緒論:寫(xiě)作既是個(gè)人情感的抒發(fā),也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索,歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇航天發(fā)展技術(shù)分析范文,希望它們能為您的寫(xiě)作提供參考和啟發(fā)。

1 商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)簡(jiǎn)介
何為商業(yè)航天,中國(guó)工程院院士、武漢大學(xué)原校長(zhǎng)劉經(jīng)南在論壇上拋出了自己對(duì)商業(yè)航天的看法:“商業(yè)航天是指按照市場(chǎng)化的模式來(lái)組建新的航天企業(yè),按照市場(chǎng)化規(guī)律從事投融資、收購(gòu)、合并、議價(jià)、賠償、研發(fā)等航天活動(dòng),投資者和企業(yè)可以自由進(jìn)入和退出,既服務(wù)于政府需求,更服務(wù)于市場(chǎng)需求”。
2 商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
從2007年開(kāi)始,在奧巴馬政府的大量倡導(dǎo)下,NASA開(kāi)始自我革命,逐步退出具有潛在商業(yè)開(kāi)發(fā)價(jià)值的航天領(lǐng)域,積極培育和扶持有實(shí)力的民營(yíng)航天企業(yè)。未來(lái),NASA將逐步退出低軌道商業(yè)航天發(fā)射和運(yùn)營(yíng)市場(chǎng),專注于引領(lǐng)月球和火星等太空探索前沿領(lǐng)域。以此為契機(jī),世界商業(yè)航天開(kāi)始蓬勃發(fā)展,全球太空產(chǎn)業(yè)以每年6~7%的速度增長(zhǎng),從2010年的2616億美元已經(jīng)發(fā)展到2014年的超過(guò)3300億美元。據(jù)2016年6月美國(guó)航天基金會(huì)的《航天報(bào)告》顯示,2015年全球航天經(jīng)濟(jì)總量達(dá)到了3353億美元,其中,商業(yè)航天活動(dòng)占全球航天經(jīng)濟(jì)的76%,總計(jì)2460億美元,商業(yè)航天已進(jìn)入成熟期。一批創(chuàng)新性強(qiáng)的商業(yè)航天公司脫穎而出,一系列技術(shù)領(lǐng)先、商業(yè)模式創(chuàng)新的實(shí)踐項(xiàng)目吸引了社會(huì)的廣泛關(guān)注。特斯拉創(chuàng)始人馬斯克所持有的太空探索技術(shù)公司(SpaceX)已經(jīng)開(kāi)始為國(guó)際空間站提供貨物運(yùn)輸服務(wù),今年,其研制的“獵鷹-9”火箭完成世界首次海上回收;布蘭登擁有的維珍銀河公司(Virgin Galactic)正在努力為普通人提供太空旅游服務(wù),亞馬遜創(chuàng)始人杰夫貝索斯成立的藍(lán)源公司(Blue Origin)正在研發(fā)可重復(fù)使用的運(yùn)載火箭和低軌道飛船,以降低載入航天的成本;軌道ATK公司的“天鵝座”貨運(yùn)飛船將首臺(tái)商用3D打印機(jī)送往國(guó)際空間站等。更多私人企業(yè)已經(jīng)成功進(jìn)入這一市場(chǎng),占據(jù)了產(chǎn)業(yè)鏈條的某個(gè)環(huán)節(jié)。
除了運(yùn)載發(fā)射業(yè)務(wù),另一個(gè)重要領(lǐng)域就是衛(wèi)星研制預(yù)應(yīng)用,而在該領(lǐng)域,以微小型衛(wèi)星的發(fā)展最為迅速。國(guó)外小衛(wèi)星公司的成熟經(jīng)驗(yàn)值得借鑒,例如,行星實(shí)驗(yàn)室公司(Planet labs)短短三年發(fā)射了70顆衛(wèi)星,如果按照傳統(tǒng)的航天測(cè)控和圖像生產(chǎn)的工作流程,需要長(zhǎng)期而龐大的地面支持和后續(xù)數(shù)據(jù)處理工作量。為此,Planet labs、Skybox等小衛(wèi)星公司開(kāi)發(fā)了高效運(yùn)控網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)化數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程。在市場(chǎng)推廣方面,他們充分利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),推出適合普通大眾參與的遙感數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。
在國(guó)內(nèi),商業(yè)航天也成為了一片有待開(kāi)發(fā)的藍(lán)海,2015年是中國(guó)商業(yè)航天發(fā)展元年。2015年9月,經(jīng)財(cái)政部批準(zhǔn),航天科技集團(tuán)成立了四維商遙公司,致力于為全球用戶提供以高時(shí)空分辨率和高光譜觀測(cè)能力的遙感數(shù)據(jù)服務(wù)和系統(tǒng)解決方案。
之前,我國(guó)第一顆商業(yè)高分辨率遙感衛(wèi)星吉林一號(hào)組星(1顆光學(xué)遙感衛(wèi)星、2顆視頻衛(wèi)星和1顆技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星)成功發(fā)射升空。在技術(shù)上,吉林一號(hào)貫徹了“星即是載,載即是星”的理念,突破了每顆衛(wèi)星必須依托一個(gè)平臺(tái)的傳統(tǒng)思路。
2016年在第二謾爸泄商業(yè)航天高峰論壇”中,中國(guó)航天科工集團(tuán)公司與湖北省人民政府、武漢市人民政府就《關(guān)于推進(jìn)武漢國(guó)家航天產(chǎn)業(yè)基地工作的專項(xiàng)合作協(xié)議》舉行簽約儀式。該基地是我國(guó)首個(gè)國(guó)家級(jí)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)基地,基地以發(fā)展商業(yè)航天為主導(dǎo),以新一代航天發(fā)射及應(yīng)用為核心,通過(guò)科技創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新和管理創(chuàng)新,打造航天運(yùn)載火箭及發(fā)射服務(wù)、衛(wèi)星平臺(tái)及載荷、空間信息應(yīng)用服務(wù)、航天地面設(shè)備及制造等四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。武漢航天基地的建立也可以說(shuō)是我國(guó)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn),未來(lái)將對(duì)我國(guó)商業(yè)航天的發(fā)展起到巨大的帶動(dòng)作用,預(yù)計(jì)投資超千億元,產(chǎn)出超千億元?!本C上所述,商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊。
3 對(duì)火工品的主要需求領(lǐng)域
商業(yè)航天當(dāng)前的主要發(fā)展領(lǐng)域包括商業(yè)運(yùn)載發(fā)射與服務(wù),商業(yè)衛(wèi)星的研發(fā)與運(yùn)營(yíng),空間信息產(chǎn)業(yè)應(yīng)用,商業(yè)航天的市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng),商業(yè)航天的政策機(jī)制幾個(gè)重要方面,其中與火工品相關(guān)的發(fā)展領(lǐng)域有兩個(gè),分別是商業(yè)運(yùn)載發(fā)射與服務(wù),以及商業(yè)衛(wèi)星的研發(fā)與運(yùn)營(yíng)。
(1)商業(yè)運(yùn)載發(fā)射與服務(wù)領(lǐng)域主要是以運(yùn)載火箭發(fā)射為主要產(chǎn)品,而相對(duì)于當(dāng)前我國(guó)國(guó)家組織的航天工程,其最大的不同就是快速響應(yīng)用戶的需求和以低廉的價(jià)格贏得商業(yè)航天發(fā)射的市場(chǎng)份額,因此對(duì)于應(yīng)用在商業(yè)航天的運(yùn)載火箭及其配套產(chǎn)品(包括火工品)就提出了新的要求,首先是成熟可靠,另外一個(gè)就是低成本。未來(lái)這一領(lǐng)域還將出現(xiàn)往返式可重復(fù)使用的空天運(yùn)載飛行器,屆時(shí)將成為另一個(gè)發(fā)展熱點(diǎn)。
(2)商業(yè)衛(wèi)星的研發(fā)與運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域主要以微小型衛(wèi)星的研發(fā)為主要發(fā)展方向,微小型衛(wèi)星由于重量輕,研發(fā)成本低,易于發(fā)射等特點(diǎn),將成為未來(lái)商業(yè)衛(wèi)星的主力軍。2015年,全球有超過(guò)200顆50kg以下的微小型衛(wèi)星發(fā)射,未來(lái)這一數(shù)量將會(huì)成倍增加,該種配套的產(chǎn)品將有較大的發(fā)展空間?;鸸て纷鳛閷?shí)現(xiàn)衛(wèi)星多項(xiàng)功能的必備產(chǎn)品,未來(lái)必將大有作為。同時(shí)在這一領(lǐng)域臨近空間浮空器及長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)也是微小型衛(wèi)星的一個(gè)重要補(bǔ)充,由于其重復(fù)使用特性,屆時(shí)將在一些特殊的商業(yè)航天應(yīng)用中伴有重要作用,而這兩類產(chǎn)品中都有火工品的應(yīng)用。
4 小結(jié)
應(yīng)對(duì)三大挑戰(zhàn)的三大戰(zhàn)略目標(biāo)和五項(xiàng)戰(zhàn)略舉措
《航天戰(zhàn)略》從分析航天戰(zhàn)略環(huán)境人手,提出當(dāng)前面臨的三大挑戰(zhàn):一是太空越來(lái)越擁擠,目前有60多個(gè)國(guó)家和組織運(yùn)行著1100多顆衛(wèi)星,已編目的太空碎片達(dá)到22000個(gè),太空軌道與頻譜等資源日趨枯竭;二是太空對(duì)抗日益嚴(yán)重,一些國(guó)家和組織正針對(duì)美國(guó)航天系統(tǒng)的脆弱性,尋求發(fā)展“非對(duì)稱”對(duì)抗能力,以抗衡美國(guó)強(qiáng)大的軍事優(yōu)勢(shì);三是航天競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈,發(fā)展航天技術(shù)和提供航天服務(wù)的國(guó)家不斷增多,美國(guó)的國(guó)際航天競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)不斷下降。
提出三大戰(zhàn)略目標(biāo):一是加強(qiáng)太空安全、穩(wěn)定;二是維持并提升航天給美國(guó)帶來(lái)的國(guó)家安全戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì);三是夯實(shí)支撐美國(guó)國(guó)家安全的航天工業(yè)基礎(chǔ),并勾畫(huà)了五項(xiàng)戰(zhàn)略舉措:一是促進(jìn)負(fù)責(zé)任的航天行為,和平與安全地利用太空;二是改善美國(guó)的航天能力;三是同負(fù)責(zé)任的國(guó)家、國(guó)際組織及商業(yè)公司合作;四是預(yù)防并阻止對(duì)保障美國(guó)國(guó)家安全的航天基礎(chǔ)設(shè)施的敵意侵犯;五是采取各種措施挫敗攻擊,并使航天系統(tǒng)能在性能降低的惡劣環(huán)境中運(yùn)行。
提出塑造新型航天領(lǐng)導(dǎo)地位四大核心理念
一是力圖構(gòu)建航天新秩序,強(qiáng)化領(lǐng)導(dǎo)地位。目前,美國(guó)作為唯一的航天超級(jí)大國(guó),在航天事務(wù)上具有強(qiáng)勢(shì)的話語(yǔ)權(quán)。從《航天戰(zhàn)略》積極為“負(fù)責(zé)任”的航天活動(dòng)制定標(biāo)準(zhǔn)、最佳慣例、透明度與信任措施以及行為準(zhǔn)則來(lái)看,美國(guó)正試圖將這種話語(yǔ)權(quán)轉(zhuǎn)變?yōu)橹贫ㄒ?guī)則的權(quán)力?!逗教鞈?zhàn)略》所勾畫(huà)的“負(fù)責(zé)任”的航天新秩序和行為準(zhǔn)則,其實(shí)質(zhì)是維護(hù)美國(guó)在太空的“先發(fā)優(yōu)勢(shì)”和既得利益,在美國(guó)主導(dǎo)的國(guó)際框架下解決太空爭(zhēng)端或沖突。
二是試圖構(gòu)建航天聯(lián)盟,實(shí)施全面遏制??梢灶A(yù)見(jiàn),美國(guó)將以北約為樣板在航天領(lǐng)域形成利益聯(lián)盟,達(dá)成航天制造和航天服務(wù)即使不由美國(guó)所提供、也要由美國(guó)所控制的目的。美國(guó)實(shí)施航天壟斷和全面遏制的用意在于,一方面增強(qiáng)自身航天優(yōu)勢(shì),確保在危機(jī)時(shí)刻美國(guó)及其盟友的航天能力不被對(duì)手所用,另一方面實(shí)施更為嚴(yán)厲的出口管制,從而限制其他國(guó)家的航天發(fā)展。
三是實(shí)施多重威懾,確保太空安全。首先,以秩序和結(jié)盟等方式,增加對(duì)美國(guó)太空突襲的政治風(fēng)險(xiǎn);其次,提高航天系統(tǒng)抗毀性,降低對(duì)美國(guó)太空突襲產(chǎn)生的預(yù)期效果;第三,增強(qiáng)太空態(tài)勢(shì)與對(duì)抗能力,告誡敵手太空突襲必將招致嚴(yán)厲懲罰,不僅是“以牙還牙”式的太空還擊,還可能是報(bào)復(fù)性的地面軍事打擊。 “多重威懾”的實(shí)質(zhì)是采取增加代價(jià)的方式彌補(bǔ)航天系統(tǒng)的脆弱性,旨在保護(hù)美國(guó)的太空安全。
四是發(fā)展高效創(chuàng)新能力,擴(kuò)大戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)。近年來(lái),由于軍事航天系統(tǒng)采辦遭遇“拖降漲”問(wèn)題,致使美軍航天優(yōu)勢(shì)的增速放緩。為確保國(guó)家航天安全需求,《航天戰(zhàn)略》以面向?qū)崙?zhàn)為牽引,摒棄發(fā)展“完美”裝備的思路,走高效、靈活的道路,來(lái)確保系統(tǒng)能力按期交付。這對(duì)航天采辦程序和創(chuàng)新能力提出了更高要求。特別是,孕育中的航天技術(shù),如快速響應(yīng)太空技術(shù)、模塊化航天器技術(shù),一旦取得突破,將加大與對(duì)手技術(shù)“代差”,有效支撐擴(kuò)大戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)的戰(zhàn)略目標(biāo)。
幾點(diǎn)啟示
(1)重視太空安全,制訂國(guó)家頂層航天發(fā)展戰(zhàn)略
航天在國(guó)家的政治、經(jīng)濟(jì)與軍事發(fā)展中的地位更加凸顯。為應(yīng)對(duì)當(dāng)前全球面臨的太空擁擠、對(duì)抗和競(jìng)爭(zhēng)三大挑戰(zhàn),為在新一輪航天競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位,我國(guó)應(yīng)在國(guó)家層面制訂可持續(xù)航天發(fā)展戰(zhàn)略,做到統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布局、協(xié)調(diào)發(fā)展。
(2)努力提升自身航天能力
1 引言
航天發(fā)射場(chǎng)液氫加注系統(tǒng)的主要作用是按一定程序向火箭液氫貯箱進(jìn)行加注、補(bǔ)加及泄回液氫;完成液氫的貯存及運(yùn)輸;完成推進(jìn)劑加注過(guò)程中氫氣燃燒處理等。低溫液氫的管路傳輸貫穿在整個(gè)加注過(guò)程中,在傳輸前管路中的氣體置換,管路預(yù)冷、液氫的穩(wěn)態(tài)傳輸及射前補(bǔ)加過(guò)程中,豎直管路中間歇泉現(xiàn)象、盲支管填充時(shí)和閥門(mén)啟閉時(shí)的不穩(wěn)定現(xiàn)象等都可能存在。這些現(xiàn)象會(huì)引起加注系統(tǒng)的強(qiáng)振動(dòng)、壓力劇變和沖擊破壞,給低溫液氫的管路傳輸帶來(lái)很大的風(fēng)險(xiǎn),系統(tǒng)設(shè)備一旦失效就可能造成災(zāi)難性后果。因此,保證低溫液氫管路傳輸?shù)陌踩种匾?/p>
