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鋁鋰合金不是合成材料。鋁鋰合金是金屬材料。新材料是航空航天技術的重要基礎，航空航天技術的發展又不斷對材料科學提出新的問題和要求。鋁鋰合金是近十幾年來航空金屬材料中發展最為迅速的一個領域。
合成材料是指通過高分子聚合反應進行人工合成的材料，鋁鋰合金不屬于，而復合材料是幾種不同的材料鼓搗在一起形成的材料總稱，比如塑鋼是塑料和鋼組合在一起形成的結構材料，鋁鋰合金是單一的金屬材料，所以也不是復合材料。
（來源：文章屋網 ）
關鍵詞：航空航天產業；技術效率；SFA；影響因素
一、 引言
目前測度產業生產率的方法主要是總量生產函數、隨機前沿生產函數（Stochastic Frontier Production Function Method，SFA）和數據包絡分析（Data Envelopment Analysis，DEA），適用于不同的條件，其中DEA法要求較高的數據準確性，SFA法考慮了隨機誤差對經濟增長的影響，也允許存在無效率，能較好的模擬經濟狀況。由于航空航天產業在發展中存在隨機擾動和不可觀測因素，采用SFA法應該更為適用。
技術創新要素是產業創新要素的核心，創新組織要素和創新環境要素圍繞著技術創新要素發揮作用。因此，文章采用SFA的方法對我國航空航天產業1995年～2011年的技術效率進行了測度，并分析了時間、地區特征、人力資本素質、研發投入、企業規模及制度等對技術效率的影響，為航空航天產業的發展和技術提升提供借鑒。
二、 模型與數據來源
1. 航空航天產業生產效率基礎模型。文章采用Battese&Coelli（1995）提出的SFA模型 ，假定我國航空航天產業生產函數為CD生產函數，則隨機前沿生產函數模型為：
Yit=A（t）K？琢itL？茁itevit-uit i=1，…，I；t=1，…，17（1）
兩邊取對數，（1）式變為：
lnYit=？子+？仔？子+？琢lnKit+？茁Lit+vit-uit （2）
其中，Yit、Kit、Lit分別是i省t年產業總產出、資本投入和勞動投入，？琢、？茁是資本、勞動的產出彈性；A（t）=e？子+？子？仔為t年各省市前沿技術進步水平，其中e？子是基年即1995年產業初始技術水平，？仔是前沿技術水平進步速度；vit-uit是隨機擾動項：vit是經濟系統自身存在的隨機誤差，服從對稱正態分布，即vit～N（0，？啄2v）；uit是技術無效率項，服從單側正態分布，即uit～N+（mit，？啄2u），mit是技術無效函數。
影響uit的因素很多，制度是重要的影響因素，此外還有企業規模、人力資本素質、研發投入、能源消耗狀況、產業生命周期及產業密集度等。限于數據的可得性，將uit設定為人力資本素質、研發投入、企業規模和制度的函數，并考慮時間和地區因素：
mit=？漬+？茲t+？準1Locit+？準2Humit+？準3RDit+？準4Scaleit+？準5Systemit+wit i=1，…，I；t=1，…，17（3）
其中，？漬i（i=1，…，5）是技術無效率函數中第i個因素的截距項；t為時間趨勢，系數？茲為正表明技術效率隨時間的推移遞減，反之亦然；Loc、Hum、RD、Scale和ystem是地區特征、人力資本素質、研發投入、企業規模和制度，系數？準i為正表明第i個因素對技術效率的作用是消極的，反之亦然。各個變量含義見表1。
（4）
式中？酌是指式（2）隨機擾動項占技術無效率項的比重，？酌越趨近于1，前沿生產函數和技術無效函數的設定就越合理，采用隨機前沿模型就更合適。
2. 數據來源與處理。文章主要數據來自《中國高技術產業統計年鑒》，航空航天產業的統計數據最早可至1995年，所以研究期間為1995年～2011年，樣本是去除數據缺失較多的、海南、新疆、寧夏、云南、浙江、內蒙古以外的其他22個省市。此外，價格指數來自各年《中國統計年鑒》。
各指標數據選擇及處理如下：
（1）總產出（Y）選取了能大體反映產業發展的當年價總產值，并采用以1995年為基期的各省市第二產業價格指數進行縮減以消除價格干擾。
（2）勞動（L）選取從業人員平均數，即年初就業人數與年末就業人數的均值。
（3）資本（K）的選取，1995～2005年為年末固定資產額，2006～2011年根據（5）式永續盤存法計算，即在上年折舊后加當年固定資產投資額。航空航天產業是高技術產業，資產提前報廢、更新、淘汰的可能性較大，設備的技術損耗也會導致固定資產價值驟減，在借鑒會計上飛機、電子設備等折舊處理方式將折舊率取值15%。之后，用各省市固定資產投資價格指數將固定資產值統一折算到1995年不變價，其中廣東缺乏的1995～2000年價格指數數據用地理和經濟水平接近的福建替代。
Kit=Kit-1（1-）+Iit（5）
其中，Kit、Kit-1、、Iit分別是i省t年固定資本存量、i省 t-1年固定資本存量、固定資產折舊率和i省t年固定資產投資額。
（4）無效率因素：①地區特征，將22個省市分為東中西3個地區，分別取值1、2、3。②人力資本素質，是科學家和工程師占從業人員的比重。科學家和工程師知識水平高且實踐經驗豐富，是技術創新的主要貢獻者，這一指標能大致反映產業人力資本水平。③研發投入，是R&D經費內部支出占主營業務收入的比重，涵蓋了企業內部開展R&D活動的實際支出，能準確反映產業的R&D水平。其中，總產值以1995年為基期的第二產業價格指數進行了縮減。④企業規模，是產業總產值與企業數量的比值。產業內企業的數量是衡量市場結構和容量的重要指標，也能反映行業進入和退出的難度。⑤制度，用樊綱等（2011）的市場化進程指標來刻畫，他從政府與市場關系、非國有經濟發展、產品市場發育程度、要素市場發育程度、市場中介組織發育與法律制度環境5個方面綜合測度了市場化進程，此外，用趨勢外推法估算缺失的1995年、1996年、2010年及2011年的數據。
三、 實證結果及分析
利用Frontier4.1軟件得出模型的參數估計值和檢驗結果，并得出各省市航空航天產業1995年～2011年的技術效率水平（見表2及表3）。
1. 航空航天產業生產函數分析。據表2的結果，LR統計檢驗值的顯著性水平為1%，表明（1）式中誤差項vit-uit復合結構明顯， SFA法比OLS法更恰當；估計量？酌=0.612統計結果顯著，表明技術無效率中隨機誤差項的影響高達61.2%、統計誤差等不可控因素比例低，模型設定合理可靠，有必要分析技術效率未能充分發揮的原因。截距和時間趨勢項系數為1.662和-0.061，表明1995年產業前沿技術進步水平為5.270（e1.662），之后以年均6.1%的速度下降。這可能的原因是：航空航天產業是國防科技工業中相對封閉、開放度小的行業，盡管十五大以來進行了改革，但科研、生產兩張皮現象依舊存在，科技成果難以實現產業化；國防科技工業改革是漸進式的，這也有可能是改革過程中出現的無序狀況。資本、勞動的彈性系數分別為0.350和0.712，表明勞動貢獻度是資本的2倍。這也說明航空航天產業是知識密集型產業，科技人員在技術設備投入基礎上進行產品的發明、實用新型和外觀設計研發；重大技術R&D中需要大量科技人員長期持續的共同開發，勞動力及高科技人才作為稀缺要素發揮重要作用。此外，資本與勞動彈性系數之和大于1，表明產業具有容易形成規模報酬遞增的特征。
技術無效函數中，時間趨勢項系數值為-0.002，表明產業技術效率年均增加0.2%，但統計結果不顯著。前沿技術下降伴隨技術效率提高的原因可能是：①我國尚未形成自主創新的技術創新體制，還處于依賴國外先進技術的狀態，如我國不具備生產渦輪風扇發動機或先進火控系統的能力；②產業部分是國防科技工業，具有公共產品的特征，會造成技術前沿下降的錯覺。例如某些航空產品或軍用航天器只是國防建設的需要，不參與市場流通，統計數據上無法顯示。地區變量系數值為0.079，統計結果略微顯著，表明東中西部地區產業技術效率呈現遞減狀態。
人力資本素質系數值為-0.010且統計結果較為顯著，表明人力資本能積極提升產業技術效率，提高雇員中科學家和工程師人員的比重可以有效提高勞動生產率。Vandenbussche等（2006）的研究表明教育水平會使勞動力會對技術效率產生不同的影響，文章研究結果與其一致，表明科學家和工程師比重上升1%會提高1%技術效率水平，因為科學家和工程師具有較高的知識水平和豐富的實踐經驗。可見，航空航天產業吸收的勞動力具有較高的素質水平，對產業技術效率的提高做出了一定的貢獻。
研發投入系數值為0.022且統計結果顯著，表明研發投入對產業技術效率具有消極影響。研究期內各省市及全國水平的研發投入總體上漲，但研發績效不高，這與鐘衛等（2011）的研究結果一致，他認為在經濟發展初期加大R&D投入能有效提高技術創新效率，但隨著企業深入發展應重點調整經費投入結構。此外，航空航天產業企業大多由國家或國有控股，近年雖有下降但國有比例仍高達50%。雖然國有企業有規模、政府特許等優勢，但激勵卻不充分。十五大以來中央對國防工業做出的多次部屬是對改革的進一步延伸。
企業規模系數值為-0.134且統計結果顯著，表明企業規模是積極的影響因素。產業具有高投入、高技術和高風險等特點，進入的企業都有一定的規模。研究期內各省市企業規模變化起伏：相對來說，黑龍江、江西、遼寧的企業規模曾較高（≥6億元/企業）但變化急劇；大多數省市都在0～2之間。產業中大型企業比重不到20%，大中型企業比重在50%左右，并未形成良好的企業規模；此外，《2012年財富世界500強》排行榜中有12家航空公司，其中我國雖然有2家但上榜的中國航空工業集團公司在排名、主營業務收入和利潤方面都與排名第一的波音公司差距較大。
制度系數值為-0.148且統計結果顯著，是影響最大的因素。研究期內各省市市場化程度逐年提高，東部優于中部優于西部；位于沿海的廣東、江蘇、福建、上海等省市的市場化程度最高，而西部陜西、甘肅等省市只有發達地區的一半。1964年推行的三線建設將44項中的21項國防工業企業投放在西部，可見產業半數左右企業在西部地區；2001年實施的西部大開發政策一定程度上提高了西部省市的市場化程度，為產業發展提供良好的市場環境。
