发布时间:2023-09-26 08:32:14
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中图分类号:DF25 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)30-0371-01
1 前言
空间技术是世界上最尖端技术的科学和技术,也是一个国家科技水平和综合国力的重要体现。世界太空强国和工人提供免费获得高度关注和发展空间,提高技术,如空间控制,实现在天地之间,各种先进技术研究项目,新概念的空间太空强国的发展规划,并已取得重要进展。参与航天飞机,本文主要指火箭进入太空,空间,和这种飞机参与控制理论和技术研究领域的热点和困难飞机控制,先进的、基本的、全面的、已经成为支持的重点领域之一,中国航天工业的未来发展。发展成为一个独立的导航、制导与控制技术领域的历史可以追溯到“阿波罗”载人航天计划的时代。近几十年来,还被美国作为高超音速飞行器的五个核心技术之一。
2 航天飞行器控制领域前沿问题与挑战
2.1 可靠进入空间的控制前沿问题与挑战
经过40多年的不懈努力,我国的运载火箭得到了长足的发展,独立自主地研制了14种不同型号的“”系列运载火箭,具备发射近地轨道、太阳同步轨道、地球同步转移轨道等多种轨道有效载荷的运载能力,入轨精度达到国际先进水平.虽然我国运载火箭已取得举世瞩目的成就,已在世界商用航天发射市场占有一席之地,并且通过了高密度发射的考核,控制技术得到了充分验证,但是与国外先进的航天运载技术相比,还存在一些不足:
1)运载火箭应对故障的能力不足:由非灾难性故障而导致发射任务难以顺利完成或失败,而这些故障往往可以通过理论方法来克服,需要具备能够采用诊断和预测的方法进行系统故障的监控、检测、隔离,能够评估系统故障的影响并为任务调整提供决策支持的能力,对设备的维护和更换提供指导性建议.
2)火箭发射成本和经济性有待进一步提升:我国运载火箭与国外相比,入轨精度处于同一个量级甚至更高,但现役运载火箭的价格优势正在逐步丧失,同时也暴露出运载能力不足、发射准备周期长、任务适应性差的缺点,难以满足高效率、多样化的航天发射和空间运输需求.
3)对任务的适应能力存在不足:火箭对发射零时的要求较高,现有方法不具备对发射时间敏感任务的适应性.控制系统是运载火箭的神经中枢,提高控制系统的可靠性,对于提高整个运载系统的可靠性至关重要.因此,可以通过制导与控制理论方法的革新来提高运载火箭的可靠性、经济性.同时,系统的高可靠性要求也对控制系统的设计提出了更高的挑战.
2.2 空天飞行器的控制前沿问题与挑战
空天飞行器集航空、航天技术于一身,兼有航空器和航天器的特点与功能,既可以像普通飞机一样在稠密大气层内飞行,又可以在近空间稀薄大气层内作高超声速巡航飞行,还可以穿过大气层进入轨道运行.归纳起来空天飞行器具有五个方面的特点:
1)任务维数多:主要包括在轨运行、再入返回两类任务,在轨飞行任务包括初态建立、轨道机动、轨道维持、高精度对地观测、在轨稳定运行等任务模式,是迄今最为复杂的一类飞行器.
2)飞行状态跨度大:飞行空域跨越几百公里地球轨道至地球表面,速度跨越水平着陆低速到第一宇宙速度,在轨飞行时间达到200天以上,再入返回时间约3000s左右,经历的环境温度从零下几十度到1000度以上.
3)飞行环境恶劣:跨越纯空间、稀薄流区和稠密大气层,经历空间辐照、高低温、气动热等复杂环境.
4)动力学特性复杂:包括轨道动力学和再入动力学,为适应不同飞行环境,配备了RCS(Reactioncontrol system)和多操纵舛舵,如体襟翼、升降舵、V形垂尾、阻力板等,姿控系统结构复杂,且多气动舵结构导致姿控系统存在多维强耦合特性.
5)升力式返回模式:出于任务需要和时间限制,空天飞行器再入模式与飞船完全不同,它采用升力式再入模式,从轨道快速返回,利用高升力体外形在临近空间长时间非惯性、大范围横向机动飞行.
3 航天飞行控制技术发展趋势
基于国际空间飞行器控制技术的研究进展,以及存在的问题的基础和关键技术,进一步发展我国一方面缩短交付系统的未来发展和世界先进航空航天汽车技术差距;另一方面提高中国的国际竞争力空间载波系统本身,促进市场化、产业化、国际化的发展,中国的空间。进入太空的发展趋势是升高的自,可靠性高、重复使用、低成本方向发展。空间对国家安全具有十分重要的战略意义,开发新的太空武器迫在眉睫,太空飞行控制可靠性高、精度高、适应性强、自主飞行的特点,快速的响应,断层重建任务飞行的能力,可以满足未来空间操作,天地之间复杂的任务要求。太空飞行控制技术在我国应该在以下解决方法:
3.1 加强进入空间、空中飞行控制基础理论研究
尽管美国工程方面取得了巨大的成功,但是NASA不仅仅是满意,仍颇具影响力的“先进制导控制技术”的研究计划,持续改进的传统方法,支持控制技术创新和技术改造。应该在中国的重大前沿需求,制定相应的“工艺先进的指导和控制项目”的主要研究计划,吸引国内单位和研发团队开展研究。例如,注意工艺创新布局引起的多学科交叉的非线性动态特性,创新、多样性、混合、异构控制功能的飞机控制新概念,理论和方法的研究关注在信息化环境中,原本独立的飞机控制,计算和通信、控制、决策和管理的集成趋势带来的新概念,理论和方法的研究。
3.2 重视多学科交叉研究
HTV-2两次失败强调跨学科的问题。首先在于气动力和控制问题:飞行HTV-2偏航角的偏航角大于预先设计,和耦合的滚动操作,飞机在滚动方向;二是气动加热和材料问题:严重的气动加热使身体材料剥落,气压变化。和新需求、新布局,新未来飞机控制功能使空气动力学、结构、电厂越来越近,飞行控制耦合电厂不仅提供动力,也有重要的控制功能,不同的控制功能之间的有利和不利影响,多轴控制力矩引起高度耦合,我们应加强多学科交叉设计方法的研究,并积极探索多学科联合,协同设计研究和开发模式,如开展全面的产品设计。
4 结束语
综上所述,航天飞行器控制技术在我国的发展中起着很重要的作用,所以对航天飞行器控制技术的现状和发展趋势进行研究很有现实意义。
参考文献
航天工程育种的概念与优势
航天工程育种是利用空间宇宙粒子、微重力、弱地磁等综合因素的诱变作用进行农业生物遗传改良,亦称农业生物空间环境诱变育种,具体指利用返回式卫星、飞船等搭载农业生物,使其在空间环境中产生有益的遗传变异,返回地面后通过进一步选育来创造农业育种材料、培育新品种的农业生物高技术育种新方法。航天工程育种是空间科学与生命科学交叉研究的新领域。
航天环境是一种地球上无法比拟的特殊诱变源,航天工程育种具有三大优势:一是航天环境的诱变因素多,加之各种因素复合作用,对生物造成的损伤小,变异种类多、幅度大,可产生地面传统理化诱变得不到的变异;二是航天环境诱变产生的变异是DNA内部发生的重组和突变,属于生物体内源基因自身诱变改良,不存在基因安全性问题;三是育种周期缩短,航天环境诱发的变异大多在生物的第3~4代即可稳定,而常规育种则需要6~8代。发展航天工程育种技术及产业对于获得罕见突变基因种质资源,加快农作物优良品种培育,提高我国农业生产能力,保障农产品供给具有重要意义。
国外航天工程育种研究概况