據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì),“十一五”期間我國(guó)某航天發(fā)射場(chǎng)推進(jìn)劑加注系統(tǒng)共發(fā)生故障40余次,具體情況見(jiàn)表1。
2 國(guó)外研究現(xiàn)狀
國(guó)外航天發(fā)射場(chǎng)非常重視系統(tǒng)安全性技術(shù)研究,在提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全、測(cè)試安全、發(fā)射安全等方面,堅(jiān)持預(yù)防為主的理念,廣泛研究、應(yīng)用智能技術(shù)、信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù),加大集成化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化裝備的研發(fā),信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)先進(jìn),監(jiān)測(cè)信息全面,技術(shù)手段完善,增強(qiáng)了故障和風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)能力,提高了自動(dòng)化水平和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警能力,也制定了許多有關(guān)液氫安全生產(chǎn)、運(yùn)輸和存貯的標(biāo)準(zhǔn)文件及有關(guān)報(bào)告[1-2]。美國(guó)、俄羅斯、日本和歐空局所屬大部分航天發(fā)射場(chǎng)均實(shí)現(xiàn)了加泄連接器自動(dòng)對(duì)接、遠(yuǎn)距離加注自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù)。為改善低溫推進(jìn)劑品質(zhì),抑制兩相流狀況,美、俄等國(guó)均運(yùn)用了液氫或液氧過(guò)冷技術(shù)。美國(guó)肯尼迪發(fā)射中心土星I發(fā)射場(chǎng)為了避免液氫加注時(shí)兩相流的出現(xiàn),在液氫加注系統(tǒng)管路中設(shè)有一個(gè)液氫過(guò)冷器,這種過(guò)冷器使輸往火箭液氫箱的液氫過(guò)冷到-254.5℃,從而使補(bǔ)加的液氫成為單向流。D.Robert Hay[3]等對(duì)氫的安全,訓(xùn)練及危險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。A.J.C.M.Matthijsen[4]等用實(shí)驗(yàn)方法得到了不同風(fēng)速下的氫擴(kuò)散安全距離。
另外,美國(guó)建立了專門(mén)穩(wěn)定的低溫推進(jìn)劑安全管理機(jī)構(gòu),由安全主任負(fù)責(zé)全面的安全管理工作,歐空局則分別建立了地面安全與飛行安全管理組織機(jī)構(gòu)。美國(guó)還整合東西靶場(chǎng)安全標(biāo)準(zhǔn),頒布了通用的靶場(chǎng)安全規(guī)范,對(duì)靶場(chǎng)安全實(shí)施制度化管理,引入風(fēng)險(xiǎn)管理方法,確保以合理的成本最大限度地降低航天發(fā)射對(duì)公共安全帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。
按照標(biāo)準(zhǔn)的管轄部門(mén)、主要內(nèi)容和適用范圍等的不同,美國(guó)采用的液體推進(jìn)劑安全標(biāo)準(zhǔn)可分為8大系列、9大類和5個(gè)級(jí)別,見(jiàn)表2。
從美國(guó)國(guó)防部到海、陸、空三軍都有自己的爆炸物安全標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)宇航局針對(duì)自己的工作特點(diǎn),也制定了自己的爆炸物、推進(jìn)劑和煙火安全標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)海、陸、空三軍和宇航局4個(gè)部門(mén)近年來(lái)每年都聯(lián)合召開(kāi)推進(jìn)委員會(huì)安全與環(huán)保小組委員會(huì)年會(huì),在會(huì)上討論推進(jìn)劑的安全問(wèn)題,有些安全標(biāo)準(zhǔn)就是在這樣的學(xué)術(shù)會(huì)議上醞釀產(chǎn)生的。美國(guó)現(xiàn)行液體推進(jìn)劑安全標(biāo)準(zhǔn)有以下特點(diǎn)。
(1)形成了體系。美國(guó)有關(guān)液體推進(jìn)劑的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范性文件是一個(gè)由不同級(jí)別(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、聯(lián)邦規(guī)范、軍用標(biāo)準(zhǔn)、航天標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn))、不同專業(yè)和類別(綜合性、安全性能測(cè)試方法、檢測(cè)方法、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、包裝、貯存、運(yùn)輸、防火、防護(hù)、應(yīng)急處理)、針對(duì)不同品種、標(biāo)準(zhǔn)和手冊(cè)所組成的標(biāo)準(zhǔn)體系。(2)比較完善。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,美國(guó)的液體推進(jìn)劑安全標(biāo)準(zhǔn)體系已很完善,包括液體推進(jìn)劑安全性能測(cè)試方法,液體推進(jìn)劑危險(xiǎn)性分類,液體推進(jìn)劑的包裝、貯存(包括安全距離和選址)、運(yùn)輸,液體推進(jìn)劑的生產(chǎn)廠房的布局和選址等,在美國(guó)液體推進(jìn)劑安全標(biāo)準(zhǔn)體系中都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)作出明確規(guī)定。(3)分工合作。美國(guó)各部門(mén)對(duì)于建立液體推進(jìn)劑安全標(biāo)準(zhǔn)體系采取分工合作的方式。美國(guó)陸、海、空三軍和宇航局聯(lián)合設(shè)立推進(jìn)委員會(huì),下設(shè)安全和環(huán)保小組委員會(huì),每?jī)赡暾匍_(kāi)一次全國(guó)性學(xué)術(shù)會(huì)議互通信息。(4)高度一致性。美國(guó)有關(guān)液體推進(jìn)劑的各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)具有高度的一致性,例如:關(guān)于安全距離,無(wú)論是DoD標(biāo)準(zhǔn)、NASA標(biāo)準(zhǔn)還是手冊(cè),數(shù)值都是一樣的。(5)更新比較快。美國(guó)有關(guān)液體推進(jìn)劑安全標(biāo)準(zhǔn)更新速度比較快,適應(yīng)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展需要。
3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)理論研究方面,章吉平[5]提出:在低溫推進(jìn)劑加注管路中增加流量調(diào)節(jié)閥來(lái)抑制兩相流。具體方法為:由原來(lái)的單一擠壓壓力調(diào)節(jié)改為擠壓壓力調(diào)節(jié)與節(jié)流閥調(diào)節(jié)相結(jié)合的組合調(diào)節(jié)方式。大流量加注時(shí),采用單純擠壓方式使液氫在單相流狀態(tài)下正常加注;小流量加注時(shí),采用同時(shí)改變液氫車擠壓壓力和調(diào)節(jié)管路末端節(jié)流閥開(kāi)度的方法來(lái)調(diào)節(jié)流量,使加注流量穩(wěn)定并使節(jié)流閥前的管路處于單相流狀態(tài)下工作,經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證此方法效果良好。針對(duì)目前我國(guó)運(yùn)載火箭推進(jìn)劑加注過(guò)程中,加泄連接器與箭體活門(mén)對(duì)接與脫離工作仍采用傳統(tǒng)人工方式的現(xiàn)狀,黃小妮[6]等結(jié)合俄羅斯的“架棲”和美國(guó)的“箭棲”技術(shù),針對(duì)我國(guó)火箭箭體的自身結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了一種用于加泄連接器與箭體活門(mén)對(duì)接與脫離工作的機(jī)器人,并從仿真角度進(jìn)行了驗(yàn)證。許多專家學(xué)者對(duì)液氫在低溫管路傳輸過(guò)程中存在多種危險(xiǎn)因素如:間歇泉、液氫傳輸過(guò)程中的動(dòng)態(tài)沖擊及液氫加注流量的變化對(duì)火箭貯箱造成壓力波動(dòng)等進(jìn)行了研究,指出了液氫加注時(shí)的危險(xiǎn)因素。
4 存在的不足
我國(guó)發(fā)射場(chǎng)火箭推進(jìn)劑加注系統(tǒng)自動(dòng)化程度相對(duì)偏低,某些操作仍需手動(dòng),存在許多安全隱患。現(xiàn)有系統(tǒng)主要存在以下安全方面的不足:(1)系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置不夠完善;(2)地面貯罐汽化器等關(guān)鍵設(shè)備無(wú)備份,一旦失效無(wú)法彌補(bǔ);(3)系統(tǒng)傳感器,特別是流量傳感器數(shù)量不夠,出現(xiàn)液氫泄漏后無(wú)法快速準(zhǔn)確定位泄漏點(diǎn)具置。
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1航天發(fā)射仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的建模要求
根據(jù)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)功能要求,將系統(tǒng)模型劃分為3個(gè)層次,即任務(wù)級(jí)、過(guò)程級(jí)和實(shí)體級(jí)模型,如圖1所示。每級(jí)模型能解決不同層次的問(wèn)題,有著不同的建模要求。
1.1任務(wù)級(jí)建模要求
航天發(fā)射仿真訓(xùn)練系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、可靈活配置的系統(tǒng),每次訓(xùn)練前需要配置如下信息:訓(xùn)練目標(biāo)、訓(xùn)練階段、具體訓(xùn)練項(xiàng)目、參訓(xùn)人員、參訓(xùn)系統(tǒng)、參訓(xùn)設(shè)施、參訓(xùn)設(shè)備、訓(xùn)練環(huán)境、訓(xùn)練流程、評(píng)估指標(biāo)、故障類型、突發(fā)事件等,并描述各信息之間的相互關(guān)系和制約因素。這些信息的描述屬于任務(wù)級(jí),應(yīng)該按照一定的格式采用自然語(yǔ)言的方式進(jìn)行描述,這樣便于管理人員的理解、編輯和修改;同時(shí),也便于系統(tǒng)其他軟件模塊讀取相應(yīng)的信息。任務(wù)級(jí)建模的表現(xiàn)形式就是1個(gè)或多個(gè)格式化的任務(wù)想定文件。
1.2過(guò)程級(jí)建模要求
航天發(fā)射的組織指揮工作貫穿于發(fā)射活動(dòng)的全過(guò)程中,并直接決定了發(fā)射活動(dòng)的進(jìn)程,因此,針對(duì)航天發(fā)射的各級(jí)測(cè)試、發(fā)射、指揮、保障人員的全系統(tǒng)綜合訓(xùn)練尤為重要。訓(xùn)練過(guò)程包括:以任務(wù)想定為依據(jù),各級(jí)組織指揮結(jié)構(gòu)按計(jì)劃組織實(shí)施發(fā)射任務(wù),包括從火箭、衛(wèi)星、飛船的進(jìn)場(chǎng)到卸車、各種測(cè)試及成功發(fā)射等全過(guò)程,提供各系統(tǒng)主要人員的崗位訓(xùn)練功能;通過(guò)導(dǎo)調(diào)控制,控制仿真進(jìn)程,實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)、分系統(tǒng)、以及全系統(tǒng)綜合訓(xùn)練;通過(guò)訓(xùn)練評(píng)估,對(duì)參訓(xùn)者業(yè)務(wù)能力、指揮能力、解決問(wèn)題能力等給出綜合評(píng)定。過(guò)程級(jí)建模要求過(guò)程模型能清楚描述各參試機(jī)構(gòu)人員、任務(wù)、設(shè)備、物資、環(huán)境、事件等之間的關(guān)系,甚至火箭、衛(wèi)星的復(fù)雜測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試流程以及故障排除和突發(fā)事件的處置過(guò)程等,能夠清晰描述各單元之間的靜態(tài)關(guān)系以及隨任務(wù)進(jìn)程發(fā)生變化的動(dòng)態(tài)關(guān)系。
1.3實(shí)體級(jí)建模要求
航天發(fā)射仿真訓(xùn)練系統(tǒng)涉及很多實(shí)體對(duì)象,包括人員、火箭、衛(wèi)星、塔架、設(shè)備、廠房、車輛、供電、倉(cāng)庫(kù)、雷達(dá)、電臺(tái)、指揮大廳、會(huì)議廳等實(shí)體以及地形、河流、橋梁、氣象、樹(shù)木、火災(zāi)、爆炸、推進(jìn)劑泄漏、敵特破壞等自然對(duì)象或特殊對(duì)象。不同實(shí)體對(duì)象有不同的幾何形狀、物理特性、運(yùn)動(dòng)特性和行為特性。由于在訓(xùn)練中對(duì)不同的實(shí)體對(duì)象關(guān)注點(diǎn)不一樣,為了降低建模的難度,一般針對(duì)訓(xùn)練內(nèi)容涉及的實(shí)體的特定形狀,物理、運(yùn)動(dòng)、行為等特征采用適當(dāng)?shù)慕7椒ǎ鴮?duì)僅僅用于輔助顯示的對(duì)象采用簡(jiǎn)單的幾何建?;蛑苯硬捎眉y理貼圖的方法。實(shí)體的物理特征(如質(zhì)量、慣性、硬度等)、運(yùn)動(dòng)特征(如位置、速度、碰撞等)、行為特征(如電壓、電流、信號(hào)、狀態(tài)、控制等)一般需要采用數(shù)學(xué)模型的方式進(jìn)行描述,以便根據(jù)不同情況或輸入呈現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)。根據(jù)不同對(duì)象特點(diǎn),數(shù)學(xué)模型可簡(jiǎn)可繁,以滿足訓(xùn)練要求為準(zhǔn)。
2多級(jí)建模方法
根據(jù)航天發(fā)射訓(xùn)練系統(tǒng)不同層次的建模要求,通過(guò)比較目前流行的一些建模軟件的不同特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),采用XML實(shí)現(xiàn)任務(wù)級(jí)建模,采用UML實(shí)現(xiàn)過(guò)程級(jí)建模,采用Creator、VegaPrime、MATLAB分別實(shí)現(xiàn)實(shí)體對(duì)象的幾何與運(yùn)動(dòng)、物理與行為的數(shù)學(xué)建模。
2.1基于XML的任務(wù)級(jí)建模
航天發(fā)射仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的任務(wù)級(jí)建模就是將訓(xùn)練任務(wù)想定文檔轉(zhuǎn)化為XML格式文檔,便于人和計(jì)算機(jī)的共同理解。建模的過(guò)程大致如下。
2.1.1分析任務(wù)想定要素
