工程师论文论新科技发展管理的创新技术应用

　　摘要：运载和卫星制造、空间通讯、空间导航、空间遥感等产业已基本成熟，并产生出巨大的经济和社会效益;空间材料、空间制药、农作物空间育种、空间发电、月球和火星资源利用、地球外生存栖息空间和星际旅行等已出现产业雏形，显示出诱人的产业前景。

　　本文选自：《中国科技史杂志》主管单位：中国科学技术协会，主办单位：中国科学技术史学会中国科学院自然科学史研究所，创刊时间：1980-05-01，出版周期：季刊，国内刊号：11-5254/N，国际刊号：1673-1441，邮发代号：82-323。本刊是国内唯一系统汇集中国科技史料的大型学术期刊。主要刊载内容：中国各历史时期科技发展的第一手史料，特别是近代珍贵的科技文献的实录、科学家自传、回忆录和访谈录等。中国科技史综述：著名科学家、发明家、经验教训、创业史片断、主要著述、有意义的趣闻轶事等;某一学科或某一重要科技创立和发展过程;重要科技社团和科研机构的沿革;科技教育组织、科技人才的培养与科学技术交流，先进技术的引进、改进和创新，科学思想的传播和吸收等;科技书刊出版史等。中国科技史资料的考证。

　　宇宙的起源与演化是自然科学重大基本问题之一。宇宙探索将极大地拓宽人类的视野，真正实现人类飞出地球远古梦想，赋予人类宇宙生存观以新的哲学意义。它不仅能够极大地提高人类认识地球、征服太空的自信心，树立起人类的尊严，而且通过探索，将研究开发和验证一批先进的航空航天及其相关技术，从而带动相关产业的发展。

　　为了实现跨出地球的梦想，关键就在于运载和卫星制造，由此产生了运载和卫星制造业。经过40余年的发展，目前在空间运行的飞行器有6000多个，各国在该领域创造了成千上万个就业机会。从1996-2000年，全球卫星产业(包括卫星制造、发射服务、地面设备制造和卫星运营服务等4个产业领域)收入从1996年的450亿美元逐年递增到2000年的832亿美元，年均增长达17%，总收入达3209亿美。据日本对2000年到2020年卫星发射服务业的市场预测：2005年全球市场为240亿美元，日本为8.1亿美元;2020年全球市场为730亿美元，日本为23.6亿美元。可见，空间产业市场容量巨大，前景非常广阔。

　　空间通讯已成为全球经济和社会活动中最为有力的工具。通过它提供服务所涉及的领域有：金融、移动通讯、广播、电视、娱乐、家庭直播、电视教育等。由于空间通讯技术的发展，使得世界各个角落人们联系日趋容易，地球才真正成为了“村”。由于空间通讯而大大改变了人们的生活和思维方式。

　　世界大公司在空间技术及其产业的投资主要集中在空间通讯方面。到1999年底，全球有48家卫星通信公司在运营约200颗商用通信卫星，拥有5981个转发器，商业竞争的十分激烈。预计2000-2009年，全世界将发射约200颗商用通信卫星，卫星通信地面设备市场在2006年将达到460亿美元。全世界大约160个国家与地区建立了约900个卫星通讯地面接收站，我国建有卫星通信主站15座，各类卫星小站2万多个。通过卫星组成了全球通讯网，全球范围内的电视传播和60%的跨洋通讯全部由空间通讯来担任。预计21世纪初，全世界计划发射的卫星将超过1000颗，这些卫星将更先进、更实用，其中通信卫星、全球定位卫星和地球资源卫星被认为最具商业发展前途。

　　卫星通信产业主要包括：卫星固定通信，卫星移动通信，卫星电视直播/卫星数字音频广播和卫星互联网接入等4个产业领域。

　　卫星导航是卫星技术又一个成功的应用，由此形成了一个全球性的涉及诸多行业、军民通用的高技术产业。现在几乎所有民用和军用飞机，部分船、汽车使用了美国全球定位系统(GPS)的导航接收设备;卫星导航的应用领域还包括野外考察、测绘、地球板块运动、大地水准、洪水水位、海洋升降监测、通讯网时间同步等一切需要利用位置、速度和时间参数的科学、工程和社会活动。

　　空间遥感是继卫星通信和卫星导航后的第三个应用领域。目前在地球周围运行的对地遥感卫星包括气象、资源、测绘、海洋、环境监测等卫星。它们不断送回大气、海洋和陆地资源的图像和数据，为气象预报、农林管理、海洋渔业、资源勘测、灾害监测提供了大量人类日常生活不可或缺的信息。

　　目前对地遥感波段包括电磁波的绝大部分波段，其产品包括可视、红外、微波等波段的图像和数据。据国外报价，每平方公里卫星影像的价格为30-40美元。另据联合国预测，全球遥感和地理信息系统年产值已达40-50亿美元。

