國際宇航科學院院士王大鵬:航天產業的創新思考
“任何一個技術或者產業的創新,幾乎都離不開市場需求、以及資本、精力和智慧投入等要 素。”國際宇航科學院院士王大鵬在10月19日鄭州舉辦的“‘科創中國’新時代創業者說”活動開幕式暨高峰論壇中表示。
?本次論壇中,王大鵬結合其研究和工作經歷,對航天產業進行了梳理,結合國外航天的發展 在創新方面進行了思考和解讀。
國際宇航科學院院士王大鵬
中國已建立起全面且獨立的航天產業?
1990年4月7日,中國長城工業集團利用長征三號火箭將美國公司制造的亞洲一號衛星發 射入軌,這標志著我們國家商業航天的開始。我國從 1956年10月8號成立國防部第五研 究院以來,在國家的支持下,在老一輩航天人和幾代航天人持續不斷的努力下,我國的航天 產業已經具備了完備的體系和基礎。?
根據美國衛星工業協會2020年航天產業報告,2020年全球衛星產業的產值為2710億美元, 其中,火箭發射占比2%,衛星制造占比5%,衛星服務產值占比44%,地面設備產值占比為50%左右。
航天產業是一個技術高度集中且行業交叉的領域。航天作業特有的工作狀態和環境,造就了 航天系統的復雜性;航天領域的創新除了體系的復雜性外,每個專項技術的創新也具有較長 的迭代周期。
在火箭方面,我國上一代長征系列火箭的主力發動機采用偏二甲肼和四氧化二氮作為推進 劑,發動機推力相對較小,而且推進劑有毒性;新一代長征系列火箭以長征5號和長征7號為代表,配備的發動機均采用無毒的液氧煤油或者液氫氧作為推進劑,效率高且推力大;為 適應小衛星的發射,我國研制了液體的長征6號和固體的長征11號火箭,并且實施了長征11號火箭的海上發射。
在衛星方面,從1970年4月24號我國成功發射東方紅一號衛星開始,目前已經具備了全領域衛星應用能力,包括:通信衛星、遙感衛星、導航衛星、載人航天、深空探測。
陸地遙感衛星形成了多載荷、多分辨率的系列衛星產品,民用遙感可見光衛星分辨率已經開 放到0.5 米;氣象衛星完成了風云三號和風云四號第二代氣象衛星的部署;開發了海洋遙感 系列衛星。通信衛星方面,我國研發了東方紅五號大型通信衛星平臺,具備更大的通信帶寬 能力。在導航衛星方面,通過北斗一代、二代和三代的工程實施,實現了北斗導航星座全球 組網和定位服務。載人航天工程目前正在實施第三步,進行空間站的部署和運行。?
創新離不開市場需求、資金投入、研發戰略、人才、以及產業配套等條件的支撐。?
在SpaceX 公司具備提供商業發射能力之前,美國的衛星發射部分由ULA公司提供。ULA 是由波音公司和洛克希德·馬丁公司共同組建的一個合資公司。彼時,ULA有兩款火箭,第一 款是德爾塔系列火箭,第二款是Atlas系列火箭。Atlas火箭的第一級采用俄羅斯制造的RD180發動機,推力為180噸。
根據美國聯邦航空協會的分析,從火箭發射單位質量的成本來看,美國ULA公司的德爾塔和Atlas火箭是最貴的;另外,2011年美國沃爾夫法案全面禁止由中國火箭發射美國衛星, 由此將有競爭力的中國火箭排除在美國市場外;2011年美國航天飛機退役,美國因此暫時 失去了獨立給國際空間站提供人員和貨物往返運輸的能力。
梳理 SpaceX公司的幾個關鍵發展節點:2002年創立; 2006 年,SpaceX 公司作為18家候選公司中勝出的兩家之一,入選美國航天局(NASA)為國際空間站提供運輸服務的COTS計劃,獲得了將近3億美元的研發資金支持;2008年SpaceX設計、制造并發射了世界首個由 私人投資的軌道級液體火箭獵鷹1號;2009年SpaceX成功使用液體火箭將商業衛星運送至 軌道;2012年SpaceX的龍貨船成功給國際空間站補給,并獲得到2015年為美國航天局提供12次空間站補給任務價值16億美元的商業合同;2015年獵鷹9號火箭第一級成功在著 陸場上著陸,是人類第一次成功回收軌道級運載火箭。
SpaceX在火箭領域的成功迎合了美國市場的需求,成功把握住關鍵的發展機遇,這是其實 現系統創新的重要原因之一,對其它領域的創新具有同樣的啟發意義。 據悉,本次論壇是中國科協在 2021 年全國大眾創業萬眾創新活動周期間舉辦的重點活動之 一。在當前形勢下,為充分激發廣大青年在科技創新中的先鋒作用,引領廣大青年創新創業 群體在全面建設社會主義現代化國家新征程中建功立業,中國科協特舉辦此次活動。(完)
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