依據(jù)預(yù)先擬定的任務(wù)想定文檔,分析任務(wù)想定的基本要素和子要素、要素之間的聯(lián)系和約束、要素的不同表現(xiàn)形式、要素的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)特性等。要素分析盡可能全面,但也要精簡(jiǎn),邏輯、類別和層次關(guān)系清晰,能夠涵蓋全部任務(wù)想定。對(duì)于航天發(fā)射仿真訓(xùn)練系統(tǒng)來(lái)說(shuō),任務(wù)想定一般包括任務(wù)背景、訓(xùn)練目標(biāo)、訓(xùn)練內(nèi)容、組織機(jī)構(gòu)、人員配置、裝備物資、場(chǎng)地環(huán)境等要素。對(duì)于任務(wù)基本信息,應(yīng)描述任務(wù)時(shí)間、地點(diǎn)、對(duì)象、目的等特性。對(duì)于裝備物資,應(yīng)描述裝備物資類別、屬性、功能、權(quán)限等特性。
2.1.2建立一套專用標(biāo)記符
為了便于理解XML格式的任務(wù)想定,除了采用系統(tǒng)定義的標(biāo)記符外,需要定義1套專用的標(biāo)記符。在信息轉(zhuǎn)化和處理的過(guò)程中,為了保證任務(wù)想定數(shù)據(jù)的規(guī)范性和正確性,需要采用XMLSchema進(jìn)行定義和規(guī)范。通過(guò)XMLSchema,每1個(gè)XML文件均可攜帶1個(gè)有關(guān)其自身格式的描述,不同開(kāi)發(fā)者可以使用約定的標(biāo)準(zhǔn)XMLSchema來(lái)交換數(shù)據(jù)。不同仿真平臺(tái)也可使用某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的XMLSchema來(lái)驗(yàn)證從外部接收到的數(shù)據(jù)。
2.1.3生成XML格式的任務(wù)想定
依據(jù)任務(wù)想定和標(biāo)記符直接編寫(xiě)XML格式的文檔仍然較為復(fù)雜,為此,采用VC++開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的信息編輯界面,通過(guò)友好的圖像化界面提高錄入效率,然后由底層程序自動(dòng)生成XML格式的任務(wù)想定。MSXML4.0也提供了通過(guò)XSDSchema來(lái)校驗(yàn)XML文檔正確性的手段,因此可進(jìn)一步根據(jù)系統(tǒng)異常提示來(lái)修改完善文檔。裝備物資配置編輯界面如圖2所示,不僅可以對(duì)裝備物資進(jìn)行增刪節(jié)點(diǎn)、修改屬性等操作,還能添加擁有調(diào)派權(quán)限的人員和組織關(guān)聯(lián)。擁有權(quán)限的人員可以在訓(xùn)練系統(tǒng)中對(duì)該裝備物資進(jìn)行調(diào)派,對(duì)于擁有權(quán)限的組織,所有該組織的下屬人員都具有調(diào)派該裝備物資的權(quán)限,具體權(quán)限控制在訓(xùn)練系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn),任務(wù)想定子系統(tǒng)只對(duì)其進(jìn)行配置。XML格式的任務(wù)想定如圖3所示。
2.1.4解析XML格式的任務(wù)想定
為了和其他模型交換數(shù)據(jù),或者直接提取任務(wù)想定中的信息,還需要解析XML文件。微軟提供的組件MSXMLDOM是MicrosoftXML的解析器,提供了豐富的接口,方便在程序中操作XML文檔。DOM可對(duì)結(jié)構(gòu)化的XML文檔進(jìn)行解析,文檔中的指令、元素、實(shí)體、屬性等所有內(nèi)容個(gè)體都用對(duì)象模型表示,整個(gè)文檔被看成是一個(gè)結(jié)構(gòu)信息樹(shù),而不是簡(jiǎn)單的文本流,生成的對(duì)象模型就是樹(shù)的節(jié)點(diǎn),對(duì)象同時(shí)包含了方法和屬性。基于DOM組件對(duì)XML想定文件進(jìn)行解析,需要設(shè)計(jì)一個(gè)XML類來(lái)完成針對(duì)XML的各種操作。
2.2基于UML的過(guò)程級(jí)建模
UML(UnifiedModelingLanguage,統(tǒng)一建模語(yǔ)言)是一種面向?qū)ο蟮摹⒅庇^的、功能強(qiáng)大的、可視化的建模語(yǔ)言[6],已成為建模語(yǔ)言事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)用UML語(yǔ)言來(lái)建立過(guò)程級(jí)模型已得到廣泛應(yīng)用[7-9]。建模過(guò)程大致如下。
2.2.1分析過(guò)程建模要素
航天發(fā)射訓(xùn)練系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程大致如下:根據(jù)訓(xùn)練要求,生成任務(wù)想定模型,存入服務(wù)器端任務(wù)想定數(shù)據(jù)庫(kù);導(dǎo)演組依據(jù)訓(xùn)練科目和訓(xùn)練內(nèi)容,通過(guò)導(dǎo)調(diào)文書(shū)和實(shí)時(shí)干預(yù)控制仿真訓(xùn)練過(guò)程,相關(guān)信息保存到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù);各客戶端參訓(xùn)人員接收導(dǎo)調(diào)文書(shū),按照各自職責(zé)執(zhí)行訓(xùn)練科目或處置突發(fā)事件,并報(bào)告情況;評(píng)判組根據(jù)參訓(xùn)人員完成任務(wù)情況和評(píng)分指標(biāo)對(duì)訓(xùn)練人員進(jìn)行考核;服務(wù)器對(duì)演練過(guò)程中產(chǎn)生的所有信息進(jìn)行記錄,供訓(xùn)練后分析使用。因此,需要采用多種適當(dāng)形式的構(gòu)圖實(shí)現(xiàn)過(guò)程建模。
2.2.2選擇適當(dāng)建模機(jī)制
采用UML實(shí)現(xiàn)航天發(fā)射仿真訓(xùn)練過(guò)程建模,包括訓(xùn)練機(jī)構(gòu)、訓(xùn)練流程、訓(xùn)練科目、考評(píng)、導(dǎo)控等環(huán)節(jié)及相互關(guān)系,需要采用不同的UML構(gòu)圖進(jìn)行建模。對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)模型,采用UML提供的用例圖、類圖(包括包圖)、對(duì)象圖、構(gòu)件圖和配置圖等靜態(tài)建模方法;對(duì)于系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)的時(shí)序狀態(tài)或交互關(guān)系模型,采用狀態(tài)圖、活動(dòng)圖、序列圖和合作圖等動(dòng)態(tài)建模方法。以航天發(fā)射中控制分系統(tǒng)與遙測(cè)分系統(tǒng)的匹配測(cè)試為例,對(duì)匹配測(cè)試組織指揮過(guò)程進(jìn)行建模。控制分系統(tǒng)與遙測(cè)分系統(tǒng)匹配測(cè)試的主要內(nèi)容有:箭機(jī)數(shù)字量特征碼匹配檢查;耗盡關(guān)機(jī)信號(hào)匹配檢查;模擬量起始電平、極性及加速度表脈沖數(shù)匹配檢查。與仿真訓(xùn)練系統(tǒng)測(cè)試有關(guān)的參訓(xùn)人員包括01指揮員、控制系統(tǒng)指揮、遙測(cè)系統(tǒng)指揮等。采用UML建立的匹配測(cè)試組織指揮過(guò)程序列圖如圖4所示。
2.2.3自動(dòng)生成框架代碼
依據(jù)建立的UML模型,運(yùn)用StarUML能自動(dòng)生成程序中大部分重要的框架代碼(可以依據(jù)模型生成Java、C++、C代碼),然后在此基礎(chǔ)上添加一些UML模型中未描述的細(xì)節(jié)信息,這樣能有效地減少代碼編寫(xiě)的工作量。例如,在UML提供的各種圖中,類圖是最基本、最重要也是最常使用的一種圖,它描述了各個(gè)類所具有的屬性和方法、各個(gè)類之間存在的關(guān)系(泛化、關(guān)聯(lián)、聚合、組合和依賴關(guān)系等)以及其上的約束。SartUML生成的C++類中,一般由成員變量集合、成員函數(shù)聲明集合、可見(jiàn)性與類名等4部分組成。但是,UML類圖對(duì)于有些細(xì)節(jié)無(wú)法說(shuō)明,需要編程人員手動(dòng)添加,這包括函數(shù)的具體功能實(shí)現(xiàn)以及部分定義。為了實(shí)現(xiàn)從一個(gè)類中派生出新的類,可通過(guò)向泛化類中增添新的信息或?qū)ζ溥M(jìn)行修改而得到特化類[10],UML類圖中的泛化關(guān)系可以無(wú)差錯(cuò)地映射為代碼中的繼承關(guān)系。
2.3基于VC++嵌入模塊的混合實(shí)體級(jí)建模
為了營(yíng)造真實(shí)的航天發(fā)射過(guò)程和感受,仿真訓(xùn)練系統(tǒng)提供了豐富的可視化仿真環(huán)境,需要對(duì)大量實(shí)體進(jìn)行建模,包括對(duì)象的幾何、物理、運(yùn)動(dòng)和行為級(jí)建模。由于系統(tǒng)主要基于VC++平臺(tái)開(kāi)發(fā),實(shí)體級(jí)建模軟件最好與VC++具有方便的接口,便于系統(tǒng)功能的集成。通過(guò)對(duì)比分析,對(duì)于實(shí)體的幾何和運(yùn)動(dòng)模型,采用Creator和VegaPrime軟件來(lái)實(shí)現(xiàn);對(duì)于物理和行為模型,采用MATLAB軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.3.1實(shí)體的幾何與運(yùn)動(dòng)特性建模
目前,常用的三維建模軟件很多,如3DMaxStudio、Lightwave3D、MultiGenCreator、Maya、Softimage、Houdinl等。其中,MultiGenCreator針對(duì)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)需求,能夠在滿足實(shí)時(shí)性的前提下生成面向仿真的、逼真性好的實(shí)體級(jí)模型和大型場(chǎng)景模型,已廣泛用于實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)之中。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真對(duì)象的渲染和運(yùn)動(dòng)控制,常用的軟件包括OpenGVS、OpenGLperformer、VegaPrime、Vtree、WorldToolKit、WorldUP、Realimation、3DLinX、Openlnventor等。其中,VegaPrime是目前國(guó)內(nèi)最常用的虛擬現(xiàn)實(shí)視景驅(qū)動(dòng)軟件之一,它是一個(gè)能滿足大多數(shù)視景仿真要求的開(kāi)發(fā)系統(tǒng),具有豐富的VC++接口,并且容易實(shí)現(xiàn)大量的場(chǎng)景特效。因此,系統(tǒng)開(kāi)發(fā)采用MultiGenCreator進(jìn)行三維建模,運(yùn)用VegaPrime進(jìn)行實(shí)體對(duì)象運(yùn)動(dòng)控制或雨雪云霧等一些特效的制作,并使用VC++進(jìn)行仿真程序的管理和集成,從而能夠迅速創(chuàng)建實(shí)時(shí)交互式三維視景系統(tǒng)。圖5給出了一個(gè)火災(zāi)搶救的仿真場(chǎng)景,圖6給出了一個(gè)火箭發(fā)射起飛仿真場(chǎng)景。
2.3.2實(shí)體的物理和行為特性建模
深山創(chuàng)大業(yè)
1956年10月8日,我國(guó)第一個(gè)火箭研究機(jī)構(gòu)――國(guó)防部第五研究院宣告成立,標(biāo)志著我國(guó)航天事業(yè)正式起步。之后,我國(guó)的航天科技工業(yè)逐步形成了完整配套的研究、生產(chǎn)和試驗(yàn)系統(tǒng)。1965年,為了適應(yīng)國(guó)家三線建設(shè)的需要,我國(guó)第一代航天大軍中的一批航天精英們,從首都北京來(lái)到陜西的秦嶺深處,在這里建設(shè)我國(guó)大型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)科研生產(chǎn)試驗(yàn)基地,拉開(kāi)了我國(guó)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)向世界先進(jìn)水平邁進(jìn)的大幕。
這些來(lái)自大都市的科技人員,胸懷為祖國(guó)的航天事業(yè)奮力拼搏、趕超世界先進(jìn)水平的雄心壯志,在這里點(diǎn)篝火,住帳篷,跋山涉水,安營(yíng)扎寨,用身背肩挑,把一臺(tái)臺(tái)設(shè)備運(yùn)進(jìn)深山,在簡(jiǎn)陋的條件下搞航天尖端技術(shù)的研究。誰(shuí)能想到,我國(guó)第一臺(tái)姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)就誕生在一個(gè)廢棄廁所改造的試驗(yàn)室里。時(shí)任國(guó)防科工委主任的張愛(ài)萍將軍曾背著氧氣瓶走進(jìn)山溝,當(dāng)看到科研人員在如此艱苦的條件下開(kāi)拓中國(guó)的航天事業(yè)時(shí),對(duì)他們爭(zhēng)分奪秒、為國(guó)爭(zhēng)光、無(wú)私奉獻(xiàn)的精神大加贊賞。
上個(gè)世紀(jì)的1980年、1981年和1990年,這里遭受了三次特大洪水、泥石流災(zāi)害,美國(guó)之音曾驚呼:中國(guó)的一個(gè)火箭基地從地球上消失了。面對(duì)災(zāi)情,航天人沒(méi)有被困難所嚇倒,他們排洪水,清淤泥,整理完現(xiàn)場(chǎng)又接著干起來(lái)。他們用一顆赤誠(chéng)之心,將青春汗水灑在這里,在被洪水泥石流沖毀的家園,邊抗洪救災(zāi),邊恢復(fù)生產(chǎn)。在沉寂的山溝里燃起了中華智慧的火光,書(shū)寫(xiě)了驚天動(dòng)地的航天壯歌。
1970年4月24日,一號(hào)火箭成功發(fā)射我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星;1975年11月26日,二號(hào)火箭發(fā)射我國(guó)第一顆返回式衛(wèi)星;1980年5月18日,我國(guó)向太平洋預(yù)定海域成功發(fā)射遠(yuǎn)程運(yùn)載火箭;1984年4月8日,三號(hào)火箭發(fā)射我國(guó)第一顆地球靜止軌道通信衛(wèi)星;1988年9月7日,四號(hào)火箭發(fā)射我國(guó)第一顆氣象衛(wèi)星;1990年7月16日,二號(hào)捆綁式火箭首飛成功。這一個(gè)一個(gè)的首次發(fā)射,其火箭發(fā)動(dòng)機(jī)都是在大山深處研制成功的。秦嶺腹地,孕育了中國(guó)航天的“金牌動(dòng)力”。他們?cè)跇O其艱苦的條件下,從事世界最尖端的航天事業(yè),堪稱中國(guó)的航天驕子。
太空寫(xiě)傳奇
1993年,中國(guó)航天動(dòng)力像一只浴火的鳳凰,從秦嶺飛出,棲息在古城西安南郊新崛起的航天城里,開(kāi)始了向更高更遠(yuǎn)目標(biāo)的騰飛。
火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是火箭的心臟,是目前為止實(shí)現(xiàn)宇宙飛行的唯一動(dòng)力裝置。它在火箭上的地位,就像心臟和心血管系統(tǒng)在人體中的地位。正是作為火箭動(dòng)力源的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的強(qiáng)大推動(dòng)力,使火箭拔地而起,越飛越高,越飛越快,把衛(wèi)星、飛船或其它航天器送入太空,進(jìn)入預(yù)定軌道。