2. 航空航天產業技術效率分析。根據計算結果（見表3-1及表3-2）對產業技術效率從區域角度進行分析。
（1）航空航天產業技術效率總體分析。依據測算結果（表3），表明研究期內技術效率均值離效率前沿面較遠，僅為0.472，即實際產出水平只占最優隨機產出水平的47.2%（表明既定產出水平下能節約52.8%的投入）。可見，產業未能發掘現有科技資源和技術潛力，資源使用效率、管理水平及產業技術實際利用率低。盡管產業平均技術效率不高，但總體是逐年增長的。
（2）航空航天產業技術效率區域分析。由于地域稟賦、國家政策不同造成我國東中西部經濟發展呈現東強西弱。產業區域技術效率的具體情況（見表4）：各個區域技術效率存在顯著差異；東西部增長較快，中部略微增長，所以2000年前原本領先的中部被東部趕超。各省市技術效率排行中，中部的黑龍江和江西排在第一和第三，技術效率值分別為0.85和0.75；大部分東部省市排名都很靠前；西部省市排名全部靠后，甘肅和山西技術效率值最低只有0.23。
航空航天產業區域技術效率差異顯著，最高省市和最低省市相差高達0.62。黑龍江、廣東、江西高效利用了現有技術，效率值都在0.75以上；吉林、甘肅和山西效率最低；9省市技術效率不足0.4。從各省市的變動趨勢來看：高效率省市（≥0.60）除遼寧2003年前增長快速外的變化起伏；陜西、四川、甘肅、貴州、河北等低效率省市（≤0.3）正逐步釋放內部潛力保持低速持續增長。
黑龍江研發投入處于中等且逐年增長、企業規模領先，產出水平很高，因而技術效率最高。黑龍江是工業發展的搖籃，產業全國影響大，其中哈爾濱民航產業發展也很突出。廣東位于沿海地區，能吸引眾多外資和高技術人才，企業規模雖然遞減但處于全國領先，即使研發投入不高但產出規模大。盡管廣東沒有被納入軍事航空制造業布局，但在航空關聯制造業相關領域國內市場占有率名列前茅，并在2010年推行《廣東省航空產業發展規劃（2010～2025年）》促進產業發展。
山西、甘肅位于內陸或經濟不發達地區，產業發展相對較為緩慢，技術效率值偏低。山西技術效率值總體下降；吉林技術效率大致維持在同一水平；甘肅的技術效率逐年緩慢提高；這些變化一部分是由于受當地經濟發展的影響，一部分也與國家政策支持力度和國防科技工業布局有關。
四、 結論和建議
航空航天產業發展過程應重點關注技術效率問題。文章用SFA法實證測度了1995年～2011年航空航天產業的技術效率，并對時間、地區特征、人力資本素質、研發投入、企業規模和制度等技術無效率因素進行了分析，得出如下結果：
1. 我國航空航天產業技術效率水平較低，研究期內均值只有0.472。技術效率各年均值波動增長，雖然從0.374上升到0.539，但仍有46%的上升空間。從無效率因素來看，時間趨勢不是很顯著；人力資本素質、企業規模、制度因素對技術效率具有積極的影響，應適當加大或提高這部分的水平；研發投入作用消極，應對投入結構進行調整。
2. 航空航天產業技術效率存在區域差異，區域效率均值排序為東部>中部>西部，黑龍江、廣東、江西技術效率值排名前三，吉林、甘肅和山西排名最末。值得注意的是，研究期間內西部技術效率持續穩定的增長，中部是早期處于領先的情況下后期被東部趕超。
綜上所述，人力資本素質、企業規模和制度等因素對航空航天產業技術效率具有積極影響，研發投入的作用是消極的。為了加快我國航空航天產業的增長，不僅需要完善教育、培訓和人力資源開發體系，也應當擴大企業規模、使之形成規模效應，并推進市場化改革，保證所需人才、基礎設施和制度支撐條件，此外也應改革國防科研體系，在改革研發投入結構的基礎上提高研發投入，最終促進產業發展。
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關鍵詞：航天科技；發展戰略；科技項目管理
前言
航天科技是國家科研的重要前沿，但是隨著科技發展的不斷深入與科技含量的不斷提高，使得航天科技研發的周期、風險與經費都大大增加，同時航天科技發展的不確定性也越來越高，為更好的促進航天科技的發展，需要在分析現有的航天科技管理模式的基礎上對體制進行改革，以使得其能夠適應現今快速發展的航天科技的戰略需要。
1 航天科技管理發展現狀
航天科技對于經濟、科技的發展有著重要的促進作用。在國外，航天科技已經形成了較為完備的航天科技的管理體系以及航天科技/技術與裝備的發展戰略策略。但是在國內，對于航天科技的發展戰略的研究還處于初步探索階段，并未將航天科技管理作為一個主題來進行研究，僅僅在航天科技工業的發展戰略研究中有一定的涉獵。在航天科技的發展過程中，通過引入創新發展戰略，通過完善航天科技管理制度與管理機制，做好航天科技項目的立項與項目管理，以此來使得航天科技項目從立項、研究直至得出成果都有一套完善的航天科技管理制度來對其進行保駕護航，促進航天科技的發展進步。現今在航天科技的管理中缺乏系統性的航天科技戰略管理框架，缺乏系統性的研究從而使得航天科技的管理長期以經驗管理為主，其中，在航天科技的管理中主要以戰略分析和戰略制定為主要管理模式，忽視了對于航天科技管理戰略實施監督控制，使得航天科技的戰略管理并未取得良好的成果。因此，需要在分析借鑒國外同行成熟、先進的航天科技戰略管理經驗的基礎上建立起符合我國航天科技戰略管理需要的航天科技管理新模式，因此來提高航天科技項目的戰略管理效率與效益，促進我國航天科技的高速、穩定的發展。
2 國外在航天科技與裝備發展戰略管理研究中的現狀
國外在航天科技與裝備戰略發展中建立起了一套完善的管理機制，其中以美國和歐洲的航天局為主要代表，下文將對其航天科技與裝備發展的戰略管理模式進行分析介紹：（1）美國國家航空航天管理局對于航天科技與裝備的戰略發展主要分為三個層次，其中第一層次是管理局的戰略管理，通過對航天科技項目的發展從規劃、實施再到監督與控制，建立起一個完善的航天科技項目監督管理反饋回路以確保航天科技項目的規劃和項目實時的緊密貼合，并對航天科技項目的實施進度進行監督與反饋控制，以確保航天科技項目的順利實施。在航天科技項目戰略管理的過程中，其主要依靠的是航天科技項目的戰略管理原則，以確保航天科技項目研究工作的順利展開。在航天科技項目的管理過程中通過三委員會的相互作用來構建起航天科技項目的監督管理體系。在戰略規劃階段主要通過科學的研究確定NASA的近期及遠期的發展規劃并做好航天科技項目的戰略管理與戰略框架責任的安排。在項目實施階段，則主要負責實施計劃的責任安排。在航天科技項目的監督與控制環節，則主要通過內部的評估與評審，建立其內、外部的評價矩陣，負責航天科技項目實施的監督與控制。在第一層的航天科技項目的戰略管理中，需要建立起精益治理、責任與決策以及考核與平衡、財務管理等方面的協調與管理，以確保航天科技項目的順利實施。
在航天科技項目的第二層戰略管理階段，需要做好對于NASA下屬企業的航天科技項目戰略管理的延伸，在NASA總體戰略的指導下，對科技項目的管理流程尤其是戰略規劃流程進行詳細的細化和劃分，確保航天科技項目的順利實施。第三層為航天科技組件的戰略管理，做好對于航天科技的實施計劃、技術戰略的應用以及商業化和教育戰略的實施和布局，確保航天科技項目戰略的順利實行，與此同時，NASA對于航天科技項目的群和項目的組合管理的應用也十分重視，通過制定程序文件來對其進行專門的指導和規范。在歐洲航天局（ESA）中為航天科技的發展制定了終點-終點的航天科技戰略管理框架，在航天科技的戰略管理中主要從以下幾個方面入手：為未來航天科技的發展項目建立和準備相應的技術儲備、建立起完善的航天科技技術創新獎勵機制、支持航天科技的發展并積極參與外部市場的競爭、做好關鍵技術的獨立研發與掌握、積極做好航天科技在非航天領域的應用與商業化方向的應用。同時在航天科技項目的戰略發展中，還需要將不同類型的技術項目群整合到統一的技術規劃流程中，確保航天科技項目的管理流程更為透明、高效。ESA是多個國家共同組建的，因此在航天科技的管理中需要做好各方的協調，為保障技術發展戰略的順利實施，ESA通過建立歐洲航天技術平臺來完成各成員國之間的協調與技術的一體化，在航天科技的戰略管理上，ESA在其航天科技項目的戰略管理框架中都有著明確的要求與體現，為做好航天科技項目的規范化管理建立起了良好的管理體系。
3 做好我國航天科技項目的管理
相較于國外成熟、完善的航天科技項目的管理體系，我國在航天科技項目的管理上欠缺的是系統性的航天科技戰略管理框架，且長期處于以經驗管理的狀態，其中對于航天科技項目的管理的重點放在戰略分析和戰略制定上，對于航天科技戰略的實施和監督與控制有所欠缺。因此，在研究和借鑒NASA和ESA等在航天科技項目發展與戰略管理方面的經驗，在了解其在理論研究、戰略管理模式以及戰略管理原則等方面的研究進展的基礎上對國內航天科技項目的管理進行補充與完善，從管理機制與治理結構方面入手，明確在航天科技管理中各職能層、企事業層等的職責與特點，建立起符合我國航天科技發展需求的戰略管理框架與管理原則，并以此為基礎指導航天科技項目的戰略管理，促進航天科技項目的順利實施。
4 結束語
航天科技項目的戰略管理對于促進航天科技項目的發展有著重要的意義，文章在分析了NASA和ESA發展特點的基礎上對如何做好我國航天科技項目的戰略管理提出了幾點建議。
參考文獻
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【關鍵詞】河北省廊坊市 航天戰略 新興產業
【中圖分類號】F276.44 【文獻標識碼】A
我國社會主義現代化建設，經過改革開放多年努力，已經取得了重要實質性成果，尤其表現在我國社會經濟快速增長。但是，隨著全球經濟和金融一體化趨勢不斷深入，我國各項產業正面臨著嚴峻考驗，2008年金融危機以來，國民生產總值和貿易出口額獲得了進一步增加，這一結果主要還是以高額資源消費為代價。世界各國都更加關注高新科學技術和構建未來可持續發展的制高點，如何構建符合我國國情的產業結構和培植具有核心競爭力的新產業，已經成為國家宏觀政策制定的主要方向和學術界研究的一個熱點問題。
