时间：2023-09-24 15:54:50
导语：在航空航天技术基础的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
铝锂合金不是合成材料。铝锂合金是金属材料。新材料是航空航天技术的重要基础，航空航天技术的发展又不断对材料科学提出新的问题和要求。铝锂合金是近十几年来航空金属材料中发展最为迅速的一个领域。
合成材料是指通过高分子聚合反应进行人工合成的材料，铝锂合金不属于，而复合材料是几种不同的材料鼓捣在一起形成的材料总称，比如塑钢是塑料和钢组合在一起形成的结构材料，铝锂合金是单一的金属材料，所以也不是复合材料。
（来源：文章屋网 ）
关键词：航空航天产业；技术效率；SFA；影响因素
一、 引言
目前测度产业生产率的方法主要是总量生产函数、随机前沿生产函数（Stochastic Frontier Production Function Method，SFA）和数据包络分析（Data Envelopment Analysis，DEA），适用于不同的条件，其中DEA法要求较高的数据准确性，SFA法考虑了随机误差对经济增长的影响，也允许存在无效率，能较好的模拟经济状况。由于航空航天产业在发展中存在随机扰动和不可观测因素，采用SFA法应该更为适用。
技术创新要素是产业创新要素的核心，创新组织要素和创新环境要素围绕着技术创新要素发挥作用。因此，文章采用SFA的方法对我国航空航天产业1995年～2011年的技术效率进行了测度，并分析了时间、地区特征、人力资本素质、研发投入、企业规模及制度等对技术效率的影响，为航空航天产业的发展和技术提升提供借鉴。
二、 模型与数据来源
1. 航空航天产业生产效率基础模型。文章采用Battese&Coelli（1995）提出的SFA模型 ，假定我国航空航天产业生产函数为CD生产函数，则随机前沿生产函数模型为：
Yit=A（t）K？琢itL？茁itevit-uit i=1，…，I；t=1，…，17（1）
两边取对数，（1）式变为：
lnYit=？子+？仔？子+？琢lnKit+？茁Lit+vit-uit （2）
其中，Yit、Kit、Lit分别是i省t年产业总产出、资本投入和劳动投入，？琢、？茁是资本、劳动的产出弹性；A（t）=e？子+？子？仔为t年各省市前沿技术进步水平，其中e？子是基年即1995年产业初始技术水平，？仔是前沿技术水平进步速度；vit-uit是随机扰动项：vit是经济系统自身存在的随机误差，服从对称正态分布，即vit～N（0，？啄2v）；uit是技术无效率项，服从单侧正态分布，即uit～N+（mit，？啄2u），mit是技术无效函数。
影响uit的因素很多，制度是重要的影响因素，此外还有企业规模、人力资本素质、研发投入、能源消耗状况、产业生命周期及产业密集度等。限于数据的可得性，将uit设定为人力资本素质、研发投入、企业规模和制度的函数，并考虑时间和地区因素：
mit=？渍+？兹t+？准1Locit+？准2Humit+？准3RDit+？准4Scaleit+？准5Systemit+wit i=1，…，I；t=1，…，17（3）
其中，？渍i（i=1，…，5）是技术无效率函数中第i个因素的截距项；t为时间趋势，系数？兹为正表明技术效率随时间的推移递减，反之亦然；Loc、Hum、RD、Scale和ystem是地区特征、人力资本素质、研发投入、企业规模和制度，系数？准i为正表明第i个因素对技术效率的作用是消极的，反之亦然。各个变量含义见表1。
（4）
式中？酌是指式（2）随机扰动项占技术无效率项的比重，？酌越趋近于1，前沿生产函数和技术无效函数的设定就越合理，采用随机前沿模型就更合适。
2. 数据来源与处理。文章主要数据来自《中国高技术产业统计年鉴》，航空航天产业的统计数据最早可至1995年，所以研究期间为1995年～2011年，样本是去除数据缺失较多的、海南、新疆、宁夏、云南、浙江、内蒙古以外的其他22个省市。此外，价格指数来自各年《中国统计年鉴》。
各指标数据选择及处理如下：
（1）总产出（Y）选取了能大体反映产业发展的当年价总产值，并采用以1995年为基期的各省市第二产业价格指数进行缩减以消除价格干扰。
（2）劳动（L）选取从业人员平均数，即年初就业人数与年末就业人数的均值。
（3）资本（K）的选取，1995～2005年为年末固定资产额，2006～2011年根据（5）式永续盘存法计算，即在上年折旧后加当年固定资产投资额。航空航天产业是高技术产业，资产提前报废、更新、淘汰的可能性较大，设备的技术损耗也会导致固定资产价值骤减，在借鉴会计上飞机、电子设备等折旧处理方式将折旧率取值15%。之后，用各省市固定资产投资价格指数将固定资产值统一折算到1995年不变价，其中广东缺乏的1995～2000年价格指数数据用地理和经济水平接近的福建替代。
Kit=Kit-1（1-）+Iit（5）
其中，Kit、Kit-1、、Iit分别是i省t年固定资本存量、i省 t-1年固定资本存量、固定资产折旧率和i省t年固定资产投资额。
（4）无效率因素：①地区特征，将22个省市分为东中西3个地区，分别取值1、2、3。②人力资本素质，是科学家和工程师占从业人员的比重。科学家和工程师知识水平高且实践经验丰富，是技术创新的主要贡献者，这一指标能大致反映产业人力资本水平。③研发投入，是R&D经费内部支出占主营业务收入的比重，涵盖了企业内部开展R&D活动的实际支出，能准确反映产业的R&D水平。其中，总产值以1995年为基期的第二产业价格指数进行了缩减。④企业规模，是产业总产值与企业数量的比值。产业内企业的数量是衡量市场结构和容量的重要指标，也能反映行业进入和退出的难度。⑤制度，用樊纲等（2011）的市场化进程指标来刻画，他从政府与市场关系、非国有经济发展、产品市场发育程度、要素市场发育程度、市场中介组织发育与法律制度环境5个方面综合测度了市场化进程，此外，用趋势外推法估算缺失的1995年、1996年、2010年及2011年的数据。
三、 实证结果及分析
利用Frontier4.1软件得出模型的参数估计值和检验结果，并得出各省市航空航天产业1995年～2011年的技术效率水平（见表2及表3）。
1. 航空航天产业生产函数分析。据表2的结果，LR统计检验值的显著性水平为1%，表明（1）式中误差项vit-uit复合结构明显， SFA法比OLS法更恰当；估计量？酌=0.612统计结果显著，表明技术无效率中随机误差项的影响高达61.2%、统计误差等不可控因素比例低，模型设定合理可靠，有必要分析技术效率未能充分发挥的原因。截距和时间趋势项系数为1.662和-0.061，表明1995年产业前沿技术进步水平为5.270（e1.662），之后以年均6.1%的速度下降。这可能的原因是：航空航天产业是国防科技工业中相对封闭、开放度小的行业，尽管十五大以来进行了改革，但科研、生产两张皮现象依旧存在，科技成果难以实现产业化；国防科技工业改革是渐进式的，这也有可能是改革过程中出现的无序状况。资本、劳动的弹性系数分别为0.350和0.712，表明劳动贡献度是资本的2倍。这也说明航空航天产业是知识密集型产业，科技人员在技术设备投入基础上进行产品的发明、实用新型和外观设计研发；重大技术R&D中需要大量科技人员长期持续的共同开发，劳动力及高科技人才作为稀缺要素发挥重要作用。此外，资本与劳动弹性系数之和大于1，表明产业具有容易形成规模报酬递增的特征。
技术无效函数中，时间趋势项系数值为-0.002，表明产业技术效率年均增加0.2%，但统计结果不显著。前沿技术下降伴随技术效率提高的原因可能是：①我国尚未形成自主创新的技术创新体制，还处于依赖国外先进技术的状态，如我国不具备生产涡轮风扇发动机或先进火控系统的能力；②产业部分是国防科技工业，具有公共产品的特征，会造成技术前沿下降的错觉。例如某些航空产品或军用航天器只是国防建设的需要，不参与市场流通，统计数据上无法显示。地区变量系数值为0.079，统计结果略微显著，表明东中西部地区产业技术效率呈现递减状态。
人力资本素质系数值为-0.010且统计结果较为显著，表明人力资本能积极提升产业技术效率，提高雇员中科学家和工程师人员的比重可以有效提高劳动生产率。Vandenbussche等（2006）的研究表明教育水平会使劳动力会对技术效率产生不同的影响，文章研究结果与其一致，表明科学家和工程师比重上升1%会提高1%技术效率水平，因为科学家和工程师具有较高的知识水平和丰富的实践经验。可见，航空航天产业吸收的劳动力具有较高的素质水平，对产业技术效率的提高做出了一定的贡献。
研发投入系数值为0.022且统计结果显著，表明研发投入对产业技术效率具有消极影响。研究期内各省市及全国水平的研发投入总体上涨，但研发绩效不高，这与钟卫等（2011）的研究结果一致，他认为在经济发展初期加大R&D投入能有效提高技术创新效率，但随着企业深入发展应重点调整经费投入结构。此外，航空航天产业企业大多由国家或国有控股，近年虽有下降但国有比例仍高达50%。虽然国有企业有规模、政府特许等优势，但激励却不充分。十五大以来中央对国防工业做出的多次部属是对改革的进一步延伸。
企业规模系数值为-0.134且统计结果显著，表明企业规模是积极的影响因素。产业具有高投入、高技术和高风险等特点，进入的企业都有一定的规模。研究期内各省市企业规模变化起伏：相对来说，黑龙江、江西、辽宁的企业规模曾较高（≥6亿元/企业）但变化急剧；大多数省市都在0～2之间。产业中大型企业比重不到20%，大中型企业比重在50%左右，并未形成良好的企业规模；此外，《2012年财富世界500强》排行榜中有12家航空公司，其中我国虽然有2家但上榜的中国航空工业集团公司在排名、主营业务收入和利润方面都与排名第一的波音公司差距较大。