航天事業(yè)充滿了風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。幾乎所有的發(fā)射運(yùn)載火箭的國(guó)家都有過(guò)失敗的教訓(xùn)。在大多數(shù)的航天事故中,火箭發(fā)動(dòng)機(jī)往往也是罪魁禍?zhǔn)?。?guó)際航天發(fā)射的故障率統(tǒng)計(jì)中,發(fā)動(dòng)機(jī)的故障占到了38.5%。其中從2000年至2003年,全世界共進(jìn)行294次航天發(fā)射,失敗14次,其中由火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障引起的11次,占到了79%。美國(guó)、俄羅斯/蘇聯(lián)載人航天器分系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)中,推進(jìn)分系統(tǒng)所占的故障占到了28.4%。
而翻開(kāi)中國(guó)航天發(fā)射的記錄,由航天第六研究院研制生產(chǎn)的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)卻一直保持了不敗記錄,書(shū)寫(xiě)了世界航天發(fā)展史上的傳奇,被譽(yù)為中國(guó)航天的“金牌動(dòng)力”。從1965年創(chuàng)建以來(lái),他們研制生產(chǎn)了幾千臺(tái)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī),參加了我國(guó)幾乎全部的火箭發(fā)射,成功率一直保持百分之百,這在世界航天界絕無(wú)僅有。
創(chuàng)新攀高峰
液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),猶如航天科技皇冠上的一顆明珠。航天技術(shù)的一次次進(jìn)步驗(yàn)證了一句話:發(fā)展航天,動(dòng)力先行。世界各航天大國(guó)無(wú)一例外是從研制液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)起步的,進(jìn)入21世紀(jì),世界各航天大國(guó)仍然將液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展放在航天技術(shù)發(fā)展的制高點(diǎn)優(yōu)先發(fā)展。
在攀登火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)制高點(diǎn)的歷程中,航天第六研究院的廣大工程技術(shù)人員,始終不畏艱險(xiǎn),敢想敢為,在艱辛中探索,在繼承中創(chuàng)新,在改進(jìn)中完善,先后研制成功了60余種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī),使用推進(jìn)劑從常規(guī)低溫推進(jìn)劑、高能常溫推進(jìn)劑到高能低溫推進(jìn)劑,功能從主發(fā)動(dòng)機(jī)到助推、上面級(jí)、游動(dòng)和姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī),推力從0.4公斤到120噸,應(yīng)用于彈、箭、星、船等各種用途,已成功地將百顆衛(wèi)星和6艘神舟號(hào)飛船送入預(yù)定軌道,走出了一條有中國(guó)特色的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)自主創(chuàng)新之路。我國(guó)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的能力已躋身美、俄、法等世界航天大國(guó)之列,發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)性能和可靠性達(dá)到了世界先進(jìn)水平,使我國(guó)成為世界上少數(shù)幾個(gè)掌握液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)核心技術(shù)、擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)家。
發(fā)動(dòng)機(jī)不穩(wěn)定燃燒是一個(gè)世界性的難題。載人航天工程對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)研制提出了高安全性、高可靠性的要求,燃燒穩(wěn)定性成為技術(shù)關(guān)鍵。液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),推力室的溫度高達(dá)3000℃,在高溫和推進(jìn)劑大流量進(jìn)入時(shí),推力室的抗干擾能力如何?工作穩(wěn)定性如何?還有什么隱患?發(fā)動(dòng)機(jī)專家錢(qián)維松建議對(duì)此進(jìn)行燃燒穩(wěn)定性鑒定??紤]到近30年來(lái)蘇聯(lián)在高頻燃燒穩(wěn)定性方面進(jìn)行過(guò)很多工作,經(jīng)商定到俄羅斯進(jìn)行該項(xiàng)鑒定。俄羅斯專家用不同的脈沖槍向我發(fā)動(dòng)機(jī)連“打”三槍進(jìn)行干擾,結(jié)果,推力室對(duì)此竟置之不理,照常工作。俄方對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真分析后,不禁驚嘆地認(rèn)為,中方發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定性水平之高,在俄羅斯也只有一種型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)可與之媲美。
發(fā)動(dòng)機(jī)是火箭的心臟,渦輪泵則是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性,在發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車時(shí)采取了加大難度、加長(zhǎng)時(shí)間、改變環(huán)境等苛刻的加嚴(yán)措施,以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的“皮實(shí)”程度也就是可靠性進(jìn)行評(píng)估,每次可靠性試驗(yàn)的時(shí)間達(dá)到或超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際飛行時(shí)間的3倍,譬如一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際飛行只工作160秒,地面試車卻達(dá)到600秒?;鸺l(fā)動(dòng)機(jī)百分之百的成功記錄,正是通過(guò)這種從難從嚴(yán)進(jìn)行地面試驗(yàn),不斷地將成功的東西肯定下來(lái),不隨意變更狀態(tài)、不搞錦上添花;不斷地在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的薄弱環(huán)節(jié)并適時(shí)地加以改進(jìn),使發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性水平在持續(xù)增長(zhǎng)中創(chuàng)造出來(lái)。
嚴(yán)謹(jǐn)鑄金牌
萬(wàn)無(wú)一失,穩(wěn)妥可靠,是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制的唯一選擇。因?yàn)榛鸺l(fā)動(dòng)機(jī)出廠之后無(wú)法檢測(cè),裝上火箭不能備份,又是在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、大推力、強(qiáng)振動(dòng)的惡劣環(huán)境下運(yùn)行,其故障模式屬于成敗型,只要有一個(gè)零件出現(xiàn)故障,往往導(dǎo)致災(zāi)難性事故。要生產(chǎn)一臺(tái)高質(zhì)量的火箭發(fā)動(dòng)機(jī),必須從毛坯件抓起,從一個(gè)個(gè)零件抓起。
絕不放過(guò)任何一個(gè)疑問(wèn),絕不讓任何一處質(zhì)量隱患從自己身邊溜走,是發(fā)動(dòng)機(jī)研制人員始終秉承的工作理念。一次,在發(fā)動(dòng)機(jī)火工品研制過(guò)程中,科技人員在火藥的首次研制中發(fā)現(xiàn),盡管火藥的燃燒性能正常,但燃燒后的產(chǎn)物中,卻有較堅(jiān)硬的固體小殘?jiān)_@種小殘?jiān)?,看似微小,但它如果吹到渦輪泵里,則可能影響渦輪的正常工作。為了滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的高可靠性和高安全性,他們又重新研制火藥,但某火藥研究所交付的火藥經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后,發(fā)現(xiàn)其高溫及常溫性能較好,但低溫性能較差。為了徹底搞清問(wèn)題所在,他們查閱了大量的資料并親自考察了火藥研究所的試驗(yàn)條件及保溫條件,終于查清了問(wèn)題所在。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn),重新改進(jìn)配方后,火藥的性能完全滿足了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的苛刻要求。
火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研制生產(chǎn),是一個(gè)系統(tǒng)工程,離不開(kāi)各方面的精誠(chéng)合作、嚴(yán)細(xì)把關(guān)。全國(guó)勞模曹化橋被譽(yù)為“航天鉆頭”,從事的就是在液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴注器上打小孔的工作。這種孔要在非常難加工的鈦合金上加工,小孔徑深比為1∶10左右,加工這樣高精度的撞擊微孔,好比在金屬物件上做顯微手術(shù)。這在全國(guó)乃至世界上都屬難題。曹化橋沒(méi)有被困難所嚇倒,他精益求精進(jìn)行了上百次加工試驗(yàn),在不斷的實(shí)驗(yàn)中,他摸索出了一整套加工鈦合金噴注器小孔的方法,從微型小孔的定位、下鉆、退鉆、切削參數(shù)的選擇,到預(yù)防小鉆頭折斷、刃磨、冷卻液、油的選擇,形成了一整套切實(shí)可行的操作規(guī)范。電視,對(duì)大家來(lái)說(shuō)是看,對(duì)曹化橋來(lái)說(shuō)是“聽(tīng)”。他從來(lái)不看電視,他說(shuō)那“傷”眼睛。他要把自己的一雙“火眼金睛”用到火箭噴注器的小孔加工上,他知道,要使成千上萬(wàn)個(gè)頭發(fā)絲般大小的小孔個(gè)個(gè)符合圖紙要求,沒(méi)有一雙好眼睛是難以勝任的。航天人就是這樣從點(diǎn)滴做起,把對(duì)祖國(guó)的熱愛(ài),化作火箭升空的不竭動(dòng)力。
再譜新樂(lè)章
中國(guó)航天事業(yè)的快速發(fā)展,是一部民族復(fù)興奮進(jìn)的交響曲,這百次的火箭成功發(fā)射,我們可以清楚地看到這樣一種愛(ài)國(guó)情結(jié),一種奉獻(xiàn)精神,一股子輝映著金色光環(huán)的強(qiáng)大動(dòng)力:秉承航天三大精神,越是逆境越能迎難而上,攻堅(jiān)破難;越是硬仗越要打得漂亮。有苦不叫苦,有累不喊累,在平凡中奉獻(xiàn),在奉獻(xiàn)中繪畫(huà)出亮麗的人生。
多年來(lái),無(wú)論在秦嶺深處,還是在古城西安;無(wú)論是生活清貧,還是條件改善;無(wú)論是過(guò)去,還是現(xiàn)在,他們?cè)趦A心打造金牌動(dòng)力的同時(shí),也鑄就了以 “特別能吃苦,特別能攻關(guān),特別能戰(zhàn)斗,特別能奉獻(xiàn)”的載人航天精神為代表的航天三大精神,獲取了打造金牌火箭發(fā)動(dòng)機(jī)永不衰竭的力量源泉。
航天第六研究院四十多年的發(fā)展,猶如一幅輝煌而壯麗的畫(huà)卷,上面鐫刻著許許多多平凡而又不平凡的名字:張貴田、楊敏達(dá)、雷凡培、譚永華、曹化橋……
需求和技術(shù),雙輪驅(qū)動(dòng)衛(wèi)星應(yīng)用發(fā)展
中國(guó)西部地區(qū)專用通信衛(wèi)星系統(tǒng)構(gòu)想
對(duì)探月工程嫦娥三號(hào)任務(wù)圓滿成功的賀電
2012年世界航天發(fā)展的重要趨勢(shì)與進(jìn)展
2012年俄羅斯GLONASS系統(tǒng)發(fā)展及概況
國(guó)外對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)我國(guó)的啟示
國(guó)外基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用案例分析
北京市衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析
衛(wèi)星AIS探測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景分析
美國(guó)國(guó)防部新的航天政策
中國(guó)的東方紅4號(hào)通信衛(wèi)星平臺(tái)
國(guó)外各界盛贊神舟九號(hào),中國(guó)航天自信前行
2019年軍用天基對(duì)地觀測(cè)市場(chǎng)的預(yù)測(cè)
沖向跳板的中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)
2011年中國(guó)航天產(chǎn)業(yè)上市公司發(fā)展分析
衛(wèi)星信息共享分發(fā)系統(tǒng)發(fā)展思考
四大全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)鼎力的思考
美國(guó)商業(yè)遙感數(shù)據(jù)公司運(yùn)營(yíng)模式研究
利用合作社形式大力推廣航天蔬菜品種
我國(guó)衛(wèi)星遙感技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用思考
外軍天基信息技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展
中國(guó)資源衛(wèi)星輻射校正及其應(yīng)用效果
高分辨率衛(wèi)星遙感應(yīng)用戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型后的商業(yè)前景
世博園區(qū)魅力無(wú)限衛(wèi)星應(yīng)用異彩紛呈
衛(wèi)星文化網(wǎng)格——信息陽(yáng)光,你我共同分享
北斗電力全網(wǎng)時(shí)間同步管理系統(tǒng)的應(yīng)用
我國(guó)數(shù)字城市建設(shè)成就與發(fā)展建議
天基太陽(yáng)能發(fā)電:一種新的戰(zhàn)略選擇
美國(guó)商用高分辨率遙感數(shù)據(jù)的管理和使用
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議
美國(guó)商用高分辨率遙感數(shù)據(jù)的管理和使用
俄羅斯GLONASS系統(tǒng)日臻完善導(dǎo)航信號(hào)覆蓋全境
專家探討北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用發(fā)展
從2014年開(kāi)局看日本環(huán)境探測(cè)遙感衛(wèi)星發(fā)展
北斗在交通旅游領(lǐng)域的應(yīng)用
跨界融合,創(chuàng)新發(fā)展——北斗產(chǎn)業(yè)化制勝關(guān)鍵
國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星公司在北京設(shè)立辦公室及實(shí)驗(yàn)室
關(guān)于國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)政策體系建設(shè)的探討
中國(guó)首次載人交會(huì)對(duì)接航天展舉行全國(guó)巡展
長(zhǎng)三角--中國(guó)北斗導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先鋒地區(qū)
中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航芯片產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)策略分析
車載智能通信系統(tǒng)Telematics現(xiàn)狀與發(fā)展