2012年，我國出臺關于《“十二五”戰略性新興產業發展規劃》，更加明確我國著力發展新興產業的相關政策和指導方針，由于航天產業從自身建設和功能性外延等特征，更加成為我國戰略新興產業發展的關鍵性支撐石。2011年，河北省政府與中國航天科技集團公司簽署區域地方和航天產業系統發展戰略框架協議，在“十二五”期間，共同促進河北省社會經濟和航天產協同發展，主要包括：運載火箭制造及實驗、戰略性新興產業等五個主要內容。而廊坊市在河北省具有得天獨厚的位置優勢，廊坊航天戰略新興產業建設，對于我國航天工業可持續發展、京津航天產業的拓展和延伸、地方傳統產業調整和產業結構全面系統升級都有著關鍵性的實踐性理論意義。
航天戰略性新興產業是基于高新技術和新興產業相互融合，代表著我國科技創新和產業發展方向，近年來，河北省在推進產業結構調整和突出新興戰略產業方面，推出了一系列具有導向性政策措施，而這些實踐性政策性策略，對于航天戰略新興產業長足進步起到關鍵性作用，并且取得一定的成效。但是不可回避的是，河北省產業調整和戰略產業培育過程中，受到理論和經驗等多維度影響，以及實際客觀條件局部限制，產生很多新問題。
河北省航天產業發展的必要性
航天產業發展將會直接帶動一系列戰略新興產業培育和學科技術的融合式發展，我國經過幾十年的航天工業的探索和建設，已經構建出我國航天產業體系結構，并且航天產業的發展邁入了一個新發展階段和歷史時期。
航天產業具有重要的戰略導向性。航天產業的發展直接關系到我國高端裝備制造建設和發展，是我國眾多行業中具有高新科學技術應用產業之一，同時對于我國企業產業發展，起到戰略導向性作用。①航天產業技術創新和應用，對于我國社會經濟的發展起著重要的技術支撐和推進性作用效果，在提升我國人民生活質量、國際地位和綜合國力方面，更加強調其戰略性影響意義，一方面代表著我國在國際航天發展領域地位，另一方面也能夠表示我國核心國防實力。例如美國航天協會關于航空航天技術的相關說明，②即該技術是否領先于世界水平，直接關系到國家各個方面戰略性安危，發展航空航天技術是現在乃至未來長期投入和建設國家安全戰略。可見，航天產業在我國社會經濟和軍事中占據核心地位，河北省航天戰略性新興產業建設，將會直接關系到我國航天產業整體規劃和可持續發展。
航天產業的技術多樣性和鏈條可擴性。航天產業建設和發展具有戰略現代性作用，主要體現在航天產業技術的構成技術多樣性和鏈條可擴展性，一是技術多樣性，航空航天產品制造和生產是一項高精端、多學科技術融合而成，從某種程度上講，航空航天產業發展水平能夠直接代表我國先進科學生產力的基礎建設情況。由于航天產品生產工藝的復雜性要求，制造生產需要在特定環境下完成，涉及多個學科和技術領域的協調配合，例如要求航空航天材料具有高可靠性新材料、新工藝和新技術，這也能夠進一步說明航天產業在我國各產業領域前瞻性地位。同時技術多樣性還體現在，生產航天產品需要小批量和多零件構成，這也要求在加工工藝選擇和技術上，呈現出明顯柔性生產力。二是鏈條可擴性，據有關部門相關數據統計，③航天戰略新興產業發展帶動我國80%的新材料研發，促進多產業鏈條企業之間融合式發展，技術能夠直接提升企業核心市場競爭力，能夠更加有效促進其他產業結構的有效調整。未來10年，一個航天項目與產業效益的比值為1：180，推進國民生產總值增長值為 0.714%。
河北省航天產業發展存在的問題
河北省在航天性戰略產業培育和發展方面，具有獨特發展優勢。一是區域位置屬于京津經濟的三角區域，符合產業延伸和資源互相滲透互補的要求，河北省航天產業的發展，將帶動區域多元新興產業發展，并且能夠具有影響和被影響的區域經濟發展優勢；二是河北省的產業優勢，2012年底，河北省物流產業呈現出快速增長趨勢，同比2011年增加23.4%，物流產業已經成為河北省現代服務性的優勢性產業，這也為航天戰略新興產業全國協同發展，提供重要基礎性保障，同時河北省在推動我國“十二五”新興產業方面，具有明顯的發展成果，尤其是先進制造、新材料和高科技電子信息技術等；三是河北省航天產業政策性優勢，主要體現在“十二五”綱要中明確指出進一步促進和實現河北省沿海地區發展，這也為河北省航天產業發展，提供上層政策性保證。由于河北省航天產業建設過程中基本無樣本參照，屬于探索性發展模式，目前，河北省航天產業發展的過程中，依然存在兩個重要問題。
航天戰略新興產業集群模式偏低。從國家統計據的相關數據分析可知，④河北省是我國一個重要經濟型大省，但是從河北省國內生產總值產業分布情況看，不屬于一個以新興產業為主導經濟強省。主要體現在河北省的基礎性還是以粗放式、高資源消耗為主的，例如鋼鐵等傳統產業，企業規模雖有所增加，但是系統化歸類集成程度不明顯，低水平生產現象還很明顯，這也是河北省產業發展過程中一個基礎性問題。河北省航天產業有其自身特有發展模式，航天戰略性新興產業需要從布局上，充分考慮集中性，并通過相應產業集群模式，進行統籌式發展，構建出航天產業企業之間協調、多贏和技術互補促進融合的創新發展模式，并積極帶動與之相關輔產業發展，初步形成以廊坊市為主的新興航天產業集群，而對比河北省其他產業來說，還是屬于較小規模產業集群，并且還需要進一步完善系統框架上的組織協調發展，形成航天戰略新興產業的協同發展機制，形成大產業鏈條下的規模性循環經濟，從而形成以河北廊坊為中心的航天產業集群基地。
缺失高新核心支持性技術。全球范圍內已經掀起了新一輪航空航天產業發展新時期，我國航空航天產業雖然在一些關鍵性技術領域，例如載人和火箭技術，已經達到國際航空航天的世界領先技術，但是從整個航天產業發展上，卻具有明顯的缺點和不足，主要體現在兩個方面：一是航天產業原始創新能力還存在著明顯的差距性，尤其是一些關鍵性核心支撐技術，不能滿足我國社會經濟發展要求，例如民用和軍用飛機在我國社會生產生活中需求量急劇增加，而我國大型航空工業，還承接一些國外外包業務，嚴重影響航空科技技術創新資源。同時航天產業相關技術研發過多關注于數量而不是質量，2012年航天制造產業的申請專利數達到908件，但是具有整個行業高新技術比例不足2%，美國申請8654項，核心技術占26%，這一數據顯示，我國航天產業原始創新能力和驅動力存在著較為嚴重問題，這也是河北省航天戰略新興產業發展的一個關鍵性問題。二是創新體制上存在著一定問題，尤其是在航天產業高新技術研發和市場結合方面的問題，河北省政府與中國航天科技集團具有戰略性協同發展關系，在航天戰略新興產業發展過程中，已經感覺到中國航天科技集團具有明顯的計劃經濟體制形態，企業之間管理上還存在行政領導關系，各個企業的自主經營權受到了重要限制，這也是導致原始創新動力不足的一個重要原因，同時，中航集團強調科研是主要，直接影響科研成果的市場性技術轉化，導致與河北省航天戰略新興產業發展中的資源浪費和技術擱置情況，這也是河北省以及廊坊市航天戰略新興產業發展過程中的一個關鍵性抑制性問題。
促進航天戰略性新興產業發展的對策和建議
河北省航天產業發展是一項多技術、多企業相互融合，協同發展的高新技術產業模式，在河北省產業結構調整和新興產業配置中，具有特殊的重要作用和意義。
地處京津兩大城市之間的廊坊市其地理位置優越，并且具有較好的航天產業發展基礎和條件，已建成的固安航天科技城正在成為對接北京、借勢發展的契合點，預計在未來幾年，固安航天科技城將形成航天技術研發、應用、服務一條龍的完整產業鏈，搶占戰略性新興產業發展的制高點。此外，廊坊市還擁有較好的科學研究平臺，“河北省航天產業發展軟科學研究基地”和“河北省航天遙感信息處理與應用協同創新中心”均設在廊坊市北華航天工業學院，這將為我省航天產業發展提供高質量的研究成果。在我國“十二五”規劃的指導推動下，廊坊市航天產業必然會成為河北省社會經濟發展的新的增長點。因此，在促進河北省及廊坊市航天戰略新興產業發展過程中，可以以廊坊市航天產業發展為著眼點，集中一切優勢資源，制定符合區域經濟發展可行性政策引導和支持，完善航天產業鏈條發展支持性渠道，運用多維度協同共進機制和手段，加大培養和促進航天戰略性新興產業發展。具體建議及對策如下：
促進廊坊航天產業集群模式和產業鏈條協同創新。航天產業自身特點是一個大型復雜、多技術、多產業組合，要實現國家航天戰略創新導向目標，不斷創造和提升航天戰略新興產業發展增長點，就要更加關注和強調航天產業集群模式合理化構建和產業鏈條中各個相互企業之間協同創新能力。廊坊市航天戰略性新興產業可持續發展，需要產業系統良好外界政策性環境和產業鏈條中各個企業創新，兩者直接相互協調，直接影響航天產業發展實質性效率，也制約著航天產業價值鏈條各企業均衡性發展。因此，河北省及廊坊市航天新興產業發展，就要不斷完善和優化航天產業各企業外部發展環境，即給予政策性的引導和稅收支持，構建出符合產業發展航天產業鏈條各個企業協同創新和共生平臺，加大對于產業關鍵性核心共性產業技術研發突破，作為其他產業發展的技術導向和配套支持，從而更好服務于河北省傳統產業結構轉型和新興戰略產業發展。
實現廊坊特色航天產業核心技術創新。河北省航天戰略新興產業發展要充分和依靠自身，地理、科研和政策性優勢，強調和突出以廊坊市為產業中心，支持和培養企業核心技術發展。核心技術企業發展是航天產業鏈條中心臟組成部門，直接代表著航天產業專業化和高信息技術性，這也直接需要政府政策性導向和引入社會資本進行長期可持續建設和發展。例如，國際上航天產業的一些核心技術都是由寡頭企業壟斷，由于利益驅使，其更加注重核心技術保護，使得其他國家難以獲取。而我國在掌握航天產業關鍵技術中，具有較好產業發展優勢，核心技術研究就是要依靠企業原創性，要耐得住長期投入和風險，建議河北省構建出航天產業核心技術創新保障平臺，增加航天產業核心技術研發抗風險能力，關注國外航天同類技術反向工程求解、結合我國本土技術，進行核心技術再創新。在實現以河北省廊坊市為代表的航天產業核心技術創新的過程中，要始終明確兩個支持問題：一是結合國內外航天產業發展新形勢，解決關鍵性技術核心問題，以點蓋面，充分把握住航天產業發展必要性和特殊性，建立廊坊市航天戰略新興產業良性發展合理化機制，形成一種產業優勢發展穩定環境。二是以中央國企混合制改革為背景，不斷整合河北省航天戰略新興產業鏈條，推進航天產業軍用和民用相結合模式，更好地實現航天產業研發性向服務性模式轉化，促進河北省及廊坊市區域社會經濟航天新興產業和其他產業的聯動協調發展。
結語