制度系数值为-0.148且统计结果显著，是影响最大的因素。研究期内各省市市场化程度逐年提高，东部优于中部优于西部；位于沿海的广东、江苏、福建、上海等省市的市场化程度最高，而西部陕西、甘肃等省市只有发达地区的一半。1964年推行的三线建设将44项中的21项国防工业企业投放在西部，可见产业半数左右企业在西部地区；2001年实施的西部大开发政策一定程度上提高了西部省市的市场化程度，为产业发展提供良好的市场环境。
2. 航空航天产业技术效率分析。根据计算结果（见表3-1及表3-2）对产业技术效率从区域角度进行分析。
（1）航空航天产业技术效率总体分析。依据测算结果（表3），表明研究期内技术效率均值离效率前沿面较远，仅为0.472，即实际产出水平只占最优随机产出水平的47.2%（表明既定产出水平下能节约52.8%的投入）。可见，产业未能发掘现有科技资源和技术潜力，资源使用效率、管理水平及产业技术实际利用率低。尽管产业平均技术效率不高，但总体是逐年增长的。
（2）航空航天产业技术效率区域分析。由于地域禀赋、国家政策不同造成我国东中西部经济发展呈现东强西弱。产业区域技术效率的具体情况（见表4）：各个区域技术效率存在显著差异；东西部增长较快，中部略微增长，所以2000年前原本领先的中部被东部赶超。各省市技术效率排行中，中部的黑龙江和江西排在第一和第三，技术效率值分别为0.85和0.75；大部分东部省市排名都很靠前；西部省市排名全部靠后，甘肃和山西技术效率值最低只有0.23。
航空航天产业区域技术效率差异显著，最高省市和最低省市相差高达0.62。黑龙江、广东、江西高效利用了现有技术，效率值都在0.75以上；吉林、甘肃和山西效率最低；9省市技术效率不足0.4。从各省市的变动趋势来看：高效率省市（≥0.60）除辽宁2003年前增长快速外的变化起伏；陕西、四川、甘肃、贵州、河北等低效率省市（≤0.3）正逐步释放内部潜力保持低速持续增长。
黑龙江研发投入处于中等且逐年增长、企业规模领先，产出水平很高，因而技术效率最高。黑龙江是工业发展的摇篮，产业全国影响大，其中哈尔滨民航产业发展也很突出。广东位于沿海地区，能吸引众多外资和高技术人才，企业规模虽然递减但处于全国领先，即使研发投入不高但产出规模大。尽管广东没有被纳入军事航空制造业布局，但在航空关联制造业相关领域国内市场占有率名列前茅，并在2010年推行《广东省航空产业发展规划（2010～2025年）》促进产业发展。
山西、甘肃位于内陆或经济不发达地区，产业发展相对较为缓慢，技术效率值偏低。山西技术效率值总体下降；吉林技术效率大致维持在同一水平；甘肃的技术效率逐年缓慢提高；这些变化一部分是由于受当地经济发展的影响，一部分也与国家政策支持力度和国防科技工业布局有关。
四、 结论和建议
航空航天产业发展过程应重点关注技术效率问题。文章用SFA法实证测度了1995年～2011年航空航天产业的技术效率，并对时间、地区特征、人力资本素质、研发投入、企业规模和制度等技术无效率因素进行了分析，得出如下结果：
1. 我国航空航天产业技术效率水平较低，研究期内均值只有0.472。技术效率各年均值波动增长，虽然从0.374上升到0.539，但仍有46%的上升空间。从无效率因素来看，时间趋势不是很显著；人力资本素质、企业规模、制度因素对技术效率具有积极的影响，应适当加大或提高这部分的水平；研发投入作用消极，应对投入结构进行调整。
2. 航空航天产业技术效率存在区域差异，区域效率均值排序为东部>中部>西部，黑龙江、广东、江西技术效率值排名前三，吉林、甘肃和山西排名最末。值得注意的是，研究期间内西部技术效率持续稳定的增长，中部是早期处于领先的情况下后期被东部赶超。
综上所述，人力资本素质、企业规模和制度等因素对航空航天产业技术效率具有积极影响，研发投入的作用是消极的。为了加快我国航空航天产业的增长，不仅需要完善教育、培训和人力资源开发体系，也应当扩大企业规模、使之形成规模效应，并推进市场化改革，保证所需人才、基础设施和制度支撑条件，此外也应改革国防科研体系，在改革研发投入结构的基础上提高研发投入，最终促进产业发展。
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关键词：航天科技；发展战略；科技项目管理
前言
航天科技是国家科研的重要前沿，但是随着科技发展的不断深入与科技含量的不断提高，使得航天科技研发的周期、风险与经费都大大增加，同时航天科技发展的不确定性也越来越高，为更好的促进航天科技的发展，需要在分析现有的航天科技管理模式的基础上对体制进行改革，以使得其能够适应现今快速发展的航天科技的战略需要。
1 航天科技管理发展现状
航天科技对于经济、科技的发展有着重要的促进作用。在国外，航天科技已经形成了较为完备的航天科技的管理体系以及航天科技/技术与装备的发展战略策略。但是在国内，对于航天科技的发展战略的研究还处于初步探索阶段，并未将航天科技管理作为一个主题来进行研究，仅仅在航天科技工业的发展战略研究中有一定的涉猎。在航天科技的发展过程中，通过引入创新发展战略，通过完善航天科技管理制度与管理机制，做好航天科技项目的立项与项目管理，以此来使得航天科技项目从立项、研究直至得出成果都有一套完善的航天科技管理制度来对其进行保驾护航，促进航天科技的发展进步。现今在航天科技的管理中缺乏系统性的航天科技战略管理框架，缺乏系统性的研究从而使得航天科技的管理长期以经验管理为主，其中，在航天科技的管理中主要以战略分析和战略制定为主要管理模式，忽视了对于航天科技管理战略实施监督控制，使得航天科技的战略管理并未取得良好的成果。因此，需要在分析借鉴国外同行成熟、先进的航天科技战略管理经验的基础上建立起符合我国航天科技战略管理需要的航天科技管理新模式，因此来提高航天科技项目的战略管理效率与效益，促进我国航天科技的高速、稳定的发展。
2 国外在航天科技与装备发展战略管理研究中的现状
国外在航天科技与装备战略发展中建立起了一套完善的管理机制，其中以美国和欧洲的航天局为主要代表，下文将对其航天科技与装备发展的战略管理模式进行分析介绍：（1）美国国家航空航天管理局对于航天科技与装备的战略发展主要分为三个层次，其中第一层次是管理局的战略管理，通过对航天科技项目的发展从规划、实施再到监督与控制，建立起一个完善的航天科技项目监督管理反馈回路以确保航天科技项目的规划和项目实时的紧密贴合，并对航天科技项目的实施进度进行监督与反馈控制，以确保航天科技项目的顺利实施。在航天科技项目战略管理的过程中，其主要依靠的是航天科技项目的战略管理原则，以确保航天科技项目研究工作的顺利展开。在航天科技项目的管理过程中通过三委员会的相互作用来构建起航天科技项目的监督管理体系。在战略规划阶段主要通过科学的研究确定NASA的近期及远期的发展规划并做好航天科技项目的战略管理与战略框架责任的安排。在项目实施阶段，则主要负责实施计划的责任安排。在航天科技项目的监督与控制环节，则主要通过内部的评估与评审，建立其内、外部的评价矩阵，负责航天科技项目实施的监督与控制。在第一层的航天科技项目的战略管理中，需要建立起精益治理、责任与决策以及考核与平衡、财务管理等方面的协调与管理，以确保航天科技项目的顺利实施。
在航天科技项目的第二层战略管理阶段，需要做好对于NASA下属企业的航天科技项目战略管理的延伸，在NASA总体战略的指导下，对科技项目的管理流程尤其是战略规划流程进行详细的细化和划分，确保航天科技项目的顺利实施。第三层为航天科技组件的战略管理，做好对于航天科技的实施计划、技术战略的应用以及商业化和教育战略的实施和布局，确保航天科技项目战略的顺利实行，与此同时，NASA对于航天科技项目的群和项目的组合管理的应用也十分重视，通过制定程序文件来对其进行专门的指导和规范。在欧洲航天局（ESA）中为航天科技的发展制定了终点-终点的航天科技战略管理框架，在航天科技的战略管理中主要从以下几个方面入手：为未来航天科技的发展项目建立和准备相应的技术储备、建立起完善的航天科技技术创新奖励机制、支持航天科技的发展并积极参与外部市场的竞争、做好关键技术的独立研发与掌握、积极做好航天科技在非航天领域的应用与商业化方向的应用。同时在航天科技项目的战略发展中，还需要将不同类型的技术项目群整合到统一的技术规划流程中，确保航天科技项目的管理流程更为透明、高效。ESA是多个国家共同组建的，因此在航天科技的管理中需要做好各方的协调，为保障技术发展战略的顺利实施，ESA通过建立欧洲航天技术平台来完成各成员国之间的协调与技术的一体化，在航天科技的战略管理上，ESA在其航天科技项目的战略管理框架中都有着明确的要求与体现，为做好航天科技项目的规范化管理建立起了良好的管理体系。
3 做好我国航天科技项目的管理
相较于国外成熟、完善的航天科技项目的管理体系，我国在航天科技项目的管理上欠缺的是系统性的航天科技战略管理框架，且长期处于以经验管理的状态，其中对于航天科技项目的管理的重点放在战略分析和战略制定上，对于航天科技战略的实施和监督与控制有所欠缺。因此，在研究和借鉴NASA和ESA等在航天科技项目发展与战略管理方面的经验，在了解其在理论研究、战略管理模式以及战略管理原则等方面的研究进展的基础上对国内航天科技项目的管理进行补充与完善，从管理机制与治理结构方面入手，明确在航天科技管理中各职能层、企事业层等的职责与特点，建立起符合我国航天科技发展需求的战略管理框架与管理原则，并以此为基础指导航天科技项目的战略管理，促进航天科技项目的顺利实施。
4 结束语
航天科技项目的战略管理对于促进航天科技项目的发展有着重要的意义，文章在分析了NASA和ESA发展特点的基础上对如何做好我国航天科技项目的战略管理提出了几点建议。
参考文献
[1]朱煜明，等.国际航空航天科技与装备发展战略管理经验及其对我国的启示[J].机械制造，2010，2.