全球衛(wèi)星移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
美國(guó)商用高分辨率遙感數(shù)據(jù)的管理和使用
歐洲全球環(huán)境與安全監(jiān)視計(jì)劃發(fā)展綜述
當(dāng)前,我國(guó)的航天產(chǎn)業(yè)規(guī)模在1200 億人民幣左右,占GDP 的比例還不足1%。相比美國(guó)航天產(chǎn)業(yè)占GDP 的8%~10%,可以看出我國(guó)航天產(chǎn)業(yè)還有巨大的發(fā)展前景。
從1999 年神舟一號(hào)無(wú)人飛船首訪太空到2005 年費(fèi)俊龍、聶海勝乘坐神舟六號(hào)攜手問(wèn)天,中國(guó)僅僅6 年時(shí)間就走完了發(fā)達(dá)國(guó)家三、四十年走過(guò)的路。
1999 年11 月20日,我國(guó)成功發(fā)射第一艘無(wú)人試驗(yàn)飛船神舟一號(hào),實(shí)現(xiàn)了天地往返的重大突破。此后3年里,神舟二號(hào)至四號(hào)3 艘無(wú)人飛船試驗(yàn)飛行連續(xù)獲得成功。前3次無(wú)人飛行試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的有害氣體超標(biāo)等問(wèn)題,也在神舟四號(hào)飛船上得到了徹底解決。
2003 年10月15 日,在第一艘載人飛船神舟五號(hào)完美升空后,中國(guó)成為世界上第三個(gè)能夠獨(dú)立開(kāi)展載人航天活動(dòng)的國(guó)家。2005年10 月12 日,神舟六號(hào)載人飛船再次升空。
從“神五”的一人一天到“神六”的兩人多天,費(fèi)俊龍、聶海勝115個(gè)小時(shí)的航程不僅實(shí)現(xiàn)了多人多天太空飛行技術(shù)的突破,而且完成了中國(guó)第一次有人參與的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
東莞證券分析師費(fèi)小平認(rèn)為,發(fā)射成功的“神舟七號(hào)”表明我國(guó)已掌握了天地往返技術(shù)和其他一系列關(guān)鍵技術(shù),成為國(guó)際航天界的第二軍團(tuán)。雖然和美、俄還有一定差距,但短短50 年時(shí)間其已經(jīng)顯示中國(guó)航天事業(yè)的新發(fā)展,實(shí)現(xiàn)中國(guó)載人航天的新突破,并進(jìn)一步推動(dòng)載人航天事業(yè)向更高水平發(fā)展。
截至目前的“神州”系列飛船中,“神州”一號(hào)到“神州”四號(hào)均為無(wú)人飛船,“神州”五號(hào)為載人飛船,“神州”六號(hào)為雙人飛船,我國(guó)已可以將航天員安全送入近地軌道,通過(guò)一段時(shí)間飛行,進(jìn)行對(duì)地觀測(cè),并使航天員安全返回地面,這都標(biāo)志著中國(guó)載人航天工程第一階段圓滿完成。
新一代載人航天運(yùn)輸系統(tǒng)是美國(guó)未來(lái)載人航天活動(dòng)的基礎(chǔ)。5月,NASA決定以“獵戶座”乘員探索飛船為基礎(chǔ)研制用于載人深空探索的“多用途載人飛船”(MPCV);9月公布了新型重型運(yùn)載火箭的設(shè)計(jì)方案;11月宣布計(jì)劃在2014年初增加一次“獵戶座”飛船的無(wú)人飛行試驗(yàn)。試驗(yàn)中飛船將以8.9千米/秒的高速再入大氣層,以模擬執(zhí)行深空探索任務(wù)返回時(shí)的狀態(tài)。NASA還在2011年進(jìn)行了數(shù)次J-2X發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火試驗(yàn)和“獵戶座”飛船空投試驗(yàn),并完成了一次Motor-3全尺寸研制試驗(yàn)。其中J-2X發(fā)動(dòng)機(jī)將用于新型重型運(yùn)載火箭的上面級(jí),而Motor-3發(fā)動(dòng)機(jī)是NASA迄今為止所開(kāi)發(fā)的功率最大的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。
加速推進(jìn)商業(yè)航天活動(dòng)發(fā)展
4月,NASA向四家公司授出了總值2.693億美元的第二輪“商業(yè)載人航天發(fā)展”(ccDev)合同,用于先進(jìn)商業(yè)乘員航天運(yùn)輸系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì),以及運(yùn)載火箭和航天器等系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。7月,NASA與聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟(ULA)簽署合作協(xié)議,共同改造“宇宙神”5火箭用于載人航天任務(wù)。9月,NASA與阿連特(ATK)技術(shù)系統(tǒng)公司決定合作開(kāi)發(fā)“自由”號(hào)運(yùn)載火箭。同月,NASA還宣布征詢完整描述航天運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,包括運(yùn)載火箭、航天器、地面與任務(wù)操作以及回收等,合同總值16.1億美元,將從2012年7月持續(xù)到2014年4月。12月,NASA對(duì)第三輪“商業(yè)載人航天發(fā)展”合同進(jìn)行調(diào)整,使用空間法案協(xié)議(sAA)合同替代固定價(jià)格的聯(lián)邦采購(gòu)法規(guī)(FAR)合同,從而使未來(lái)的商業(yè)航天發(fā)展更具靈活性、競(jìng)爭(zhēng)性。隨著潛在新市場(chǎng)的產(chǎn)生,商業(yè)航天活動(dòng)還會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),屆時(shí)商業(yè)載人航天運(yùn)輸能力將會(huì)更多地應(yīng)用于商業(yè)和政府部門(mén)。
繼續(xù)利用國(guó)際空間站開(kāi)展研究
11月2日,NASA與合作伙伴共同慶祝國(guó)際空間有人值守11周年。國(guó)際空間站目前已經(jīng)進(jìn)行了1400多項(xiàng)實(shí)驗(yàn),促進(jìn)了醫(yī)藥、環(huán)境科學(xué)等方面的發(fā)展,并加深了人類對(duì)于宇宙的了解。NASA確定由空間科學(xué)促進(jìn)中心(CASIS)負(fù)責(zé)管理國(guó)際空間站上美國(guó)艙段中非NASA的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,以充分發(fā)揮國(guó)際空間站作為國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的作用。首個(gè)進(jìn)入空間的類人型機(jī)器人――“機(jī)器人航天員2號(hào)”(R2)和執(zhí)行在軌衛(wèi)星燃料加注實(shí)驗(yàn)任務(wù)的機(jī)器人(RRM)也被運(yùn)送至國(guó)際空間站。為準(zhǔn)備2012年實(shí)施首次商業(yè)運(yùn)輸任務(wù),NASA同空間探索技術(shù)(SpaceX)公司、軌道科學(xué)公司密切合作,確?!褒垺碧张摵汀疤禊Z座”貨運(yùn)飛船的設(shè)計(jì)和操作與國(guó)際空間站兼容。11月15日,NASA開(kāi)始公開(kāi)招募新一批航天員,同時(shí)9名預(yù)備航天員結(jié)束了培訓(xùn)課程,有可能成為首批乘坐商業(yè)運(yùn)載火箭的航天員,以及搭乘新型重型運(yùn)載火箭進(jìn)行深空探索的先驅(qū)者。
航天飛機(jī)計(jì)劃終結(jié)
隨著最后三次前往國(guó)際空間站的任務(wù)結(jié)束,美國(guó)航天飛機(jī)計(jì)劃在2011年畫(huà)上了句號(hào)。最后三次任務(wù)攜帶了大量維持空間站運(yùn)行所需的補(bǔ)給品和設(shè)備?!鞍l(fā)現(xiàn)”號(hào)于2月24日開(kāi)始執(zhí)行STS―133任務(wù),攜帶了由意大利制造、經(jīng)過(guò)改進(jìn)的“萊昂納多”號(hào)多用途后勤艙(MPLM)前往國(guó)際空間站。5月16日,“奮進(jìn)”號(hào)滿載補(bǔ)給品與設(shè)備開(kāi)始執(zhí)行STS-134任務(wù),并將阿爾法磁譜儀_2(AMS)運(yùn)送至國(guó)際空間站。-阿爾法磁譜儀2設(shè)計(jì)用來(lái)通過(guò)測(cè)量宇宙射線來(lái)尋找暗物質(zhì)和反物質(zhì)。7月8日,“亞特蘭蒂斯”號(hào)開(kāi)始執(zhí)行STS一135任務(wù),航天飛機(jī)最后一次運(yùn)送補(bǔ)給前往國(guó)際空間站。在返回地球前,STS-135任務(wù)指令長(zhǎng)將1981年4月首次航天飛機(jī)任務(wù)所攜帶的美國(guó)國(guó)旗留在國(guó)際空間站。
首席技術(shù)專家辦公室推進(jìn)空間技術(shù)計(jì)劃
NASA的首席技術(shù)專家辦公室開(kāi)始通過(guò)新開(kāi)展的空間技術(shù)計(jì)劃努力實(shí)現(xiàn)各種構(gòu)想??臻g技術(shù)計(jì)劃投資一些具有革命性的技術(shù),在降低成本和擴(kuò)展未來(lái)航空、科學(xué)探索任務(wù)范圍的同時(shí)提升NASA的能力。目前,空間技術(shù)計(jì)劃中有1000多個(gè)項(xiàng)目,涵蓋了所有的技術(shù)領(lǐng)域和各種技術(shù)成熟度的項(xiàng)目。首個(gè)技術(shù)開(kāi)發(fā)任務(wù)――“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”的著陸裝置已在11月隨“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”任務(wù)發(fā)射升空。此外,NASA的衍生技術(shù)正在顯著改善數(shù)百萬(wàn)人的生活質(zhì)量。
加強(qiáng)空間技術(shù)領(lǐng)域人才教育培養(yǎng)
NASA首席技術(shù)專家辦公室為37所大學(xué)的80名空間技術(shù)領(lǐng)域優(yōu)秀研究生提供獎(jiǎng)學(xué)金。作為科學(xué)探索發(fā)展戰(zhàn)略的一部分,NASA還首次舉辦了空間技術(shù)研究生課程,目標(biāo)是為美國(guó)提供一條培養(yǎng)優(yōu)秀工程師和技術(shù)專家的途徑,從而為未來(lái)科學(xué)探索任務(wù)奠定技術(shù)基礎(chǔ),增強(qiáng)美國(guó)在該領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。
火星任務(wù)繼續(xù)取得重大發(fā)現(xiàn)
NASA的火星任務(wù)繼續(xù)取得開(kāi)創(chuàng)性發(fā)現(xiàn),從而為未來(lái)載人探索火星奠定基礎(chǔ)?;鹦擒壍榔鞯挠^察結(jié)果顯示,在火星最溫暖的年代可能存在水流,這是目前為止火星表面可能存在水的最有力證據(jù)?!皺C(jī)遇”號(hào)火星車在“奮進(jìn)”隕石坑邊緣附近找了礦石形成的明亮紋理,貌似水沉淀形成的石膏,將有助于認(rèn)識(shí)火星上潮濕環(huán)境的歷史。最新的火星探測(cè)器――“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”于11月26日由“宇宙神”5火箭發(fā)射升空,開(kāi)始為期8個(gè)月的前往火星“蓋爾”隕石坑的旅途?!盎鹦强茖W(xué)實(shí)驗(yàn)室”任務(wù)中的“好奇”號(hào)火星車將繼續(xù)尋找火星曾經(jīng)適合人類生存的證據(jù)。
繪制首張全球海水鹽度分布圖
6月10日發(fā)射入軌的“寶瓶座”探測(cè)器繪制了首張關(guān)于海洋表面鹽度的全球分布圖。表面鹽度是最后一個(gè)全球測(cè)量的主要海洋表面參數(shù),將為科學(xué)家提供一個(gè)探索全球降水、洋流以及氣候變化之間聯(lián)系的工具?!皩毱孔蹦壳罢诶^續(xù)對(duì)全球海洋進(jìn)行前所未有的細(xì)致觀測(cè),包括大量主要河流入??诟浇牡望}度區(qū)域。
首次獲得太陽(yáng)高緯圖像
6月,分別位于太陽(yáng)兩側(cè)的“日地關(guān)系天文臺(tái)”(STEREO)雙子探測(cè)器共同合作,首次獲得了完整的太陽(yáng)高緯圖像,這將促進(jìn)對(duì)太陽(yáng)系和空間物理學(xué)的研究,并有助于對(duì)以前的成像技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證,改善空間天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。
行星探索碩果累累
2月,“星塵NEXT”探測(cè)器連續(xù)兩次近距離經(jīng)過(guò)“坦普爾”1號(hào)彗星,首次對(duì)同一顆彗星進(jìn)行對(duì)比觀測(cè)。3月,“信使”號(hào)探測(cè)器成為第一個(gè)到達(dá)太陽(yáng)系最內(nèi)層行星――水星軌道的航天器,將對(duì)其地形和磁場(chǎng)進(jìn)行觀測(cè)。7月,“曙光”號(hào)探測(cè)器進(jìn)入“灶神”星(小行星帶中的第二大小行星)軌道,并首次獲得了近距離觀測(cè)圖像。8月,“朱諾”號(hào)探測(cè)器發(fā)射,預(yù)
計(jì)2016年到達(dá)木星,旨在繪制木星內(nèi)部結(jié)構(gòu)及了解該氣體巨星的成因。9月,“圣杯”號(hào)(GRAIL)月球探測(cè)器發(fā)射,目的是測(cè)定月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
“旅行者”號(hào)探測(cè)器接近太陽(yáng)系邊緣
來(lái)自人類最遙遠(yuǎn)的深空探測(cè)器――“旅行者”號(hào)的觀測(cè)結(jié)果顯示,太陽(yáng)系的邊緣并不平滑,而是充斥著大量擾動(dòng)的磁泡,這些磁泡約有1.6億千米寬,是在磁場(chǎng)重組時(shí)產(chǎn)生的。了解太陽(yáng)的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)將使科學(xué)家們了解銀河系的宇宙射線如何進(jìn)入太陽(yáng)系,進(jìn)而確定太陽(yáng)與銀河系其它星體是如何相互作用的。目前,“旅行者”號(hào)探測(cè)器行駛在距離地球超過(guò)144億千米的太陽(yáng)系邊緣地區(qū)。
觀測(cè)到黑洞吞噬恒星
NASA的“雨燕”(Swift)衛(wèi)星、“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡和“錢(qián)德拉”X射線天文臺(tái)合作觀測(cè)研究了一次高能量、長(zhǎng)時(shí)間的爆炸過(guò)程。通過(guò)分析,天文學(xué)家揭示了此次代號(hào)“雨燕”J1644+57爆炸源頭,是一個(gè)蘇醒的黑洞吞噬了一顆恒星。該星系非常遙遠(yuǎn),其發(fā)射出的光耗時(shí)約39億年才到達(dá)地球。
發(fā)現(xiàn)首顆可能適合人類居住的行星
NASA通過(guò)“開(kāi)普勒”任務(wù)發(fā)現(xiàn)了首顆可能適合人類居住的行星,該行星被命名為“開(kāi)普勒22b”,半徑是地球的2.4倍,表面溫度約為21攝氏度,很可能存在有液態(tài)水。其主恒星與太陽(yáng)屬于同一類型,公轉(zhuǎn)周期290天,距離地球約600光年。
繼續(xù)開(kāi)展航空領(lǐng)域創(chuàng)新研究
通過(guò)探索空中交通管理新途徑、研制更省油和環(huán)保的飛機(jī)、以及提高航空的安全紀(jì)錄等,為未來(lái)航空飛行奠定基礎(chǔ)。
努力打造在線媒體
從引進(jìn)“飛毛腿”導(dǎo)彈開(kāi)始
朝鮮的運(yùn)載火箭是在彈道導(dǎo)彈的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的,這也是蘇聯(lián)、美國(guó)和中國(guó)等航天大國(guó)早期發(fā)展的典型路線。