航天戰略性新興產業的可持續發展，直接關系到我國社會經濟發展和國際地位，航天產業發展的必要性，主要體現在航天產業具有先天的戰略導向性和航天產業的技術多樣性和鏈條可擴性，戰略導向性是航天產業發展的必要前提，而產業技術多樣性和鏈條可擴性是航天產業推進自身和促進其他產業建設的著眼點，可見構建我國大戰略背景下的航天產業航母，促進河北省航天戰略新興產業發展具有現實客觀需求。河北省在產業結構調整和培育新興戰略產業上，具有更加突出的京津翼黃金三角區地域優勢、更加完備的產業配套服務保障體系和航天戰略新興產業發展的政策性扶持導向優勢。
近幾年，河北省航天戰略性產業發展取得一定成績的同時，也暴露出一些明顯不足和問題，主要是航天戰略新興產業集群模式偏低和缺失高新核心支持性技術，而產業集群模式是航天戰略新興產業價值鏈條協同發展的保障性措施，高新核心技術支持是航天戰略性新興產業發展基礎，也是推進河北省其他產業模式創新發展推動力。對于當前所存在的問題，文中建設性提出促進航天戰略性新興產業發展的對策和建議，主要包括，航天產業集群模式和產業鏈條的協同創新，及河北省具有特色航天產業核心技術創新。河北省航天戰略產業發展需要來自各方面的多維度創新，只有創新才能走出一條符合我國實際情況的航天產業發展之路。我國航天戰略新興產業發展，是一項理論和實踐反復結合的工作，需要更多機構和學者，進行系統性和關鍵問題研究，希望筆者文章關于河北省廊坊市航天戰略性新興產業發展問題探究，能起到拋磚引玉之作用，更加有利于航天戰略新興產業可持續發展的進一步探討和研究。
（作者單位：北華航天工業學院；本文系2013年度北華航天工業學院科研基金項目“加速廊坊戰略性新興高端產業發展，助推綠色崛起”階段性成果并受“河北省航天產業發展軟科學研究基地”資助，項目編號：KY―2013―24）
【注釋】
①傅培瑜：《我國戰略性新興產業發展的研究》，東北財經大學碩士學位論文，2010年，第6～9頁。
②張春玲：“加快培育我國戰略性新興產業的對策研究“，《生態經濟》，2013年第3期，第30頁。
③王新新：“戰略性新興產業的培育與發展策略研究“，《生產力研究》，2011年第8期，第155～157頁。
模擬實驗是一種重要的科學技術研究方法，已廣泛應用于許多領域[1-3]。社會發展與人類進步，迫切要求研究者日益關注新模擬實驗方法的探討，以發現越來越復雜的科學技術問題的未知特性，更好地揭示其內在運行機制。同時，研究者在科技論文中如何有效展示其模擬實驗方法產生的效果，對提升論文價值，突出研究成果的創新性有重要意義。為此，在論述基本模擬類型的基礎上，以近年來航空航天領域的某些中文科技論文為主要案例，探討模擬實驗方法的最新進展特征，提出屬性依賴法與現場依賴法，為解決更復雜的科學技術問題提供新思路。
一、模擬的類型
1.模擬的基本類型
模擬是以科學技術理論與實踐為基礎，在一定環境與條件下，將研究對象用其它手段進行模仿的一種實驗方法。該方法不直接涉及研究對象固有的現象與過程本身，而是設計一個和該現象與過程相似的模型，并通過該模型間接地呈現出該現象與過程。模擬實驗的目的主要是便于經濟地檢驗、驗證、再現、發現或揭示該現象與過程的特征、演變規律與內在機制。
模擬的基本類型有物理模擬與計算機模擬。
物理模擬是制作和某現象與過程相似的物理模型，并對該模型研究，獲取該現象與過程的特征。
計算機模擬是利用計算機對某現象與過程進行求解、分析、判斷以及圖像顯示等，得出該現象與過程的特征。計算機模擬有模型模擬和統計模擬兩種基本方法。
2.模擬實驗方法的進展特征
科學技術的發展，對許多航空航天系統有越來越嚴格的性能要求[4-7]。為探索性能的未知特性，實時評估與預測性能退化軌跡，科學技術研究已經從靜態發展到動態、從線性發展到非線性、從確定性參數發展到不確定性參數、從不變性函數發展到多變性函數。面對這些新問題，現有研究所采用的模擬實驗方法取得了許多進展。
以近年來航空航天技術領域的某些中文科技論文為案例，經研究發現，模擬實驗方法的最新進展以依賴問題的屬性信息和現場信息為特征，旨在求解動態、非線性、不確定性與多變性等復雜問題，根據對問題信息的依賴特征，將現有的模擬實驗方法歸納為屬性依賴法與現場依賴法。
二、屬性依賴法
屬性依賴法是基于屬性、目標屬性與層次屬性等3個信息要素的模擬實驗方法。
屬性是問題的抽象刻畫，表示問題的性質與關系。性質表示問題的固有特征，關系表示不同問題之間的性質傳承與影響。
目標屬性是期望得到的對問題屬性的某種解答或認知。
層次屬性是目標屬性的分解，即將目標屬性分解為若干個子屬性。若子屬性彼此獨立，則稱為同層次子屬性;否則稱為非同層次子屬性。層次按從低到高的順序分為多層，目標屬性依賴于最高層子屬性，最高層子屬性依賴于次高層子屬性，依次類推，直到最低層子屬性。
根據目標屬性的不同，屬性依賴法又細分為同步進化法與層次進化法。
1.同步進化法
同步進化法是將問題分解成低一層次的多個彼此獨立的子問題，用基本模擬方法逐個解決各子問題，最后融合出結果。這是一種化整為零、逐個擊破、同步進化的方法。具體做法是，若目標屬性是由多個低一層次的獨立子屬性綜合構成，則可以根據各獨立子屬性的特征，進行子屬性模擬，然后推斷各子屬性的模擬結果，使各子屬性由低層次同步進化至高層次，獲得目標屬性特征。
例如，揭示航空發動機非線性動力學特征是相關領域的一個重要問題。為此，文獻[7]綜合現有方法的優點，提出一種振動耦合動力學模型，計算出系統非線性響應，并在兩個航空發動機轉子模擬裝置上進行模態實驗，發現計算結果與實驗結果有很好的吻合性。
在這個案例中，非線性響應特征問題被分解為2個同層次的子問題，即理論建模計算與模態實驗，2個子問題解答的融合是將計算結果與實驗結果進行對比分析。可以看出，解決這2個子問題的實驗模擬方法分別是物理模擬和計算機模型模擬，經過對2種模擬結果的對比檢驗，最終推斷出航空發動機非線性響應的某些特征，為探索航空發動機非線性動力學特征提供了新思路。
2.層次進化法
層次進化法是將問題按屬性層次由低到高地分解成多個前后有聯系的子問題，用基本模擬方法逐步解決各子問題，最后直接得到結果。該方法的特點是化整為零、逐步擊破、依次進化。具體做法是，若目標屬性可以分解為多個彼此低一層次的關聯子屬性，則可以根據各子屬性的特征，按照設計好的步驟，依次進行子屬性模擬，逐步使屬性由低層次向高層次進化，逼近目標屬性特征。
例如，航空發動機的故障診斷技術對發動機性能的可靠性、維護性和保障性有重要影響。但是，現有研究主要關注故障診斷算法的有效性，尚未有效驗證故障檢測率、定位率與虛警率等指標，從而無法定量評價故障診斷系統性能。這里的問題是如何定量評價故障診斷系統性能?
為此，文獻[4]將問題分解為混合卡爾曼濾波器組故障診斷理論，發動機故障診斷系統和故障診斷實驗等3個不同層次的子問題。這3個層次的進化關系為：(1)用計算機模型模擬方法構建混合卡爾曼濾波器組，為發動機故障診斷系統奠定理論模型基礎;(2)基于理論模型，針對民用渦扇發動機常見的4種故障，用物理模型模擬方法搭建發動機故障診斷系統，為故障診斷實驗奠定基礎;(3)基于故障診斷系統，用統計模擬法評價出發動機故障診斷系統性能的定量指標值。
在該案例中，依次解決3個子問題的實驗模擬方法分別是計算機模型模擬、物理模型模擬和統計模擬，最終目標是實現故障診斷系統性能的定量評價，為工程實踐提供了重要依據。
三、現場依賴法
現場依賴法是基于時間序列和參數序列的模擬實驗方法，時間序列和參數序列統稱為序列。時間序列是將某現象的某一個指標在不同時間上的各個數值按時間先后順序排列而形成的序列，序列中的信息與時間密切相關。參數序列是由某現象的某些特征值構成的序列，序列中的信息與時間沒有關系。
現場依賴法是指依賴于問題真實現場信息的一種模擬實驗方法，其特點是，在模擬實驗中有現場的實時信息輸入、輸出與交流，可以及時矯正評估與預測結果。按照現場實時信息特征，現場依賴法可以細分為時間序列依賴法與參數序列依賴法。
1.時間序列依賴法
時間序列依賴法是根據現場實時信息的輸入時間序列來實施輸出序列運行軌跡評估與預測的一種模擬實驗方法。
不確定性的輸入時間序列干擾會導致輸出時間序列運行軌跡發生未知的非線性與多變性演化，通過將外界的真實或模擬真實的時序干擾輸入模擬實驗系統，獲取輸出時間序列的演化響應機制，及時預測與矯正其運行軌跡，可以為真實航空航天系統的可靠運行奠定基礎。
例如，為揭示大氣阻力導致衛星軌道衰減的機制，文獻[1]構建了模擬實驗系統，將地球扁率與大氣阻力攝動影響作為輸入時間序列，通過模型模擬輸出軌道根數變化，獲取衛星軌道高度衰減結果即輸出時間序列。其中，依賴的現場實時信息是經模擬改進的用某衛星高精度加速度儀測量得到的大氣密度數據。盡管熱層大氣密度數據呈現出明顯的動態、非線性、不確定性與多變性時序特征，模擬軌道序列與衛星實際軌道序列仍然保持一致，發現了衛星運行軌跡演變的新特性，研究成果具有創新性。
2.參數序列依賴法
參數序列依賴法是根據現場實時信息的輸入參數序列來實施輸出序列運行軌跡評估與預測的一種模擬實驗方法。
常見參數有剛度、阻尼、固有頻率、壓力、流量與溫度等，多種參數的組合構成參數序列。模擬實驗系統的參數序列取值應該與真實系統的參數序列保持一致，才能可信賴地實施輸出序列運行軌跡評估與預測。
例如，文獻[8]的衛星在軌微振動環境模擬實驗，用物理模擬方法構建出低頻彈性支撐裝置，揭示出自由邊界條件對衛星動力學特征的影響機制，為提高衛星在軌微振動地面模擬實驗精度奠定了基礎。其中，依賴的現場實時信息是微振動擾振，輸入參數序列為激振力參數，輸出序列為模擬衛星彈性體的模態相應。
四、結 語
基于科學技術問題的屬性信息和現場信息特征，提出模擬實驗的屬性依賴法與現場依賴法，可以解決動態、非線性、不確定性與多變性問題，為模擬實驗方法的發展提供新思路。
模擬實驗方法歸類為科學技術研究方法論，合理運用屬性依賴法與現場依賴法可以有效地驗證或再現研究對象的表現，揭示其演變規律，發現某些未知特性。
在科技論文中，將屬性依賴法與現場依賴法產生的效果充分展示出來，能更好地突出研究成果的創新性。
關鍵詞：教學改革;航空救生;系統性;課程建設