【关键词】河北省廊坊市 航天战略 新兴产业
【中图分类号】F276.44 【文献标识码】A
我国社会主义现代化建设，经过改革开放多年努力，已经取得了重要实质性成果，尤其表现在我国社会经济快速增长。但是，随着全球经济和金融一体化趋势不断深入，我国各项产业正面临着严峻考验，2008年金融危机以来，国民生产总值和贸易出口额获得了进一步增加，这一结果主要还是以高额资源消费为代价。世界各国都更加关注高新科学技术和构建未来可持续发展的制高点，如何构建符合我国国情的产业结构和培植具有核心竞争力的新产业，已经成为国家宏观政策制定的主要方向和学术界研究的一个热点问题。
2012年，我国出台关于《“十二五”战略性新兴产业发展规划》，更加明确我国着力发展新兴产业的相关政策和指导方针，由于航天产业从自身建设和功能性外延等特征，更加成为我国战略新兴产业发展的关键性支撑石。2011年，河北省政府与中国航天科技集团公司签署区域地方和航天产业系统发展战略框架协议，在“十二五”期间，共同促进河北省社会经济和航天产协同发展，主要包括：运载火箭制造及实验、战略性新兴产业等五个主要内容。而廊坊市在河北省具有得天独厚的位置优势，廊坊航天战略新兴产业建设，对于我国航天工业可持续发展、京津航天产业的拓展和延伸、地方传统产业调整和产业结构全面系统升级都有着关键性的实践性理论意义。
航天战略性新兴产业是基于高新技术和新兴产业相互融合，代表着我国科技创新和产业发展方向，近年来，河北省在推进产业结构调整和突出新兴战略产业方面，推出了一系列具有导向性政策措施，而这些实践性政策性策略，对于航天战略新兴产业长足进步起到关键性作用，并且取得一定的成效。但是不可回避的是，河北省产业调整和战略产业培育过程中，受到理论和经验等多维度影响，以及实际客观条件局部限制，产生很多新问题。
河北省航天产业发展的必要性
航天产业发展将会直接带动一系列战略新兴产业培育和学科技术的融合式发展，我国经过几十年的航天工业的探索和建设，已经构建出我国航天产业体系结构，并且航天产业的发展迈入了一个新发展阶段和历史时期。
航天产业具有重要的战略导向性。航天产业的发展直接关系到我国高端装备制造建设和发展，是我国众多行业中具有高新科学技术应用产业之一，同时对于我国企业产业发展，起到战略导向性作用。①航天产业技术创新和应用，对于我国社会经济的发展起着重要的技术支撑和推进性作用效果，在提升我国人民生活质量、国际地位和综合国力方面，更加强调其战略性影响意义，一方面代表着我国在国际航天发展领域地位，另一方面也能够表示我国核心国防实力。例如美国航天协会关于航空航天技术的相关说明，②即该技术是否领先于世界水平，直接关系到国家各个方面战略性安危，发展航空航天技术是现在乃至未来长期投入和建设国家安全战略。可见，航天产业在我国社会经济和军事中占据核心地位，河北省航天战略性新兴产业建设，将会直接关系到我国航天产业整体规划和可持续发展。
航天产业的技术多样性和链条可扩性。航天产业建设和发展具有战略现代性作用，主要体现在航天产业技术的构成技术多样性和链条可扩展性，一是技术多样性，航空航天产品制造和生产是一项高精端、多学科技术融合而成，从某种程度上讲，航空航天产业发展水平能够直接代表我国先进科学生产力的基础建设情况。由于航天产品生产工艺的复杂性要求，制造生产需要在特定环境下完成，涉及多个学科和技术领域的协调配合，例如要求航空航天材料具有高可靠性新材料、新工艺和新技术，这也能够进一步说明航天产业在我国各产业领域前瞻性地位。同时技术多样性还体现在，生产航天产品需要小批量和多零件构成，这也要求在加工工艺选择和技术上，呈现出明显柔性生产力。二是链条可扩性，据有关部门相关数据统计，③航天战略新兴产业发展带动我国80%的新材料研发，促进多产业链条企业之间融合式发展，技术能够直接提升企业核心市场竞争力，能够更加有效促进其他产业结构的有效调整。未来10年，一个航天项目与产业效益的比值为1：180，推进国民生产总值增长值为 0.714%。
河北省航天产业发展存在的问题
河北省在航天性战略产业培育和发展方面，具有独特发展优势。一是区域位置属于京津经济的三角区域，符合产业延伸和资源互相渗透互补的要求，河北省航天产业的发展，将带动区域多元新兴产业发展，并且能够具有影响和被影响的区域经济发展优势；二是河北省的产业优势，2012年底，河北省物流产业呈现出快速增长趋势，同比2011年增加23.4%，物流产业已经成为河北省现代服务性的优势性产业，这也为航天战略新兴产业全国协同发展，提供重要基础性保障，同时河北省在推动我国“十二五”新兴产业方面，具有明显的发展成果，尤其是先进制造、新材料和高科技电子信息技术等；三是河北省航天产业政策性优势，主要体现在“十二五”纲要中明确指出进一步促进和实现河北省沿海地区发展，这也为河北省航天产业发展，提供上层政策性保证。由于河北省航天产业建设过程中基本无样本参照，属于探索性发展模式，目前，河北省航天产业发展的过程中，依然存在两个重要问题。
航天战略新兴产业集群模式偏低。从国家统计据的相关数据分析可知，④河北省是我国一个重要经济型大省，但是从河北省国内生产总值产业分布情况看，不属于一个以新兴产业为主导经济强省。主要体现在河北省的基础性还是以粗放式、高资源消耗为主的，例如钢铁等传统产业，企业规模虽有所增加，但是系统化归类集成程度不明显，低水平生产现象还很明显，这也是河北省产业发展过程中一个基础性问题。河北省航天产业有其自身特有发展模式，航天战略性新兴产业需要从布局上，充分考虑集中性，并通过相应产业集群模式，进行统筹式发展，构建出航天产业企业之间协调、多赢和技术互补促进融合的创新发展模式，并积极带动与之相关辅产业发展，初步形成以廊坊市为主的新兴航天产业集群，而对比河北省其他产业来说，还是属于较小规模产业集群，并且还需要进一步完善系统框架上的组织协调发展，形成航天战略新兴产业的协同发展机制，形成大产业链条下的规模性循环经济，从而形成以河北廊坊为中心的航天产业集群基地。
缺失高新核心支持性技术。全球范围内已经掀起了新一轮航空航天产业发展新时期，我国航空航天产业虽然在一些关键性技术领域，例如载人和火箭技术，已经达到国际航空航天的世界领先技术，但是从整个航天产业发展上，却具有明显的缺点和不足，主要体现在两个方面：一是航天产业原始创新能力还存在着明显的差距性，尤其是一些关键性核心支撑技术，不能满足我国社会经济发展要求，例如民用和军用飞机在我国社会生产生活中需求量急剧增加，而我国大型航空工业，还承接一些国外外包业务，严重影响航空科技技术创新资源。同时航天产业相关技术研发过多关注于数量而不是质量，2012年航天制造产业的申请专利数达到908件，但是具有整个行业高新技术比例不足2%，美国申请8654项，核心技术占26%，这一数据显示，我国航天产业原始创新能力和驱动力存在着较为严重问题，这也是河北省航天战略新兴产业发展的一个关键性问题。二是创新体制上存在着一定问题，尤其是在航天产业高新技术研发和市场结合方面的问题，河北省政府与中国航天科技集团具有战略性协同发展关系，在航天战略新兴产业发展过程中，已经感觉到中国航天科技集团具有明显的计划经济体制形态，企业之间管理上还存在行政领导关系，各个企业的自主经营权受到了重要限制，这也是导致原始创新动力不足的一个重要原因，同时，中航集团强调科研是主要，直接影响科研成果的市场性技术转化，导致与河北省航天战略新兴产业发展中的资源浪费和技术搁置情况，这也是河北省以及廊坊市航天战略新兴产业发展过程中的一个关键性抑制性问题。
促进航天战略性新兴产业发展的对策和建议
河北省航天产业发展是一项多技术、多企业相互融合，协同发展的高新技术产业模式，在河北省产业结构调整和新兴产业配置中，具有特殊的重要作用和意义。
地处京津两大城市之间的廊坊市其地理位置优越，并且具有较好的航天产业发展基础和条件，已建成的固安航天科技城正在成为对接北京、借势发展的契合点，预计在未来几年，固安航天科技城将形成航天技术研发、应用、服务一条龙的完整产业链，抢占战略性新兴产业发展的制高点。此外，廊坊市还拥有较好的科学研究平台，“河北省航天产业发展软科学研究基地”和“河北省航天遥感信息处理与应用协同创新中心”均设在廊坊市北华航天工业学院，这将为我省航天产业发展提供高质量的研究成果。在我国“十二五”规划的指导推动下，廊坊市航天产业必然会成为河北省社会经济发展的新的增长点。因此，在促进河北省及廊坊市航天战略新兴产业发展过程中，可以以廊坊市航天产业发展为着眼点，集中一切优势资源，制定符合区域经济发展可行性政策引导和支持，完善航天产业链条发展支持性渠道，运用多维度协同共进机制和手段，加大培养和促进航天战略性新兴产业发展。具体建议及对策如下：
促进廊坊航天产业集群模式和产业链条协同创新。航天产业自身特点是一个大型复杂、多技术、多产业组合，要实现国家航天战略创新导向目标，不断创造和提升航天战略新兴产业发展增长点，就要更加关注和强调航天产业集群模式合理化构建和产业链条中各个相互企业之间协同创新能力。廊坊市航天战略性新兴产业可持续发展，需要产业系统良好外界政策性环境和产业链条中各个企业创新，两者直接相互协调，直接影响航天产业发展实质性效率，也制约着航天产业价值链条各企业均衡性发展。因此，河北省及廊坊市航天新兴产业发展，就要不断完善和优化航天产业各企业外部发展环境，即给予政策性的引导和税收支持，构建出符合产业发展航天产业链条各个企业协同创新和共生平台，加大对于产业关键性核心共性产业技术研发突破，作为其他产业发展的技术导向和配套支持，从而更好服务于河北省传统产业结构转型和新兴战略产业发展。
实现廊坊特色航天产业核心技术创新。河北省航天战略新兴产业发展要充分和依靠自身，地理、科研和政策性优势，强调和突出以廊坊市为产业中心，支持和培养企业核心技术发展。核心技术企业发展是航天产业链条中心脏组成部门，直接代表着航天产业专业化和高信息技术性，这也直接需要政府政策性导向和引入社会资本进行长期可持续建设和发展。例如，国际上航天产业的一些核心技术都是由寡头企业垄断，由于利益驱使，其更加注重核心技术保护，使得其他国家难以获取。而我国在掌握航天产业关键技术中，具有较好产业发展优势，核心技术研究就是要依靠企业原创性，要耐得住长期投入和风险，建议河北省构建出航天产业核心技术创新保障平台，增加航天产业核心技术研发抗风险能力，关注国外航天同类技术反向工程求解、结合我国本土技术，进行核心技术再创新。在实现以河北省廊坊市为代表的航天产业核心技术创新的过程中，要始终明确两个支持问题：一是结合国内外航天产业发展新形势，解决关键性技术核心问题，以点盖面，充分把握住航天产业发展必要性和特殊性，建立廊坊市航天战略新兴产业良性发展合理化机制，形成一种产业优势发展稳定环境。二是以中央国企混合制改革为背景，不断整合河北省航天战略新兴产业链条，推进航天产业军用和民用相结合模式，更好地实现航天产业研发性向服务性模式转化，促进河北省及廊坊市区域社会经济航天新兴产业和其他产业的联动协调发展。
