而创新,申请专利也不是为专利而专利。立足科研攻关,解决实际需要,让产品发挥真正的实用价值,实现真正应用,才是我们追求的目标。”
多年来,王巍团队以打牢基础、吃透技术为本,深入钻研光纤陀螺误差机理,建立应用模型,并承担了国家“973”项目,担任技术首席。同时,他们以市场为导向,坚定不移地以产业化发展为目标,发挥专业优势,积极为光纤陀螺惯导项目的市场开拓和推广应用探索新思路和新途径。为了实现光纤陀螺的工程化,王巍团队在产业配套上不仅自主建立了Y波导、耦合器、光纤环等关键光学元器件的研制工艺线,加强关键光学元器件的产业链建设,成为国内唯一具有完备产业配套的光纤陀螺研制单位,还拉动了国内光纤陀螺用光学元器件技术的发展,编制起草了一系列企业标准、宇航标准和国家军用标准,建立了新品研发体系,将航天型号要求传递贯彻至基层,使民口企业建立健全了技术、质量、保密体系,探索出了一条军民互动、寓军于民的发展新路子。
电学参量拓领域
科研是一项讲求前瞻性的工作,最忌固步自封。王巍说:“我们常常同时进行多个相关方向的研究工作,如果总是取得一个突破之后才开始新的研究,很多技术可能就会落后于人。”正是因为具有这样的前瞻性和敏锐意识,王巍很早就率领团队开始了电气系统电学参量宽频域光纤精密测量技术的研究。
据了解,电气系统电学参量包括电压、电流、阻抗、功率、频率、相位等,它的准确测量是获取电气系统和电气设备运行状况和实施各类电气控制的关键依据信息,也是电气测量与控制系统安全、可靠、稳定、有效运行的基础。但电学参量传统测量技术在原理上存在一定的缺陷,使其成为诸多工业领域技术发展的瓶颈。
王巍此次提出的电气系统电学参量宽频域光纤精密测量技术,是一种非接触式的精确测量装置,是电力系统智能电网中测量与控制的新一代关键设备,能够有效解决互感器高压绝缘困难等瓶颈性难题。整个研制过程中,王巍研究了基于Sagnac干涉仪的全光纤电流测量装置的时空非互易性误差机理,创新磁光效应有用信号高精度检测的光路偏振复用和光纤敏感环圈圆偏振保持等方法,实现了宽温范围内标度因数的稳定性,使其达到10kHz宽频带0.1%的高检测精度。同时,他们研制的基于泡克尔斯效应的光纤电压测量装置,突破了光路增益变化影响测量精度的难题,实现了环境条件下的长期稳定性,达到了0.2%的高检测精度。
王巍介绍说:“运用电气系统电学参量宽频域光纤精密测量技术对电学参量进行测量,可以理解为我们给电线戴了一个‘手镯’,然后通过‘感应’掌握所需信息,有点儿像中医的把脉过程。而以往要通过‘抽血化验’才能获得相关电学参量。”王巍提出的办法不仅简化了电学参量的测量,还为变电站的建设提供了新的途径。“以前变电站周围由于安全问题是不允许建房子的,但应用这个新技术后,可以在地下建变电站,节约用地的同时还美化了环境。”
据悉,电气系统电学参量宽频域光纤精密测量系统是突破我国智能电网的关键技术之一,它所具备的强绝缘性、高安全性、数字化输出和小型化等优点使其成为国内大多数数字化变电站的首选,目前已在40多个智能电网示范项目上成功运行,累计应用数量达到1600余相,投运数量跃居世界第一。王巍表示,该测量系统在航天科研现场电源品质检测、舰船电力监控、有色金属冶炼等领域具有广泛的应用前景。目前,公司已与德国西门子集团达成合作意向,签署了产品出口合同。
在为航天、军工发展服务的同时,王巍还不断加强技术和产业拓展,积极探索新形势下产业发展的新思路和新途径,并将所取得的核心技术逐步拓展到民用领域。近年来,团队在他的带领下开拓思路,不断创新,先后完成了“北京奥运博物馆科技展项工程”“油气管线光纤安全报警系统”等一系列项目研究,研制了许多性能稳定的产品,不仅树立了光纤传感系统系列产品的良好形象,同时也进一步推动了航天技术应用产业向信息技术、物联网技术方向的发展。
三浮陀螺打基础