20世纪60年代初,前苏联及美国的科学家开始利用卫星搭载植物种子上天,在返回地面的种子中发现其染色体畸变频率有较大幅度的增加。1996-1999年,俄罗斯等国在“和平号”空间站成功种植小麦、白菜和油菜等植物。到2009年底,美国国家航空航天局所属的作物生理学实验室已经从国际植物遗传资源库中筛选出适合空间站培植的超矮小麦、水稻、大豆、豌豆、番茄和青椒等作物品种或品系。目前,美、欧等国正在利用国际空间站进行太空植物试验研究,其最终目的是要让宇宙飞船成为“会飞的农场”。培育和筛选适宜在航天环境中生长的不同植物品种是国外航天生物工程研究的重要发展趋势,迄今为止,国外鲜见有关利用航天诱变进行农作物育种的研究报道。
我国航天工程育种进展
航天工程育种是我国科技工作者开创的一种新的农作物育种技术途径。自1987年我国首次利用返回式卫星搭载农作物种子开展航天诱变育种,特别是2006年组织实施国家航天育种工程、专门发射“实践八号”育种卫星以来,我国已经在航天工程育种技术队伍建设、农作物新品种培育、特异新种质和新材料创制、新品种培育的产业化以及航天工程育种机理研究等方面取得了重要进展。
航天工程新品种培育
通过组织实施国家航天育种工程,我国农作物航天工程育种研究取得了显著成绩,一大批产量和质量双高的新品种脱颖而出,特别是“十一五”以来,已利用航天工程育种技术先后在水稻、小麦、玉米、大豆、油菜、棉花、花生、芝麻、番茄、青椒、茄子、苜蓿等15种作物上培育出进入省级以上区域试验的优异新品系200多个,其优航2号水稻、鲁原502小麦、川单189玉米、克山1号大豆、中油5628油菜、中棉所50棉花、中花15号花生、航芝2号芝麻、皖红7号番茄、申粉998番茄、宇椒5号青椒、紫云2号辣椒、白茄2号茄子、农大601茄子、农箐8号苜蓿等85个农作物新品种或新组合分别通过国家或省级品种审(认)定,使我国利用航天工程技术育成的农作物品种总数达到110个。
科研人员充分利用航天工程育种诱变农作物种质创新的优势,获得了大量特异性十分突出的作物新种质、新材料。全国航天育种协作组从“实践八号”育种卫星搭载的植物材料后代中已筛选培育出400余份育种新资源,其中包括利用传统地面诱变育种技术不易获得的特异突变材料,例如:极早熟、抗病、强筋小麦新种质SP8581、SP801和SP135;优质、多蘖和高配合力的水稻新矮源材料CHA-1;表现优异的特色番茄自交系09-37-9,抗病毒病番茄96-22,早熟、高番茄红素番茄HY-2,耐贮运番茄沪番2561Sp6,高抗青枯病番茄HT-6,早熟甜椒自交系07DH132,抗病甜椒自交系09-388,炒椒型辣椒自交系05-14,抗病长白茄子E49-54等。这些优异新种质、新材料已为全国多家育种单位所引进,并广泛应用于农作物常规育种及杂种优势育种中,对促进我国农作物育种技术进步起到了重要作用。
③探月工程高级顾问栾恩杰表示:“嫦娥三号”任务带动了科学技术的进步,最终受益的终是老百姓。栾恩杰举例说,月球白天和黑夜的温差大致为300摄氏度左右,假设高温是零上130摄氏度,低温为零下170摄氏度,那么“嫦娥三号”所用的材料就必须达到这种温差要求。如果材料经不住这个温差造成的冷缩热胀,“嫦娥三号”就会散架。所以,实施“嫦娥三号”项目带动了材料研究。再比如,此次探月活动是无人的,要完成整个过程,就需要比有人的还精确的控制过程,就需要非常好的器件,包括探测器件、敏感器件、控制器件等。这对电子器件技术发展的促进作用也是非常大的。
④值得一提的是,美国“阿波罗计划”举世公认的成果是,它为美国的科技进步发挥了巨大作用:研制过程中产生了3000多项新技术,其中有1000多项已经转为民用,涉及很多行业,比如商品的条形码技术、旅游鞋气垫技术、重症监护室技术、彩超等。
⑤中国月球探测工程首席科学家欧阳自远认为,对普通民众来说,航天工程在短时间内不会直接解决我们“吃什么、穿什么、用什么”的问题,但技术的发展为此提供了强大的后盾。欧阳自远表示,月球环境高洁净、微重力、无污染,没有磁场和大气,适合开展物理和生命科学实验。除天文观测外,这种环境可以生产一些地球上无法生产的东西,比如昂贵的生物制品、药品,以及很多特殊材料。
⑥航天科技集团空间技术研究院研究员庞之浩介绍,“嫦娥三号”探月主要承担的科学任务和百姓生活也是相关的。例如,首次在月球上应用的极紫外相机,将对地球等离子体层的整体变化进行监测,反映地球空间环境变化。比如,太阳耀斑爆发就会对地球空间环境产生影响。
⑦探月工程高级顾问孙家栋深有感触地说:“其实,如今,每个老百姓的生活都已经和航天密不可分了。出门看天气,要靠气象卫星;_______。航天事业最终目的就在于服务国民经济建设,为经济建设、科学技术发展服务。北斗二期工程已经发射了16颗卫星,到2020年还要发射30颗。国家这样大量投资,为什么?除了国家安全的需要,最重要的是要满足国家经济建设的需要。我们发射了这么多遥感卫星,取得了大量的数据,为的是什么?也是这么个道理。但是,如何将这些海量的数据更好地用到国民经济当中是非常大的一个问题。它需要再创造再开发。航天最终要造福老百姓!”
⑧专家表示,航天育种可以培养出产量更高、质量更好、抗逆性更强的农作物品种,对于农业人口多、人均耕地少的我国来说,有着重要意义。悄悄隐藏在人们身边的航天科技还有很多。据《人民日报》报道,我国1100多种新型材料中有80%是在航天技术的牵引下完成的;航天员抗骨丢失、抗肌肉萎缩的技术成果,已部分应用于长期卧床病人的治疗;航天信息股份有限公司研制的增值税发票防伪税控系统,被誉为防止偷漏税的“杀手锏”“生命线”……这些你可能从没想过会跟航天搭上边的事,其实都是航天技术拉动和辐射的成果,也早已融入普通百姓的生活。
⑨中国航天科技集团五院载人飞船系统主任设计师邵立民表示,我国航天技术、设备以及组织管理模式牵引、推动、带动着多个领域的产业发展,从而对老百姓的生活产生着直接或间接的影响。他认为,从长远来看,这些影响将越发明显。邵立民表示,航天技术与我们联系紧密,虽然有些技术不是直接用在生活中,但其辐射效应大,影响深远。航天事业是一个综合运用多领域技术的系统,我国突破和掌握的关键技术以及设备、元器件等具有通用性,可以转移民用。
⑩中国航天科技集团公司董事长许达哲表示:“如今,每个老百姓的生活都和航天密不可分。出门看天气,要靠气象卫星;开车找方向,要用导航卫星;城市交通拥堵,航天技术还可以管理交通工具;等等。应用卫星已实现从实验型向业务服务型转变。目前,卫星在国家的国防安全、国民经济建设、环境灾害监测、广播通信保障、科学试验和社会生活等多个领域立下了汗马功劳。比如,在汶川地震、雅安地震等抢险救灾中,利用卫星通信、卫星遥感等技术,有效提升了抢险救灾能力,降低了灾害损失。再比如,利用卫星通信技术开发的卫星数字投递业务,建设‘农家书屋’,丰富了广大偏远山区群众的文化生活。”
?许达哲还指出:“我们还要加大航天技术转化的力度,将航天技术广泛应用国民经济主战场,服务城市管理、灾害应对、交通管理等,便利百姓生活。”
【思考练习】
1.试用一句话概括说明我国探月工程的意义。
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2.文章以一些人对发展“探月工程”的不同态度开篇有什么好处?
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3.文章第④段画线句子采用了哪些说明方法?有什么作用?
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4.选文第③段画线句中加点的“左右”一词能否删去?为什么?