隨著當代教育教學改革的不斷深入，高等教育中教學理念也在不斷地拓展和發展，專業教學課程建設中把握“教與學”的整體性和系統性觀點在逐步被重視。從系統論看教學，是把原本屬于系統科學與哲學之間的這一中介理論移植到教學中來，把航空救生專業課程作為在學員基礎教育階段所涉及的唯一特色專業課，在課程建設中，更應從系統的整體性出發解析教學系統中各要素之間的關系和相互作用，在此基礎上進行建設。
一、航空救生專業教學要素分析
航空救生學是隨著航空航天技術教育的應用與發展而發展起來的一門新興學科，而航空救生專業教學的產生應追溯到航空航天專業技術教育進入高等教育領域，并隨著航空航天這一專業領域的發展而發展。
航空救生專業教學研究的客體是航空救生專業教學過程。課程建設中需要考慮的要素既有航空救生專業教員的教授情況、學生的認知效果，又包括知識和信息的載體。該課程建設從理論教學層面上要達到航空救生法律法規、原理等教學內容的有機結合;從操作技能層面上要達到培養學員在惡劣的救生環境下能夠自我救生的技能，又有判別、評估救生條件熟練施救的能力。
二、構建整體優化的課程教學內容
把握課程在人才培養目標中的地位作用，課程目標定位準確，教學時間分配合理。教學內容調整應符合“面向戰場、貼近實戰、注重應用、形成能力”的要求，具有實戰性、實用性、針對性。
在課程設計時，將航空救生專業課程劃分為教學內容學習和教學內容實施兩個部分。在教學內容學習中，學員是學習的主體，航空救生教學內容是學習的客體，教員則是學習的組織者、控制者，在這部分設計中要注重學員“學”的效果。在航空救生學教學實施部分，教員是施教活動的主體，航空救生教學內容是施教的客體，學員則是教員施教的對象，這部分要注重“教”的藝術性。
從宏觀上看，學員學習或航空救生專業教員教授有學年、學期、單元、課時之分;從微觀上看，學員與教員之間或學員、教員與航空救生教學媒體之間的相互作用無時無刻不在時間流程中消長。因此在課程建設過程中，除了注重“教”與“學”的空間上的聯系，還要注重二者在時間上的連續性。
有兩種觀點，一是認為在學校期間對航空救生專業學員教學的培養應偏重理論教學，忽視實踐教學;二是認為航空救生專業人才培養應注重實際救生技能的培養，而航空救生學的理論知識不需要花費太多的課時去教授。實踐證明，上述的兩種觀點都是不符合學習規律的，二者應是相輔相成、缺一不可的。
三、建設結構合理、高水平的教學科研教員隊伍
航空救生專業教學系統的首要功能是滿足現代化航空作戰中對遇險飛行人員的救生，提高戰斗力。其次是滿足軍民融合式航空救生模式，對民間航空、航海遇險人員的救生。
航空救生專業教學雖是在學員高等基礎教育階段的學習內容，但它不同于高等院校教學中的基礎教學內容，它具有較強的專業性。在教員隊伍的建設中，不僅要求教員具有堅實的理論教學功底，而且要求有敏銳、嫻熟的實際操作技能，包括案例分析能力、個人生存能力等。教員應具有能夠定向控制學員對知識由迷茫到明白、從無疑處生疑、從困惑到熟悉再到靈活運用的無序到有序的方向發展的能力。
四、探索運用先進科學的教學方法手段
采用先進的教學方法手段是航空救生專業教學課程建設的另一項重點內容。先進的教學方法是達到良好教學效果的橋梁，好的教學方法往往能夠達到事半功倍的教學效果。在航空救生專業教學課程建設中可采用以下幾種教學方法。
1.普及信息化教學
在加快信息化軟、硬件平臺建設的同時，依據教學需要調整充實課程內容，豐富功能和手段。傳統教學媒體，例如實物標本、模型、圖片、地圖、表格等，還有現代教學媒體，包括聽覺媒體、視覺媒體、視聽媒體等。但面對如此多的教學媒體，教員必須慎重選擇，防止在教學過程中讓學員感到媒介手段多亂雜。另一方面是修改充實航空救生學科網站，豐富學科網站的內容，增強網站的吸引力，努力提高網站的利用率。
2.拓展開放式教學
堅持面向部隊、面向兄弟院校，加大人才和信息資源交流力度。積極與軍地院校和部隊定點掛鉤，鼓勵教員到外面去進修和參加軍內外學術研討活動，推動信息資源共享。
3.推廣案例、戰例教學
改變航空救生課程教學的板書加多媒體的傳統說教方式，力爭拓寬案例式教學思路。教學將由典型案例展開，做到清晰描述、針對性提問、充分討論、點評到位、指導實踐，使學員樂于參與。在總結提高案例教學的基礎上，拓展案例、戰例搜集渠道，建立綜合案例庫，切實提高學員運用基本理論分析問題、解決問題的能力。
參考文獻：
中國探測火星的先行者
“螢火1”號是中國探測火星的先行者。研制團隊從2006年10月開始預研到2009年6月勝利完成，僅用了32個月(一般需要5年時間左右)，他們克服的技術難關數不勝數，其中尤以在－260℃的超低溫環境中“螢火1”號不被“凍死”的深冷環境適應性技術、活動部件及電子器件的休眠一喚醒技術、整星磁清潔控制技術、深空測控技術、姿控自主控制技術這5道關隘更為險峻、艱難。
“螢火1”號高60厘米，長和寬均為75厘米，太陽帆板展開可達7.85米，重110千克，設計壽命2年。裝有離子探測包、光學成像儀、磁通門磁強計、掩星探測接收機等8樣特種設備，用以探測火星的空間磁場、電離層和粒子分布及其變化規律；探測火星大氣離子的逃逸率；探測火星的地形、地貌和沙塵暴以及探測火星上水消失的原因等等。
“螢火1”號將與其同伴“福布斯?格朗特”并肩飛行10個月，然后分道揚鑣獨自進入繞火星的橢圓形軌道，在近火點(距離火星最近點)800千米和遠火點(距離火星最遠點)80000千米，軌道傾角正負5°的火星大橢圓軌道上實施探測任務。
探測火星意義非凡
回顧對火星的探測，1962年11月1日蘇聯發射的“火星1”號探測器開啟了人類探測火星的先河。近半個世紀里，世界各國曾先后向火星發射了30多個探測器，其中不乏佼佼者，如蘇聯發射的“火星3”號探測器，美國發射的“勇氣”號、“機遇”號和“鳳凰”號探測器等，都取得了世人矚目的成果。但毋庸諱言，約有2／3的探測器均未能完成使命，或命殞天宇或不知所終。盡管如此，人類探測火星的熱情并未減低，美國航空航天局已計劃在2011年發射“火星科學實驗室”，歐洲航天局則計劃于2013年發射“火星生物學”探測器。俄羅斯、中國等國也均有探測火星的計劃與行動。
正如美國著名天文學家卡爾?薩根所說，探測火星對保護地球的氣候條件意義重大，因為大約在40億年前，火星和地球的氣候相似，火星上甚至江河湖海一應俱全。未知的原因竟導致火星變成今天這個樣子。探索火星氣候的突變，對今日的地球顯然有著現實意義和借鑒作用。探測火星或許能夠找到火星上曾經有過的生命痕跡，如果真有所獲，可能意味著只要條件許可，生命就能在宇宙中的行星上繁衍。探測火星更能反映一個國家的綜合力量和高新科技水平及經濟實力，無疑將提升中國的國際地位和在太空領域中的發言權。
登陸火星任重道遠
從1970年4月24日一號運載火箭成功將東方紅一號衛星發射到近地軌道的第一次“一飛沖天”，到2016年10月19日中國火箭有限公司正式組建成立，從而開啟火箭“商業化時代”。“中國航天人成功打造了‘’這一國際知名運載火箭品牌，并打破了外國商業發射的壟斷。”中國運載火箭技術研究院院長李洪說。
“運載火箭的能力有多大，中國航天的舞臺就有多大。”當火箭迎來新機遇，中國商業航天的發展也邁向新。11月3日，我國新一代無毒無污染的大型運載火箭五號在中國文昌航天發射場首飛成功，意味著中國火箭的運載能力從近地軌道10噸級提升至25噸級，躋身世界前三的航天強國之列。
“五號填補了我國大推力運載火箭的空白。”國防科工局系統工程司副司長趙堅介紹，五號將為我國載人航天空間站工程、載人登月工程、探月工程三期、探火工程、二代導航二期等重大航天工程項目提供高性能運載工具。
為什么五號序號排在前面，卻比六號、七號飛得更晚呢？航天科技集團一院運載火箭系列總設計師龍樂豪院士表示，這是因為，五號是最早立項的，長六、長七的技術都是由長五牽引而來。因此，長五的首飛成功，也意味著我國新一代運載火箭型譜已經基本形成。
“中國航天在今后半個世紀內都要靠‘長五’奠基。”原國家航天局局長欒恩杰院士如是說。
如果說五號首飛成功，為中國航天打開了未來發展之門，那么商業航天領域中國也在加速布局。11月10日，我國首顆商業化科學實驗衛星――“瀟湘一號”在酒泉衛星發射基地搭載十一號運載火箭成功發射， 同時搭載的還有“麗水一號”商業衛星。標志著我國科學實驗衛星向商業化、產業化邁出了重要一步。
“瀟湘一號”衛星是基于國際立方星標準的一顆微小衛星，采用6U結構，重8KG，設計壽命為半年到一年左右。由商業航天民營企業天儀研究院自主研制。“瀟湘一號”衛星發射入軌后將進行多項航天新技術試驗，其中包括空間軟件無線電試驗、導航信號增強試驗、新型星載計算機搭載試驗、高精度光學穩像試驗等，由天儀研究院和航天一院十四所、中科院光電院等航天傳統優勢單位聯合研制。
今年12月份，天儀研究院還將發射一顆與歐洲公司聯合研制的微重力科學實驗衛星。
國內政策最早涉及航空航天產業發展是在2014年，深圳出臺了關于航空航天產業的專項扶持政策。自2014年開始至2020年連續7年，深圳市財政每年安排10億元，設立市未來產業發展專項資金，用于支持航空航天產業及其他未來產業重點領域的產業核心技術攻關、產業化項目建設等。
隨后，國家對航天商業化的政策支持力度只增不減。今年5月，國家發改委《關于實施制造業升級改造重大工程包》中，“商業航天產品發展工程”作為10大重點工程之一位列其中。
隨著我國首個國家級商業航天產業基地落戶武漢以及中國火箭有限公司、長光衛星技術有限公司等國有企業和諸多民營航天企業的成立，中國也將迎來商業航天的熱潮。
商業航天潛力巨大
由于市場對商業衛星發射的需求越來越強烈，公眾對“太空旅游”的熱情也持續高漲，世界主要航天國家、組織和企業都在大力發展商業航天，業務范圍正在從傳統的商業衛星發射和應用擴展到商業載人航天飛行等領域。比如，歐洲航天局公布的國際“月球村”計劃；中國公布的空間引力波探測計劃、火星探測計劃；霍金提出的長距離太空旅行項目等。
據統計，2016年，全球預計進行118次發射，其中商業發射預計36次。未來全球商業衛星發射市場需求繼續保持強勁，有關測算顯示，2016年至2020年，全球每年發射的1kg-50kg小衛星數量將超過200顆，預計2020年將達到410顆。
全球商業航天發射領域目前仍是歐美公司占據主流，尤其在美國，除了波音公司等傳統巨頭，私營企業紛紛崛起，比如美國太空探索技術公司（Space X）、星球實驗室（Planet Labs），同時以Google為代表的互聯網企業也進軍航天領域。