结语
航天战略性新兴产业的可持续发展，直接关系到我国社会经济发展和国际地位，航天产业发展的必要性，主要体现在航天产业具有先天的战略导向性和航天产业的技术多样性和链条可扩性，战略导向性是航天产业发展的必要前提，而产业技术多样性和链条可扩性是航天产业推进自身和促进其他产业建设的着眼点，可见构建我国大战略背景下的航天产业航母，促进河北省航天战略新兴产业发展具有现实客观需求。河北省在产业结构调整和培育新兴战略产业上，具有更加突出的京津翼黄金三角区地域优势、更加完备的产业配套服务保障体系和航天战略新兴产业发展的政策性扶持导向优势。
近几年，河北省航天战略性产业发展取得一定成绩的同时，也暴露出一些明显不足和问题，主要是航天战略新兴产业集群模式偏低和缺失高新核心支持性技术，而产业集群模式是航天战略新兴产业价值链条协同发展的保障性措施，高新核心技术支持是航天战略性新兴产业发展基础，也是推进河北省其他产业模式创新发展推动力。对于当前所存在的问题，文中建设性提出促进航天战略性新兴产业发展的对策和建议，主要包括，航天产业集群模式和产业链条的协同创新，及河北省具有特色航天产业核心技术创新。河北省航天战略产业发展需要来自各方面的多维度创新，只有创新才能走出一条符合我国实际情况的航天产业发展之路。我国航天战略新兴产业发展，是一项理论和实践反复结合的工作，需要更多机构和学者，进行系统性和关键问题研究，希望笔者文章关于河北省廊坊市航天战略性新兴产业发展问题探究，能起到抛砖引玉之作用，更加有利于航天战略新兴产业可持续发展的进一步探讨和研究。
（作者单位：北华航天工业学院；本文系2013年度北华航天工业学院科研基金项目“加速廊坊战略性新兴高端产业发展，助推绿色崛起”阶段性成果并受“河北省航天产业发展软科学研究基地”资助，项目编号：KY―2013―24）
【注释】
①傅培瑜：《我国战略性新兴产业发展的研究》，东北财经大学硕士学位论文，2010年，第6～9页。
②张春玲：“加快培育我国战略性新兴产业的对策研究“，《生态经济》，2013年第3期，第30页。
③王新新：“战略性新兴产业的培育与发展策略研究“，《生产力研究》，2011年第8期，第155～157页。
模拟实验是一种重要的科学技术研究方法，已广泛应用于许多领域[1-3]。社会发展与人类进步，迫切要求研究者日益关注新模拟实验方法的探讨，以发现越来越复杂的科学技术问题的未知特性，更好地揭示其内在运行机制。同时，研究者在科技论文中如何有效展示其模拟实验方法产生的效果，对提升论文价值，突出研究成果的创新性有重要意义。为此，在论述基本模拟类型的基础上，以近年来航空航天领域的某些中文科技论文为主要案例，探讨模拟实验方法的最新进展特征，提出属性依赖法与现场依赖法，为解决更复杂的科学技术问题提供新思路。
一、模拟的类型
1.模拟的基本类型
模拟是以科学技术理论与实践为基础，在一定环境与条件下，将研究对象用其它手段进行模仿的一种实验方法。该方法不直接涉及研究对象固有的现象与过程本身，而是设计一个和该现象与过程相似的模型，并通过该模型间接地呈现出该现象与过程。模拟实验的目的主要是便于经济地检验、验证、再现、发现或揭示该现象与过程的特征、演变规律与内在机制。
模拟的基本类型有物理模拟与计算机模拟。
物理模拟是制作和某现象与过程相似的物理模型，并对该模型研究，获取该现象与过程的特征。
计算机模拟是利用计算机对某现象与过程进行求解、分析、判断以及图像显示等，得出该现象与过程的特征。计算机模拟有模型模拟和统计模拟两种基本方法。
2.模拟实验方法的进展特征
科学技术的发展，对许多航空航天系统有越来越严格的性能要求[4-7]。为探索性能的未知特性，实时评估与预测性能退化轨迹，科学技术研究已经从静态发展到动态、从线性发展到非线性、从确定性参数发展到不确定性参数、从不变性函数发展到多变性函数。面对这些新问题，现有研究所采用的模拟实验方法取得了许多进展。
以近年来航空航天技术领域的某些中文科技论文为案例，经研究发现，模拟实验方法的最新进展以依赖问题的属性信息和现场信息为特征，旨在求解动态、非线性、不确定性与多变性等复杂问题，根据对问题信息的依赖特征，将现有的模拟实验方法归纳为属性依赖法与现场依赖法。
二、属性依赖法
属性依赖法是基于属性、目标属性与层次属性等3个信息要素的模拟实验方法。
属性是问题的抽象刻画，表示问题的性质与关系。性质表示问题的固有特征，关系表示不同问题之间的性质传承与影响。
目标属性是期望得到的对问题属性的某种解答或认知。
层次属性是目标属性的分解，即将目标属性分解为若干个子属性。若子属性彼此独立，则称为同层次子属性;否则称为非同层次子属性。层次按从低到高的顺序分为多层，目标属性依赖于最高层子属性，最高层子属性依赖于次高层子属性，依次类推，直到最低层子属性。
根据目标属性的不同，属性依赖法又细分为同步进化法与层次进化法。
1.同步进化法
同步进化法是将问题分解成低一层次的多个彼此独立的子问题，用基本模拟方法逐个解决各子问题，最后融合出结果。这是一种化整为零、逐个击破、同步进化的方法。具体做法是，若目标属性是由多个低一层次的独立子属性综合构成，则可以根据各独立子属性的特征，进行子属性模拟，然后推断各子属性的模拟结果，使各子属性由低层次同步进化至高层次，获得目标属性特征。
例如，揭示航空发动机非线性动力学特征是相关领域的一个重要问题。为此，文献[7]综合现有方法的优点，提出一种振动耦合动力学模型，计算出系统非线性响应，并在两个航空发动机转子模拟装置上进行模态实验，发现计算结果与实验结果有很好的吻合性。
在这个案例中，非线性响应特征问题被分解为2个同层次的子问题，即理论建模计算与模态实验，2个子问题解答的融合是将计算结果与实验结果进行对比分析。可以看出，解决这2个子问题的实验模拟方法分别是物理模拟和计算机模型模拟，经过对2种模拟结果的对比检验，最终推断出航空发动机非线性响应的某些特征，为探索航空发动机非线性动力学特征提供了新思路。
2.层次进化法
层次进化法是将问题按属性层次由低到高地分解成多个前后有联系的子问题，用基本模拟方法逐步解决各子问题，最后直接得到结果。该方法的特点是化整为零、逐步击破、依次进化。具体做法是，若目标属性可以分解为多个彼此低一层次的关联子属性，则可以根据各子属性的特征，按照设计好的步骤，依次进行子属性模拟，逐步使属性由低层次向高层次进化，逼近目标属性特征。
例如，航空发动机的故障诊断技术对发动机性能的可靠性、维护性和保障性有重要影响。但是，现有研究主要关注故障诊断算法的有效性，尚未有效验证故障检测率、定位率与虚警率等指标，从而无法定量评价故障诊断系统性能。这里的问题是如何定量评价故障诊断系统性能?
为此，文献[4]将问题分解为混合卡尔曼滤波器组故障诊断理论，发动机故障诊断系统和故障诊断实验等3个不同层次的子问题。这3个层次的进化关系为：(1)用计算机模型模拟方法构建混合卡尔曼滤波器组，为发动机故障诊断系统奠定理论模型基础;(2)基于理论模型，针对民用涡扇发动机常见的4种故障，用物理模型模拟方法搭建发动机故障诊断系统，为故障诊断实验奠定基础;(3)基于故障诊断系统，用统计模拟法评价出发动机故障诊断系统性能的定量指标值。
在该案例中，依次解决3个子问题的实验模拟方法分别是计算机模型模拟、物理模型模拟和统计模拟，最终目标是实现故障诊断系统性能的定量评价，为工程实践提供了重要依据。
三、现场依赖法
现场依赖法是基于时间序列和参数序列的模拟实验方法，时间序列和参数序列统称为序列。时间序列是将某现象的某一个指标在不同时间上的各个数值按时间先后顺序排列而形成的序列，序列中的信息与时间密切相关。参数序列是由某现象的某些特征值构成的序列，序列中的信息与时间没有关系。
现场依赖法是指依赖于问题真实现场信息的一种模拟实验方法，其特点是，在模拟实验中有现场的实时信息输入、输出与交流，可以及时矫正评估与预测结果。按照现场实时信息特征，现场依赖法可以细分为时间序列依赖法与参数序列依赖法。
1.时间序列依赖法
时间序列依赖法是根据现场实时信息的输入时间序列来实施输出序列运行轨迹评估与预测的一种模拟实验方法。
不确定性的输入时间序列干扰会导致输出时间序列运行轨迹发生未知的非线性与多变性演化，通过将外界的真实或模拟真实的时序干扰输入模拟实验系统，获取输出时间序列的演化响应机制，及时预测与矫正其运行轨迹，可以为真实航空航天系统的可靠运行奠定基础。
例如，为揭示大气阻力导致卫星轨道衰减的机制，文献[1]构建了模拟实验系统，将地球扁率与大气阻力摄动影响作为输入时间序列，通过模型模拟输出轨道根数变化，获取卫星轨道高度衰减结果即输出时间序列。其中，依赖的现场实时信息是经模拟改进的用某卫星高精度加速度仪测量得到的大气密度数据。尽管热层大气密度数据呈现出明显的动态、非线性、不确定性与多变性时序特征，模拟轨道序列与卫星实际轨道序列仍然保持一致，发现了卫星运行轨迹演变的新特性，研究成果具有创新性。
2.参数序列依赖法
参数序列依赖法是根据现场实时信息的输入参数序列来实施输出序列运行轨迹评估与预测的一种模拟实验方法。
常见参数有刚度、阻尼、固有频率、压力、流量与温度等，多种参数的组合构成参数序列。模拟实验系统的参数序列取值应该与真实系统的参数序列保持一致，才能可信赖地实施输出序列运行轨迹评估与预测。
例如，文献[8]的卫星在轨微振动环境模拟实验，用物理模拟方法构建出低频弹性支撑装置，揭示出自由边界条件对卫星动力学特征的影响机制，为提高卫星在轨微振动地面模拟实验精度奠定了基础。其中，依赖的现场实时信息是微振动扰振，输入参数序列为激振力参数，输出序列为模拟卫星弹性体的模态相应。
四、结 语
基于科学技术问题的属性信息和现场信息特征，提出模拟实验的属性依赖法与现场依赖法，可以解决动态、非线性、不确定性与多变性问题，为模拟实验方法的发展提供新思路。