据了解,三浮陀螺仪是一种液浮、磁浮和动压气浮并用的陀螺仪。而高精度三浮陀螺仪和加速度计是我国国家重点任务惯性制导平台系统的核心惯性仪表,是一项涉及多学科的世界公认的高难技术之一,在高精度导弹武器系统中长期起着支撑性作用。
1995年,王巍作为课题负责人,带领团队承担了三浮陀螺仪表的关键技术—数字化有源磁悬浮支承系统研制的任务。为提高我国新型导弹惯性制导用三浮陀螺仪表磁悬浮支承的支承力和浮子对中精度,解决其干扰力矩大、启动时间长等难题,王巍在当时研制条件薄弱、技术封锁严密的情况下,带领团队创新开拓,突破时分复用的有源磁悬浮动态模型辨识和电磁元件转换效率提高技术,提出了基于模糊控制规则的有源磁悬浮智能控制系统技术方案,实现了磁悬浮支承系统的变周期、变刚度及径向解耦控制。该技术的应用使我国三浮陀螺仪和加速度计性能获得显著突破,获部级奖励2项。
注重创新育人才
科技创新,人才为本。面对新技术研发和工程应用并举的激烈竞争形势,王巍始终把发现、培育和集聚创新人才、打造创新团队作为工作重点。在他看来,创新不仅建立在扎实的基础之上,还需要勇气和闯劲儿。“就像打仗一样,不攻下这个山头,部队就面临全军覆没,这种时候就算玩命也要打赢。所谓狭路相逢勇者胜,年轻人如果不敢闯新路、不敢担当,还怎么谈创新?”
王巍所带领的光纤项目团队中,近几年参加工作的年轻人占到了80%,他结合航天科技集团公司“航天人才科学作风培养”工程,将培养和创新相结合,以航天工程课题组+研讨会的创新模式开展人才培养工作,不仅增强了团队的创新活力,帮助年轻人更快进步,还让中年技术骨干和老同志在帮助年轻人的过程中再学习、再提高,从而适应新技术研发的需要。通过在创新中发现、培育和凝聚人才,激励新思路、新发明,以积极的态度直面市场竞争和技术进步,王巍团队形成了创新型的文化和优良作风,而这种文化和作风也有力地推动了团队科研事业的创新发展。
作为博士生导师和团队带头人,王巍在深入科研攻关一线,与大家一起制定方案、攻克难题的同时,还不断钻研机理、总结经验,将其提炼成专利、标准、书籍,以此带动整个技术领域的发展。他发表的学术专著《干涉型光纤陀螺技术》荣获2011年度新闻出版总署“三个一百”原创图书奖,同时被评为中国宇航出版社“30年最具影响力的10部(套)航天专著”之一。到目前为止,王巍先后为我国航天事业培养了3名博士、9名硕士、7名在读博士、8名博士后,其中2人荣获中国航天科技集团公司优秀毕业生称号。
如今,团队中的许多科技尖兵,都成为了中坚力量,曾经只有几个人的课题小组,也变成了集研发、设计、制造等于一体的高新技术研究创新型企业和新型研究所。在王巍的带领下,团队又在三轴一体光纤陀螺、谐振腔型光纤陀螺技术研究中取得突破,研制出了工业级、军品级、宇航级系列型谱光纤陀螺及其系统产品,以及新型分布式光纤温度、应力、气体等传感器,并已在数十个型号中得到广泛应用。与此同时,王巍及其团队凭借这些极具创新的科技成果,在获得第十三届中国专利金奖的同时,先后两次获得国家技术发明二等奖、一次国家科技进步奖,多项国防科技、军队、中央企业创新奖,并多次在航天集团公司技术创新、知识产权、标准化、工艺、信息化等工作中获得先进集体和标杆单位称号。
务实平凡求无愧
2011年11月3日,神舟八号与天宫一号交会对接,天宫一号目标飞行器的主控惯导设备是王巍和团队研制的光纤陀螺惯测装置,这也是该装置在世界上首次被用于空间站姿态测量与控制,可以说是交会对接技术的创新亮点之一。2012年6月24日,神舟九号与天宫一号首次交会对接,王巍带领团队研制的手控光纤惯组装置稳定了飞船位置和姿态,帮助航天员顺利完成了对接任务,为此次交会对接任务的顺利完成发挥了重要作用……
也许很多人都以为,能够承担这些影响深远、意义重大、责任艰巨、关乎国家利益,甚至关乎国防安全的研制任务,王巍心里一定很兴奋、激动,或者觉得无上光荣。其实,他很忐忑,也不敢轻易说光荣,因为这两个字的分量太重!每一次发射,王巍和团队都会坚守在现场,一直要等到航天员的返回舱安全着陆,心里的石头才可以放下,才敢确定任务成功。
