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国际宇航科学院院士王大鹏:航天产业的创新思考

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2021-10-21 20:59 抢发第一评

“任何一个技术或者产业的创新,几乎都离不开市场需求、以及资本、精力和智慧投入等要素。”国际宇航科学院院士王大鹏在10月19日郑州举办的“‘科创中国’新时代创业者说”活动开幕式暨高峰论坛中表示。

本次论坛中,王大鹏结合其研究和工作经历,对航天产业进行了梳理,结合国外航天的发展在创新方面进行了思考和解读。

王大鹏.jpg国际宇航科学院院士王大鹏

 中国已建立起全面且独立的航天产业

1990年4月7日,中国长城工业集团利用长征三号火箭将美国公司制造的亚洲一号卫星发射入轨,这标志着我们国家商业航天的开始。我国从1956年10月8号成立国防部第五研究院以来,在国家的支持下,在老一辈航天人和几代航天人持续不断的努力下,我国的航天产业已经具备了完备的体系和基础。

根据美国卫星工业协会2020年航天产业报告,2020年全球卫星产业的产值为2710亿美元,其中,火箭发射占比2%,卫星制造占比5%,卫星服务产值占比44%,地面设备产值占比为50%左右。

航天产业是一个技术高度集中且行业交叉的领域。航天作业特有的工作状态和环境,造就了航天系统的复杂性;航天领域的创新除了体系的复杂性外,每个专项技术的创新也具有较长的迭代周期。

在火箭方面,我国上一代长征系列火箭的主力发动机采用偏二甲肼和四氧化二氮作为推进剂,发动机推力相对较小,而且推进剂有毒性;新一代长征系列火箭以长征5号和长征7号为代表,配备的发动机均采用无毒的液氧煤油或者液氢氧作为推进剂,效率高且推力大;为适应小卫星的发射,我国研制了液体的长征6号和固体的长征11号火箭,并且实施了长征11号火箭的海上发射。

在卫星方面,从1970年4月24号我国成功发射东方红一号卫星开始,目前已经具备了全领域卫星应用能力,包括:通信卫星、遥感卫星、导航卫星、载人航天、深空探测等。

陆地遥感卫星形成了多载荷、多分辨率的系列卫星产品,民用遥感可见光卫星分辨率已经开放到0.5米;气象卫星完成了风云三号和风云四号第二代气象卫星的部署;开发了海洋遥感系列卫星。通信卫星方面,我国研发了东方红五号大型通信卫星平台,具备更大的通信带宽能力。在导航卫星方面,通过北斗一代、二代和三代的工程实施,实现了北斗导航星座全球组网和定位服务。载人航天工程目前正在实施第三步,进行空间站的部署和运行。

创新离不开市场需求、资金投入、研发战略、人才、以及产业配套等条件的支撑。

在SpaceX公司具备提供商业发射能力之前,美国的卫星发射部分由ULA公司提供。ULA是由波音公司和洛克希德·马丁公司共同组建的一个合资公司。彼时,ULA有两款火箭,第一款是德尔塔系列火箭,第二款是Atlas系列火箭。Atlas火箭的第一级采用俄罗斯制造的RD180发动机,推力为180吨。

根据美国联邦航空协会的分析,从火箭发射单位质量的成本来看,美国ULA公司的德尔塔和Atlas火箭是最贵的;另外,2011年美国沃尔夫法案全面禁止由中国火箭发射美国卫星,由此将有竞争力的中国火箭排除在美国市场外;2011年美国航天飞机退役,美国因此暂时失去了独立给国际空间站提供人员和货物往返运输的能力。

梳理SpaceX公司的几个关键发展节点:2002年创立; 2006年,SpaceX公司作为18家候选公司中胜出的两家之一,入选美国航天局(NASA)为国际空间站提供运输服务的COTS计划,获得了将近3亿美元的研发资金支持;2008年SpaceX设计、制造并发射了世界首个由私人投资的轨道级液体火箭猎鹰1号;2009年SpaceX成功使用液体火箭将商业卫星运送至轨道;2012年SpaceX的龙货船成功给国际空间站补给,并获得到2015年为美国航天局提供12次空间站补给任务价值16亿美元的商业合同;2015年猎鹰9号火箭第一级成功在着陆场上着陆,是人类第一次成功回收轨道级运载火箭。

SpaceX在火箭领域的成功迎合了美国市场的需求,成功把握住关键的发展机遇,这是其实现系统创新的重要原因之一,对其它领域的创新具有同样的启发意义。

据悉,本次论坛是中国科协在2021年全国大众创业万众创新活动周期间举办的重点活动之一。在当前形势下,为充分激发广大青年在科技创新中的先锋作用,引领广大青年创新创业群体在全面建设社会主义现代化国家新征程中建功立业,中国科协特举办此次活动。(完)

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