对21世纪初我国航天发展的思考，本文主要内容关键词为：航天论文,我国论文,世纪论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、前言
当今，世界航天发展正处在关键时期。一方面，冷战结束后，世界的政治、经济出现了多极化趋势，这必将对航天的发展产生深刻的影响；另一方面，由于信息革命的推动，世界航天技术特别是卫星技术孕育着重大的技术突破。但航天活动的发展也将日益受到经费的制约。当前，总的趋势是空间竞赛的势头已大大减弱，航天活动更加注重实效，并注意提高本国航天工业在国际市场上的竞争能力。在这跨世纪时期，各航天大国都在调整和制定各自的航天发展战略和长远发展规划。
21世纪初，我国国民经济和国防建设对航天领域发展提出了更加迫切和广泛的要求，但我国航天技术的水平与要求相比还存在着很大的差距，21世纪初经费投入也不可能有大幅度地增加。因此，我国航天的发展要从国情出发，制定正确的发展战略和有明确目标的发展规划，突出重点，加大技术发展的跨度，争取在具有较大综合效益的领域尽可能缩短与世界先进水平的差距。
二、航天事业是国家整体发展战略的重要组成部分
（一）航天系统将成为信息高速公路的重要组成部分
纵观世界航天的发展现状，不难看到，天基通信网将成为各国正在建设的国家信息高速公路和全球信息高速公路的重要组成部分。无疑，建设信息高速公路将大大促进我国国民经济和国防建设的发展。天基信息系统将促进我国经济增长方式的转变和推动我国农村经济的发展，并将大大提高我军通信、指挥、控制、预警、探测和电子对抗的综合能力。当前，信息革命的浪潮正在席卷全球，争夺信息控制权的斗争已愈演愈烈，争夺空间信息通道的控制权已成为大国国家战略的重要组成部分。美国军方声称“一个能够出色地领导信息革命的国家，必将比任何国家都强大。”“很多人相信在一个新时代——信息时代——开始之际，获取和控制信息将是军事实力中具有决定性的特征。”美国已认识到，在核威慑和常规威慑的意义已发生变化的今天，信息优势能够加强对外政策和军事力量的有机联系。实际上，它已成为一种新的威慑力量。信息优势不仅能使美国继续保持在盟国中的领导地位，也能在外交中遏制其它大国。他们认为控制信息的能力不仅对作战是重要的，而且在瞬息万变的世界上，这种能力将成为国际关系中的一个重要因素。由此可见，在21世纪初，取得一定的信息控制权，已成为国家综合国力和具有大国地位的一个重要标志。在上述背景下，我们就不难理解美国不惜巨资建设全球信息公路的战略目标。全球信息公路的关键是建设全球天地一体化的通信网。天基通信网与地面信息高速公路可以实现无缝兼容，成为当前信息革命的主要技术基础。除此之外，美国军方正在研究与发展全球信息管理系统，它将大大提高实时信息传输能力，使通信、指挥、控制、计算机、情报、监视、侦察等系统联系起来，组成一个整体。对这场争夺信息控制权的斗争，欧洲和日本也已开始制定对策。面对这场信息攻势，我国急需从国家整体发展战略的高度来制定我国的航天发展规划。
（二）航天系统将在军事革命中扮演重要角色
从某种意义上说，未来的局部战争是一场信息战争。谁能在获取、传输、处理和发布战争信息方面占优势，谁就能掌握战争的主动权，直至赢得战争的胜利。由应用卫星系统支持的信息技术，已大大地增强了收集、处理和传送实时信息的能力。它与常规精确打击能力相结合，影响着进攻和防御的实施，从而引起了一场新的军事技术革命。美国国防部在《1996年财政年度国防报告》中论述了航天部队与国防的关系。这份报告指出：航天部队对现代军事行动的影响很大。它们具有收集、处理和分发信息的独特能力，在正在进行的军事革命中扮演着主角。很难设想，在未来的高技术局部战争中，我军能在没有航天系统的支援下，可以取得战争的胜利。