王巍说,航天是一项大系统工程,对技术、质量的要求严格、挑剔到了极致,这种特殊性“逼着”科研人员必须理性,来不得一点儿马虎。可这并不代表他们不感性。王巍记得,当光纤陀螺第一次取得突破的时候,每一个参与了研制任务的战友眼泪都夺眶而出。这些泪水里包含着压力,包含着项目研制时经历的艰辛和煎熬,也包含着成功之后的喜悦。就像王巍说的,这一刻的喜极而泣,没有身处其中的人,难以感同身受。
航天技术对国防的意义范文6
盘点五年成就
《2011年中国的航天》白皮书首先回顾了2006年以来中国航天的辉煌成就,令人鼓舞。白皮书说,近年来,中国航天事业发展迅速,在若干重要技术领域跻身世界先进行列。由于我国国力显著增强,科技水平迅速发展,越来越深刻地认识到发展航天技术对提高国家威望、增强民族志气、带动技术飞越、促进经济发展、改善人民生活、保障国家安全等方面具有重要作用,并将关系到人类社会的未来。
2006年以来,我国在载人航天、月球探测等航天重大科技工程取得突破性进展。在白皮书中总结了九个方面的成就,它们既大大提高了我国航天技术水平,也惠泽我国国计民生的许多领域。
例如,我国2008年发射的“环境”-1A、1B光学小卫星因具有高时间分辨率和中等空间分辨率,所以已在环保、减灾和农业等许多领域发挥了积极作用,很受各界欢迎。我国还拟在2012年发射“环境”-1C雷达小卫星,它将与“环境”-1A、1B光学小卫星组成我国第一代环境与灾害监测预报小卫星星座。从2006年起,我国开始使用大容量地球静止轨道卫星平台“东方红”-4,用它先后研制并发射了委内瑞拉卫星-1、巴基斯坦卫星-1R和尼日利亚通信卫星-1R等卫星,实现了整星出口,不仅大大提高了我国的国际威望,也获得了可观的经济效益。
从2007年起至今,我国有10颗“北斗”导航卫星升空,并已开始向亚太地区用户提供试运行服务。2012年,我国将建成由5颗地球静止轨道卫星+5颗倾斜地球同步轨道卫星(2颗在轨备份)+4颗中圆地球轨道卫星组成“北斗”卫星导航区域系统的星座。其主要功能是定位、测速、单双向授时、短报文通信;服务区域包括中国及部分亚太地区;定位精度优于10米;测速精度优于0.2米/秒;授时精度50纳秒;短报文通信120个汉字/次。
卫星导航系统被公认为是“一只会下金蛋的鸡”,用途现已遍及人类活动的每一个角落,因为在当今社会,60%左右的信息都与时间和定位有关,拥有自主的时间和定位系统,不仅事关独立自主,也事关影响力和统治力,并能创造巨大的经济和社会效益。
2020年建成的“北斗”全球卫星导航星座由5颗地球静止轨道卫星和30颗非地球静止轨道卫星组成。地球静止轨道卫星分别定点于东经58.75度、80度、110.5度、140度和160度。非地球静止轨道卫星由27颗中圆地球轨道卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星组成。其中中圆地球轨道卫星轨道高度21500千米,轨道倾角55度,均匀分布在3个轨道面上;倾斜地球同步轨道卫星轨道高度36000千米,均匀分布在3个倾斜地球同步轨道面上,轨道倾角55度,3颗倾斜地球同步轨道卫星星下点轨迹重合,交叉点经度为东经118度,相位差120度。地面控制部分由若干主控站、注入站和监测站组成。“北斗”卫星导航系统建成后将为全球用户提供定位精度优于10米、测速精度优于0.2米/秒、授时精度20纳秒的服务,并为我国及周边地区用户提供定位精度1米的广域差分服务和120个汉字/次的短报文通信服务。“北斗”全球卫星导航系统建成后将为民航、航运、铁路、金融、邮政等行业提供更高性能的定位、导航、授时和短报文通信服务。