1前言
航天技术的发展不仅带动了我国经济的发展而且还提高人民生活质量,增强我国国防力量,当今经济全球化,信息交往、各地之间业务往来,通信、交通等等都离不开航天技术所带来的科技成果。金属材料是我国航天领域发展不可或缺的材料,它比其他分子材料硬度高,耐热性能好,与无机非金属材料相比,金属材料有具有很好的韧性,因此在我国航天领域应用非常广泛,为了更加了解用于航天技术的金属材料,本文选择了几种常见的金属进行讲述其在航天领域当中的应用以及相应的热处理工艺。
2铝合金
2.1铝合金在航天领域的应用
铝合金材料是航天领域用量最大的金属材料,随着科技的发展,各种复合材料都在不断的发展,其性能也是优越与一般金属材料,虽然如此,但在航天领域铝合金的使用依然占有很大比例,铝合金具有优越的耐磨性以及良好的抗撞击性能总体性能优越于一般金属材料,,并且价格便宜,一般在航天领域的承载结构中都使用铝合金比如一些承载壁板,舱体结构等。所以在航天领域具有很大的用处。
2.2铝合金的热处理工艺
在我国科学技术不断发展的前提下,航天技术对铝合金的要求越来越严格,如何提高铝合金的综合性能是非常重要的任务之一,在研究过程中一方面是设计新型合金,一方面是对其热处理的更新,利用先进技术通过对铝合金加热处理,使得在高温环境下变形,在经过挤压,使得铝合金内部微观结构更加紧密化,内部的结晶程度更高,从而使得铝合金在应用中综合性能更加优秀。
3钛合金
3.1钛合金在航天领域的应用
钛合金在航天领域中具有很多用处,他与一般金属相比,具有耐高温、耐磨性能强,抗疲劳性能等优点,一般在航天领域中,钛合金运用于机舱的主承力结构,压气机叶片等等,在钛合金的试用下,无论是高温环境,还是超低温环境都能保证长时间持久的工作。因此随着航天领域科技的不断发展,钛合金的使用量也是逐渐增多,是具有前景的一种金属材料。
3.2钛合金的热处理工艺
钛合金的热处理工艺十分复杂,根据航天领域的不同需求,钛合金的热处理工艺也就不同,比如普通退火会使得钛合金内部的可塑性变高但与此同时也使得其强度变小,一般适用于一些飞行机器的零件,再比如双重退火,其工艺应用相比较而言稍微麻烦,处理之后的钛合金硬度会升高,但其可塑性相对降低,适用于需求较高的飞行零件。钛合金的热处理工艺还包括等温退火和固溶时效,根据航天领域不同需求以及应用的不同领域,来选择不同的热处理工艺。
4超高强度钢
4.1超高强度钢在航天领域的应用
超高强度钢具有很强的硬度及韧性,正因为其性能也使得该金属在航天领域的应用量保持持续上升,一般该金属适用于火箭发动机的壳体,飞行装备的推动器等所需高硬度的地方,正因如此对于在这种高压强度下的金属材料,其耐腐蚀性成为审核金属实用性的一项重大指标,如何提高超高强度钢的韧性是当前研究金属工艺的重要课题。
4.2超高强度钢的热处理工艺
一般超高强度钢都应保持其高强度的特性,针对该金属材料进行热处理时一般先进行淬火,在960度左右的高温下进行淬取,使其内部的含碳量降至最低,然后进行低温回火,提高材料的强度,随着科技的发展,在高强度钢的热处理工艺中也有先进的技术提高金属的性能,比如奥氏体加工、马氏加工,诱发相变等等。在经过热处理后的金属一般适用于机器的整体构架,高强度的零件等等。
5镁合金
5.1镁金属材料在航天领域的应用
镁金属材料在航天领域具有自身独特的性能良好的导热、导电性能以及对电磁的屏蔽性能使得镁金属在众多金属材料中脱颖而出,但镁金属却又一定的缺陷,那就是不耐腐蚀,也正是因为该缺点使得镁金属在应用当中,一些领域不能涉及当中,比如产品的储存、产品出制造都会带来影响,镁金属适用于工艺复杂的大型铸件,是我国金属材料航天领域非常重要的文件,比如通信卫星所使用的天线等等。
5.2镁金属材料的热处理工艺
镁金属材料的处理工艺非常复杂,根据所需性能的不同其热处理的加工工艺也就不同。一般镁金属的处理分为退火和固溶时效两大类。在实际应用中不同的淬火能力会使镁金属的性能得到不同程度的增减,从而应用到各个领域。
6结语
我国航天技术的飞速发展,使得我国经济水平并不断提高,人民生活水平得到翻天覆地的变化,军事力量也跻身进入世界前列,是我国国防实力的一大利器,由此可见航天技术的重要性,本文讲述了关于航天领域的几种金属,以及其性能,作用等等,随着科技的发展,航天技术的不断提高,我们应研发更加适合航天技术的金属材料,比如金属间化合物、高温合金等等,使得我国真正成为航天大国,实现中国的伟大复兴。
参考文献:
[1]姚瑶.智能机器人在航天领域中的应用[J].中国战略新兴产业,2017(08):79~82.
[2]吴国华,陈玉狮,丁文江.镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望[J].载人航天,2016(03):281~292.
[3]张成,杨海成,韩冬,王晓君,莫蓉,陆小蕊,龚军善.钛合金旋压技术在国内航天领域的应用及发展[J].固体火箭技术,2013(01):127~132.
当2008年北京奥运会取得圆满成功之际,我不经感叹:中华人民举办奥运的梦想实现了!这届奥运会的成功举办,代表的是中国正在崛起,也代表着中国在世界上的地位。
但,这一切是经历了八年的硝烟与战火换来的。1914年,日本趁第一次世界大战爆发之际,借机对德国在中国侵略的部队宣战,取代德国对中国的侵略地位。
1937年7月7日夜,日军借口一个士兵失踪,要进入北平西南宛平县城搜查。中国守军拒绝了这一无理的要求。日本士兵就等着这一句话。他们开枪开炮猛轰卢沟桥,向城内的中国守军进攻。中国守军奋起还击,拉开了中国人民抗日的序幕。谁知,这场仗竟打了八年之久。直至1945年,中国人民终于取得了胜利!
1949年10月1日,宣布“啦!”这标志着中国这头雄狮终于站起来了!
当1970年4月24日21时35分,我国第一颗人造卫星“东方红一号” 发射升空。这表示中国是继美国和前苏联之后的又一个拥有自主航天技术的国家。
随着航天技术的不断发展和相关应用的不断深入,太空经济时代已经到来,新兴的太空经济正在改变地球上人类生活的方方面面。太空经济日益呈现出基础性、强关联性、高促进性和高增长性的特征,成为世界经济发展和人类生活的重要组成部分。我国通过航天技术和航天产业的跨越式发展,奠定引领太空经济发展的产业基础,保证未来我国拥有制天权和日益强健的太空竞争力。
迎接太空经济到来
2007年9月17日,美国宇航局局长迈克尔•格里芬在华盛顿发表旨在纪念宇航局成立50周年的演讲时说,“太空经济”(SpaceEconomy)时代已经到来,美国宇航局所主导的太空活动开创了新的市场空间和新的经济增长点,技术创新将成为太空经济持续发展的动力。
太空经济,是指各种太空活动所创造的产品、服务和市场,太空经济时代到来的一个显著标志是,人类从更多地关注航天技术本身的进步,转向更加注重其应用。太空经济除包括空间技术与产品、空间应用、空间科学三大部分所形成的产业外,还包括由于进入太空、探索太空、获取太空资源等而衍生的技术、产业和经济效益。
太空经济自前苏联发射第一颗人造地球卫星开始,现在全世界每年要发射50颗~60颗卫星,紧密关联的卫星应用等产业规模也急剧扩大,太空经济的规模在50多年时间里增长了上千倍,是迄今为止增长最快的经济形态之一,类似的有互联网经济、移动通信、生物工程等。
航天产业成为太空经济主战场