模拟实验方法归类为科学技术研究方法论，合理运用属性依赖法与现场依赖法可以有效地验证或再现研究对象的表现，揭示其演变规律，发现某些未知特性。
在科技论文中，将属性依赖法与现场依赖法产生的效果充分展示出来，能更好地突出研究成果的创新性。
关键词：教学改革;航空救生;系统性;课程建设
随着当代教育教学改革的不断深入，高等教育中教学理念也在不断地拓展和发展，专业教学课程建设中把握“教与学”的整体性和系统性观点在逐步被重视。从系统论看教学，是把原本属于系统科学与哲学之间的这一中介理论移植到教学中来，把航空救生专业课程作为在学员基础教育阶段所涉及的唯一特色专业课，在课程建设中，更应从系统的整体性出发解析教学系统中各要素之间的关系和相互作用，在此基础上进行建设。
一、航空救生专业教学要素分析
航空救生学是随着航空航天技术教育的应用与发展而发展起来的一门新兴学科，而航空救生专业教学的产生应追溯到航空航天专业技术教育进入高等教育领域，并随着航空航天这一专业领域的发展而发展。
航空救生专业教学研究的客体是航空救生专业教学过程。课程建设中需要考虑的要素既有航空救生专业教员的教授情况、学生的认知效果，又包括知识和信息的载体。该课程建设从理论教学层面上要达到航空救生法律法规、原理等教学内容的有机结合;从操作技能层面上要达到培养学员在恶劣的救生环境下能够自我救生的技能，又有判别、评估救生条件熟练施救的能力。
二、构建整体优化的课程教学内容
把握课程在人才培养目标中的地位作用，课程目标定位准确，教学时间分配合理。教学内容调整应符合“面向战场、贴近实战、注重应用、形成能力”的要求，具有实战性、实用性、针对性。
在课程设计时，将航空救生专业课程划分为教学内容学习和教学内容实施两个部分。在教学内容学习中，学员是学习的主体，航空救生教学内容是学习的客体，教员则是学习的组织者、控制者，在这部分设计中要注重学员“学”的效果。在航空救生学教学实施部分，教员是施教活动的主体，航空救生教学内容是施教的客体，学员则是教员施教的对象，这部分要注重“教”的艺术性。
从宏观上看，学员学习或航空救生专业教员教授有学年、学期、单元、课时之分;从微观上看，学员与教员之间或学员、教员与航空救生教学媒体之间的相互作用无时无刻不在时间流程中消长。因此在课程建设过程中，除了注重“教”与“学”的空间上的联系，还要注重二者在时间上的连续性。
有两种观点，一是认为在学校期间对航空救生专业学员教学的培养应偏重理论教学，忽视实践教学;二是认为航空救生专业人才培养应注重实际救生技能的培养，而航空救生学的理论知识不需要花费太多的课时去教授。实践证明，上述的两种观点都是不符合学习规律的，二者应是相辅相成、缺一不可的。
三、建设结构合理、高水平的教学科研教员队伍
航空救生专业教学系统的首要功能是满足现代化航空作战中对遇险飞行人员的救生，提高战斗力。其次是满足军民融合式航空救生模式，对民间航空、航海遇险人员的救生。
航空救生专业教学虽是在学员高等基础教育阶段的学习内容，但它不同于高等院校教学中的基础教学内容，它具有较强的专业性。在教员队伍的建设中，不仅要求教员具有坚实的理论教学功底，而且要求有敏锐、娴熟的实际操作技能，包括案例分析能力、个人生存能力等。教员应具有能够定向控制学员对知识由迷茫到明白、从无疑处生疑、从困惑到熟悉再到灵活运用的无序到有序的方向发展的能力。
四、探索运用先进科学的教学方法手段
采用先进的教学方法手段是航空救生专业教学课程建设的另一项重点内容。先进的教学方法是达到良好教学效果的桥梁，好的教学方法往往能够达到事半功倍的教学效果。在航空救生专业教学课程建设中可采用以下几种教学方法。
1.普及信息化教学
在加快信息化软、硬件平台建设的同时，依据教学需要调整充实课程内容，丰富功能和手段。传统教学媒体，例如实物标本、模型、图片、地图、表格等，还有现代教学媒体，包括听觉媒体、视觉媒体、视听媒体等。但面对如此多的教学媒体，教员必须慎重选择，防止在教学过程中让学员感到媒介手段多乱杂。另一方面是修改充实航空救生学科网站，丰富学科网站的内容，增强网站的吸引力，努力提高网站的利用率。
2.拓展开放式教学
坚持面向部队、面向兄弟院校，加大人才和信息资源交流力度。积极与军地院校和部队定点挂钩，鼓励教员到外面去进修和参加军内外学术研讨活动，推动信息资源共享。
3.推广案例、战例教学
改变航空救生课程教学的板书加多媒体的传统说教方式，力争拓宽案例式教学思路。教学将由典型案例展开，做到清晰描述、针对性提问、充分讨论、点评到位、指导实践，使学员乐于参与。在总结提高案例教学的基础上，拓展案例、战例搜集渠道，建立综合案例库，切实提高学员运用基本理论分析问题、解决问题的能力。
参考文献：
中国探测火星的先行者
“萤火1”号是中国探测火星的先行者。研制团队从2006年10月开始预研到2009年6月胜利完成，仅用了32个月(一般需要5年时间左右)，他们克服的技术难关数不胜数，其中尤以在－260℃的超低温环境中“萤火1”号不被“冻死”的深冷环境适应性技术、活动部件及电子器件的休眠一唤醒技术、整星磁清洁控制技术、深空测控技术、姿控自主控制技术这5道关隘更为险峻、艰难。
“萤火1”号高60厘米，长和宽均为75厘米，太阳帆板展开可达7.85米，重110千克，设计寿命2年。装有离子探测包、光学成像仪、磁通门磁强计、掩星探测接收机等8样特种设备，用以探测火星的空间磁场、电离层和粒子分布及其变化规律；探测火星大气离子的逃逸率；探测火星的地形、地貌和沙尘暴以及探测火星上水消失的原因等等。
“萤火1”号将与其同伴“福布斯・格朗特”并肩飞行10个月，然后分道扬镳独自进入绕火星的椭圆形轨道，在近火点(距离火星最近点)800千米和远火点(距离火星最远点)80000千米，轨道倾角正负5°的火星大椭圆轨道上实施探测任务。
探测火星意义非凡
回顾对火星的探测，1962年11月1日苏联发射的“火星1”号探测器开启了人类探测火星的先河。近半个世纪里，世界各国曾先后向火星发射了30多个探测器，其中不乏佼佼者，如苏联发射的“火星3”号探测器，美国发射的“勇气”号、“机遇”号和“凤凰”号探测器等，都取得了世人瞩目的成果。但毋庸讳言，约有2／3的探测器均未能完成使命，或命殒天宇或不知所终。尽管如此，人类探测火星的热情并未减低，美国航空航天局已计划在2011年发射“火星科学实验室”，欧洲航天局则计划于2013年发射“火星生物学”探测器。俄罗斯、中国等国也均有探测火星的计划与行动。
正如美国著名天文学家卡尔・萨根所说，探测火星对保护地球的气候条件意义重大，因为大约在40亿年前，火星和地球的气候相似，火星上甚至江河湖海一应俱全。未知的原因竟导致火星变成今天这个样子。探索火星气候的突变，对今日的地球显然有着现实意义和借鉴作用。探测火星或许能够找到火星上曾经有过的生命痕迹，如果真有所获，可能意味着只要条件许可，生命就能在宇宙中的行星上繁衍。探测火星更能反映一个国家的综合力量和高新科技水平及经济实力，无疑将提升中国的国际地位和在太空领域中的发言权。
登陆火星任重道远
从1970年4月24日一号运载火箭成功将东方红一号卫星发射到近地轨道的第一次“一飞冲天”，到2016年10月19日中国火箭有限公司正式组建成立，从而开启火箭“商业化时代”。“中国航天人成功打造了‘’这一国际知名运载火箭品牌，并打破了外国商业发射的垄断。”中国运载火箭技术研究院院长李洪说。
“运载火箭的能力有多大，中国航天的舞台就有多大。”当火箭迎来新机遇，中国商业航天的发展也迈向新。11月3日，我国新一代无毒无污染的大型运载火箭五号在中国文昌航天发射场首飞成功，意味着中国火箭的运载能力从近地轨道10吨级提升至25吨级，跻身世界前三的航天强国之列。
“五号填补了我国大推力运载火箭的空白。”国防科工局系统工程司副司长赵坚介绍，五号将为我国载人航天空间站工程、载人登月工程、探月工程三期、探火工程、二代导航二期等重大航天工程项目提供高性能运载工具。
为什么五号序号排在前面，却比六号、七号飞得更晚呢？航天科技集团一院运载火箭系列总设计师龙乐豪院士表示，这是因为，五号是最早立项的，长六、长七的技术都是由长五牵引而来。因此，长五的首飞成功，也意味着我国新一代运载火箭型谱已经基本形成。
“中国航天在今后半个世纪内都要靠‘长五’奠基。”原国家航天局局长栾恩杰院士如是说。
如果说五号首飞成功，为中国航天打开了未来发展之门，那么商业航天领域中国也在加速布局。11月10日，我国首颗商业化科学实验卫星――“潇湘一号”在酒泉卫星发射基地搭载十一号运载火箭成功发射， 同时搭载的还有“丽水一号”商业卫星。标志着我国科学实验卫星向商业化、产业化迈出了重要一步。
“潇湘一号”卫星是基于国际立方星标准的一颗微小卫星，采用6U结构，重8KG，设计寿命为半年到一年左右。由商业航天民营企业天仪研究院自主研制。“潇湘一号”卫星发射入轨后将进行多项航天新技术试验，其中包括空间软件无线电试验、导航信号增强试验、新型星载计算机搭载试验、高精度光学稳像试验等，由天仪研究院和航天一院十四所、中科院光电院等航天传统优势单位联合研制。
今年12月份，天仪研究院还将发射一颗与欧洲公司联合研制的微重力科学实验卫星。
国内政策最早涉及航空航天产业发展是在2014年，深圳出台了关于航空航天产业的专项扶持政策。自2014年开始至2020年连续7年，深圳市财政每年安排10亿元，设立市未来产业发展专项资金，用于支持航空航天产业及其他未来产业重点领域的产业核心技术攻关、产业化项目建设等。
随后，国家对航天商业化的政策支持力度只增不减。今年5月，国家发改委《关于实施制造业升级改造重大工程包》中，“商业航天产品发展工程”作为10大重点工程之一位列其中。
随着我国首个国家级商业航天产业基地落户武汉以及中国火箭有限公司、长光卫星技术有限公司等国有企业和诸多民营航天企业的成立，中国也将迎来商业航天的热潮。
商业航天潜力巨大
由于市场对商业卫星发射的需求越来越强烈，公众对“太空旅游”的热情也持续高涨，世界主要航天国家、组织和企业都在大力发展商业航天，业务范围正在从传统的商业卫星发射和应用扩展到商业载人航天飞行等领域。比如，欧洲航天局公布的国际“月球村”计划；中国公布的空间引力波探测计划、火星探测计划；霍金提出的长距离太空旅行项目等。
据统计，2016年，全球预计进行118次发射，其中商业发射预计36次。未来全球商业卫星发射市场需求继续保持强劲，有关测算显示，2016年至2020年，全球每年发射的1kg-50kg小卫星数量将超过200颗，预计2020年将达到410颗。