在载人航天领域,2008年以来,我国先后了发射“神舟”-7、8飞船以及全新的载人航天器――“天宫”-1目标飞行器,拉开了实施我国载人航天二期工程的序幕,突破和掌握了太空行走和空间交会对接这两项载人航天的重大基础技术,使我国成为世界上第三个独立掌握这两项关键技术的国家,为后续空间实验室和空间站的建设奠定了基础,并为今后开展国际合作提供了十分有利的条件。
2007年和2010年先后升空的“嫦娥”-1、2月球探测器,使我国跨入了具有深空探测能力的国家行列,获得了大量有关月球和地月空间环境的科学数据,有力地促进了我国空间技术、空间科学的进步,竖起了中国航天的新里程碑。
《2011年中国的航天》白皮书有三个特点。一是明确提出了和平发展原则,表明中国和平发展航天事业的立场和决心。二是重点建设空间基础设施,强调航天技术在培育和发展战略性新兴产业中应发挥更大的作用。三是丰富和细化了空间技术内容,对过去成就与未来任务的描述更加系统。
规雄伟未来
《2011年中国的航天》白皮书向世人展示了我国未来5年航天的发展前景。它根据中国国情并综合研究世界航天发展趋势,把稳步发展与跨越式前进有机结合,涉及面宽、范围广,并进行了统筹考虑、科学部署。
进一步提升进入空间的能力
白皮书中提到,在今后5年内实现“”-5、6、7火箭首飞,开展重型运载火箭专项论证和关键技术预先研究。一个国家进入太空的能力在很大程度上决定了其空间活动能力以及空间应用水平。例如,“”-5火箭近地轨道运载能力为25吨,这就为我国建造空间站提供了重要支持,因为从世界空间站的发展来看,空间站单个舱段为20吨左右最佳,所以要发射空间站舱段必须拥有大推力火箭。
具有“无毒、无污染、低成本、高可靠、适应性强、安全性好”等特点的“”-5新一代运载火箭,其基本型为带助推器的两级火箭:芯一级采用2台推力各约50吨的氢氧发动机(YF-77)并联组成;助推器根据需要采用120吨推力液氧煤油发动机(YF-100)数台;芯二级采用2台推力各约8吨的氢氧发动机并联组威,它由“”-3A第3级氢氧发动机(YF-75D)改进而成;整流罩直径52米,长18米。“”-5近地轨道运载能力覆盖115~25吨,地球同步转移轨道运载能力覆盖15~14吨。
白皮书指出,我国正开展载人登月前期方案论证,研制重型火箭对于未来载人登月甚至载人登火星具有重要意义。由于载人登月飞船一般需在50吨以上,而其奔月时的速度要求为10.9千米/秒,因此必须拥有重型运载火箭才行,如要进行载人登火星更是如此。当年美苏竞赛载人登月时苏联之所以败给美国,最重要的原因就是苏联NI重型火箭4次发射均告失败。
我国龙乐豪院士等火箭专家在《国际太空》杂志发表过有关我国发展重型运载火箭的初步总体方案:在动力选型方面,拟基于液氧煤油发动机、液氢液氧发动机和固体发动机来构建我国的重型运载火箭,其中上面级发动机选择氢氧发动机,地面起飞动力选择全液氧煤油或者固体助推+氢氧芯级,起飞推力达到5000吨级;
在构型选择方面,拟采用两级半构型,这在一定程度上能够兼顾火箭运载效率优化,另一方面能够通过二级一次点火和两次点火的不同选择,适应不同的目标轨道;在直径选择方面,由于长细比过大的火箭不利于控制,所以初步确定重型运载火箭的长细比不超过12,计算结果表明重型运载火箭的直径不应小于9米。重型运载火箭芯级发动机采用“X”布局、切向摆动。
龙乐豪院士等火箭专家透露,经过初步优化,现有2种重型火箭的初步方案。
方案A:助推器采用4个650吨推力级液氧煤油发动机,芯一级采用4台650吨推力级液氧煤油发动机,芯二级采用2台200吨推力级氢氧发动机,起飞质量4100吨,起飞推力5200吨,全箭总长98米,近地轨道运载能力130吨。
方案B:助推器采用4个千吨推力级固体发动机,芯一级采用4台200吨推力级氢氧发动机,芯二级采用1台200吨推力级氢氧发动机,起飞质量4150吨,起飞推力5000吨,全箭总长101米,近地轨道运载能力133吨。