太空经济包括卫星通信(如无线电通信)及卫星电视、远程医疗、点对点的全球导航、天气预报与气候监测、保障国家安全的太空资产等,这些太空经济活动主要是各航天强国通过发展航天产业来实现,目前全球各国通过每年发射不同的航天器带动航天产业快速发展。
全球商业航天是构成太空经济的主体,主要收入包括空间基础设施、产品以及服务的收入。根据美国航天基金会最近的《2011航天报告》统计,2010年全球航天工业经济总规模达到2765亿美元,这一数字较5年前增长40%,主要包括军用、民用和商业三部分,其中商业卫星应用达1020亿美元,同时商业基础设施支持产业近年来发展迅速,2011年产值达874亿美元。
航天产业将给全球带来巨大经济和社会效益
作为太空经济主战场的航天产业目前已经成为新的经济增长点,呈现规模加大、速度加快的发展势头,据美国航天基金会统计,2010年全球空间产业规模达到2765亿美元,通信、导航、遥感等卫星的商业化进程进一步加快。
由于航天技术产品和服务的高附加值和对传统产业改造的辐射作用以及对其他产业的渗透性和交叉融合性,因而可带来巨大的直接经济效益,同时它还有巨大的军事、经济和社会效益。美国、欧洲和国内一些研究机构和团体采用不同模型和方法对航天技术产业的经济与社会效益进行过多项研究评估,各国政府在航天领域的投入产出比为1:7至1:14之间。也就是说政府在航天领域每投入1美元,未来几年至十几年内得到的直接和间接回报大约为7~14美元。
例如在整个商业卫星的产业链中,平均每发射一颗卫星,卫星制造费用约1.2亿美元,火箭费用约为卫星造价的25%,约0.3亿美元,发射费用也是卫星的25%,为0.3亿美元,保险费约为前三项的20%,0.36亿美元,总计约2.16亿美元,卫星的制造、发射及应用之间的收益比例大致为2∶1∶7。
航天产业不仅一个国家硬实力的重要表现,也是支配性实力的重要体现,同时也是军事力量、经济力量和科技力量的综合体现,因此,世界各主要国家对航天技术发展都非常重视,并制定了相关航天发展战略计划。
天宫一号对接标志我国开始步入航天强国
空间站简介及各国发展情况
空间站(SpaceStation),是一种在近地轨道长时间运行,可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。空间站分为单一式和组合式两种,单一式空间站可由航天运载器一次发射入轨,组合式空间站则由航天运载器分批将组件送入轨道,在太空组装而成。
空间站的发展历程分为:试验性空间站―简易空间站―永久性载人空间站。到目前为止,全世界已发射了10个空间站,其中苏联共发射8座,美国发射1座,以及在轨运行的国际空间站。
天宫一号发射引领我国步入航天强国
空间站建造是我国载人航天任务最重要的一个步骤,我国载人航天按“三步走”发展战略实施:第一步是航天员上天;第二步实现多人多天飞行、航天员出舱,实现飞船与空间舱的交会对接,并发射短期有人照料的空间实验室;第三步建立永久性空间站。
神舟5号和神舟6号载人航天飞行任务的完满成功,表明我国已经实现了“第一步”的战略任务,突破了载人航天基本技术。神舟七号载人航天飞行任务的圆满成功,表明我国掌握了航天员空间出舱活动关键技术,是“第二步”战略任务的重要里程碑。
因此,要实现“三步走”发展战略,还有许多关键技术需要突破,包括突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,研制和发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题,建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。
目前任务是要突破空间交会对接关键技术,解决有一定规模、短期有人照料的空间应用问题,为实施“第三步”战略任务做准备。
我国目前的载人航天任务是实现第二步的后半部分,突破空间交会对接关键技术,解决有一定规模、短期有人照料的空间应用问题,为实施“第三步”战略任务做准备,天宫一号和神八对接将是实现这一关键步骤的主要载体。
天宫一号是我国首个空间实验室,将于今年三季度发射的目标飞行器,随后将分别与神舟八号、神舟九号、神舟十号飞船对接,从而建立第一个中国空间实验室。天宫一号实际上是空间实验室的实验版,采用两舱构型,分别为实验舱和资源舱,之后再发射神舟八号,神八是一艘无人的神舟飞船,与天宫一号进行无人自动对接试验。
在完成天宫一号和神舟系列飞船对接任务后,将在2011年至2015年之间发射天宫二号和天宫三号目标飞行器两个空间实验室,同时还将分别发射2艘无人飞船进行无人对接试验,然后再发射5艘飞船进行载人对接试验和载人驻留试验,预计在7年内连续发射7艘太空飞船。
天宫二号将主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。天宫三号将主要完成验证再生生保关键技术试验、航天员中期在轨驻留、货运飞船在轨试验等,还将开展部分空间科学和航天医学试验。
天宫一号和神八对接就是要突破空间交会对接这个世界性的关键技术,目前世界上有美国、俄罗斯、欧洲和日本研制的飞行器分别完成了与运行在地球轨道上目标飞行器的交会对接,但只有美国和俄罗斯掌握完整的交会对接技术,欧洲和日本交会对接技术方面分别靠美国或俄罗斯的技术支持。
我国航天产业发展进入快车道
半个多世纪以来,我国航天产业从无到有、从小到大、从弱到强,从仿制进程导弹到应用完成的地地、地空、海防导弹武器系统,从研制探空火箭到具备研制发射各种卫星和载人飞船的能力,航天技术从一片空白到跻身于世界先进行列。
天宫一号和神八对接标志着我国航天产业发展进入快车道,在发展过程中国家出台了很多支持航天产业发展的政策,如发改委在《关于加快培育战略性新兴产业有关意见的报告》中,对加快培育包括航天产业在内的战略性新兴产业做出了总体部署。
我国在2007年推出过《航天发展“十一五”规划》,它是一份航天领域第一个全面的发展规划,部署了包括载人航天工程、月球探测工程、卫星导航系统等九项主要任务。《航天发展“十二五”规划》目前正在制定中,预计会再次强调了航天产业发展方向,更加明确政府未来航天产业的侧重点。
与全球航天产业相比,我国航天产业的规模发展正处于高成长的前期阶段。首先作为全球世界的航天大国之一,我国航天产业规模与全球相比为1:14,占有率为7%左右,未来发展空间广阔;其次航天产业是兼具战略性和高科技性的尖端性行业,全球航天产业增长速度为10%左右,高于GDP增长1倍以上,我国航天产业近5年的增长速度为24%,也远高于同期GDP的增长。
因此,预计未来3-5年由于随着我国航天产业进入快速发展的关键阶段,行业将将保持25%以上的增长速度,在全球航天产业中处于领先的水平。
飞,为什么是夫类永恒的梦?这还得从古代说起。我国的古代人民就幻想着自己能像小鸟一样在空中飞翔,明朝人万户,为了能飞,竟然着人将自己捆在装有47支当时最大火箭的椅子上,手牵着巨大的风筝,试想通过火箭提供的动力升空,但是在爆炸中,他失败了。人类真正地开始飞行的时间,应该是1903年12月17日,当日,美国人莱特兄弟二人制造的“飞行者”号飞机,在其家乡基蒂霍克试飞成功,这标志着一个开端。
有了开端,必然有超越,现在航天航空技术已经十分可观了,但是未来的航空技术又会如何呢?