全球商业航天发射领域目前仍是欧美公司占据主流，尤其在美国，除了波音公司等传统巨头，私营企业纷纷崛起，比如美国太空探索技术公司（Space X）、星球实验室（Planet Labs），同时以Google为代表的互联网企业也进军航天领域。
近年来，全球航天产业每年都以6%到7%的速度快速增长。据美国航天基金会的《2015年航天报告》统计，目前全球航天经济总量约3300亿美元，其中商业航天产业占比高达76%。原本由政府主导的航天产业正逐渐走向大众消费时代。
中国科学院院士、中国航天科技集团第十三研究所所长王巍在格局商学院与企业家们对话时表示，随着航天科技的发展以及太空能源的开发，曾经一度被视为遥不可及的航天高新科技，正在拉近与普通百姓的距离，催生了新兴的经济形态。
王巍认为，以太空旅游为例：每位游客飞行10天需要支付给俄罗斯2000万美元以上的高额费用。它既是新的经济增长点，又拉动了相关技术的发展，同时还可以满足人类探险与挑战极限的心理。此外，房车、游艇未来也有很大的发展空间。他希望企业家投资这一片蓝海，与航天系统合作开发出更多的相关产品，共同促进社会进步。
国家制造强国建设战略咨询委员会预测，“十三五”期间，中国航天工业的整体产值将突破5000亿元。另有分析指出，仅卫星应用这一领域的产值就将在2020年达到5000亿元，整体产值将达到8000亿元至10000亿元的水平。
根据正在编制中的航天发展“十三五”规划总体思路，运载火箭、卫星应用、空间宽带互联网三大工程将是航天工业未来发展的重点。2016年8月5日，《武汉国家航天产业基地实施方案》正式获得国家发改委批复。该基地是我国首个国家级商业航天产业基地，基地以发展商业航天为主导，以新一代航天发射及应用为核心，通过科技创新、商业模式创新和管理创新，打造航天运载火箭及发射服务、卫星平台及载荷、空间信息应用服务、航天地面设备及制造等四大主导产业。
预计到2020年，武汉国家航天产业基地将打造年产50发运载火箭的生产能力，以及年产40颗100公斤以上、100颗100公斤以下商用卫星的制造能力，力争在2020年产值达到300亿元。
中国航天科工集团董事长高红卫指出，《武汉国家航天产业基地实施方案》的批复标志着我国商业航天产业发展进入到一个历史性的新阶段。航天科工准备配合武汉国家航天产业基地建设和发展做出自己的努力与贡献，在商业航天领域，将主要以武汉国家航天产业基地为依托，持续推动以下五大商业航天项目实施：飞云工程，对应无人机载区域网及其应用项目；快云工程，对应临近空间飞艇载局域网及其应用项目；行云工程，对应星载窄带全球移动物联网及其应用项目；虹云工程，对应星载宽带全球移动互联网及其应用项目；腾云工程，对应空天往返飞行器及其应用项目。
这五大商业航天产业工程涉及多类运载系统、多类天基与空基平台、多类有效载荷以及多类地面支持系统的研发生产，并带动多类地面应用系统的开发与运行。五大工程的开发与构建，时间跨度将超过十年，涉及子工程及分系统数千项，预计投资超千亿，产出超千亿。未来，航天科工将集中精力抓好系统总体方案论证与设计、关键技术攻关、综合集成、大型地面试验、飞行试验、商业发射以及与政府、国际组织、航天发射相关机构的综合协调，为武汉国家航天产业基地的建设发展、生态涵养发挥核心作用，为推动我国的商业航天产业快速健康发展做出应有的贡献。
创新商业模式和跨界融合应用正在吸引大量资本进入。泰伯智库数据显示，2015年太空经济领域的企业融资总额达到178亿元人民币，风险投资呈井喷式增长，与太空经济相关的初创公司的数量也在近5年内增速加快，平均每年有8家新公司成立，而此前15年的风险投资总额，只有33亿元人民币，并且包括下游行业地理信息应用在内的风险投资数据。如今，腾讯、阿里巴巴、百度、360奇虎等互联网巨头纷纷投资太空经济，还涌现出了信威、零壹空间、翎客等一批新兴的私营航天公司。
“中国版”商业航天模式
据报道，中国航天科工集团公司将全面进军商业航天领域。2017年，系列火箭计划实施14次商业航天发射，将把委内瑞拉遥感二号、中星6C等27颗商业卫星送入太空。
航天科技集团总工程师孙为钢介绍，目前该集团公司已经形成现役和新一代运载火箭型谱，既有常规发射能力，也拥有快速机动发射能力，可以实现单星、多星、搭载等发射。
针对市场需求日益多元化的特点，为满足绿色环保、可持续发展以及快速响应的小卫星发射需求，航天科技集团推出了以六号和十一号为代表的小型化、低成本运载火箭，其已进入批量生产阶段，并投入商业发射服务。现役火箭在完成主业的同时，也将增强商业发射服务力度。
据悉，该集团公司正在打造“商业版状态”火箭，并针对商业项目探索创新火箭发射工作模式，降低发射测控成本。后续，该集团公司将陆续推出和完善新一代小型、中型运载火箭系列，为未来商业航天发射提供坚强的保障。
在新的消费需求面前，航天技术向大众化、商业化、生活化发展。未来的商业火箭发射也能像“网约车”一样进入“拼”时代吗？新成立的中国火箭有限公司为人们揭开了这一神秘面纱。“太空专车、太空顺风车、太空班车”的业务组合模式将成为业内首个全维度发射服务解决方案，共享经济将同样被应用于中国商业火箭的发射模式当中。
中国运载火箭技术研究院党委书记兼副院长郝照平指出：火箭公司依托中国运载火箭技术研究院在航天发射领域的突出优势，嫁接多元客户的不同需求，推出的“三车”（太空专车、太空顺风车、太空班车）计划，将在发射服务、空间资源利用、太空旅游方面为广大消费者提供个性化产品与服务，打造一个开放、共享的商业航天生态圈，与业内同仁共同推动商业航天市场向前发展。
“太空班车”的发射服务模式能够在指定的时间和地点，带多颗卫星进入预定轨道；“太空专车”将根据客户指定的时间和轨道，提供专属的发射服务；“太空顺风车”会根据发射主任务的剩余运载能力，提供指定时间与轨道的发射服务。
“未来绝不能用搞国家重点工程的思路去搞商业航天。”中国火箭有限公司总裁韩庆平坦言，“我们要开发一种全新的火箭研制模式。”中国航天60年走来，一直是以保证高可靠为宗旨，而商业航天看重的是降成本和快速反应，“我们必须在高可靠和低成本、快速反应之间找到一个平衡点。”通过与合作伙伴一起打造商业航天的共享经济，未来的“航天+”体系更具有竞争力，不仅是听上去很美好，更是行动的实力派。在技术、产品、资本、基础设施以及市场层面，合作伙伴将共同分享“航天+”大众消费的红利。
未来5年至10年内，中国商业航天还将完成亚轨道重复使用飞行器的研制、积极开展亚轨道旅游业务，同时推动商业航天发射场和体验园的建设。中国火箭公司将针对个人用户推出太空旅游服务，相关服务套餐的价格预计在20万美元左右。
当中国航天步入“商用时代”，包括商业火箭发射、微小卫星、商业遥感等都将成为航天技术商用的热点。中国航天科技集团第十二研究院院长薛惠锋表示，随着军民融合的推进，中国高端航天技术、产品和服务将加快推向国际市场。
郝照平表示，火箭公司未来将着眼于国际、国内两个市场，统筹利用各种资源，以自身技术、产品和服务为载体，积极参与全球航天产业合作与竞争，融入国际航天产业链，掌握世界航天领域话语权，让中国商业航天企业更加具有“国际范儿”。
中国商业航天的优势与不足
中国火箭公司要进军国际商业航天市场，必然会直面已经先行一步的美国私人航天公司的竞争。在美国国家行政、法规以及专利领域的大力支持下，美国私人航天公司初步取得先发优势，尤其是SpaceX公司凭借扁平化的组织架构和成熟的货柜式产品管理模式，已经成为美国最主要的航天企业之一。
与SpaceX公司相比，中国火箭公司有什么优势呢？韩庆平表示，首先，在最关键的可靠性上，我们占据优势，毕竟经过历次重大发射任务的检验，系列火箭的可靠性世界排名第一。
其次，中国火箭公司有非常完整的火箭型谱，目前已开放了五款商业型运载火箭，它们的运载能力从几百公斤到二十几吨，能更好满足消费者多元的发射需求，相比之下，SpaceX公司目前只有“猎鹰1”和“猎鹰9”两型运载火箭。采用液体燃料的火箭可提供最短90天的发射服务周期，而固体发动机的火箭发射准备时间可以压缩到几十小时，对于发射时间要求高的客户而言尤其具有吸引力。
此外，SpaceX公司能击败波音公司等老牌美国航天巨头的最主要优势是价格低，据称其报价甚至比中国还要少20%。韩庆平说，中国航天发射的相对价格高，是由于以往的封闭采购体制造成的。在挂牌仪式上，中国火箭公司已经公开承诺，通过改变以往的管理体制，实现全球化货架采购模式，未来中国的商业航天发射价格可以降低30%。
2015年中国航天成功实施两次国际商业发射和四次国内商业发射。薛惠锋认为，中国已具备发展商业航天的基本条件和能力，目前已有的技术优势使中国在发展商业航天方面底气十足。
航天科技作为“高精尖”技术，其直接或者间接回报都十分丰厚。巨额的投入对于少数国有航天企业来说相对压力较小，可对于像零壹空间、翎客等民营航天创业型企业来说，可谓“压力山大”。
据了解，翎客航天在注册成立之初获得融资数额为1600万元人民币。虽说对于一家刚成立的创业公司来说，这是一笔不小的投资，可是面对数千亿美元体量的市场，企业在发展的道路上还是会出现“心有余而力不足”。
对于一个以技术为核心竞争力的领域，技术的先进与否决定着企业占据市场的大小。虽然中国在火箭运载能力、卫星系统寿命等方面取得了长足进步，但是与国外航天市场相比较，无论是国内航天领域的传统巨头，还是新兴的民营企业，都在设计、制造、运营等方面显得竞争优势不足，存在技术基础薄弱、各自为战等问题，并且尚未建立完整的产业链和生态系统。
此外，航天商业化方面的法律法规不健全、市场竞争体制不完善等问题也亟待解决。航天科技集团科技委主任包为民表示，太空活动应该在法律框架下进行，否则可能因此影响商业航天后续发展。
“有种商业航天活动理念，是用多颗小卫星、微小卫星或纳卫星代替大卫星。很多人一拥而上，小卫星满天飞。”包为民说，小卫星看似成本低，但寿命、功能都有限，对大卫星的替代只能在较短时间内。现在小卫星发得越多，将来空间垃圾可能会越多。
1 太空发电站的发展背景
太空发电站一般也称为空间太阳能电站（SPS或SSPS），它是指在空间将太阳能转化为电能，再通过无线能量传输方式传输到地面的电力系统。建造太空发电站是开发利用空间资源的重要手段，其整体构想最早由美国科学家彼得・格拉赛（Peter Glaser）于1968年提出。