根据前期载人登月论证工作的初步结果,我国载人登月拟采用两步走的战略实施,第一步是在2025年前,利用现有火箭技术,发展近地轨道运载能力50吨级超大型运载火箭,尽快实现2~3人的月球探测活动;第二步是在2030以后,发展基于大直径、大推力发动机技术的重型运载火箭,实施3人以上的月球探测和开发活动。经过计算,重型运载火箭具备将50吨级的有效载荷送入奔月轨道的能力,结合前期论证结果可知,采用重型运载火箭具备一次发射将3人以上有效载荷送上月球,并从月球安全返回的能力。重型运载火箭还可用于无人火星探测、载人登陆火星和建造空间太阳能电站等。
重点建设空间基础设施 白皮书强调,我国重点建设由对地观测、通信广播、导航定位等卫星组成的空间基础设施框架,进一步完善地面系统建设和卫星应用服务体系,初步形成长期、连续、稳定的业务服务能力,扩大应用规模,更好地满足应用需求,促进我国战略性新兴产业的发展。
我国将研制发射立体测绘卫星、环境与灾害监测雷达卫星等新型对地观测卫星。2012年1月升空的“资源”-3卫星是中国第一颗自主研制的民用高分辨率立体测绘卫星。通过立体观测,可以为国土资源、农业、林业等领域提供服务。“资源”-3将填补中国立体测图这一领域的空白。该卫星采用经适应性改进的“资源”-2卫星平台,配置4台相机:1台地面分辨率优于2.5米的正视全色TDI CCD相机;2台地面分辨率优于4米的前视、后视全色TDI CCD相机;1台地面分辨率优于10米的正视多光谱相机。卫星具有侧摆功能,可对地球南北纬84度以内的地区实现无缝影像覆盖,每59天实现对我国领土和全球范围的一次影像覆盖,在特殊情况下,能够在5天之内对同一地点进行重访拍摄。卫星升空后,可对地球南北纬84度以内的地区实现无缝影像覆盖,每59天实现对中国领土和全球范围的一次影像覆盖。其影像分辨率及测图精度为国内第一。“资源”-3卫星集测绘和资源调查功能于一体,主要用于生产中国1:50000基础地理信息产品,以及1:25000等更大比例尺地图的修测和更新,开展国土资源调查与监测,为防灾减灾、农林水利、生态环境、城市规与建设、交通和国防建设等领域提供有效的服务。
2012年发射的“环境”-1C(即“环境与灾害监测雷达卫星”)是我国首颗民用雷达卫星,使用可折叠式网状抛物面天线,天线将在卫星入轨后展开。其星载雷达具有条带和扫描两种工作模式,单视模式空间分辨率可到5米,4视模式空间分辨率为20米,提供的合成孔径雷达图像以多视模式为主。
白皮书表示,我国将发展移动通信业务卫星,研制更大容量、更大功率的新一代地球静止轨道通信广播卫星平台。这对我国经济建设、国家安全、社会进步和科学繁荣等都会带来显著的效益。例如,发展移动通信业务卫星可向各种用户,尤其是紧急救援用户以及远离城市用户提供实时语音、数据等多种服务,这对于减灾、探险、旅游、公安、运输等许多领域具有重要作用。移动通信业务卫星覆盖区域广,其不受地理障碍约束和用户运动限制等优势使光纤通信望尘莫及,用途越来越广。
我国目前使用的“东方红”-4大型静止轨道卫星平台,有效载荷承载能力595千克,可提供有效功率8千瓦,设计寿命15年。我国还将研制更先进的“东方红”-5平台,它拟使用电推进技术等多项新技术,有效载荷承载能力1200~1500千克,可提供有效载荷功率15~20千瓦,可大大提高卫星的应用能力和范围。
现在,美国、欧洲和日本都发射了如“哈勃”等多种天文卫星,这种卫星最大的优点是不受大气层的影响,进行全波段天文观测,但我国目前还没有。白皮书透露,我国将研制发射“硬X射线调制望远镜卫星”,它将是我国第一颗天文卫星,有力地促进我国空间天文学的研究。
据中国科学院高能物理研究所卢方军研究员介绍,“硬X射线调制望远镜”是国际上已知计中唯一一台既可以实现宽波段、高灵敏度X射线成像巡天,又能研究黑洞、中子星等高能天体的短时标光变和宽波段能谱的空间X射线天文观测设备。与已有和研制中的硬X射线望远镜比较,“硬X射线调制望远镜”在全天巡天的灵敏度和高计数率观测的时变研究方面具有明显优势,使得中国有可能在黑洞的寻找和高精度观测这两个方面取得突破性的重大成果。