我预言:当然,这个预言是有根据的,2015年人类将登上火星,你不必为这个预言所惊呀,航天技术别说九年,五年之后是怎么样也猜不出来,这样预言完全不过分。
未来的航空航天技术,肯定会达到一个新的层次,航宇。航宇是一个全新的概念,它已经不是在太阳系中遨游那么简单,而是在银河系中遨游!我设想,未来肯定会发明一种新的飞行器,超光速航宇飞船。这种飞船的速度是首屈一指的,因为它的速度已经过了光速,也就是说,它的速度达到每秒30万千米以上,这样的话,时种就会变慢,这种飞行器,要以让我们了解银河系内的星系,就不定会发现一颗比地球更适合人类居住的地方,说不定也会发现外星人呢,未来的航天技术发展,肯定会再打一个可以让人类居住的家,比如说火星,它虽然十分荒凉,但一定会在人类未来的科技下变得“闪闪发光”据资料记载,在2035年。人类将在火星上建成永久基地,火星将成为我们的第二家园。
要到火星上去,必须得先去离地球最近的一星球----月球。月球我们人类虽然已经成功的登陆了,但是我们未来并不是去月球上呆几小时就走,而是在月球进行开发生产,并在月球上建造月球基地。人不要以为我说的是梦话,这已经离我们不远了。
未来还有一项航宇计划必须完成,那就是在太空中建造星际空港,方便航宇飞船的航行,这个计划。我估计,它相当于空间计划的300倍(难易度)因为这将是人类在诸多星球当中建造“公路”的雄伟计划,这看起来像公路,但比建公路要难成千上万倍。
航天科技集团公司两大主业已成为支撑集团公司规模化发展的重要支柱。2012年,航天技术应用产业和航天服务业总收人693.67亿元,两大产业呈显出较快增长势头。航天科技集团公司航天技术应用产业产品包括了多个领域的产品及服务,具体包括:卫星应用、电子信息、新材料、新能源、特种车辆及高端汽配、煤炭装备、石化装备、节能减排环保、空间生物、装备制造等领域,每个领域包括多个系统级、分系统级产品。各单位的产品和客户由于缺乏统一规划,存在不同程度交叉重叠现象。根据汇总统计,各单位具有代表性的产品类别,即多达300余种。航天服务业涉及领域为:卫星及地面运营服务、金融与投资服务、国际化服务、软件与信息服务、工程、咨询监理服务等。航天科技集团公司共有8个大型科研生产联合体,15家专业公司和若干直属单位。科研生产联合体和专业公司下属多个研究所、公司、工厂,从事航天技术应用产业和航天服务业的独立法人单位在300家以上。集团公司现在为总部一院、直属公司一厂所、子公司三级架构,各个单位均为独立法人。各厂所、子公司是航天科技集团公司两大主业的经营主体,负责产品从设计、生产、制造到销售、售后等各个环节的工作。大型科研生产联合体的两业收入占据两业总收人的70%以上。
1.2航天科技集团公司两大主业营销管理现状
集团公司两业现有营销组织形式在此架构下,作为两大主业的顶层归口管理部门,航天科技集团公司总部负责制定与营销有关的规划、计划,指导、牵引、协调各院、直属公司在两业的营销行为。各院在院本级通常将营销职能打包放人一个戴若干个部门,亦进行归口管理,指导下属厂、所、子公司的营销行为。集团公司各直属公司通过与院及其下属单位进行互动,协助院及其下属单位开展营销活动,并管理自身可提供服务的营销行为。各院下属的厂、所、公司,是营销行为的主体实施单位,既负责产品的研发生产,又管理本单位营销行为,进行市场调研、营销推介、品牌维护、产品制造、客户公关、履约执行等工作,其内部营销部门具有相当的独立性。综上所述,现阶段航天科技集团公司两大主业营销管理模式主要是分权化模式,或者说处于从分权化模式向仅整合营销控制模式的转变过程中。
1.3航天科技集团公司两大主业营销存在问题分析
航天科技集团公司两大主业营销主体是厂、所及其子公司,按管理层级分是以三级和四级公司为主,三级和四级公司的两业经营收人规模大部分是在几千万到几亿元之间,航天科技集团公司两大主业年销售收入5亿元以上的三级和四级公司仅有10余家,且都在30亿以内。同时,产品种类繁多,面对的客户干差万别。航天科技集团公司两大主业整体呈现出散、小、弱的局面。这与航天两大主业发展的历程有关,在国家倡导民时期,当时很多的军工单位都在发展民品,由于其底子薄,航天单位在原有的技术基础上,研制出相关的产品并投放市场,没有大规模联合威进行大量投入去发展民用产业。航天各单位涉及的技术种类涉及面广,依托各单位的专业技术发展起来的民品便是干差万别。虽经过多年的发展,有些企业做大,有些企业被市场淘汰,但大多数的企业还是没有摆脱散、小、弱的局面,在航天科技集团公司内部都出现了很多同类产品相互竞争的局面。作为营销主体的三级和四级公司所佣有的营销资源相对来说较少,营销渠道主要靠销售人员的能力和逐步积累,企业的规模不大,盈利能力偏弱,以及销售成本的压力导致营销队伍不可能太庞大,可能导致营销战略、市场策划和分析的缺失绒是部分缺失。本文认为,从营销管理的角度来说:缺少营销渠道资源,缺乏营销战略、市场策划和产品规划,是当前困扰营销主体的主要问题。按照上述的从分权化模式向仅整合营销控制功能模式,再向市场和销售职能分离模式成者是集权式营销管控模式的转变,是大多数企业营销管控发展之路。航天科技集团公司存在一定的特殊性,其产品种类多,营销资源分散,如果要将各级单位的市场职能上升到集团公司总部,需要从体制机制上做相当大的变革,航天科技集团公司两大主业很多单位要进行划转、重组,此种改革可能会冲击众多单位的核心竞争力,无法实现军民有效融合,无法获得航天技术的有效支撑,不利于当前状况的改善,并且具有较大风险。营销的对象决定了营销的方式,每个行业的营销模式不尽相同,多年发展起来的航天科技集团公司两大主业产品种类众多,营销资源大多聚集在三级和四级公司内部,如何实现航天科技集团公司内部的营销资源有效利用,其次,营销的效率是至关重要的因素,多级管理因管理链条过长,影响营销的效率,如何提高营销效率。
2相关建议
通过对以上情况的分析,仅从营销管理的角度,本文提出观点供读者参考:
2.1在各院设里市场部,加强营销战略、营销管控、市场策划、产品规划方面的能力.逐步推进所属三级和四级公司的市场职能上升
各总体院两大主业收人规模在80亿一11。亿元,大多数的分系统院两大主业收人在50亿一70亿元,产业已经具备一定规模。院级市场部履行品牌建设、市场规划、市场分析、大型推介等职能,同时承担对产品线的反馈功能,各单位的销售部门承担销售职责。院级市场部能够起到院内单位有效营销资源的有效利用,建立起院级的营销平‘入口。
“一超三强”新格局初步形成
人类航天发展50多年来,世界航天战略格局从发展初期的“两强争霸”,逐步演化为“一超一强、多方追赶”的发展态势。尽管美国依然是世界超级航天强国,欧洲和俄罗斯仍然拥有世界航天强国的实力,但是由于全球经济复苏缓慢,美、欧等政府正面临财政困局,未来对航天的投入可能影响其竞争优势地位。值得关注的是,从2011年以来,中国航天竞争实力快速提升,世界航天战略格局正在向美、俄、欧、中“一超三强,多方角力”的新格局演进。
美国仍是世界航天超级强国
美国富创公司的2012年《国家航天竞争力指数》报告指出:虽然美国在航天竞争力方面继续保持全方位的领导地位,但随着其他国家航天能力的不断增强,美国的相对领先地位已经连续第五年下滑,同时美国在航天领域正在经历的巨大转变有可能使其优势地位处于重大不确定性中。尽管如此,美国的航天技术实力、航天投入强度、航天创新能力和航天产业基础仍然稳居世界领导地位。例如美国仍是拥有在轨服役航天器最多的超级强国,目前总量达460多个;其军用和民用航天投入约占全球航天总投入的70%;在2012年全球航天制造与发射服务业50强排行榜的前10名中,美国国际一流宇航公司占8个。
中国航天快速崛起且后劲十足
中国政府2011年12月的《航天白皮书》指出:“近年来,中国航天事业发展迅速,在若干重要技术领域跻身世界先进行列”。2012年神舟九号载人飞船首次与天宫一号交会对接成功,以及北斗导航卫星区域系统建成并提供导航、定位、授时和短报文通信服务,就是中国航天跻身世界先进行列的最新例证。