太空发电站核心组成包括三大部分：太阳能发电装置、能量转换和发射装置、地面接收和转换装置。太阳能发电装置用于将太阳能转化为电能;能量转换装置用于将电能转换成微波或激光等形式（激光也可以直接通过太阳能转化），并利用发射装置向地面发送波束;地面接收系统用于接收空间传输的波束，通过转换装置将其转换成电能接入电网。整个过程将经历太阳能-电能-微波（激光）-电能的能量转变过程。
作为一种很有前景的可再生能源系统概念，太空发电站得到各航天大国的广泛关注。相对于地面太阳能电站，由于不受昼夜和天气的影响，太空发电站可以连续工作，太阳能利用效率高，同时在地面应急供电、减灾、空间供电、行星探测等方面也具有重要的应用前景。但目前其技术还很不成熟，在成本方面具有明显的劣势。国外提出发展太空发电站构想已经超过40年，但真正实现还需要几十年的时间。从20世纪90年代以来，随着世界能源供需矛盾和环境保护问题日益突出，以美国和日本为主的发达国家开展了广泛的太空发电站技术研究，目前已经提出几十种概念，并且在无线能量传输等关键技术方面开展重点研究。近年来，太阳能发电效率、微波转化效率以及相关的航天技术都取得了很大进步，为未来太空发电站的发展奠定了很好的基础。但太空发电站作为一个非常宏大的空间系统，需要开展系统的研究工作，在许多技术方面有待取得突破性进展。
2 国外太空发电站发展现状
太空发电站的广泛应用前景已引起了国际上的广泛关注。21世纪以来，随着世界能源价格的不断攀升和环境的日益恶化，越来越多的国家、组织、企业和个人，包括军方都开始关注空间太阳能这种取之不尽的巨大空间能源。
2.1 美国
美国在太空发电站概念提出后不久，以能源部和美国航空航天局（NASA）为主的政府部门投入大量的研究经费（4年间投入约5000万美元）进行太空发电站系统和关键技术研究，并且提出单个电站发电能力达到5GW的方案――“1979太空发电站基准系统”。后来，由于技术和经济可行性问题，以及核能项目和星球大战等计划的影响，后续十多年未开展大规模的研究工作。
1995年，美国启动了18个月的重新评估太空发电站可行性的研究――“Fresh Look”研究计划，提出了多种新型太空发电站概念方案（太阳塔、太阳盘等）。1999年，美国航空航天局开展了“空间太阳能探索性研究和技术”（SERT）计划，耗资2200万美元，提出了集成对称聚光系统和算盘式太空发电站等新概念，并且提出了太空发电站技术研究发展路线图建议，相关研究工作经过了美国国家科学委员会的评估，认为太空发电站在技术上是可行的。2003年，由美国航空航天局负责开展、国家科学基金会（NSF）参与了太空发电站方案与技术成熟化计划（SCTP）。2007年4月，国防部国家安全空间办公室（NSSO）成立了太空发电站研究组，组织国防部、美国航空航天局、能源部、学术界以及航天、能源等相关工业部门的170多位专家参与研究完成“太空发电站――战略安全的机遇”研究报告，引发新一轮太空发电站研究热潮。2009年，美国太平洋天然气与电力公司（PG&E）宣布，正式向Solaren公司购买200MW的空间太阳能电力，成为首个空间供电商业合同。2012年，在美国航空航天局创新概念项目支持下，提出了一种新的概念方案――任意相控阵太空发电站。
2.2 日本
日本是开展太空发电站技术研究较早的国家之一，也是积极开展空间太阳能发电研究的最主要国家。从20世纪80年代开始，日本就开始进行了广泛的研究。90年代起组织了15个专题研究组，陆续推出太空发电站2000、太空发电站2001、分布式绳系太空发电站系统等概念，并且在无线能量传输技术研究和试验（包括火箭搭载试验）方面处于世界领先地位，在世界上首次完成电离层无线能量传输（WPT）火箭试验和空间机器人帕兴网状天线试验。
2004年，日本正式将发展太空发电站列入国家航天长期规划。在经产省和日本宇宙研究开发机构（JAXA）的支持下，以无人空间飞行研究机构、三菱公司、石川岛播磨重工宇航公司、清水建设集团、京都大学、东京大学、神户大学等为代表的国家研究机构、企业和高校，形成“官产学”联合研究的模式。2009年，日本宣布以三菱公司为主的集团将在2030-2040年建设世界上第一个吉瓦级商业太空发电站系统，总投资额将超过200亿美元。根据2013年日本最新公布的航天基本计划，空间太阳能发电研究开发项目列入七大重点发展领域，并且作为3个国家长期支持的重点研究领域之一（其他2个为空间科学和深空探测领域、载人空间活动领域）。
日本提出的最新太空发电站发展路线图包括3个阶段。第一阶段：研究阶段，2020年前完成千瓦级地面无线能量传输试验，2020年开展低轨无线能量传输验证及百千瓦级系统验证。第二阶段：研发阶段，2030年前研发2～200兆瓦级系统，200MW系统为商业系统的1：5缩比模型，是最后一个验证系统。第三阶段：商业阶段，2035年左右实现1GW商业系统。
2.3 其他国家和组织
世界其他各主要航天国家，包括欧洲航天局（ESA）、俄罗斯、印度、加拿大等国家和组织都在开展相关研究工作。欧洲在1998年开展了“空间及探索利用的系统概念、结构和技术研究”计划，提出了名为“太阳帆塔”（Sail Tower SPS）的概念设计。2002年8月，欧洲航天局先进概念团队组建了欧洲太空发电站研究网。2010年，欧洲阿斯特留姆（Astrium）公司宣布，正在论证一个大型太阳能发电卫星验证项目，将采用激光无线能量传输方式。2012年，俄罗斯专家也提出了新型的基于激光无线能量传输的中继式太空发电站概念，并提出分阶段的发展路线建议。2010年，美国、印度发表联合报告“卡拉姆-国家空间协会能源技术全球倡议”，将发展太空发电站作为美印战略合作的一个重要方向。
相关国际组织也积极开展太空发电站相关领域的研究工作。国际无线电科学联盟于2007年正式发表了《太阳能发电卫星白皮书》。2011年10月，国际宇航科学院（IAA）研究报告《太空发电站――第一次国际评估：机遇、问题以及可能的前进路线》正式出版。
21世纪以来，更多的国家开始关注并开展太空发电站相关的研究工作。但由于系统规模巨大，需要的技术跨越性极大，真正商业意义电站的实现还需要几十年的时间。作为一个巨大的空间工程，太空发电站对于国家能源安全和技术的革命性发展都有重大的意义，但需要一个协调的国家级甚至国际级的发展计划和规划。
2.4 典型太空发电站概念
1）1979太空发电站基准系统。它是第一个太空发电站系统方案，以全美国50%的发电量为目标进行设计，由美国在1979年完成。其设计方案为在地球静止轨道（GEO）上布置60个发电能力各为5GW的发电卫星。考虑到微波对于生物的影响，该设计方案中微波波束到达地面时的功率密度在波束中心大约为23mW/cm2，边缘只有1mW/cm2。
2）集成对称聚光系统。美国航空航天局在20世纪90年代末的SERT研究计划中提出了新一代的集成对称聚光系统的设计方案。采用了位于桅杆两边的大型蚌壳状聚光器将太阳能反射到2个位于中央的光伏阵列。聚光器面向太阳，桅杆、电池阵、发射阵作为一体，旋转对地。聚光器与桅杆间相互旋转维持每天的轨道变化和季节变化。
每个聚光器由36面平面镜组成，直径为455.5m，表面平面度为0.5°，镜面反射率为0.9，镜面为0.5mm的Kapton材料，依靠一个环形可膨胀环和一个可膨胀背板支撑，安装在聚光器结构上，形成主镜。桅杆长6373m，主镜尺寸为3559m×3642m。
太阳电池阵的平均聚光率大约为4.25，考虑采用量子点技术，阵列效率可达到39%。太阳电池阵采用了肋化设计，可以增强散热20%。太阳电池阵背板结构是一个可膨胀环网。每个1000m直径的太阳电池阵由多个40m×25.6m的子阵组成。
2007年，改进后的设计方案将关键的太阳电池、微波发射机和发射天线集成为夹层结构（三明治结构），即外层板为太阳电池、中间夹层为微波发射机、底层为微波发射天线。利用位于桅杆两边的大型聚光器通过机构控制指向太阳，将太阳光反射聚集到夹层结构板上，电池发出的电力可以通过较短的电缆传递到微波发射机，消除了对于大功率导电滑环和长距离电力传输的需求。夹层结构板的发射阵面指向地球。
3）分布式绳系卫星系统。为减小单个模块的复杂性和质量，日本提出了分布式绳系卫星的概念。其基本单元由尺寸为100m×95m的单元板和卫星平台组成，单元板和卫星平台间采用4根2～10km的绳系悬挂在一起。单元板为太阳电池、微波转换装置和发射天线组成的夹层结构板，共包含3800个模块。每个单元板的总质量约为42.5t，微波能量传输功率为2.1MW。由25块单元板组成子板，25块子板组成整个系统。该设计方案的模块化设计思想非常清晰，有利于系统的组装、维护。但系统的质量仍显巨大，特别是利用效率较低。
4）任意相控阵太空发电站（SPS-ALPHA）。在美国航空航天局创新概念项目支持下，由美国、日本和英国科学家共同提出了一种新的概念方案――任意相控阵太空发电站。
该方案采用了模块化的设计思想，并且创新性地提出了无需控制的聚光系统概念（该聚光系统的有效性还有待进一步完善），对于控制系统的压力大大减小。整个系统的质量约为10000～12000t。
5）激光太空发电站（L-SSPS）。它是太空发电站概念发展的另外一个重要方向。在日本的太空发电站研究中，激光太空发电站占到很大的研究比重，重点研究太阳光直接泵浦激光方式。激光太空发电站基本单元包括太阳聚光镜、散热器、激光发生器、激光发射器和支持系统。采用太阳聚光镜（如抛物面）或透镜（如菲涅耳）进行太阳光高聚光比聚焦，聚集的太阳光发送到激光发生器，利用直接泵浦激光方式产生激光，激光扩束后传输到地面，地面可以采用特定的光伏电池接收转化为电力，或者直接用于制氢。对太阳直接泵浦激光器，有几种类型的材料适合作为激光介质：从抵抗热应力的角度来看，蓝宝石似乎是最佳的激光介质材料。由于大量蓝宝石晶体生产难度很大，大多数材料取用钇铝石榴石（YAG）激光晶体。一个10兆瓦级的激光太空发电站的典型几何参数为太阳聚束镜面100m×100m×2，散热器100m×100m×2。
一个吉瓦级的电站由100个基本单元组合而成，整个系统结构形状对称，太阳辐射压形成的干扰不影响系统的稳定性。因此，用于姿态控制和轨道保持所需推进器的质量较小。在激光太空发电站设计中，由于聚光比达到几百倍，激光器的效率和系统的热控制是非常关键的因素。高精度的激光波束指向控制也是一个非常重要的难点技术。