朝鮮進(jìn)口埃及的R-17“飛毛腿”導(dǎo)彈,才真正接觸到彈道導(dǎo)彈技術(shù)。R-17導(dǎo)彈是一種典型的液體短程彈道導(dǎo)彈,是蘇聯(lián)20世紀(jì)50年代技術(shù)的產(chǎn)物。就是這種導(dǎo)彈技術(shù)的衍生發(fā)展,成就了“銀河”3號(hào)火箭的成功。
朝鮮是一個(gè)處于冷戰(zhàn)最前線的小國(guó),在獨(dú)特的國(guó)內(nèi)外環(huán)境下它建立了一個(gè)小而全、偏重軍工等重工業(yè)的工業(yè)體系。在這樣獨(dú)特的工業(yè)體系支持下,獲得R-17導(dǎo)彈技術(shù)后,朝鮮迅速完成了R-17導(dǎo)彈的國(guó)產(chǎn)化并命名為“化城”導(dǎo)彈,后來(lái)還改進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)和制導(dǎo)系統(tǒng),提高了發(fā)動(dòng)機(jī)推力和制導(dǎo)精度,導(dǎo)彈射程也增加到600千米。朝鮮還進(jìn)一步對(duì)飛毛腿導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了放大,以此為基礎(chǔ)研制出“蘆洞”液體中程導(dǎo)彈。
根據(jù)公開(kāi)圖片的比較,“蘆洞”導(dǎo)彈的發(fā)動(dòng)機(jī)噴口直徑0.6米,比R-17“飛毛腿”導(dǎo)彈的噴口大50%左右,其地面推力也翻了一番達(dá)到約29噸,這標(biāo)志著朝鮮運(yùn)載火箭技術(shù)的一個(gè)重要飛躍。
“白頭山”1號(hào)火箭之謎
不少外國(guó)分析家認(rèn)為,朝鮮在放大“飛毛腿”導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)程中得到了俄羅斯工程師的幫助,事實(shí)顯示:朝鮮已經(jīng)具備了這種新型發(fā)動(dòng)機(jī)的研制和生產(chǎn)能力。以“蘆洞”導(dǎo)彈做為第一級(jí)箭體,增加R-17“飛毛腿”導(dǎo)彈的第二級(jí)和9K79“圣甲蟲(chóng)”導(dǎo)彈的第三級(jí),就是朝鮮1998年8月31日發(fā)射的“白頭山”1號(hào)運(yùn)載火箭。
由于三級(jí)火箭工作不正常,“白頭山”1號(hào)火箭的發(fā)射以失敗告終,“光明星”1號(hào)衛(wèi)星沒(méi)能進(jìn)入軌道。但是,“白頭山”1號(hào)火箭發(fā)射后飛過(guò)日本本州島上空,日本普遍恐慌并開(kāi)始研制和部署彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng),這大概是朝鮮始料未及的。
美日等國(guó)認(rèn)為這次發(fā)射是為了測(cè)試“大浦洞”1號(hào)導(dǎo)彈,但情報(bào)中的“蘆洞”導(dǎo)彈作為第一級(jí)、“化城”導(dǎo)彈做第二級(jí)的“大浦洞”導(dǎo)彈再也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)?,F(xiàn)在看來(lái),所謂的“大浦洞”1號(hào)導(dǎo)彈只是突破多級(jí)火箭的驗(yàn)證項(xiàng)目,朝鮮彈道導(dǎo)彈的研制重點(diǎn)隨后轉(zhuǎn)向“大浦洞”2號(hào)液體遠(yuǎn)程導(dǎo)彈以及仿制R-27導(dǎo)彈的BM-25液體中程導(dǎo)彈。
成功仿制R-27導(dǎo)彈
第一級(jí)四機(jī)并聯(lián)的“大浦洞”2號(hào)導(dǎo)彈的研制可能開(kāi)始于1987年,采用放大后的“蘆洞”導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)(推力和我國(guó)東風(fēng)四號(hào)導(dǎo)彈使用的YF-1發(fā)動(dòng)機(jī)相近)。朝鮮由于工業(yè)水平相對(duì)落后,無(wú)法簡(jiǎn)單復(fù)制先進(jìn)的R-27導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī),朝鮮火箭工程師在俄羅斯工程師指導(dǎo)下做了適應(yīng)性的改造,即使發(fā)動(dòng)機(jī)性能有所下降,其技術(shù)和性能仍然比從飛毛腿導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)比例放大的“蘆洞”導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)好得多,這是BM-25導(dǎo)彈具備2500千米左右射程的根本保證。B M-25導(dǎo)彈仍然沿用了R-27導(dǎo)彈1.5米直徑的彈體,但加長(zhǎng)了導(dǎo)彈長(zhǎng)度,通過(guò)增加燃料來(lái)增程。朝鮮還仿制了R-27導(dǎo)彈的游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),獲得了高性能的小推力發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),為新一代運(yùn)載火箭的研制進(jìn)一步鋪平了道路。
2009年4月5日朝鮮自東海岸的舞水端里發(fā)射場(chǎng)發(fā)射了“銀河”2號(hào)火箭,據(jù)稱“銀河”2號(hào)火箭的近地軌道運(yùn)載能力可達(dá)幾百千克。根據(jù)朝鮮公布的照片分析,它的前兩級(jí)就是“大浦洞”2號(hào)導(dǎo)彈,而第三級(jí)很可能使用液體發(fā)動(dòng)機(jī)。朝鮮發(fā)射“銀河”2號(hào)火箭前,伊朗在2009年2月2日發(fā)射了一枚“信使”2號(hào)運(yùn)載火箭。從伊朗公布的“信使”2號(hào)火箭的大量圖片可看出,伊朗獲得過(guò)朝鮮輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。不過(guò)戲劇性的是伊朗的火箭發(fā)射搶先獲得了成功,伊朗也因此成為第九個(gè)具備航天發(fā)射能力的國(guó)家,而朝鮮的“銀河”2號(hào)火箭發(fā)射由于第三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有點(diǎn)火,發(fā)射又一次遭遇失敗。
“銀河”3號(hào)的含金量
2012年年初,朝鮮宣布,將以“銀河”3號(hào)火箭從西海岸的東倉(cāng)里發(fā)射基地發(fā)射“光明星”3號(hào)衛(wèi)星。朝鮮發(fā)射前不僅向國(guó)際海事組織(IMO)通報(bào)了火箭落區(qū)位置,還邀請(qǐng)各國(guó)記者前來(lái)采訪,希望借此機(jī)會(huì)澄清朝鮮進(jìn)行導(dǎo)彈試射的謠言。朝鮮發(fā)射場(chǎng)負(fù)責(zé)人向各國(guó)記者介紹了“銀河”3號(hào)火箭的基本情況,如火箭高30米,第一級(jí)直徑2.4米,起飛質(zhì)量91噸,起飛推力120噸等。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)記者拍攝的照片,“銀河”3號(hào)火箭和“銀河”2號(hào)火箭大同小異,第三級(jí)長(zhǎng)度略有增加,據(jù)判斷是為了增加運(yùn)力以達(dá)到設(shè)計(jì)的太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力。
我們還可以根據(jù)記者拍攝的高分辨率照片,按照箭體比例進(jìn)一步推算出“銀河”3號(hào)火箭第二級(jí)直徑1.5米、二級(jí)直徑1.2米,證實(shí)了“銀河”系列火箭使用R-27導(dǎo)彈或是其仿制型號(hào)作為第二級(jí)的猜測(cè)。根據(jù)這些信息,我們可以判斷“銀河”系列火箭第一級(jí)使用4臺(tái)“蘆洞”導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)、第二級(jí)使用單臺(tái)R-27或是BM-25導(dǎo)彈主發(fā)動(dòng)機(jī),第三級(jí)使用R-27導(dǎo)彈的游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
2012年4月13日,“銀河”3號(hào)火箭第一次發(fā)射,起飛后第一級(jí)分離前火箭即解體爆炸,這算是朝鮮三次發(fā)射失敗中最糟糕的一次。朝鮮政府承認(rèn)了這次發(fā)射失敗,而不是如前兩次一樣自欺欺人地宣布發(fā)射成功,多少也算是一個(gè)進(jìn)步。朝鮮的進(jìn)步不僅體現(xiàn)在宣傳領(lǐng)域,根據(jù)韓國(guó)媒體報(bào)道,東倉(cāng)里基地還有一枚火箭可供發(fā)射,這說(shuō)明朝鮮一個(gè)批次至少具備生產(chǎn)兩枚火箭的批量生產(chǎn)能力,或許這是比發(fā)射成敗更令人關(guān)心的問(wèn)題。果然,2012年12月12日,“銀河”3號(hào)的發(fā)射成功,不僅讓舉世震驚,而且搶盡了因故推遲發(fā)射的韓國(guó)“羅老”號(hào)火箭風(fēng)頭,讓韓國(guó)在具備航天發(fā)射能力的競(jìng)賽中落敗。
朝鮮展示的航天實(shí)力
朝中社在發(fā)射成功后很快新聞。據(jù)朝中社報(bào)道,第二顆“光明星”3號(hào)衛(wèi)星運(yùn)行在軌道傾角97.4度,近地點(diǎn)高度499.7千米、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度584.18千米的軌道上,運(yùn)行周期為95分29秒。
“銀河”3號(hào)火箭總體設(shè)計(jì)和性能與一號(hào)火箭相當(dāng)相近,首次發(fā)射就將衛(wèi)星成功送入太陽(yáng)同步軌道,這樣的記錄在各國(guó)首次航天發(fā)射中前所未有。由于東倉(cāng)里發(fā)射場(chǎng)地理位置的限制。為了避免火箭二級(jí)殘骸落入或是過(guò)于靠近菲律賓領(lǐng)土,朝鮮在火箭彈道設(shè)計(jì)上也做出了精心的調(diào)整。根據(jù)朝鮮向國(guó)際海事組織呈報(bào)的落區(qū)位置分析,“銀河”3號(hào)火箭并不是直接瞄準(zhǔn)太陽(yáng)同步軌道傾角發(fā)射的,而是使用一個(gè)略為偏東的初始射向,再使用第三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)向西進(jìn)行偏航機(jī)動(dòng)。這樣的設(shè)計(jì)不僅損失了部分運(yùn)載能力,也對(duì)第三級(jí)火箭的控制也提出了更高的要求,尤其是朝鮮既沒(méi)有測(cè)控船也沒(méi)有海外測(cè)控站,火箭遙測(cè)控制難度頗大。
航天遙測(cè)系統(tǒng)是航天工程中不可缺少的重要支持系統(tǒng),在航天飛行器的試驗(yàn)和運(yùn)行階段提供獲取飛行器內(nèi)部各系統(tǒng)工作狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)并傳輸至地面,作為獲取飛行器試驗(yàn)過(guò)程工作狀態(tài)參數(shù)的主要手段,在航天器實(shí)時(shí)飛行監(jiān)控、性能評(píng)定、設(shè)計(jì)改進(jìn)方面發(fā)揮著不可替代作用。遙測(cè)系統(tǒng)是把被測(cè)量對(duì)象的參數(shù)傳給遠(yuǎn)端測(cè)量站的一種系統(tǒng)。遙測(cè)系統(tǒng)可以為航天設(shè)備的性能評(píng)定以及設(shè)計(jì)改進(jìn)提供依據(jù);可以獲得航天設(shè)備飛行時(shí)的參數(shù)以及機(jī)載設(shè)備的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)提供給研制部門(mén),作為評(píng)定以及方案改進(jìn)的依據(jù)。
1.電子戰(zhàn)條件下的航天遙測(cè)與偵察對(duì)抗技術(shù)
鑒于航天遙測(cè)系統(tǒng)在發(fā)展航天武器裝備過(guò)程中的重要作用和地位,特別是遙測(cè)參數(shù)中包含大量令人感興趣的工作狀態(tài)信息,成為窺探航天技術(shù)和武器裝備發(fā)展動(dòng)態(tài)的重要途徑。因此,針對(duì)航天遙測(cè)系統(tǒng)的偵察干擾必然是熱點(diǎn)和重點(diǎn):和平時(shí)期,開(kāi)展偵察手段獲取信息,掌握別國(guó)航天發(fā)展動(dòng)態(tài);戰(zhàn)時(shí),實(shí)施干擾,阻止對(duì)方獲得正確的航天遙測(cè)信息,使其不能達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康幕虿荒苷_判斷航天器狀態(tài),阻止對(duì)方利用空間。對(duì)航天遙測(cè)系統(tǒng)而言,高可靠性、高碼率和低誤碼率是其最重要的指標(biāo),為了獲得好的性能,總希望彈(箭、星)載分系統(tǒng)發(fā)射功率足夠并具有寬的對(duì)地覆蓋能力,火箭和導(dǎo)彈遙測(cè)天線往往采用全向覆蓋。但是,這也給敵方截獲、偵察帶來(lái)有利條件。
目前,典型的遙測(cè)對(duì)抗戰(zhàn)法是:平時(shí)偵察遙測(cè)信號(hào),開(kāi)展參數(shù)測(cè)量和信息解調(diào),積累其遙測(cè)信號(hào)規(guī)律和信息處理方法,總結(jié)和分析遙測(cè)體制;戰(zhàn)時(shí)依據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合實(shí)時(shí)測(cè)量參數(shù)引導(dǎo)干擾設(shè)備發(fā)射瞄準(zhǔn)的干擾信號(hào),干擾方式以裝載電子對(duì)抗載荷的空基和天基平臺(tái)進(jìn)入遙測(cè)站接收天線波束或旁瓣實(shí)施干擾。由于遙測(cè)傳輸屬于一種廣播式的傳輸,在飛行器遙測(cè)發(fā)射機(jī)天線覆蓋范圍內(nèi)均可建站接收,遙測(cè)系統(tǒng)干擾實(shí)施起來(lái)并不容易,需要先驗(yàn)信息和輔助情報(bào)系統(tǒng)支持,因此,從局部單點(diǎn)設(shè)備級(jí)干擾無(wú)法造成系統(tǒng)性的性能下降和失效,對(duì)抗技術(shù)已經(jīng)向系統(tǒng)對(duì)抗、網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗、體系對(duì)抗方面發(fā)展。
2.航天遙測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)
航天遙測(cè)系統(tǒng)組成包括采集、發(fā)送、接收、處理幾部分,工作的基本原理是:將待測(cè)的非電參數(shù)用各傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào),各路電信號(hào)通過(guò)信號(hào)調(diào)理成符合采集規(guī)范的信號(hào)并按照一定體制形成適合單一信道傳輸?shù)娜盒盘?hào),再調(diào)制發(fā)射,接收端接收到信號(hào)后進(jìn)行一系列逆過(guò)程,先解調(diào)、再恢復(fù)出各路遙測(cè)信號(hào),遙測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)后端數(shù)據(jù)處理進(jìn)行顯示、記錄和判讀。
2.1 系統(tǒng)模型分析
設(shè)計(jì)遙測(cè)系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮采用基于“軟件無(wú)線電”的數(shù)字遙測(cè)系統(tǒng)方案。采用軟件無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)遙測(cè)系統(tǒng)就是構(gòu)造一個(gè)開(kāi)放式的標(biāo)準(zhǔn)化通用硬件平臺(tái),在航天器發(fā)射端,遙測(cè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)非電信號(hào)到電信號(hào)轉(zhuǎn)換以后,采集、調(diào)理、編碼、加密、調(diào)制等都可以采用軟件方法實(shí)現(xiàn);接收站采用的綜合基帶是軟件無(wú)線電技術(shù)較好的體現(xiàn),整個(gè)接收站以一種“天線+射頻信道+綜合基帶和計(jì)算機(jī)”模式組成。這種基于軟件無(wú)線電技術(shù)的遙測(cè)系統(tǒng)通過(guò)軟件升級(jí)重新配置,可以實(shí)現(xiàn)遙測(cè)傳輸能力擴(kuò)展、更改傳輸信號(hào)波形、更換編譯碼方式、更換加密密鑰等,因此,只有采用“軟件無(wú)線電”架構(gòu)才能很好適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的遙測(cè)需求和技術(shù)發(fā)展,以極小的代價(jià)不斷提升遙測(cè)系統(tǒng)抗截獲、抗干擾能力。