据富创公司2012年《国家航天竞争力指数》报告分析得出的重要结论:过去5年中国航天竞争力增长了41%,是全球10个主要航天国家中增长最快的国家;同时富创公司还对过去10年(2002年~2011年)间各主要航天国家航天制造与发射服务业的业绩进行了统计分析,显示中国航天制造业名列美国、俄罗斯、欧洲之后的第4位,发射服务业名列俄罗斯和美国之后的第3位。2012年,中国航天共完成19次发射任务,将28个航天器成功送入太空,航天发射次数再次超过美国,在俄罗斯之后位居世界第二。
俄罗斯制定雄心勃勃航天发展战略
2012年4月28日,俄罗斯联邦航天局《2030年前及未来俄罗斯航天发展战略(草案)》。在此项战略计划中,航天局向政府提出分四阶段完成九大航天发展任务,以确保实现“俄罗斯航天技术处于世界先进水平,巩固俄罗斯在航天领域领先地位”的战略目标,旨在重振俄罗斯的航天辉煌,巩固俄罗斯的航天强国地位。为了实现这一目标,俄罗斯将在未来18年以及更长的时间里,力图在载人航天、深空探测、运载火箭研制、发射场建设等领域实现突破性发展。
新航天战略还明确了未来航天活动三大优先方向:一是发展航天通信、对地观测、卫星导航等系统,以及用于基础研究的航天设备和技术;二是建造用于载人、载货的飞船和行星着陆设备,以及可重复使用的航天发射系统;三是实施载人探测火星的国际合作,为建造新一代空间站而建立科学技术储备。
欧洲主推“大航天计划”
为了改变欧洲航天力量分散的局面,欧盟连续出台政策文件以推行一体化发展的理念。2007年出台《欧洲航天政策》,为未来欧盟航天领域的发展,明确方向和重点。欧盟当前航天发展的重点是“全球环境与安全监视”(GMES)系统和“伽利略”(GALILEO)卫星导航系统。由于受到欧盟成员国内部经费分摊、技术发展和各自防务需求等问题的困扰,加上欧债危机,欧洲航天一体化进程困难重重。2012年11月底,在欧盟部长级会议上,法国和德国就联合建造“阿里安”5ME重型过渡性火箭达成一致,该火箭将于2017年首飞。欧空局将开始打造迷你型可重复使用的空天飞机以及为美国航宇局“猎户座”建造服务舱。
在现代社会中,科学技术迅猛发展。当人不断塑造出新技术的同时,技术、工程反过来对人产生巨大的影响。人越来越离不开技术,而技术越来越趋近于人自身,带来一系列道德和伦理问题,亟待人们充分认识产生必然性和思想冲击,以减少其对社会生活秩序协调和稳定带来的影响,注重科技发展的同时加强科技伦理道德的构建和完善,使两者协同发展,更好地推动社会和谐发展。
一、科技时代凸显的道德难题
新技术在我们身边逐渐成长发展起来,它不但被应用于我们的衣食住行,还逐渐浸入我们的肌体。这说明:技术不止是从外部,还从内部影响到人。近15年以来,我们越发感受到技术对人的迫近。生物医学与信息科学技术的不断结合和相互渗透是导致上述现象产生的直接原因。
新技术也给人类社会带来了新的风险。比如,转基因食品是出于某种目的被制造出来的,它在为生产者带来利润的同时,也潜藏着不为人知的、目前无法预测的风险。这种风险可能体现在种子的转化或基因漂移等方面。在过去的20年,随着新技术的产生,人类社会也出现了种种前所未有的新疾病。
1992年,有学者提出如下的技术伦理原则:当发明一种新技术(或研制出一种新产品)时,发明者有责任事先预测新技术(或新产品)的潜在风险,并必须把这种有可能引发危机的潜在风险告知公众。这种技术伦理原则已经被越来越多的学者所认可。欧盟认可并执行了这个原则,而美国对此采取了沉默的态度。前些年在新技术竞争中,欧美已经出现过因为担心公示新技术风险会影响产品的销路而采取隐瞒手段的案例。
任何事情都是有两面性的,科技在给人类带来巨大方便和快捷的同时也给人类生活带来了巨大的负面影响,其中最大的莫过于对人类社会伦理的挑战。近百年来,随着科技和社会的发展,科技伦理问题一直都是人们关注和讨论的焦点,对于如今的社会,科技对伦理的挑战主要表现在以下几个方面:
(1)信息技术发展中的伦理问题。1945年,美国人发明了世界上第一台电子计算机。此后,随着集成电路和微电子技术的发展,微型计算机应运而生,使计算机进入了普通百姓的工作和生活中。计算机与通信技术结合后诞生了国际互联网(因特网),它的出现和发展急剧地改变着人们的工作、生活和交往方式,带来了划时代的巨大进步,但网络技术的发展也给伦理道德构成了很大冲击。如:电脑黑客问题、人格缺陷问题、信息污染问题、信息安全问题、侵犯个人隐私权问题和知识产权问题、文化霸权等一系列有悖于传统道德的现象,变成了当今全社会的热点和难点问题。
(2)生物技术发展中的伦理问题。生物技术作为世界上一项尖端技术和产业,给人类的生产和生活以及我们赖以生存的环境带来了重大的变革,极大地推动了人类社会的进步,在农业、医学、工业生产和环境保护等方面显示出巨大的威力,它所展现的美好发展前景引起了各国的高度重视。但是,在其发展过程中,随之而来也出现了一些社会道德问题。如,人工生殖技术中人工授精技术、试管婴儿技术引发的伦理问题;克隆技术引发的影响人类进化、人类多元性和复杂性、人类的尊严、社会伦理关系等伦理问题;基因技术与人类基因组研究引发的基因专利化问题、基因歧视问题、人工干预生命的危险性问题、基因决定论与所谓“优生”问题、基因治疗中的负面伦理问题等,它会不会把人类带入一个未知世界,引起全社会的伦理恐惧。
(3)核技术发展中的伦理问题。1945年7月16日世界第一个原子弹试爆成功,同年8月6日和9日,美国在日本广岛和长崎相继投下了两颗原子弹。它对结束第二次世界大战起到了重要作用,但是,原子弹的巨大杀伤力和破坏力也展现于公众面前,从此引起了人们对核战争、核污染、消除核威胁、以及超级大国的核讹诈等维护世界和平、保障人类安全诸问题深深的忧虑。
(4)航天技术发展中的伦理问题。自从1957年10月4日苏联成功发射世界上第一颗人造地球卫星后,人类进入了航天技术(或空间技术)发展的时代,从此拉开了航天领域竞争的序幕。40多年来,航天技术得到了飞速发展,一个又一个的航天技术成果相继出现,与此同时,构建太空道德问题也日渐迫切。航天领域突出的道德问题如:空间资源的归属问题,和平利用太空问题,保护太空环境问题等引发成全球问题。
(5)纳米技术发展中的伦理问题。纳米技术的发展将使人类能够通过调动单个分子、原子制造出某种微型和超微型的器件或某种体积很小的智能机器,它们可能被应用于许多不同的领域,被植入人体或人脑中发挥作用是其诱人的应用领域之一,但同时可能会给人类带来无法预见的潜在危险。不可避免地造成了一定的“道德真空”,给人们制造着“道德危机”的惊慌,给社会生活秩序的协调和稳定带来了不小的影响。
二、科技伦理道德教育的必要性和重要性
(1)科技伦理道德教育是科技伦理道德规范发挥作用的重要保证。科技活动须遵守科技伦理道德规范,因为“无论是从研究手段(实验)还是从研究目的(应用)来看,科技活动在很大程度上都不再是一种价值中立的行动,而是同其他的人类行为一样受制于普遍的道德准则与规范,这就要求科技工作者在设计与实施这一自觉的行为之时不仅不能忘记自己的职业道德(内在责任),而且更不能忘记自己的外在责任,即不能忘记自己面对社会的巨大责任,不能漠视科技伦理的存在。”科技工作者在教育与自我教育中严格要求自己,坚守自己的责任,以科技伦理道德规范为准绳,重视科技伦理道德教育,同时也是科技伦理道德规范发挥作用的必要条件,由于科技工作者单单靠知识和技巧并不能使生活幸福和高尚,还需要进行科技伦理道德教育,经由教育,使科技伦理道德规范指导科技工作者的行为活动,为他们的志向导航,是他们追求正当的、有价值的真理基石,也是制约科技工作者行为的规章制度,能够在一定程度和范围内约束科技工作者的行为活动,这是科技职业道德的基本规范,教育之使其言行举止合规顺矩。