为打赢一场高技术局部战争，必须采用先进的天地空一体化的综合信息系统，将通信、指挥、控制、预警、探测和电子对抗等功能集于一体，实施迅速、准确、可靠的通信、指挥，形成协同作战能力、体系对抗能力和快速反应能力。
（三）航天系统将成为促进我国经济可持续发展的重要手段
当前开发空间资源的主要目的是利用空间高远位置，实现信息的获取、传输和发布。另一方面，开发空间资源将从单纯的信息开发，向信息、材料和能源的综合开发过渡。航天的发展必将推动我国社会生产力的发展和生产增长方式的转变。面对环境、人口和灾害的挑战，航天的发展十分有利于推动我国经济增长方式转变和国民经济的可持续发展。
空间信息系统主要由空间平台、地面站和应用系统组成。空间平台主要包括通信卫星、广播卫星、海事卫星、跟踪和数据中继卫星等。空间信息系统不受地理条件的限制，组网灵活、迅速，通信容量大，而且可以采用统一的卫星数字通信网。通过卫星通信系统，能够实现在办公室和家庭内直接与世界各地进行数据、话音、图文的高速传输，并以最快的速度接入因特网，为远程教育、医疗、投资等创造条件。正在迅速发展的卫星移动通信系统，能够实现全球移动通信，以适应现代社会节奏快、人员流动性强等特点。卫星电视直播能够让众多频道（150 路以上）的电视图像直接进入家庭，并将电视和计算机结合起来。
空间对地观测系统的平台主要包括气象卫星、地球资源卫星、减灾卫星等遥感卫星。在这些平台上装有各种波长的遥感仪器，能分析、判断、识别被测物体的性质和所处的状态，直接服务于减灾、气象、农林、地质、水利、测绘、海洋、环境等各个方面，为我国经济的可持续发展提供一种有力的保障手段。
空间导航定位系统的平台包括导航卫星和测地卫星等。这些系统除了军用外，在民用方面不仅用于大地测量、铁路与公路运输的交通管理，而且可用于航海、航空和航天的导航定位和通信。其中，将空间导航定位技术用于航空交通控制，将大大提高目前民航的效率和安全性。
空间的微重力、强辐射和高真空环境，为材料加工和生物技术开辟了一个新领域。在微重力条件下，可以生产出成份和组织都非常均匀的半导体材料、合金、复合材料和光学玻璃；可以进行无容器加工，不仅提高了纯度，还可以冶炼高熔点金属。在空间条件下，便于制造纯度很高的半导体材料和金属的多层薄膜。空间材料加工试验，不仅能够生产出地面很难生产出来的性能优异的材料，而且能够揭示材料加工过程中的机理，从而指导改进地面的材料加工过程。微重力环境有利于研究生物分子的物理化学特性及其相互作用，特别适于蛋白质晶体生长。这对于建立生物作用的分子机理，和按要求的蛋白质晶体特性设计新药都具有重要意义。
未来解决地球能源短缺问题的出路是利用太阳能和核能。在空间利用太阳能的技术途径，是在地球轨道或月球表面上建立空间太阳能电站。理想的核能是利用可控的核聚变反应，其中用氘和氦－3聚变成氦， 具有安全、干净、易于实现的优点，最有发展前途。地球上氦－3 的自然资源很少，月球表面蕴藏着丰富的氦－3，因此， 可以将月球上的氦－3运回地球，或直接在月球上建立可控核聚变的核电站。 实现上述设想，需要相当长的时间。
三、我国航天发展必须正确处理的关系
我国一直是航天低投入国家，任务需求与经费投入、技术水平之间的矛盾是当前我国航天领域面临的主要矛盾。针对这个主要矛盾，正确的航天发展战略，必须正确处理下列关系：
（一）有所赶与有所不赶
江总书记指出：“当前科技发展十分迅速，我们对于前沿的科学项目要有所赶，有所不赶，对于可以充分利用我们的长处或我们在这一领域已有相当的积累，相对来说不需要巨大投资，而一旦突破可以带动产业革命的项目就应该赶，在稳住一头中也要抓住重点”。21世纪初我国航天发展要保持低投入、高效益，必须正确处理好有所赶与有所不赶的关系。在这方面突出的问题是处理好卫星及其应用、载人航天、深空探测三个方面的关系。由于应用卫星和卫星应用对国民经济和国防建设起着重要作用，因此它必然是航天领域发展的重点；由于人的参与，载人航天成为航天领域发展的一个新阶段；深空探测将人类的活动范围最终扩展到地球以外的其它星球。首先，由于经费、人力和技术上的制约，使我们不可能在三方面齐头并进，而只能是按主次，分先后，有步骤地发展。同时，这三个方面也不是截然分开的，它们之间存在着紧密的联系。如卫星、载人航天和深空探测都必须有运载火箭、发射场和测控网等来支持，它们的有效载荷也有许多相似之处。因此，只有将卫星、载人航天和深空探测三方面的发展目标、有效载荷、配套工程和关键技术统一规划，才能避免不必要的重复，避免资金和人力的浪费。