3 我国太空发电站研究现状
我国研究人员从20世纪80年代以来就一直在关注国际太空发电站的发展。20世纪90年代，多位中国学者参加相关国际研究活动。近年来，越来越多的专家开始关注太空发电站的发展。“十一五”期间，在中国航天科技集团公司庄逢甘院士、王希季院士等为代表的国内科技专家积极推动下，我国太空发电站研究工作也步入了起步阶段。
2006年7月，中国空间技术研究院组织进行了太空发电站发展研讨会。根据专家的研讨意见，建议开展太空发电站概念和发展思路研究。2010年，王希季、闵桂荣等7位院士牵头开展中国科学院学部咨询评议项目――太空发电站技术发展预测和对策研究。项目在深入分析了太空发电站涉及的主要工程技术难题后，提出了我国发展太空发电站的顶层考虑和对策及发展建议。2010年，中国空间技术研究院组织了“全国空间太阳能电站发展技术研讨会”，12位院士和近百位专家参加，他们研讨了我国太空发电站发展的建议。2013年10月，国防科技工业局组织召开了“我国空间太阳能电站发展思路”研讨会。2014年5月，“空间太阳能电站发展的机遇与挑战”香山科学会议在北京召开。
近年来，国内参与太空发电站的研究团队在逐渐扩大，主要研究单位包括：中国航天科技集团公司、中国工程物理研究院、重庆大学、西安电子科技大学、四川大学、北京理工大学、哈尔滨工业大学、北京科技大学、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所等。国防科技工业局支持了与太空发电站相关的总体和关键技术研究工作。目前，在总体规划、总体概念方案、微波无线能量传输技术等方面取得了一定的成果，同时也带动了大型空间结构、空间薄膜太阳能发电等技术的发展。
国内研究团队在开展太空发电站研究的同时，与美国、日本、俄罗斯、欧洲等国家的科学家建立了良好的沟通渠道。2013年，国际宇航联大会在北京召开，中国专家应邀作了“21世纪人类的能源革命――空间太阳能发电”的主旨发言。
4 太空发电站的技术挑战及主要关键技术
太空发电站是一个宏大的工程，国际上对此的研究已经超过40年，仍然是国际空间领域关注的热点方向并持续开展的研究。但是到目前为止，还未研制出一个演示型太空发电站，也反映出其发展还面临着很大的挑战，包括技术难度、投入和安全性等。
太空发电站规模巨大，质量达到万吨，结构达到千米，发电功率为吉瓦级，寿命需要在30年以上。相比于目前的卫星，其尺寸、质量、功率等都要提升多个数量级，寿命也比目前的卫星高出约1倍。对于新型运载技术、新型材料、高效能量转化器件、超大型航天器结构及控制技术、在轨组装维护技术等都提出了很大的技术挑战。
成本问题也是制约太空发电站发展的主要因素之一。除了技术领域跨越式突破以外，还需要采用大批量的生产方式和商业运作模式来实现其规模化建设，以降低研制和运行成本。在未来传统能源可能消耗殆尽的情况下，新能源市场将占据重要地位。规模化和产业化对于现有的航天器制造和发射能力都提出了巨大的挑战，将需要现有航天工业生产体系发生根本性变革。
长期运行的安全性也是发展太空发电站需要特别重视的问题。理论上分析，虽然太空发电站功率很大，但如果采用微波能量传输模式，在地球同步轨道（GEO）由于距离远（36000km），根据微波传输特性，实际接收天线的能量密度较低。典型系统的接收天线中心的最大微波能量密度约为23mW/cm2，天线边缘微波能量密度约为1mW/cm2。虽然从系统设计的角度已经限制了波束密度，可以满足安全性要求，但长期微波辐射下的生态、大气、生物体等的影响问题需要开展长期的研究。同时，轨道和频率资源也将成为太空发电站发展的重要限制条件之一，有必要从现在开始启动相关研究工作。太空发电站发展的核心问题包括以下几个方面。
（1）降低系统面积
太空发电站的面积主要由两部分决定，一是太阳能发电部分的面积，即太阳电池阵面积或聚光器面积。不论是否采用聚光的形式，提高太阳能电池的光电转化效率都是减小太阳能发电部分面积最有效的措施。二是微波发射天线面积。在选定的轨道和微波频率下，微波发射天线面积与地面接收面积成反比，需要优化确定发射天线的面积。
（2）降低系统质量
太空发电站系统的质量主要集中在几个方面：太空发电站主结构、太阳电池阵、聚光器、微波转化装置、发射天线、电力传输及管理系统等。减小系统质量可以重点考虑：①降低单位面积的质量（降低太阳电池、聚光阵、发射天线的面密度）;②降低结构、机构的质量（降低结构体积和结构密度）;③降低传输电缆的质量（缩短电缆长度，减小电缆截面积和密度）;④提高转化效率，降低微波转化器件、电压变换设备的质量。
（3）降低系统的收拢体积
太空发电站是一个巨大的空间系统，在空间所占的体积非常大，需要多个模块在轨组装。为了提高运载的效率，除考虑运输质量能力外，还要充分考虑运载器的包络限制，要求每个模块在发射阶段为收拢状态、在空间进行展开，尽可能地提高运输载荷的收拢率，将尽可能多的载荷运输到空间。重点研究的技术包括：折叠展开桁架结构;折叠展开太阳电池子阵、聚光器;折叠展开天线模块;充气式结构等。
（4）旋转机构
为了保证太空发电站的高效率工作，需要太阳电池阵（或聚光器）对日定向、发射天线对地球接收站定向。在一个轨道周期内，太阳电池阵（或聚光器）与发射天线间的相对位置变化达到360°，必须采用大型旋转机构。由于太空发电站体积、质量巨大，特别是功率巨大，给旋转机构带来很大的困难。目前的太空发电站概念设计一般考虑几种情况：①采用大功率导电旋转关节，技术难度大;②无旋转机构，采用发射天线与电池阵固定的方式，但以增加系统质量、损失系统效率为代价，特别是功率的剧烈波动;③采用聚光方案，利用聚光器系统的旋转，可以消除大功率导电旋转关节;④采用微波反射方式，通过微波反射器旋转，可以消除大功率导电旋转关节。
太空发电站的主要关键技术及重点研究领域包括10个方向：空间超大型可展开结构及控制技术;空间高效太阳能转化及超大发电阵技术;空间超大功率电力传输与管理技术;天线能量传输技术;轨道间转移技术及大功率电推进技术;空间复杂系统在轨组装及维护技术;大型运载器及高密度发射技术;电站系统运行控制及地面接收管理技术;电站发展的基础材料和器件研究;电站经济性、政策、环境保护、商业化等相关问题研究。
5 太空发电站的应用前景
太空发电站发展的核心应用目标是为地面提供商业化、大规模的电力供给，解决人类长期对于稳定的可再生能源的需求问题。同时，太空发电站对于地面偏远地区供电、紧急供电、航天器供电、调节环境等方面都具有重要的应用前景。太空发电站的发展也将为更为长远的月球太阳能电站的发展奠定基础。
5.1 地面电力供给
空间太阳能最大的优势在于可以几乎不间断地为地面提供清洁的可再生能源。如果能够有效地利用空间太阳能，将可以为人类提供巨大的、无尽的清洁能源储备。假设在空间地球静止轨道上每间隔0.5°（间距约360km）布置一个太空发电站，每个太空发电站的发电功率为5GW，则可以为地面连续提供约3.6×109kW的电力。同时巨大的空间供电还可以用于地面的海水淡化、制氢等，从而可以用于其他的清洁能源利用。同时，太空发电站作为一种大型的空间供电基础设施，覆盖面非常宽，可以灵活地用于地面移动目标的供电和紧急情况下的供电，包括偏远地区、海岛、灾区等。
5.2 航天器电力供给
太空发电站可以实现对可视范围内的低轨、中轨和高轨航天器供电，由于不会受到地球大气层的影响，比较好的方式是采用激光无线能量传输，可以保证长距离上较好的指向性，还可以减小发射和接收端的面积。采用无线能量传输供给的航天器，由于不需要巨大的太阳电池阵，功率水平和控制精度将大大增加，对于未来的大功率通信卫星、高精度科学卫星等的发展具有重要的价值。未来也可以利用太空发电站直接进行空间燃料生产以及进行空间加工制造，使得未来的空间工业发展变成可能。
太空发电站作为一种较好的空间大功率供电方式，也可以作为深空探测能源系统的候选方案。一方面，太空发电站利用无线能量传输可以为深空探测器的先进推进系统提供持续的能量供给，利用激光推进技术能够实现2～5年内到达小行星带内的多颗小行星，并实现采样返回;另一方面，可以利用在行星轨道运行的太空发电站为行星表面的基地提供能量供给。
5.3 环境调节
传统化石能源的利用引起了地球温度的升高，随之产生的台风和龙卷风等恶劣气象的频繁出现给人类带来巨大的灾难。目前，科学家已经提出并且分析了利用太空发电站减缓或改变台风路径的可行性。核心思想是采用水气等易于吸收谱段的微波，将太空发电站的巨大能量传输到龙卷风所在的区域，通过改变台风的温度分布，从而破坏龙卷风的形成过程。近期，科学家也提出了利用太空发电站减缓大气雾霾的思想，也可以起到环境调节的作用。
5.4 月球太阳发电站
在太空发电站基础上提出的另外一种可能的大功率空间能源利用方式是月球表面太空发电站，利用月球资源建立月表太阳发电站，实现向地球的输电。
月表环境非常适合于大面积太阳能发电。月表太阳光照条件稳定，不存在空气和水汽的影响，不会影响大面积薄膜装置的性能。采用转化效率为10%的太阳电池，就可以实现1km2产生130MW的电能，而且月球星体力学条件稳定，不会受到天气、地震活动和生物过程的影响。月球物质十分丰富，月尘和岩石材料包含了至少20%的硅、40%的氧、10%的金属，可以直接进行月球原位资源利用生产所需的太阳电池、电线、微电路部件、反射屏等，适合于月球太阳能电站的建设。
6 结束语
可再生能源重要性的提升为太空发电站的发展提出了实质的需求，太空发电站将可能成为未来可再生能源组成中的一个重要部分。作为一个巨大的空间应用系统，其规模远远超过了人类目前研制出的最大航天器―“国际空间站”，其面临的技术难度也远远超出现有空间技术水平，对于航天技术的发展提出了很大的挑战。
航天领域经过半个多世纪的飞速发展取得了巨大的进步，特别是载人登月和“国际空间站”的建成是人类最具里程碑的航天成就。我国在对地遥感、通信导航、载人航天、深空探测几大领域取得的突破性成就表明，我国在航天领域达到了国际先进水平。我国目前正在研制的-5大型运载火箭将在2014年左右实现约20t的近地轨道运输能力，2020年左右将要建设我国的空间站，未来可能发展更大规模的运载火箭，航天领域的快速发展将给我国太空发电站的发展带来很大的机遇。
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