(2)科技伦理道德教育有利于营造良好的科技伦理道德环境。科学研究与伦理道德问题、科技工作者的道德修养及社会责任问题、人类中心主义论争的实质问题,以及科技伦理学的学科建设问题,试管婴儿、器官移植、代孕母亲、安乐死等等现时问题,这些问题的解决,需要科技伦理道德教育先行,21世纪是生物和信息技术世界,营造良好的科技伦理道德环境,加强科技伦理道德教育尤其必要,就象爱因斯坦所说:“如果你们想使你们一生的工作有益于人类,那么,你们只懂得应用科学本身是不够的。关心人的本身应当始终成为一切技术上奋斗的主要目标;关心怎样组织人的劳动和产品分配这样一些尚未解决的重大问题,用以保证我们科学思想的成果会造福于人类,而不致成为祸害。”科技工作者在进行自我教育的同时,应该具有科技伦理道德责任意识,始终坚持正确的思想导向,以奉献于人类社会进步发展事业而自豪,以能够为人类的幸福生活作出贡献而快乐。通过教育,科技工作者能够自我约束,在创新活动中奉献自己的智慧,为营造良好的科技伦理道德环境做出自己应有的贡献。
三、加强科技伦理道德教育的具体手段
(1) 运用经济手段加强科技伦理道德教育。在“科技―经济―社会”一体化时代,伦理不是抽象的、永恒的,而是具体的、历史的以一定的经济形态为基础,并反映和折射经济生活。恩格斯说:“在社会历史领域内进行活动的,全是具有意识的,经过思虑或凭激情行动的、追求某种目的的人;任何事情的发生都不是没有自觉的意图,没有预期的目的的。”科技工作者的科技活动也是有目的的,经由一定的目的而进行自己的行为选择就会涉及到利益问题,马克思认为,“‘思想’一旦离开‘利益’,就一定会使自己出丑,”“人们奋斗所争取的一切,都同他们的利益有关。”而利益和伦理道德是分不开的,科技伦理道德的利益范畴关乎科技工作者的切身生活,科学技术促进经济的快速发展,而经济的发展却影响着道德的变革,道德教育呈现出与科学技术日趋紧密结合的趋势,它是协调社会经济与道德问题的重要措施,运用经济调控政策,进行适宜的科技伦理道德教育,实行物质奖励措施,使个体安居乐业,满足其基本的生活生存需要,正如东汉王充所说:“礼仪之行在谷足”。因此,运用经济手段促进科技伦理道德教育的深入开展,使科技工作者以富足的精力投入到科研工作中,创造出更多的科技成果。
(2)加强法律监督,建立道德约束体系。法律建设对科技进步的积极作用,一方面表现为通过法律手段来组织和管理科学技术活动,调整科技社会关系,鼓励发明创造,保护知识产权,创造科技进步的良好社会环境;另一方面,通过法律手段防范和禁止对科技成果的非道德和反人类的滥用。
(3)倡导建立新科技伦理道德观。一方面,科技发展影响和决定着科技伦理道德观的性质、方向和变革。科学技术以强大的物质力量推动着社会结构的变革,又以空前的精神力量渗透到科技价值观念中。另一方面,科技伦理道德观又对科学技术的发展具有不可或缺的能动反作用。正确的科技伦理道德观会促进科学技术的进一步发展;错误的科技伦理道德观会延缓甚至阻碍科技的发展。
从无到有、从弱到强,中国载人航天事业不断取得新突破。中国进行载人航天研究的历史可以追溯到20世纪70年代初,在中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”上天之后。当时的国防部五院院长钱学森就提出,中国要搞载人航天。国家当时将这个项目命名为“714工程”,并将飞船命名为“曙光一号”。进入80年代后,中国的空间技术取得了长足的发展,具备了返回式卫星、气象卫星、资源卫星、通信卫星等各种应用卫星的研制和发射能力。特别是1975年,中国成功发射并回收了第一颗返回式卫星,使中国成为世界上继美国和苏联之后第三个掌握了卫星回收技术的国家,这为中国开展载人航天技术研究打下了坚实的基础。
1986年3月3日,王淦昌、陈芳允、杨嘉墀、王大珩四位科学家联名向中央呈报了一份《关于跟踪世界战略性高技术发展》的建议。中央很快就批准了这个建议,这就是后来著名的“863”计划。“863”计划对中国载人航天工程起到了催生的作用。1992年1月,中国政府批准载人航天工程正式上马,并命名为“921”工程。在“921”工程的七大系统中,核心是载人飞船。1992年9月,中央决策实施载人航天工程并确定了我国载人航天“三步走”的发展战略:第一步,发射载人飞船;第二步,发射空间实验室;第三步,建造空间站。从1999年以来,中国载人航天工程共进行了11次飞行任务,先后实现了从无人飞行到载人飞行,从一人一天到多人多天,从舱内实验到出舱活动,从单个飞行器飞行到两个航天器交会对接等一系列重大突破,取得了圆满成功。
2012年浙江高考理科综合卷的第15题,考查学生用物理知识和天文航天知识,以及用数学知识解决物理问题的能力。同样的,浙江2011年的第19题,2010年的第20题和2009年的第19题,考的都是这些知识和能力。其他省份和全国卷也都存在这一现象:天文和航天知识在物理高考中几乎年年出现。这表明在新课程标准的指导下,现行的高中物理教材和考试题型都紧跟时代的发展,反映现代科技的进步。教师在课堂教学过程中,需要注意增加物理的实用性和趣味性,使学生能把枯燥的物理理论和当代高新科学技术发展联系起来,增强学生的求知欲。特别是天文学和航天技术的发展这些内容。
一、物理学与天文知识、航天技术的关系
天文学在物理学中扮演着一个很特殊的角色。它是物理学的一个重要分支,又占据了物理学中一个相对重要的地位。它的发展是极其曲折而又激动人心的,每一次进步都带动了整个物理学界的巨大变革。而物理学界里程碑似的成绩无不有与之相关的地方,无不有其应用的地方。哥白尼的日心说带来了天文学的一次翻天覆地的变革。之后导致了天体物理学的自诞生以来最为飞速的一次发展,其中牛顿的万有引力的影响是极其深远的。它给天文学家解释许多问题提供了一个最有力的论证。
航天技术是一门高度综合性的科学技术,是很多现代科学和技术成就的综合集成。航天技术的设想来源于基础物理学中的力学和热学,而其发展主要依赖于电子技术、自动化技术、遥感技术和计算机技术等众多先进技术的发展。而这些技术的发展都离不开物理学基础理论的研究。如没有电磁学的发展,人类就无法使用电能,也无法生产电子产品,其他的高新技术就更加无法实现了。
二、扎实掌握高中物理基础知识
1.构建完整的知识脉络。
与天文、航天联系的物理问题主要考查了学生的力学和电磁学方面的知识。如:圆周运动,万有引力,洛伦兹力等知识点。如2009年浙江理综卷第19题,“关于太阳和月球对地上相同质量海水的引力”,考查的就是万有引力定律。2010年浙江理综卷的第20题“宇宙飞船以周期为T绕地球做圆周运动……”考查的就是圆周运动与航天知识,以及用数学解决物理问题的能力。2011年浙江理综卷的第19题“探测X星球”,考查的也是万有引力和圆周运动,体现了理的实用性。
通过认真理解题目信息,联系所学物理知识,建立物理模型,就能运用所学的知识轻松解决这类问题。这需要学生全面、完整、系统地掌握相关的知识。具体有开普勒的三大行星运动定律:轨道定律、面积定律和周期定律;万有引力定律,包括万有引力定律的发现,定律公式,引力常量及其测定G,以及万有引力定律在实际中的应用:计算地球质量、中心天体质量和发现未知天体。宇宙航行章节中的三个宇宙速度及人造地球卫星的运行都需要扎实地掌握。
2.补充天文知识,激发学习兴趣。
有高中物理中,在介绍万有引力定律时,为了让学生感受万有引力定律的巨大作用,我引用了这样两个事实:哈雷应用万有引力定律预言了彗星的回归和勒维耶根据万有引力定律完成了对海王星位置的推算。这不仅证明了万有引力定律的正确性,而且是物理学和天文学互动发展的有力例证。
教师还可以在课堂上及时补充一些天文常识,开阔学生的视野,提高学生的兴趣,激发他们学好物理的主动性。如:中国为何远古就有“金木水火土”五行说呢?虽不科学,但也并非完全不科学,因为太阳系中唯有“金木水火土”五大行星,是用肉眼能观察到的,其他都要用望远镜才能观测到,而我们的祖先很早就对此有了记录,作为后辈的我们更要鞭策自己不断努力了。
再比如金星,又名太白金星,它是天空中最亮的星星,所以一眼就能看到它。它又叫启明星,每天天快要亮时,它出现在东方,很明亮,太阳出来后消失。它又被叫做长庚星,因为傍晚太阳落下不久,最早在西方天边出现的星星就是它。由于它的明亮,西方人把它叫做“爱神之星”。木星,体积最大的行星,它的亮度仅次于金星,也较早呈现天空中,西方人把它命为“众神之父”。
三、关注天文学的热点和新发现
宇宙大爆炸理论,黑洞,中子星这些都是天文学上最热门的研究领域,也是高考的热点。如果学生平时对这些知识有所关注,就可以在短时间内迅速理解题意,正确解答出来。