（二）独立自主与国际合作
冷战结束以后，国际政治经济形势发生了很大的变化，促进了民用航天的交流与合作。国际合作可以节省投资、加速发展和减少风险，增加各国在航天各个领域的能力；也可以激励航天活动进一步扩展，使得参与国得到各自的政治和经济效益。对于载人航天来说，通过国际合作，可以使各国的载人航天系统相互兼容，从而增强了应急救生能力。但是，无论何时，国际合作总是以等价交换，平等互利，互通有无为前提的。参与国际合作的国家应具有一定的技术水平和开发能力。我们要把立足点放在自力更生的基础上，同时积极争取国际合作。自力更生是实现国际合作的前提和基础。没有自力更生，没有自己的技术“资本”，国际合作也就无从谈起。
（三）军用与民用
许多应用卫星既可以军用，也可以民用。因此，尽可能地做到军民结合，平战结合，就可以节省大量的投资。美国在海湾战争中，调用了一大批民用卫星，取得了很好的效果。美国，在海湾战争后，对于新发展的军用卫星，也提倡军民结合。美国军方认为在未来战争中，民用通信系统可以满足他们70%～80%的空间通信需求。美国将在今后10年内终止现行的降低民用GPS信号精度的作法，为商用和民用GPS用户提供与军用相同精度的信号，从而使GPS成为美国军转民技术的最大项目。 我国在发展卫星的过程中十分重视军民结合，今后我们应继续发扬这个传统。
（四）人与自动化
从发展载入航天的史实来看，人在开发空间资源中有着自动化系统所不能取代的作用。人的精细观察与操作能力，对异常事件的及时应变能力，创造性的判断、分析和决策能力，使得载人不仅可以提高航天飞行器运行的可靠性，而且可以提高空间观测和空间操作的效率。对地观测时，人的这种能动作用可以更有效地判别目标。人在空间可以完成各种科学实验，维修和装配任务。但人亲自进入空间总要冒一定的风险，付出一定的代价。因此，一切不需要人参与就可以完成的航天活动，都应该用无人航天器去完成；唯有那些必须要人去完成的航天活动，才应该由航天员去完成。人与自动化系统的结合，不仅减少了风险和成本，而且也减少了航天员单调乏味的重复性劳动，使其精力可以放到那些需要高级思维能力的重要工作上，从而提高了人在空间开发中的效率。由此可见，人与自动化系统的优化结合，使人在地面更好地参与空间科学实验活动，将是未来航天系统的发展方向。
（五）大计划与小项目
展望未来，在相当长的时期内，大型的航天计划不可能不受到政治因素的影响。但各国已认识到，在制定大型的航天发展计划时，既要考虑提高国家威望，又应力求使这个计划成为一项健全的科学试验、技术发展和综合利用的计划。由于大型的航天发展计划投入大、周期长，很难保持计划的稳定性。在执行过程中，往往会经费增加、性能下降、研制周期延长。从技术发展的角度来看，航天器形成了高、中、低轨道综合利用，大、中、小同时并举的局面。特别是小型航天器的发展，正在引起航天系统的深刻变革。美国众议院科学、空间、技术委员会主席伯尔莱指出：“大规模的目标，并不一定需要大规模的集中计划。某些大规模的目标，也可以用小的渐进的步骤来有效地实现，这种途径具有可反馈回来，删除无前途的抉择，而发展有前途的抉择的优点。对于那些在任何环境下既不能预测，又不能控制其末来的计划，这是最好的途径。”美国的经验，值得我们注意。在这个意义上，对于许多科学试验，较小的项目可以获得较高的效费比，将是较好的选择。