“硬X射线调制望远镜”采用分舱室式设计,有效载荷(科学探测仪器)位于卫星上部,服务舱以“资源”-2卫星平台为基础,位于卫星下部。卫星总质量2700千克,将运行在高度550千米、倾角43度的近地圆轨道,设计寿命4年。其主有效载荷包括高能X射线望远镜、中能X射线望远镜和低能X射线望远镜。由于不同能量的X射线辐射起源于天体上不同的物理过程,这些望远镜在不同的波段同时观测一个天体,可以对天体的活动给出更全面和准确的描绘。
据卢方军研究员透露,“硬X射线调制望远镜”是我国第一颗空间天文卫星,采用了低噪声、高能量分辨率X射线探测技术、Si-PIN探测器和读出专用集成电路技术、硬X射线探测器技术等多项国际先进水平的载荷技术,在卫星背景型号研究期间,取得多项创新性技术成果,显著提升了我国的空间探测能力。
实施一批重大航天科技专项
白皮书介绍,我国载人航天、月球探测、高分辨率对地观测系统、二代导航系统将取得重大阶段性成果,带动相关科学技术的发展,为国家科学技术的整体进步做出新的贡献。
我国将在今后5年内发射空间实验室、载人飞船和货运飞船,突破和掌握航天员中期驻留、再生式生命保障及推进剂补充等空间站关键技术,开展一定规模的
空间应用。这些都是为空间站建设进行技术准备,因为空间站犹如在宇宙海洋中遨游的航天母舰,需要各种配套设施的支持。
空间实验室是建立长久性空间站的重要一环,以突破和验证空间站关键技术为主要任务目标,以“短期有人照料、长期自主运行”为主要工作模式。我国空间实验室发展构想具有如下主要特征:通过一次性携带的物资,可实现少批量、短时间航天员在轨驻留,一般不具备长期载人能力;一般没有在轨补给和补充功能,寿命较短;规模小,不具有可扩展性;能进行空间站关键技术验证试验,可开展一定规模的空间应用。
“天宫”-2空间实验室将主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。“天富”-3空间实验室将主要完成验证再生生保关键技术试验、航天员中期在轨驻留、货运飞船在轨试验等,还将开展部分空间科学和航天医学试验。
我国还将以空间实验室为基础,研制比俄罗斯“进步”系列货运飞船更先进的货运飞船,最大直径约3.35米,发射质量13吨,一次运货能力达6吨,是“进步”号货运飞船的3倍。
2020年前后建成的我国第一个载人空间站起点很高,是多舱式空间站,采用积木式构型,由1个核心舱和2个实验舱组成,同时对接载人飞船和货运飞船后,总质量80吨。它们在核心舱统一调度下协同工作,完成空间站承担的各项任务。
我国载人空间站的核心舱含节点舱、生活控制舱和资源舱,全长约18.1米,最大直径约4.2米,发射质量20~22吨。其主要任务包括为航天员提供居住环境,支持航天员的长期在轨驻留,支持飞船和扩展模块对接停靠并开展少量的空间应用实验,是空间站的管理和控制中心。
实验舱具备独立飞行功能,与核心舱对接后形成组合体,可开展长期在轨驻留的空间应用和新技术试验,并对核心舱平台功能予以备份和增强。其中实验舱I全长约14.4米,最大直径约4.2米,发射质量约20~22吨,兼有组合体控制与应用实验功能。实验舱II体积、尺寸、质量与实验舱I相近,以应用实验任务为主。
虽然与123吨的“和平”号、423吨的国际空间站相比,我国空间站规模相对较小,但从建造成本和应用效益的角度综合分析,这是一个符合中国国情和实际需要的理性选择。我国既不贪大求全,但又规模适度,有望取得较高的工程应用效益。
白皮书重申,我国将继续按照“绕、落、回”三步走的发展思路,推进月球探测工程建设。其实,这三步走的每一步都是对前一步的深化,并为下一步奠定基础。从“绕、落、回”的科学目标看,它们有明显的递进关系:“绕”就是进行全球性、整体性与综合普查;“落”就是进行区域性精细就位分析;“回”就是采集样品返回地面后进行精准分析。