如2009年安徽理综卷的第16题,先给出宇宙大爆炸理论,假如真是这样,要求学生选出标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系图像。该题考查的知识点很简单,就是对运动图像的分析,看懂题目,准确了解题意,选择正确的图像并不难。
2009年江苏高考物理第3题以“英国《新科学家》杂志评选出了2008年度世界8项科学之最”之一的“最小黑洞”为背景,紧跟国际新动向。但此题考查的仍然是万有引力定律的应用。虽然知识点非常简单,但是具备相关的天文知识,却能帮助学生更快地解题。尤其是其中计算结果精确到数量级,是天文中常见的估算法的运用。
2009年四川6月的高考,引用的是当年4月底美国的天文发现:代号为2009HC82,与太阳系其他行星逆向运行的小行星。可见高考对天文上的新发现的关注程度。
四、关注我国航天事业的发展
当我国重大天文和航天事件发生时,物理高考中常常会联系这些问题。比如2000年1月26日我国发射卫星,全国卷和天津、广东卷都考了;又如和平号退役,神舟2号、神舟4号、嫦娥一号等重大科技事件的发生,也在当年的高考中体现出来。如2008年的广东卷第12题的“嫦娥一号”奔月示意图,北京卷第17题“嫦娥一号”卫星,2009年福建理综卷的第14题的“嫦娥一号”月球探测器,2009年重庆理综题第17题都以“嫦娥一号”为背景,考查万有引力和圆周运动的知识点。
2010年安徽理综卷第17题,虽然考查的知识点依旧是万有引力定律的应用,却是以“我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器‘萤火一号’”为背景,时代感很强。可以预见,火星探测器项目还会随着今后航天技术的发展而在未来的高考题中成为被高度关注的对象。
在今年的高考中,江苏高考物理第8题也考到了我国航天的最新发展:2011年8月,“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道,我国成为世界上第三个造访该点的国家。如图所示,该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上,一飞行器处于该点,在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动,则此飞行器的(?摇?摇?摇)
(A)线速度大于地球的线速度
(B)向心加速度大于地球的向心加速度
(C)向心力仅由太阳的引力提供
(D)向心力仅由地球的引力提供
该题并不难,考查的是匀速圆周运动的知识,但了解一定的航天知识对学生题意理解和考场发挥起着很重要的作用。因此,教师应该多关注生活中发生的重大事件,特别是我国航天事业的新发展。同时也引导学生多关注这方面的知识。关注我国天文和航天技术的发展,还有助于增强学生的民族自豪感和社会责任感,同时使学生对物理学在实际科技生产中的应用有更深的认识,激发学生对物理学习的兴趣,提高学生的积极性和主动性。
8月15日,两院院士王希季、闵桂荣主持的研究课题――《空间太阳能电站技术发展预测和对策研究》通过中国科学院学部常委会评审。王希季院士1958年开始空间技术研究,系中国第一代航天人。他在接受本刊采访时说,中科院学部常委会提议,以院士建议方式上报相关研究成果。 美俄威武的国际空间站让人对中国未来的空间太阳能电站充满了想象。
终结能源危机?
空间太阳能电站最早于1968年由美国科学家Peter Glaser首次提出。其基本构想是在外层空间将太阳能转化为电能,通过微波或激光等无线传输方式传输到地面,再转换成电能以供使用。
在地球同步轨道上,太阳辐射每平方米达到1353瓦,比地面平均辐射值高出5-7倍,不受昼夜、大气层和气候的影响,是人类目前所能大规模开发的最理想的清洁能源。在这里建设太阳能电站,99%的时间均可全额发电,向地面稳定传输能量,不受昼夜、天气、气候地震、海啸、飓风等的影响。
基于以上优势,空间太阳能电站和核聚变电站并列为人类解决能源危机的两个终极选择。但迄今为止,可控核聚变仍没有解决最基本的理论问题,能否在50年内实现发电还很难说。相比之下,空间太阳能电站已经解决了基础性的科学和理论问题,更具吸引力。
但是,建造空间太阳能电站涉及空间太阳能发电技术、无线能量传输技术、大型结构在轨组装及维护技术、重型火箭运输技术、新材料等,在这些技术取得重大突破以前,商业前景并不乐观。
根据美国航空航天局(NASA)所给定的技术参数,并基于使用周期进行成本分析,空间太阳能或许能以10美分/千瓦时的价格全天候稳定供电。但最棘手的问题是,根据目前的技术水平,一个1吉瓦的空间太阳能电站,重量在万吨左右,需要以每千克400美元的价格将材料运送到近地轨道,经济上才具备可行性。现有航天技术显然仍难以满足这种需要,以致40多年来,空间太阳能电站一直停留在研发阶段,迄今并没有一个验证系统上天。
目前,在这一领域走在最前沿的是美国和日本。美国计划于2030年实现1吉瓦太阳能电站的商业运行;美国PG&E公司在2009年与Solaren公司签署协议,订购后者20万千瓦的太阳能电站,标志SPS开始进入实质性运作。
据知情人透露,NASA设想投资1万亿美元,到2050年时将2-5吉瓦的电力输送回地球。
日本紧步后尘。2009年,日本“10年宇宙基本计划”,“天基太阳能发电”项目纳入其中。它们所作的经济分析显示,如果SPS发电规模达到吉瓦级,电价将低于目前的煤、油发电。基于此,三菱公司拟投入200多亿美元,在2030年建成世界第一个吉瓦级商业SPS系统。
该项目得到了日本社会的普遍支持。当年的民调显示,90%的受调查者支持SPS开发。特别是福岛核泄漏事故以后,日本研发天基太阳能的意愿更趋强烈,目前正在国际空间站上积极准备能量传输试验。
王希季说,如果投资到位,按照日本确定的技术路线图,2030年实现商业运行是有希望的。
在日本“10年宇宙基本计划”前后,中国多位专家上报中央,建议发展空间太阳能电站。2010年8月25日,中国空间技术研究院主持召开空间太阳能电站发展技术全国研讨会。与会专家估计,到2050年空间太阳能电站提供的电力将占全球能源的20%以上。
他们测算中国国土面积所对应的地球静止轨道上,可以开发利用的空间太阳能资源不少于600亿千瓦,而中国目前发电装机,包括火电、核电、水电、风电,总量不到10亿千瓦。也就是说,空间太阳能如果得到有效开发,解决中国能源需求绰绰有余。
会议建议中国政府尽快启动空间太阳能电站计划,把这一实用工程纳入发展计划。
中科院学部咨询项目《空间太阳能电站技术发展预测和对策研究》也就在这前后立项开题。课题组以王希季、闵桂荣两人为主,汇集了7位院士,20多位技术人员,历时一年多,于今年8月结题。“课题的主要任务是围绕顶层设计,解决关键问题。”王希季说。
2040年建成商业电站
课题组在结题报告中提出“三步走”发展战略:第一步,由国家发改委抓总进行工程论证和顶层设计,明确发展目标,提出发展路线图和工程初始方案;第二步,在2020年前深入方案论证,提出关键的技术难点,分头组织攻关;第三步,在2030年完成整站研制、在轨实验和验证工作,2040年建成商业电站。
他们强调中国在发展空间太阳能电站上应走自己的道路,不必跟风美、日。美国、日本提出的商业化电站规模都在吉瓦级,以目前的航天技术,要组装这样一个空间太阳能电站,需要送入近地轨道的物资重量超过1万吨,相当于人类50多年来发射的所有航天器的总和,即使是运载能力在100吨级的重型火箭,也要10年时间才能完成发射任务a
课题组设想的空间太阳能电站使用寿命在30年以上,采用航天员和机器人的组合方式进行在轨组装和维护,并以微波方式向地面传输能量(高能激光波束因危及飞行器安全,只有在确保安全的前提下,才能考虑激光传输)。考虑到空间运输能力在今后20-30年内难有大的突破,他们建议中国第一批空间太阳能电站容量,在10-50万千瓦量级之间选择。
王希季说,初期发展规模要适度,选择这个量级可以确保中国在拥有了100吨级重型运载火箭后,1年内即能完成空间太阳能电站的发射组装任务。