（六）性能驱动与费用驱动
航天的发展靠需求牵引，技术推动，但还要受到经费的制约。从目前的技术水平和管理水平来看，空间运输系统和航天器是在恶劣的、不断变化的环境中运行的复杂而精密的硬件和软件的组合体，要使用大量昂贵的材料；需要知识密集型的劳动；要由专业人员来设计制造和运行。为了获得高的成功概率，还要求性能、硬件、人员、技术等方面的冗余。因此，航天系统的费用就较难大幅度地降低。尽管如此，航天系统的设计思想现在已经开始产生了重大的转变，正在从过去的按性能设计转变到按费用设计和按运行设计，严格地说，就是按全寿命费用设计。由于设计的准则不同，优选的技术方案也就大相径庭。从全寿命费用最小的观点出发，性能高、技术复杂、风险大的方案往往费用较高；而性能适中、技术相对成熟、可靠性高、运行性能好的方案就可能被选中。航天经费不受制约的时代已一去不复返了，少花钱多办事是对未来航天发展的严峻挑战。通过这场考验，航天将迎来一个以追求实效为目标的新时代。
（七）型号研制与先期技术演示验证
国内外航天技术发展的事实表明，为了加大航天技术发展的跨度，必须做好先期技术演示验证工作。先期技术演示验证的目的，是将成熟技术尽快从试验室向空间系统转化。发展先进的航天系统存在着很大的技术风险，从实验室中的技术到真实的空间系统要想一步到位，往往欲速而不达。因此，国外在航天技术方面都十分重视先期技术演示验证工作，制定专项计划和给予必要的投资保证。例如，美国为了发展先进的通信卫星，美国NASA领导工业界执行了一个先进通信技术卫星（ACTS）计划，验证Ka频段卫星通信概念和相应的关键技术；为了发展重复使用的火箭，投资进行X－33和X－34缩比的验证机的研制；日本在发展无人轨道飞机之前，也投资进行了一系列的验证试验。美国也十分重视微、小卫星的先期技术演示验证，制定了“新盛世”和“强力卫星”等计划。这些国家在先期技术演示验证中取得的经验值得我们借鉴。因此，我们要研究在资金有限的条件下，如何开展先期技术演示验证工作，闯出一条具有中国特色的先期技术演示验证的道路。
（八）政府与企业
在航天管理方面，西方航天大国的国家机构和企业的职能有明确的分工。国家机构，一般是航天局，主要进行宏观管理，其研究机构主要从事技术发展，为航天的发展奠定技术基础。通信卫星、商用遥感卫星和运载火箭由公司通过市场机制进行研制。而载人航天项目、军用卫星和公益性卫星，由国家通过合同向公司采购。采取这样的机制，便于利用民间投资和通过市场竞争节省投资。美国NASA近年来，还准备将航天飞机的运行交给民营的公司去管理，预计可以进一步降低使用费用。克林顿制定的空间运输政策要求进一步改善政府和工业界的关系，鼓励私人投资者建立更富竞争性的商业航天工业。而美国正在进行的重复使用火箭计划和一次性使用火箭计划，已成为美国采购改革的典型。在上述计划中，号召工业界能够贡献整个投资的50%以上，而政府机构的大型设备将提供工业界使用。采购改革的目的是为了节省国家的投资，其关键是用简单的组织结构来代替高度集中的微观管理机构。这种改革不仅使已经成熟的商业卫星市场更加活跃，而且大量私人资金投入了重复使用火箭的研制，许多公司还提出了自己的重复使用火箭计划。对于西方的这些做法，我们当然不能照搬，但我国的航天事业，为了提高效益，也必须区分政府、研究院和公司的职能，对于其有经济效益的产品要引入市场机制，鼓励竞争，并增加企业对研究与开发的投入，形成效益与技术发展的良性循环。
四、结束语
展望21世纪初我国航天的发展，挑战与机遇并存。为迎接21世纪世界航天发展的新高潮的到来，我国航天的发展要从国情出发，面向世界，面向未来，制定有明确目标的发展战略和正确的政策。这样，就可以充分发挥我国的技术和人才优势，协调好各方面的关系，避免重复的资金和人力投入，以适度的投入，取得最大的综合效益，在21世纪的我国国民经济和国防建设的发展方面做出新的贡献。