近年來，全球航天產業每年都以6%到7%的速度快速增長。據美國航天基金會的《2015年航天報告》統計，目前全球航天經濟總量約3300億美元，其中商業航天產業占比高達76%。原本由政府主導的航天產業正逐漸走向大眾消費時代。
中國科學院院士、中國航天科技集團第十三研究所所長王巍在格局商學院與企業家們對話時表示，隨著航天科技的發展以及太空能源的開發，曾經一度被視為遙不可及的航天高新科技，正在拉近與普通百姓的距離，催生了新興的經濟形態。
王巍認為，以太空旅游為例：每位游客飛行10天需要支付給俄羅斯2000萬美元以上的高額費用。它既是新的經濟增長點，又拉動了相關技術的發展，同時還可以滿足人類探險與挑戰極限的心理。此外，房車、游艇未來也有很大的發展空間。他希望企業家投資這一片藍海，與航天系統合作開發出更多的相關產品，共同促進社會進步。
國家制造強國建設戰略咨詢委員會預測，“十三五”期間，中國航天工業的整體產值將突破5000億元。另有分析指出，僅衛星應用這一領域的產值就將在2020年達到5000億元，整體產值將達到8000億元至10000億元的水平。
根據正在編制中的航天發展“十三五”規劃總體思路，運載火箭、衛星應用、空間寬帶互聯網三大工程將是航天工業未來發展的重點。2016年8月5日，《武漢國家航天產業基地實施方案》正式獲得國家發改委批復。該基地是我國首個國家級商業航天產業基地，基地以發展商業航天為主導，以新一代航天發射及應用為核心，通過科技創新、商業模式創新和管理創新，打造航天運載火箭及發射服務、衛星平臺及載荷、空間信息應用服務、航天地面設備及制造等四大主導產業。
預計到2020年，武漢國家航天產業基地將打造年產50發運載火箭的生產能力，以及年產40顆100公斤以上、100顆100公斤以下商用衛星的制造能力，力爭在2020年產值達到300億元。
中國航天科工集團董事長高紅衛指出，《武漢國家航天產業基地實施方案》的批復標志著我國商業航天產業發展進入到一個歷史性的新階段。航天科工準備配合武漢國家航天產業基地建設和發展做出自己的努力與貢獻，在商業航天領域，將主要以武漢國家航天產業基地為依托，持續推動以下五大商業航天項目實施：飛云工程，對應無人機載區域網及其應用項目；快云工程，對應臨近空間飛艇載局域網及其應用項目；行云工程，對應星載窄帶全球移動物聯網及其應用項目；虹云工程，對應星載寬帶全球移動互聯網及其應用項目；騰云工程，對應空天往返飛行器及其應用項目。
這五大商業航天產業工程涉及多類運載系統、多類天基與空基平臺、多類有效載荷以及多類地面支持系統的研發生產，并帶動多類地面應用系統的開發與運行。五大工程的開發與構建，時間跨度將超過十年，涉及子工程及分系統數千項，預計投資超千億，產出超千億。未來，航天科工將集中精力抓好系統總體方案論證與設計、關鍵技術攻關、綜合集成、大型地面試驗、飛行試驗、商業發射以及與政府、國際組織、航天發射相關機構的綜合協調，為武漢國家航天產業基地的建設發展、生態涵養發揮核心作用，為推動我國的商業航天產業快速健康發展做出應有的貢獻。
創新商業模式和跨界融合應用正在吸引大量資本進入。泰伯智庫數據顯示，2015年太空經濟領域的企業融資總額達到178億元人民幣，風險投資呈井噴式增長，與太空經濟相關的初創公司的數量也在近5年內增速加快，平均每年有8家新公司成立，而此前15年的風險投資總額，只有33億元人民幣，并且包括下游行業地理信息應用在內的風險投資數據。如今，騰訊、阿里巴巴、百度、360奇虎等互聯網巨頭紛紛投資太空經濟，還涌現出了信威、零壹空間、翎客等一批新興的私營航天公司。
“中國版”商業航天模式
據報道，中國航天科工集團公司將全面進軍商業航天領域。2017年，系列火箭計劃實施14次商業航天發射，將把委內瑞拉遙感二號、中星6C等27顆商業衛星送入太空。
航天科技集團總工程師孫為鋼介紹，目前該集團公司已經形成現役和新一代運載火箭型譜，既有常規發射能力，也擁有快速機動發射能力，可以實現單星、多星、搭載等發射。
針對市場需求日益多元化的特點，為滿足綠色環保、可持續發展以及快速響應的小衛星發射需求，航天科技集團推出了以六號和十一號為代表的小型化、低成本運載火箭，其已進入批量生產階段，并投入商業發射服務。現役火箭在完成主業的同時，也將增強商業發射服務力度。
據悉，該集團公司正在打造“商業版狀態”火箭，并針對商業項目探索創新火箭發射工作模式，降低發射測控成本。后續，該集團公司將陸續推出和完善新一代小型、中型運載火箭系列，為未來商業航天發射提供堅強的保障。
在新的消費需求面前，航天技術向大眾化、商業化、生活化發展。未來的商業火箭發射也能像“網約車”一樣進入“拼”時代嗎？新成立的中國火箭有限公司為人們揭開了這一神秘面紗。“太空專車、太空順風車、太空班車”的業務組合模式將成為業內首個全維度發射服務解決方案，共享經濟將同樣被應用于中國商業火箭的發射模式當中。
中國運載火箭技術研究院黨委書記兼副院長郝照平指出：火箭公司依托中國運載火箭技術研究院在航天發射領域的突出優勢，嫁接多元客戶的不同需求，推出的“三車”（太空專車、太空順風車、太空班車）計劃，將在發射服務、空間資源利用、太空旅游方面為廣大消費者提供個性化產品與服務，打造一個開放、共享的商業航天生態圈，與業內同仁共同推動商業航天市場向前發展。
“太空班車”的發射服務模式能夠在指定的時間和地點，帶多顆衛星進入預定軌道；“太空專車”將根據客戶指定的時間和軌道，提供專屬的發射服務；“太空順風車”會根據發射主任務的剩余運載能力，提供指定時間與軌道的發射服務。
“未來絕不能用搞國家重點工程的思路去搞商業航天。”中國火箭有限公司總裁韓慶平坦言，“我們要開發一種全新的火箭研制模式。”中國航天60年走來，一直是以保證高可靠為宗旨，而商業航天看重的是降成本和快速反應，“我們必須在高可靠和低成本、快速反應之間找到一個平衡點。”通過與合作伙伴一起打造商業航天的共享經濟，未來的“航天+”體系更具有競爭力，不僅是聽上去很美好，更是行動的實力派。在技術、產品、資本、基礎設施以及市場層面，合作伙伴將共同分享“航天+”大眾消費的紅利。
未來5年至10年內，中國商業航天還將完成亞軌道重復使用飛行器的研制、積極開展亞軌道旅游業務，同時推動商業航天發射場和體驗園的建設。中國火箭公司將針對個人用戶推出太空旅游服務，相關服務套餐的價格預計在20萬美元左右。
當中國航天步入“商用時代”，包括商業火箭發射、微小衛星、商業遙感等都將成為航天技術商用的熱點。中國航天科技集團第十二研究院院長薛惠鋒表示，隨著軍民融合的推進，中國高端航天技術、產品和服務將加快推向國際市場。
郝照平表示，火箭公司未來將著眼于國際、國內兩個市場，統籌利用各種資源，以自身技術、產品和服務為載體，積極參與全球航天產業合作與競爭，融入國際航天產業鏈，掌握世界航天領域話語權，讓中國商業航天企業更加具有“國際范兒”。
中國商業航天的優勢與不足
中國火箭公司要進軍國際商業航天市場，必然會直面已經先行一步的美國私人航天公司的競爭。在美國國家行政、法規以及專利領域的大力支持下，美國私人航天公司初步取得先發優勢，尤其是SpaceX公司憑借扁平化的組織架構和成熟的貨柜式產品管理模式，已經成為美國最主要的航天企業之一。
與SpaceX公司相比，中國火箭公司有什么優勢呢？韓慶平表示，首先，在最關鍵的可靠性上，我們占據優勢，畢竟經過歷次重大發射任務的檢驗，系列火箭的可靠性世界排名第一。
其次，中國火箭公司有非常完整的火箭型譜，目前已開放了五款商業型運載火箭，它們的運載能力從幾百公斤到二十幾噸，能更好滿足消費者多元的發射需求，相比之下，SpaceX公司目前只有“獵鷹1”和“獵鷹9”兩型運載火箭。采用液體燃料的火箭可提供最短90天的發射服務周期，而固體發動機的火箭發射準備時間可以壓縮到幾十小時，對于發射時間要求高的客戶而言尤其具有吸引力。
此外，SpaceX公司能擊敗波音公司等老牌美國航天巨頭的最主要優勢是價格低，據稱其報價甚至比中國還要少20%。韓慶平說，中國航天發射的相對價格高，是由于以往的封閉采購體制造成的。在掛牌儀式上，中國火箭公司已經公開承諾，通過改變以往的管理體制，實現全球化貨架采購模式，未來中國的商業航天發射價格可以降低30%。
2015年中國航天成功實施兩次國際商業發射和四次國內商業發射。薛惠鋒認為，中國已具備發展商業航天的基本條件和能力，目前已有的技術優勢使中國在發展商業航天方面底氣十足。
航天科技作為“高精尖”技術，其直接或者間接回報都十分豐厚。巨額的投入對于少數國有航天企業來說相對壓力較小，可對于像零壹空間、翎客等民營航天創業型企業來說，可謂“壓力山大”。
據了解，翎客航天在注冊成立之初獲得融資數額為1600萬元人民幣。雖說對于一家剛成立的創業公司來說，這是一筆不小的投資，可是面對數千億美元體量的市場，企業在發展的道路上還是會出現“心有余而力不足”。
對于一個以技術為核心競爭力的領域，技術的先進與否決定著企業占據市場的大小。雖然中國在火箭運載能力、衛星系統壽命等方面取得了長足進步，但是與國外航天市場相比較，無論是國內航天領域的傳統巨頭，還是新興的民營企業，都在設計、制造、運營等方面顯得競爭優勢不足，存在技術基礎薄弱、各自為戰等問題，并且尚未建立完整的產業鏈和生態系統。
此外，航天商業化方面的法律法規不健全、市場競爭體制不完善等問題也亟待解決。航天科技集團科技委主任包為民表示，太空活動應該在法律框架下進行，否則可能因此影響商業航天后續發展。
“有種商業航天活動理念，是用多顆小衛星、微小衛星或納衛星代替大衛星。很多人一擁而上，小衛星滿天飛。”包為民說，小衛星看似成本低，但壽命、功能都有限，對大衛星的替代只能在較短時間內。現在小衛星發得越多，將來空間垃圾可能會越多。
1 太空發電站的發展背景
太空發電站一般也稱為空間太陽能電站（SPS或SSPS），它是指在空間將太陽能轉化為電能，再通過無線能量傳輸方式傳輸到地面的電力系統。建造太空發電站是開發利用空間資源的重要手段，其整體構想最早由美國科學家彼得?格拉賽（Peter Glaser）于1968年提出。