2.2 電子戰(zhàn)條件下的航天遙測(cè)系統(tǒng)“三抗”設(shè)計(jì)
抗截獲、抗偵收、抗干擾(“三抗”)的技術(shù)手段必不可少,遙測(cè)信號(hào)偵收過(guò)程是通過(guò)截獲遙測(cè)信號(hào)并對(duì)信息解碼實(shí)施竊取數(shù)據(jù),在這里我們只考慮針對(duì)遙測(cè)系統(tǒng)的無(wú)線偵收;干擾手段則包括單音/多音干擾、噪聲阻塞干擾、數(shù)據(jù)篡改和偽造等,因此,抗偵收、抗干擾可采取數(shù)據(jù)加密、信號(hào)擴(kuò)頻等方式。數(shù)據(jù)加密方法在通信系統(tǒng)中已相當(dāng)成熟,遙測(cè)應(yīng)用原理相同,為了保護(hù)信息的保密性、抗密碼破譯,建議最好采用一次一密,并通過(guò)遙測(cè)系統(tǒng)開(kāi)辟高安全等級(jí)的密鑰通道傳輸。擴(kuò)頻信號(hào)展寬頻帶降低帶內(nèi)信號(hào)譜密度并具有不可預(yù)測(cè)特性,使偵察接收機(jī)難以檢測(cè);擴(kuò)頻信號(hào)是通過(guò)相關(guān)檢測(cè),如果不掌握擴(kuò)頻碼(跳頻圖形)參數(shù)則無(wú)法解調(diào)信號(hào),因此具有良好保密性??梢?jiàn),信號(hào)擴(kuò)頻技術(shù)是有效應(yīng)對(duì)偵察干擾的手段之一,建議可選擇直接序列擴(kuò)頻(DS)、跳頻(FH)或混合擴(kuò)頻體制;但是,由于遙測(cè)系統(tǒng)本身要求較高數(shù)據(jù)率,要想獲得擴(kuò)頻增益必須努力提高擴(kuò)頻碼率,而這又給工程實(shí)現(xiàn)增加難度,需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)折衷考慮。
3.航天遙測(cè)設(shè)計(jì)的發(fā)展探討
經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,我國(guó)的遙測(cè)技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,隨著與遙測(cè)技術(shù)有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展,對(duì)遙測(cè)技術(shù)提出了更高的要求。PCM-FM是當(dāng)前航天遙測(cè)系統(tǒng)采用的主要體制,隨著技術(shù)發(fā)展,又不斷在PCM-FM的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展其它技術(shù)。如采用多符號(hào)檢測(cè)(MSD)技術(shù)和Turbo乘積碼(TPC)技術(shù),大大提升了遙測(cè)系統(tǒng)的性能。工程應(yīng)用表明,同時(shí)采用MSD技術(shù)和TPC技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)FM技術(shù)可獲得8dB以上的信道增益。另一方面,眾多新的調(diào)制體制不斷應(yīng)用于遙測(cè)系統(tǒng),如FQPSK-B、FQPSK-JR、SOQPSK-TG等新型體制由于具有頻帶利用率高等突出特點(diǎn),也已被列入IRIG-106標(biāo)準(zhǔn)中。在遙測(cè)系統(tǒng)工程實(shí)現(xiàn)上,通過(guò)應(yīng)用軟件無(wú)線電(Software Defined Radio,SDR)技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)速、測(cè)距、測(cè)角、遙測(cè)、遙控等多功能綜合,以統(tǒng)一載波代替原分離設(shè)備,并具備軟件功能現(xiàn)場(chǎng)重構(gòu)能力;另一方面,數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)(TDRSS)建立后,導(dǎo)彈、火箭和中低軌衛(wèi)星的遙測(cè)有由“直接對(duì)地遙測(cè)”向“天基中繼遙測(cè)”發(fā)展的趨勢(shì)。
天基測(cè)控網(wǎng),是一種經(jīng)2顆地球同步軌道衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā),與一個(gè)地面終端站相配合,可同時(shí)為多顆中、低軌在軌航天器提供連續(xù)覆蓋,高達(dá)300Mbps數(shù)傳能力,并能精確測(cè)軌的新型航天測(cè)控網(wǎng)。天基測(cè)控網(wǎng)由中繼星、地面終端站、用戶航天器3大部分組成。中繼星將地面終端站發(fā)送的遙控指令、測(cè)距信號(hào)和其他數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給用戶航天器,在用戶航天器上接收、解調(diào)出遙控指令,并返向轉(zhuǎn)發(fā)回測(cè)距信號(hào)和它本身所獲得的數(shù)據(jù)(含遙測(cè)信息)給中繼星,中繼星接收到這些信號(hào)后,在返向轉(zhuǎn)發(fā)到地面終端站,從而實(shí)現(xiàn)了測(cè)距、測(cè)速、跟蹤、測(cè)軌,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中繼。中繼星起中繼器的作用,不作任何信號(hào)和數(shù)據(jù)處理,實(shí)現(xiàn)低空高空低空的“彎管”傳輸。
4.結(jié)束語(yǔ)
隨著飛行器對(duì)遙測(cè)系統(tǒng)需求發(fā)展和針對(duì)遙測(cè)系統(tǒng)的電子戰(zhàn)技術(shù)發(fā)展,遙測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)將面臨越來(lái)越多的難題。遙測(cè)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展引發(fā)對(duì)其偵察和干擾技術(shù)的研究,偵察對(duì)抗能力的提升又必然促使任務(wù)功能電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中充分考慮其抗截獲、抗干擾能力,這也是遙測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮的重要因素。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào):D815 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-1369(2010)2-0013-10
國(guó)際太空競(jìng)賽始于美、蘇兩國(guó)。第一輪的國(guó)際太空競(jìng)賽是以美國(guó)和蘇聯(lián)為主角的,主要目的 是為了爭(zhēng)霸世界,隨著蘇聯(lián)解體、冷戰(zhàn)結(jié)束而終結(jié)。但是,國(guó)際太空并未因此而平靜多久, 在20世紀(jì)末至21世紀(jì)初,新一輪國(guó)際太空競(jìng)賽再次上演,并有愈演愈烈之勢(shì)。新一輪太空 競(jìng)賽與美蘇時(shí)期的太空競(jìng)賽有 著質(zhì)的不同,它不是美蘇爭(zhēng)霸的太空競(jìng)賽,主角也不再只是美 、蘇兩個(gè)國(guó)家,歐洲、日本、中國(guó)、印度等國(guó)家也開(kāi)始參與其中,與冷戰(zhàn)后正在形成的多極 化世界格局相應(yīng)的新的國(guó)際太空競(jìng)賽格局也正在形成。雖然這兩輪國(guó)際太空競(jìng)賽的主要參與 國(guó),都不是從經(jīng)濟(jì)角度而主要是從政治、軍事、戰(zhàn)略角度出發(fā)而進(jìn)行太空競(jìng)賽、發(fā)展太空事 業(yè),但是國(guó)際太空競(jìng)賽客觀上卻極大地推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的發(fā)展,對(duì)世界經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了巨大的影響。
當(dāng)今國(guó)際太空競(jìng)賽形勢(shì)
太空競(jìng)賽始于20世紀(jì)50年代。當(dāng)時(shí),美蘇兩個(gè)超級(jí)大國(guó)出于爭(zhēng)霸與謀取戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)的需要,在 各個(gè)領(lǐng)域都展開(kāi)了激烈的角逐。作為一個(gè)國(guó)家最高科技水平和綜合國(guó)力體現(xiàn)的太空項(xiàng)目,也 自然成為美蘇兩國(guó)交鋒與對(duì)抗的重要陣地。競(jìng)賽以蘇聯(lián)1957年10月4日成功把世界第一顆繞 地球運(yùn)行的人造衛(wèi)星“斯普特尼克一號(hào)”(Sputnik-1)送入軌道,和四個(gè)月之后,美國(guó)也 成功發(fā)射了它的第一顆人造衛(wèi)星“探索者一號(hào)”(Explorer-1)為標(biāo)志拉開(kāi)序幕,到1975年 7 月17日阿波羅與聯(lián)盟號(hào)對(duì)接,美國(guó)航天員托•斯塔福德和蘇聯(lián)航天員阿•列昂諾夫在太空中 握手,昭示著長(zhǎng)達(dá)近20年的美蘇太空競(jìng)賽暫時(shí)“休戰(zhàn)”,但其后兩國(guó)在空間站建設(shè)和航天飛 機(jī)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)仍在繼續(xù),直到1989年蘇聯(lián)解體,這場(chǎng)曠日持久的競(jìng)賽才算真正結(jié)束。近30多 年的競(jìng)賽,美蘇兩國(guó)都耗費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力,總體看,兩國(guó)可謂勢(shì)均力敵,但還 是美國(guó)人笑到了最后??陀^地看,美蘇兩國(guó)的太空競(jìng)賽,雖然構(gòu)成了冷戰(zhàn)的一部分,具有強(qiáng) 烈的政治色彩,但卻也實(shí)實(shí)在在地推動(dòng)了人類航天事業(yè)的發(fā)展,為人類探索太空做出了巨大 貢獻(xiàn)。人造衛(wèi)星、月球探測(cè)器、太空飛船、空間站和航天飛機(jī)等航天科技產(chǎn)品以及人類翱翔 宇宙甚至留在月球上人類的腳印,都是人類探索太空的成績(jī)的活標(biāo)本。
冷戰(zhàn)結(jié)束后,特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),世界主要國(guó)家對(duì)太空的重視程度越來(lái)越高,無(wú)論是航 天大國(guó)還是新興崛起國(guó)家,都投入巨資開(kāi)發(fā)航天技術(shù),甚至“將發(fā)展航天技術(shù)視為提升綜合 國(guó)力和國(guó)際地位的戰(zhàn)略性舉措”[注:廖春發(fā).2006年世界航天進(jìn)展綜述.中華人民共和國(guó)國(guó)家航天局網(wǎng)站.省略sa.省略/n1081/n7619/n7875/40410.html]。因此,被稱為新一輪國(guó)際太空競(jìng)賽拉開(kāi)帷幕。參與國(guó)家 之多,競(jìng)爭(zhēng)之激烈,形勢(shì)之復(fù)雜都與美蘇兩國(guó)的競(jìng)賽時(shí)代有著本質(zhì)的區(qū)別。
首先,美國(guó)不斷加大投入,繼續(xù)領(lǐng)跑世界航天。冷戰(zhàn)后,失去了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的美國(guó),在航天領(lǐng) 域可謂一枝獨(dú)秀,占據(jù)著霸主的地位,特別是其在航天飛機(jī)領(lǐng)域取得的成就無(wú)人匹敵。但是 ,2003年2月“哥倫比亞號(hào)”航天飛機(jī)(STS Columbia OV-102)慘劇,直接推動(dòng)了美國(guó)當(dāng) 局反省其航天發(fā)展戰(zhàn)略,并進(jìn)行了重大調(diào)整。布什總統(tǒng)2004年1月提出重返月球、登陸火星 的太空探索新構(gòu)想,美國(guó)航空航天局(NASA)將國(guó)際太空的探索重心從近地球軌道轉(zhuǎn)向月球 及火星以遠(yuǎn)的宇宙。計(jì)劃在2010年底前讓航天飛機(jī)退役,開(kāi)發(fā)新火箭和太空飛船,在2020年 代早期送宇航員重返月球,并在月球建立飛船發(fā)射場(chǎng),為人類登陸火星做準(zhǔn)備。為此,近幾 年美國(guó)政府不斷加大航天投資力度。這些投入使美國(guó)繼續(xù)在太空探索領(lǐng)域保持領(lǐng)先的地位,并為其未來(lái)進(jìn)一步探索太空并繼 續(xù)領(lǐng)跑太空開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
其次,俄羅斯重整旗鼓,復(fù)興太空強(qiáng)國(guó)地位。蘇聯(lián)解體后,俄羅斯繼承了前蘇聯(lián)約90%的航 天工業(yè),在改革過(guò)程中,俄航天部門(mén)出現(xiàn)了比其他經(jīng)濟(jì)部門(mén)更復(fù)雜的情況。由于防務(wù)定貨銳 減,俄羅斯航天計(jì)劃經(jīng)費(fèi)大幅度下降,折合成美元一度低于巴西。從1990年到1994年,俄羅 斯航天企業(yè)總?cè)藬?shù)減少35%,專家流失50%。 [注:蘇聯(lián)解體 俄羅斯接手的是怎樣的航天工業(yè)?.鳳凰網(wǎng).]可以預(yù)見(jiàn) ,隨著俄羅斯新的航天復(fù)興戰(zhàn)略的啟動(dòng),憑借其在這一領(lǐng)域的良好基礎(chǔ),航天大國(guó)地位將會(huì) 得到進(jìn)一步的鞏固和穩(wěn)定,但要想回到當(dāng)初與美國(guó)比肩的地位將會(huì)很難。
歐洲另辟蹊徑,欲與美國(guó)抗衡。盡管歐洲是美國(guó)的盟友,但在未來(lái)世界格局問(wèn)題上卻有著與 美國(guó)不同的看法。而“為了在未來(lái)多極世界格局中扮演重要角色,為了取得能與美國(guó)相抗衡 的戰(zhàn)略上的獨(dú)立自主性和在世界科技與經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力,歐盟已選擇航天領(lǐng)域作為 實(shí)現(xiàn)上述戰(zhàn)略目標(biāo)的突破口” [注:廖春發(fā).新一輪國(guó)際太空競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)分析.中國(guó)學(xué)術(shù)引擎網(wǎng).]這對(duì)于美國(guó)這樣一個(gè)因怕航天技術(shù)外泄而一向在對(duì)外開(kāi)展航天合作上持保守 態(tài)度的國(guó)家來(lái)說(shuō),此舉也從一個(gè)側(cè)面反映出中國(guó)在國(guó)際航天領(lǐng)域開(kāi)始受到極大的重視。