太空發電站核心組成包括三大部分：太陽能發電裝置、能量轉換和發射裝置、地面接收和轉換裝置。太陽能發電裝置用于將太陽能轉化為電能;能量轉換裝置用于將電能轉換成微波或激光等形式（激光也可以直接通過太陽能轉化），并利用發射裝置向地面發送波束;地面接收系統用于接收空間傳輸的波束，通過轉換裝置將其轉換成電能接入電網。整個過程將經歷太陽能-電能-微波（激光）-電能的能量轉變過程。
作為一種很有前景的可再生能源系統概念，太空發電站得到各航天大國的廣泛關注。相對于地面太陽能電站，由于不受晝夜和天氣的影響，太空發電站可以連續工作，太陽能利用效率高，同時在地面應急供電、減災、空間供電、行星探測等方面也具有重要的應用前景。但目前其技術還很不成熟，在成本方面具有明顯的劣勢。國外提出發展太空發電站構想已經超過40年，但真正實現還需要幾十年的時間。從20世紀90年代以來，隨著世界能源供需矛盾和環境保護問題日益突出，以美國和日本為主的發達國家開展了廣泛的太空發電站技術研究，目前已經提出幾十種概念，并且在無線能量傳輸等關鍵技術方面開展重點研究。近年來，太陽能發電效率、微波轉化效率以及相關的航天技術都取得了很大進步，為未來太空發電站的發展奠定了很好的基礎。但太空發電站作為一個非常宏大的空間系統，需要開展系統的研究工作，在許多技術方面有待取得突破性進展。
2 國外太空發電站發展現狀
太空發電站的廣泛應用前景已引起了國際上的廣泛關注。21世紀以來，隨著世界能源價格的不斷攀升和環境的日益惡化，越來越多的國家、組織、企業和個人，包括軍方都開始關注空間太陽能這種取之不盡的巨大空間能源。
2.1 美國
美國在太空發電站概念提出后不久，以能源部和美國航空航天局（NASA）為主的政府部門投入大量的研究經費（4年間投入約5000萬美元）進行太空發電站系統和關鍵技術研究，并且提出單個電站發電能力達到5GW的方案――“1979太空發電站基準系統”。后來，由于技術和經濟可行性問題，以及核能項目和星球大戰等計劃的影響，后續十多年未開展大規模的研究工作。
1995年，美國啟動了18個月的重新評估太空發電站可行性的研究――“Fresh Look”研究計劃，提出了多種新型太空發電站概念方案（太陽塔、太陽盤等）。1999年，美國航空航天局開展了“空間太陽能探索性研究和技術”（SERT）計劃，耗資2200萬美元，提出了集成對稱聚光系統和算盤式太空發電站等新概念，并且提出了太空發電站技術研究發展路線圖建議，相關研究工作經過了美國國家科學委員會的評估，認為太空發電站在技術上是可行的。2003年，由美國航空航天局負責開展、國家科學基金會（NSF）參與了太空發電站方案與技術成熟化計劃（SCTP）。2007年4月，國防部國家安全空間辦公室（NSSO）成立了太空發電站研究組，組織國防部、美國航空航天局、能源部、學術界以及航天、能源等相關工業部門的170多位專家參與研究完成“太空發電站――戰略安全的機遇”研究報告，引發新一輪太空發電站研究熱潮。2009年，美國太平洋天然氣與電力公司（PG&E）宣布，正式向Solaren公司購買200MW的空間太陽能電力，成為首個空間供電商業合同。2012年，在美國航空航天局創新概念項目支持下，提出了一種新的概念方案――任意相控陣太空發電站。
2.2 日本
日本是開展太空發電站技術研究較早的國家之一，也是積極開展空間太陽能發電研究的最主要國家。從20世紀80年代開始，日本就開始進行了廣泛的研究。90年代起組織了15個專題研究組，陸續推出太空發電站2000、太空發電站2001、分布式繩系太空發電站系統等概念，并且在無線能量傳輸技術研究和試驗（包括火箭搭載試驗）方面處于世界領先地位，在世界上首次完成電離層無線能量傳輸（WPT）火箭試驗和空間機器人帕興網狀天線試驗。
2004年，日本正式將發展太空發電站列入國家航天長期規劃。在經產省和日本宇宙研究開發機構（JAXA）的支持下，以無人空間飛行研究機構、三菱公司、石川島播磨重工宇航公司、清水建設集團、京都大學、東京大學、神戶大學等為代表的國家研究機構、企業和高校，形成“官產學”聯合研究的模式。2009年，日本宣布以三菱公司為主的集團將在2030-2040年建設世界上第一個吉瓦級商業太空發電站系統，總投資額將超過200億美元。根據2013年日本最新公布的航天基本計劃，空間太陽能發電研究開發項目列入七大重點發展領域，并且作為3個國家長期支持的重點研究領域之一（其他2個為空間科學和深空探測領域、載人空間活動領域）。
日本提出的最新太空發電站發展路線圖包括3個階段。第一階段：研究階段，2020年前完成千瓦級地面無線能量傳輸試驗，2020年開展低軌無線能量傳輸驗證及百千瓦級系統驗證。第二階段：研發階段，2030年前研發2～200兆瓦級系統，200MW系統為商業系統的1：5縮比模型，是最后一個驗證系統。第三階段：商業階段，2035年左右實現1GW商業系統。
2.3 其他國家和組織
世界其他各主要航天國家，包括歐洲航天局（ESA）、俄羅斯、印度、加拿大等國家和組織都在開展相關研究工作。歐洲在1998年開展了“空間及探索利用的系統概念、結構和技術研究”計劃，提出了名為“太陽帆塔”（Sail Tower SPS）的概念設計。2002年8月，歐洲航天局先進概念團隊組建了歐洲太空發電站研究網。2010年，歐洲阿斯特留姆（Astrium）公司宣布，正在論證一個大型太陽能發電衛星驗證項目，將采用激光無線能量傳輸方式。2012年，俄羅斯專家也提出了新型的基于激光無線能量傳輸的中繼式太空發電站概念，并提出分階段的發展路線建議。2010年，美國、印度發表聯合報告“卡拉姆-國家空間協會能源技術全球倡議”，將發展太空發電站作為美印戰略合作的一個重要方向。
相關國際組織也積極開展太空發電站相關領域的研究工作。國際無線電科學聯盟于2007年正式發表了《太陽能發電衛星白皮書》。2011年10月，國際宇航科學院（IAA）研究報告《太空發電站――第一次國際評估：機遇、問題以及可能的前進路線》正式出版。
21世紀以來，更多的國家開始關注并開展太空發電站相關的研究工作。但由于系統規模巨大，需要的技術跨越性極大，真正商業意義電站的實現還需要幾十年的時間。作為一個巨大的空間工程，太空發電站對于國家能源安全和技術的革命性發展都有重大的意義，但需要一個協調的國家級甚至國際級的發展計劃和規劃。
2.4 典型太空發電站概念
1）1979太空發電站基準系統。它是第一個太空發電站系統方案，以全美國50%的發電量為目標進行設計，由美國在1979年完成。其設計方案為在地球靜止軌道（GEO）上布置60個發電能力各為5GW的發電衛星。考慮到微波對于生物的影響，該設計方案中微波波束到達地面時的功率密度在波束中心大約為23mW/cm2，邊緣只有1mW/cm2。
2）集成對稱聚光系統。美國航空航天局在20世紀90年代末的SERT研究計劃中提出了新一代的集成對稱聚光系統的設計方案。采用了位于桅桿兩邊的大型蚌殼狀聚光器將太陽能反射到2個位于中央的光伏陣列。聚光器面向太陽，桅桿、電池陣、發射陣作為一體，旋轉對地。聚光器與桅桿間相互旋轉維持每天的軌道變化和季節變化。
每個聚光器由36面平面鏡組成，直徑為455.5m，表面平面度為0.5°，鏡面反射率為0.9，鏡面為0.5mm的Kapton材料，依靠一個環形可膨脹環和一個可膨脹背板支撐，安裝在聚光器結構上，形成主鏡。桅桿長6373m，主鏡尺寸為3559m×3642m。
太陽電池陣的平均聚光率大約為4.25，考慮采用量子點技術，陣列效率可達到39%。太陽電池陣采用了肋化設計，可以增強散熱20%。太陽電池陣背板結構是一個可膨脹環網。每個1000m直徑的太陽電池陣由多個40m×25.6m的子陣組成。
2007年，改進后的設計方案將關鍵的太陽電池、微波發射機和發射天線集成為夾層結構（三明治結構），即外層板為太陽電池、中間夾層為微波發射機、底層為微波發射天線。利用位于桅桿兩邊的大型聚光器通過機構控制指向太陽，將太陽光反射聚集到夾層結構板上，電池發出的電力可以通過較短的電纜傳遞到微波發射機，消除了對于大功率導電滑環和長距離電力傳輸的需求。夾層結構板的發射陣面指向地球。
3）分布式繩系衛星系統。為減小單個模塊的復雜性和質量，日本提出了分布式繩系衛星的概念。其基本單元由尺寸為100m×95m的單元板和衛星平臺組成，單元板和衛星平臺間采用4根2～10km的繩系懸掛在一起。單元板為太陽電池、微波轉換裝置和發射天線組成的夾層結構板，共包含3800個模塊。每個單元板的總質量約為42.5t，微波能量傳輸功率為2.1MW。由25塊單元板組成子板，25塊子板組成整個系統。該設計方案的模塊化設計思想非常清晰，有利于系統的組裝、維護。但系統的質量仍顯巨大，特別是利用效率較低。
4）任意相控陣太空發電站（SPS-ALPHA）。在美國航空航天局創新概念項目支持下，由美國、日本和英國科學家共同提出了一種新的概念方案――任意相控陣太空發電站。
該方案采用了模塊化的設計思想，并且創新性地提出了無需控制的聚光系統概念（該聚光系統的有效性還有待進一步完善），對于控制系統的壓力大大減小。整個系統的質量約為10000～12000t。
5）激光太空發電站（L-SSPS）。它是太空發電站概念發展的另外一個重要方向。在日本的太空發電站研究中，激光太空發電站占到很大的研究比重，重點研究太陽光直接泵浦激光方式。激光太空發電站基本單元包括太陽聚光鏡、散熱器、激光發生器、激光發射器和支持系統。采用太陽聚光鏡（如拋物面）或透鏡（如菲涅耳）進行太陽光高聚光比聚焦，聚集的太陽光發送到激光發生器，利用直接泵浦激光方式產生激光，激光擴束后傳輸到地面，地面可以采用特定的光伏電池接收轉化為電力，或者直接用于制氫。對太陽直接泵浦激光器，有幾種類型的材料適合作為激光介質：從抵抗熱應力的角度來看，藍寶石似乎是最佳的激光介質材料。由于大量藍寶石晶體生產難度很大，大多數材料取用釔鋁石榴石（YAG）激光晶體。一個10兆瓦級的激光太空發電站的典型幾何參數為太陽聚束鏡面100m×100m×2，散熱器100m×100m×2。
一個吉瓦級的電站由100個基本單元組合而成，整個系統結構形狀對稱，太陽輻射壓形成的干擾不影響系統的穩定性。因此，用于姿態控制和軌道保持所需推進器的質量較小。在激光太空發電站設計中，由于聚光比達到幾百倍，激光器的效率和系統的熱控制是非常關鍵的因素。高精度的激光波束指向控制也是一個非常重要的難點技術。