日本加快沖刺,太空計(jì)劃野心勃勃。日本的航天工業(yè)起步較早,特別是在探月工程上。20世 紀(jì)80年代日本就開(kāi)始了探月計(jì)劃,是繼美蘇之后第三個(gè)探測(cè)月球的國(guó)家,只是所有計(jì)劃均以 失敗而告終。加之日本航天事業(yè)長(zhǎng)期受到體制羈絆,航天器也頻頻出現(xiàn)各種問(wèn)題,航天投入 逐年減少,航天大國(guó)地位面臨挑戰(zhàn)。但是,在中國(guó)航天成就的刺激下,近幾年加大了對(duì)航天 領(lǐng)域的重視和投入,取得了不少成績(jī)。2007年搶在中國(guó)發(fā)射“嫦娥”前成功發(fā)射了“月亮女 神”月球探測(cè)器,日本“月球探測(cè)計(jì)劃”負(fù)責(zé)人瀧澤吉貞曾說(shuō),日本已經(jīng)推出了2025年宇宙 開(kāi)發(fā)計(jì)劃。其中,日本計(jì)劃2017年之前要將機(jī)器人送上月球。2025年,日本將著手建立以月 球表面為據(jù)點(diǎn)的月球空間活動(dòng)站,可以容納2到3名宇航員每次停留半年,以充分開(kāi)發(fā)并利用 月球資源。 [注:日本、印度誓與中國(guó)爭(zhēng)鋒航天事業(yè).中國(guó)廣播網(wǎng).省略/2008zt/sz qh/yw/200809/t20080925_505108942.html]2008年出臺(tái)了《宇宙基本法》與《宇宙基本計(jì)劃》,其后又組裝完畢了國(guó)際太 空站首個(gè)日本實(shí)驗(yàn)艙――“希望號(hào)”;首個(gè)太空貨運(yùn)飛船――轉(zhuǎn)移飛行器(HTV)發(fā)射成功 等等 ,向世界證明了日本也是國(guó)際太空競(jìng)賽領(lǐng)域中的一個(gè)具有實(shí)力的競(jìng)爭(zhēng)者。但值得關(guān)注的是日 本《宇宙基本法》打破了日本在這一領(lǐng)域近40年的立法限制,明確允許日本以自衛(wèi)為目的、 軍事利用太空,這在國(guó)際上是罕見(jiàn)的,反映出日本在爭(zhēng)奪太空領(lǐng)域的野心。
印度不甘示弱,搶占航天高地。為謀求世界一流大國(guó)地位,航天領(lǐng)域也是印度重點(diǎn)搶占的高 地之一。為此,印度歷屆政府都非常重視發(fā)展航天和核技術(shù)。特別是近年來(lái),印度加大了自 主研發(fā)力度,同時(shí)與俄、美、歐等國(guó)均也建立了良好航天領(lǐng)域合作關(guān)系,經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 又給航天計(jì)劃所需經(jīng)費(fèi)奠定了良好基礎(chǔ),經(jīng)費(fèi)預(yù)算逐年提高,已經(jīng)超過(guò)了航天大國(guó)俄羅斯。 在此情形下,印度已在通信、遙感和偵察衛(wèi)星及其運(yùn)載火箭方面都取得了令世人矚目的成就 。2008年10月22日,印度空間研究組織在南部的斯里赫里戈達(dá)島的薩蒂什•達(dá)萬(wàn)航天中心用 一枚極地衛(wèi)星運(yùn)載火箭將印度首個(gè)月球探測(cè)器“月船1號(hào)”發(fā)射升空,使其成為世界第五個(gè) 掌握探月技術(shù)的國(guó)家。印度的航天大國(guó)步伐又向前邁進(jìn)了重要一步。
除了以上幾個(gè)航天大國(guó)和新興航天國(guó)家外,還有一些國(guó)家也在以極大的熱情探索航天技術(shù), 如伊朗、南非、韓國(guó)等,并在一些相關(guān)領(lǐng)域不同程度地取得了進(jìn)展,成為新一輪太空競(jìng)賽的 積極參與者。
應(yīng)該說(shuō),新一輪的太空競(jìng)賽是在新的國(guó)際政治環(huán)境下展開(kāi)的,具有十分明顯的時(shí)代特征。首 先是在相互競(jìng)爭(zhēng)的前提下呈現(xiàn)出合作的一面,這與第一輪太空競(jìng)賽時(shí)美蘇兩國(guó)的針?shù)h相對(duì)和 劍拔弩張有著明顯的不同。其次是軍事色彩并未因國(guó)際形勢(shì)的總體緩和而減弱,其中一些國(guó) 家開(kāi)發(fā)航天技術(shù)的首要目的就是要將其打造成軍事天基平臺(tái),以期在未來(lái)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中占據(jù) 優(yōu)勢(shì)地位。第三是參與國(guó)家眾多將使競(jìng)賽變得更加激烈和復(fù)雜,如何控制這一領(lǐng)域的發(fā)展使 其不至于威脅未來(lái)人類生存與發(fā)展,已成為國(guó)際社會(huì)必須面對(duì)和認(rèn)真思考的問(wèn)題。隨著科技 進(jìn)步和對(duì)太空認(rèn)識(shí)的不斷深化,相信會(huì)有更多國(guó)家加入到太空競(jìng)爭(zhēng)的行列之中,這也將進(jìn)一 步推動(dòng)冷戰(zhàn)后國(guó)際太空競(jìng)賽格局的多極化發(fā)展和世界航天事業(yè)的發(fā)展。而多年來(lái)的國(guó)際太空 競(jìng)賽已對(duì)世界經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了重大影響。
國(guó)際太空競(jìng)賽對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的影響
國(guó)際太空競(jìng)賽是以國(guó)家軍事實(shí)力、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科技實(shí)力為依托,以高資本投入為基礎(chǔ),高新 尖端技術(shù)及其專有人才為支撐的國(guó)際空間開(kāi)發(fā)之爭(zhēng)。由于屬于高科技領(lǐng)域,其本身可產(chǎn)生巨 大的直接經(jīng)濟(jì)效益。例如,全球僅商業(yè)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)每年就創(chuàng)造超過(guò)800億美元的收益。美國(guó)將 空間技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè),創(chuàng)造了2萬(wàn)億美元的巨額利潤(rùn),法國(guó)每年在航天產(chǎn)業(yè)方面的收入將近2 00億歐元,俄羅斯航天發(fā)射年收入近9億美元。 [注:馬櫻健.中國(guó)新一代運(yùn)載火箭“五號(hào)”預(yù)計(jì)2015年亮相.中國(guó)網(wǎng).]因而,以2008年為例,該年全球620億美元的航天投入將帶動(dòng)4960億―8680 億美元關(guān)聯(lián)投資,合計(jì)共約占當(dāng)年全球資本形成總額的4.8%―8.0%,創(chuàng)造GDP總額約1 000―億1800億美元,對(duì)全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率約為0.2%―0.35%。
2.產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)效應(yīng)
近年來(lái),隨著各國(guó)對(duì)航天活動(dòng)及空間技術(shù)的不斷投入,以研制與生產(chǎn)外層空間飛行器、空間 設(shè)備、武器系統(tǒng)以及地面保障設(shè)備為主的軍民結(jié)合型高科技產(chǎn)業(yè)――航天產(chǎn)業(yè)迅速成長(zhǎng)壯大 ,產(chǎn)值不斷攀升。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì),2003年全球航空航天產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值為1480億美元 ,到2007年已達(dá)2100億美元。
另一方面,航天產(chǎn)業(yè)具有較高的關(guān)聯(lián)度,提供航天產(chǎn)業(yè)的原材料、零部件生產(chǎn)的新材料新能 源產(chǎn)業(yè)、采礦冶金業(yè)、電子設(shè)備及儀器儀表制造業(yè),為生產(chǎn)提供配套的金融、信息、運(yùn) 輸?shù)痊F(xiàn)代生產(chǎn)型服務(wù)業(yè),航天產(chǎn)業(yè)鏈幾乎無(wú)所不包。
航天產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展能有效帶動(dòng)其關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)壯大。航天技術(shù)、有效載荷技術(shù)、信息處理 技術(shù)等需要機(jī)械、電子、材料、能源、通訊、信息等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持,通過(guò)技術(shù)發(fā)展的“需 求效應(yīng)”,對(duì)上述行業(yè)形成強(qiáng)烈有效的激勵(lì)和帶動(dòng)作用。而從產(chǎn)業(yè)配套的角度,航天制造業(yè) 可以直接拉動(dòng)元器件及分系統(tǒng)、原材料等相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其次,航天技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化 發(fā)展將不斷促進(jìn)衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星通信、導(dǎo)航定位、數(shù)字地球等相關(guān)產(chǎn)業(yè)以及信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 而衛(wèi)星導(dǎo)航定位(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、衛(wèi)星遙感(RS)和衛(wèi)星通信之間的融合( 3S+C),網(wǎng)絡(luò)GPS個(gè)性化移動(dòng)信息等,多種組合和形態(tài),將為衛(wèi)星應(yīng)用打開(kāi)一個(gè)個(gè)嶄新的領(lǐng) 域。
在美國(guó),為航天產(chǎn)品提供配套的公司有1000多家,涉及信息服務(wù)業(yè)、制造業(yè)、房地 產(chǎn)與租 賃業(yè)等14個(gè)產(chǎn)業(yè),航天產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展對(duì)其關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生明顯的拉動(dòng)作用。[注:陳杰. 美國(guó)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響分析.中國(guó)航天,2007(7)]
此外,作為一種朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè),航天科技有著巨大的磁石效應(yīng),可以吸納大量的資金而推動(dòng)金融 市場(chǎng)的繁榮,并進(jìn)而用所籌措基金推動(dòng)航天及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如,2010年1月18日,首 只專注于航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的股權(quán)投資基金――航天產(chǎn)業(yè)基金在北京創(chuàng)立,與此同時(shí),負(fù)責(zé) 航天 產(chǎn)業(yè)基金管理和運(yùn)作的合伙人之一――北京航天產(chǎn)業(yè)投資基金管理有限公司也在當(dāng)日宣告成 立。該基金首期募集資金30.3億元人民幣,投向集中在航天產(chǎn)品、航天技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)、航 天 服務(wù)業(yè)及其相關(guān)領(lǐng)域,重點(diǎn)推動(dòng)人造地球衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)及衛(wèi)星應(yīng)用、航天電子 、新材料新能源、太空生物及太空育種、重大裝備制造等產(chǎn)業(yè),快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,從而 加快中 國(guó)航天產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)化、規(guī)?;M(jìn)程。航天產(chǎn)業(yè)基金合伙人會(huì)議主席吳艷華在接受采訪時(shí)表示 ,航天產(chǎn)業(yè)基金募集資金規(guī)模計(jì)劃達(dá)到200億元,預(yù)計(jì)將拉動(dòng)上千億產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,將促進(jìn) 中國(guó)航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,助推中國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)新騰飛。[注: 黃希.首只航天產(chǎn)業(yè)基金創(chuàng)立 將拉動(dòng)上千億航天產(chǎn)業(yè)鏈.中國(guó)航天新聞網(wǎng).]
3.科技進(jìn)步效應(yīng)
國(guó)際太空競(jìng)賽是建立在現(xiàn)代航天及空間技術(shù)前沿不斷突破、不斷創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上的,從某種 程度來(lái)說(shuō),國(guó)際太空競(jìng)賽實(shí)際上是尖端科技競(jìng)賽。其對(duì)科技進(jìn)步的貢獻(xiàn)包括兩個(gè)層面:
首先,帶動(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。航天技術(shù)的興起和發(fā)展,促進(jìn)了應(yīng)用數(shù)學(xué)、微重力科 學(xué)、微電子學(xué)、信息學(xué)、材料學(xué)等許多基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展;太空平臺(tái)的應(yīng)用,則使人類突破了 地球表面的障礙,直接進(jìn)入空間或通過(guò)各種空間探測(cè)器獲取資料、信息,為人類對(duì)宇宙空間 自然現(xiàn)象及其規(guī)律的認(rèn)識(shí)與研究提供了前所未有的條件,對(duì)空間科學(xué)的發(fā)展起到了重要的支 撐作用。此外,在航天產(chǎn)業(yè)鏈延伸過(guò)程中,通過(guò)與各產(chǎn)業(yè)尤其是當(dāng)代電子、信息、生物、能 源和材料等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的相互交叉、融合和集成,不斷衍生新型技術(shù)與知識(shí)產(chǎn)業(yè),并促進(jìn)了 一些新的學(xué)科分支的繁衍,如衛(wèi)星氣象學(xué)、衛(wèi)星海洋學(xué)、衛(wèi)星測(cè)繪學(xué)等。
其次,推動(dòng)應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域原始創(chuàng)新。航天發(fā)展過(guò)程中,大量獨(dú)有的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)等核心 技術(shù)與能力,通過(guò)成果轉(zhuǎn)移的方式,廣泛而迅速地在其他技術(shù)領(lǐng)域獲得推廣和拓展應(yīng)用,直 接帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。從國(guó)際國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,航天及空間技術(shù)因其極大的先 導(dǎo)性和高度綜合性,推動(dòng)了計(jì)算機(jī)、光電子、精密制造、自動(dòng)控制、新材料和新能源等眾多 高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。如美國(guó)宇航局發(fā)起的“阿波羅登月計(jì)劃”,先后獲得3000多項(xiàng) 專利,帶動(dòng)了20世紀(jì)60―70年代美國(guó)和全世界計(jì)算機(jī)、通信、測(cè)控、火箭、激光、材料和醫(yī) 療等高技 術(shù)的發(fā)展。美國(guó)有3萬(wàn)多種民用產(chǎn)品系航天飛機(jī)的衍生技術(shù)和產(chǎn)品,如GPS、“太空食品”、 衛(wèi)星電視等。中國(guó)近年來(lái)的1100多種新材料中,八成是在空間技術(shù)的牽引下研制完 成的,有1800多項(xiàng)空間技術(shù)成果已應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)。