3 我國太空發電站研究現狀
我國研究人員從20世紀80年代以來就一直在關注國際太空發電站的發展。20世紀90年代，多位中國學者參加相關國際研究活動。近年來，越來越多的專家開始關注太空發電站的發展。“十一五”期間，在中國航天科技集團公司莊逢甘院士、王希季院士等為代表的國內科技專家積極推動下，我國太空發電站研究工作也步入了起步階段。
2006年7月，中國空間技術研究院組織進行了太空發電站發展研討會。根據專家的研討意見，建議開展太空發電站概念和發展思路研究。2010年，王希季、閔桂榮等7位院士牽頭開展中國科學院學部咨詢評議項目――太空發電站技術發展預測和對策研究。項目在深入分析了太空發電站涉及的主要工程技術難題后，提出了我國發展太空發電站的頂層考慮和對策及發展建議。2010年，中國空間技術研究院組織了“全國空間太陽能電站發展技術研討會”，12位院士和近百位專家參加，他們研討了我國太空發電站發展的建議。2013年10月，國防科技工業局組織召開了“我國空間太陽能電站發展思路”研討會。2014年5月，“空間太陽能電站發展的機遇與挑戰”香山科學會議在北京召開。
近年來，國內參與太空發電站的研究團隊在逐漸擴大，主要研究單位包括：中國航天科技集團公司、中國工程物理研究院、重慶大學、西安電子科技大學、四川大學、北京理工大學、哈爾濱工業大學、北京科技大學、中國科學院長春光學精密機械與物理研究所等。國防科技工業局支持了與太空發電站相關的總體和關鍵技術研究工作。目前，在總體規劃、總體概念方案、微波無線能量傳輸技術等方面取得了一定的成果，同時也帶動了大型空間結構、空間薄膜太陽能發電等技術的發展。
國內研究團隊在開展太空發電站研究的同時，與美國、日本、俄羅斯、歐洲等國家的科學家建立了良好的溝通渠道。2013年，國際宇航聯大會在北京召開，中國專家應邀作了“21世紀人類的能源革命――空間太陽能發電”的主旨發言。
4 太空發電站的技術挑戰及主要關鍵技術
太空發電站是一個宏大的工程，國際上對此的研究已經超過40年，仍然是國際空間領域關注的熱點方向并持續開展的研究。但是到目前為止，還未研制出一個演示型太空發電站，也反映出其發展還面臨著很大的挑戰，包括技術難度、投入和安全性等。
太空發電站規模巨大，質量達到萬噸，結構達到千米，發電功率為吉瓦級，壽命需要在30年以上。相比于目前的衛星，其尺寸、質量、功率等都要提升多個數量級，壽命也比目前的衛星高出約1倍。對于新型運載技術、新型材料、高效能量轉化器件、超大型航天器結構及控制技術、在軌組裝維護技術等都提出了很大的技術挑戰。
成本問題也是制約太空發電站發展的主要因素之一。除了技術領域跨越式突破以外，還需要采用大批量的生產方式和商業運作模式來實現其規模化建設，以降低研制和運行成本。在未來傳統能源可能消耗殆盡的情況下，新能源市場將占據重要地位。規模化和產業化對于現有的航天器制造和發射能力都提出了巨大的挑戰，將需要現有航天工業生產體系發生根本性變革。
長期運行的安全性也是發展太空發電站需要特別重視的問題。理論上分析，雖然太空發電站功率很大，但如果采用微波能量傳輸模式，在地球同步軌道（GEO）由于距離遠（36000km），根據微波傳輸特性，實際接收天線的能量密度較低。典型系統的接收天線中心的最大微波能量密度約為23mW/cm2，天線邊緣微波能量密度約為1mW/cm2。雖然從系統設計的角度已經限制了波束密度，可以滿足安全性要求，但長期微波輻射下的生態、大氣、生物體等的影響問題需要開展長期的研究。同時，軌道和頻率資源也將成為太空發電站發展的重要限制條件之一，有必要從現在開始啟動相關研究工作。太空發電站發展的核心問題包括以下幾個方面。
（1）降低系統面積
太空發電站的面積主要由兩部分決定，一是太陽能發電部分的面積，即太陽電池陣面積或聚光器面積。不論是否采用聚光的形式，提高太陽能電池的光電轉化效率都是減小太陽能發電部分面積最有效的措施。二是微波發射天線面積。在選定的軌道和微波頻率下，微波發射天線面積與地面接收面積成反比，需要優化確定發射天線的面積。
（2）降低系統質量
太空發電站系統的質量主要集中在幾個方面：太空發電站主結構、太陽電池陣、聚光器、微波轉化裝置、發射天線、電力傳輸及管理系統等。減小系統質量可以重點考慮：①降低單位面積的質量（降低太陽電池、聚光陣、發射天線的面密度）;②降低結構、機構的質量（降低結構體積和結構密度）;③降低傳輸電纜的質量（縮短電纜長度，減小電纜截面積和密度）;④提高轉化效率，降低微波轉化器件、電壓變換設備的質量。
（3）降低系統的收攏體積
太空發電站是一個巨大的空間系統，在空間所占的體積非常大，需要多個模塊在軌組裝。為了提高運載的效率，除考慮運輸質量能力外，還要充分考慮運載器的包絡限制，要求每個模塊在發射階段為收攏狀態、在空間進行展開，盡可能地提高運輸載荷的收攏率，將盡可能多的載荷運輸到空間。重點研究的技術包括：折疊展開桁架結構;折疊展開太陽電池子陣、聚光器;折疊展開天線模塊;充氣式結構等。
（4）旋轉機構
為了保證太空發電站的高效率工作，需要太陽電池陣（或聚光器）對日定向、發射天線對地球接收站定向。在一個軌道周期內，太陽電池陣（或聚光器）與發射天線間的相對位置變化達到360°，必須采用大型旋轉機構。由于太空發電站體積、質量巨大，特別是功率巨大，給旋轉機構帶來很大的困難。目前的太空發電站概念設計一般考慮幾種情況：①采用大功率導電旋轉關節，技術難度大;②無旋轉機構，采用發射天線與電池陣固定的方式，但以增加系統質量、損失系統效率為代價，特別是功率的劇烈波動;③采用聚光方案，利用聚光器系統的旋轉，可以消除大功率導電旋轉關節;④采用微波反射方式，通過微波反射器旋轉，可以消除大功率導電旋轉關節。
太空發電站的主要關鍵技術及重點研究領域包括10個方向：空間超大型可展開結構及控制技術;空間高效太陽能轉化及超大發電陣技術;空間超大功率電力傳輸與管理技術;天線能量傳輸技術;軌道間轉移技術及大功率電推進技術;空間復雜系統在軌組裝及維護技術;大型運載器及高密度發射技術;電站系統運行控制及地面接收管理技術;電站發展的基礎材料和器件研究;電站經濟性、政策、環境保護、商業化等相關問題研究。
5 太空發電站的應用前景
太空發電站發展的核心應用目標是為地面提供商業化、大規模的電力供給，解決人類長期對于穩定的可再生能源的需求問題。同時，太空發電站對于地面偏遠地區供電、緊急供電、航天器供電、調節環境等方面都具有重要的應用前景。太空發電站的發展也將為更為長遠的月球太陽能電站的發展奠定基礎。
5.1 地面電力供給
空間太陽能最大的優勢在于可以幾乎不間斷地為地面提供清潔的可再生能源。如果能夠有效地利用空間太陽能，將可以為人類提供巨大的、無盡的清潔能源儲備。假設在空間地球靜止軌道上每間隔0.5°（間距約360km）布置一個太空發電站，每個太空發電站的發電功率為5GW，則可以為地面連續提供約3.6×109kW的電力。同時巨大的空間供電還可以用于地面的海水淡化、制氫等，從而可以用于其他的清潔能源利用。同時，太空發電站作為一種大型的空間供電基礎設施，覆蓋面非常寬，可以靈活地用于地面移動目標的供電和緊急情況下的供電，包括偏遠地區、海島、災區等。
5.2 航天器電力供給
太空發電站可以實現對可視范圍內的低軌、中軌和高軌航天器供電，由于不會受到地球大氣層的影響，比較好的方式是采用激光無線能量傳輸，可以保證長距離上較好的指向性，還可以減小發射和接收端的面積。采用無線能量傳輸供給的航天器，由于不需要巨大的太陽電池陣，功率水平和控制精度將大大增加，對于未來的大功率通信衛星、高精度科學衛星等的發展具有重要的價值。未來也可以利用太空發電站直接進行空間燃料生產以及進行空間加工制造，使得未來的空間工業發展變成可能。
太空發電站作為一種較好的空間大功率供電方式，也可以作為深空探測能源系統的候選方案。一方面，太空發電站利用無線能量傳輸可以為深空探測器的先進推進系統提供持續的能量供給，利用激光推進技術能夠實現2～5年內到達小行星帶內的多顆小行星，并實現采樣返回;另一方面，可以利用在行星軌道運行的太空發電站為行星表面的基地提供能量供給。
5.3 環境調節
傳統化石能源的利用引起了地球溫度的升高，隨之產生的臺風和龍卷風等惡劣氣象的頻繁出現給人類帶來巨大的災難。目前，科學家已經提出并且分析了利用太空發電站減緩或改變臺風路徑的可行性。核心思想是采用水氣等易于吸收譜段的微波，將太空發電站的巨大能量傳輸到龍卷風所在的區域，通過改變臺風的溫度分布，從而破壞龍卷風的形成過程。近期，科學家也提出了利用太空發電站減緩大氣霧霾的思想，也可以起到環境調節的作用。
5.4 月球太陽發電站
在太空發電站基礎上提出的另外一種可能的大功率空間能源利用方式是月球表面太空發電站，利用月球資源建立月表太陽發電站，實現向地球的輸電。
月表環境非常適合于大面積太陽能發電。月表太陽光照條件穩定，不存在空氣和水汽的影響，不會影響大面積薄膜裝置的性能。采用轉化效率為10%的太陽電池，就可以實現1km2產生130MW的電能，而且月球星體力學條件穩定，不會受到天氣、地震活動和生物過程的影響。月球物質十分豐富，月塵和巖石材料包含了至少20%的硅、40%的氧、10%的金屬，可以直接進行月球原位資源利用生產所需的太陽電池、電線、微電路部件、反射屏等，適合于月球太陽能電站的建設。
6 結束語
可再生能源重要性的提升為太空發電站的發展提出了實質的需求，太空發電站將可能成為未來可再生能源組成中的一個重要部分。作為一個巨大的空間應用系統，其規模遠遠超過了人類目前研制出的最大航天器―“國際空間站”，其面臨的技術難度也遠遠超出現有空間技術水平，對于航天技術的發展提出了很大的挑戰。
航天領域經過半個多世紀的飛速發展取得了巨大的進步，特別是載人登月和“國際空間站”的建成是人類最具里程碑的航天成就。我國在對地遙感、通信導航、載人航天、深空探測幾大領域取得的突破性成就表明，我國在航天領域達到了國際先進水平。我國目前正在研制的-5大型運載火箭將在2014年左右實現約20t的近地軌道運輸能力，2020年左右將要建設我國的空間站，未來可能發展更大規模的運載火箭，航天領域的快速發展將給我國太空發電站的發展帶來很大的機遇。