　　根据有关计算，美国应用气象卫星使农业增产和减少灾害损失，每年获益20亿美元，投入产出比值为1:7，前苏联该值为1:10。

　　利用遥感技术对农作物估产已取得满意结果。从20世纪80年代中期开始，中国先后选择了冬小麦、玉米及水稻等主要农作物进行产量和面积预报。在进行省级(或地区级)大面积的估产中，小麦估产精度优于95%，玉米优于90%，水稻优于85%。

　　中国气象部门利用本国和国际气象卫星对沿海强台风的预报，已经取得了良好的经济效益和社会效益，如1981-1987年间的几次台风和洪水的准确预报就减少损失几十亿元。

　　21世纪空间高技术产业将以更加迅猛的速度发展，除上述四大相对成熟产业继续向前发展外，以下四个领域将由目前具备产业雏形发展成为成熟的产业。

　　利用外层空间的微重力、超高真空和超洁净等特殊环境，进行材料加工和制药，已经显示出巨大的商业前景。它将使人类能够在21世纪初生产许多产品，如超纯材料、新的药品和农产品，下一步将要突破的是规模生产技术和工艺。

　　在空间进行在地面无法制造的用混合金属、偏晶合金和复合材料制备、生长掺杂分布更均匀、化学配比更加正确和晶体结构更加完美的单晶材料，已进行多次空间试验，并获得了满意结果。在空间进行大尺度蛋白质晶体以及高效率地提纯高纯生物制品，有制药前景的动、植物细胞的生长、代谢、合成及分泌生物活性物质的影响等空间试验也开展了多次，同样获得了满意的结果。

　　中国利用空间特殊环境进行种子搭载试验，培养了小麦、水稻等粮食作物新品系，在油料、棉花、花卉等经济作物方面也获得了很好的变异品种。对回收的种子进行种植，取得了可喜的结果，如粮食亩产可提高8%-20%，水稻蛋白质含量可提高8%-12%。

　　美国民用空间技术规划明确了开展和扩展商业性空间工业的目标。据有关资料介绍，美国目前已有20多种地面上难以制成的药物在空间制成。美国国家航空航天局(NASA)建立了空间商业发展中心，与工业界签署了多项促进空间材料制备的协议。中国自1997年开始利用返回式卫星进行空间材料的制备，已经完成了10多次的空间飞行实验，进行了诸如InSb晶体等一系列的生长实验，取得了较好的实验结果。

　　无论从地球上的能源消耗，还是从人类在外层空间停留或居住角度来考虑，能源获取都是一个关键问题。利用空间资源来获取能源，最有可能实现的是太阳能发电和等离子体发电。

　　由于外层空间没有大气对太阳光的反射和吸收，空间太阳能发电卫星能接收到近于无损失的太阳辐射;在外层空间，由于不受天气影响，日照时间长，因而在外层空间同样面积一年内可以利用的太阳能，相当于地面的5倍多。如在空间中建造面积55平方公里的太阳电池阵，利用微波传送电能到地面，就能直接为地面用户输送500万千瓦的电力。

　　目前，美国、日本等已在计划发射太阳能发电卫星，在空间构筑大型太阳能电池阵或太阳能收集器，用微波把所产生的巨大电能传送到地面。

　　空间等离子体发电是利用系留卫星来实现的一种发电形式。系留卫星发电系统是利用航天飞机或卫星带动一根金属导线切割地磁场进行发电的系统，可提供在轨飞行器的电能。它的核心部件是等离子体接触器，它是一个与空间环境等离子体作交换电流的装置。

　　1996年，美国和意大利联合进行了飞行试验，从航天飞机上释放了一条长19.7公里的导电系绳，产生了约1700瓦的功率。虽由于系绳断裂，致使试验中断，却已显示了空间等离子体发电的巨大应用前景。目前，美、加、意、德、日等国均有此类研制计划，有的还进行了有关飞行试验。

　　月球具有丰富的矿产资源，月岩包含有地壳中含有的全部元素及约60种矿物，其中有6种矿物是地球上没有的。如果进展顺利，人类可能在21世纪20年代实现月球采矿。月球土壤中丰富的He[,3]是核发电站的重要原料，以发电量大著称，如25吨He[,3]发电量，足够美国使用一年。

　　空间活动的日益增多，空间往返及空间飞行器技术的成熟，在外层空间或外星球建立永久性居住地成为可能。预计2015年，全世界人口达到75亿左右，2050年达125亿左右，地球显然难以承受如此大的人口压力，使得人类离开地球而生活在外层空间和外星球上成为一种选择。美国计划于2010年在月球建立永久基地，2050年建立月球城市，2020年实现人类首次登上火星。

　　国际空间站已成为迄今为止人类在太空部署的最大和最先进的宇宙飞船，已拥有长驻居民，是通向人类居住地球外星球的一个里程碑。在空间站上的宇航员最长的逗留时间已经超过了1年。人类可能在外层空间建造出许许多多漂浮的太空居留站，在月球建立永久基地的设想已经提出了多年，并计划以此为“跳板”向火星移民。

　　2002年，美国富商在支付了2000万美元后，经过培训，已经在国际空间站的俄罗斯段进行了太空旅行。俄罗斯开始研发更适合普通人乘坐和观光的飞船。随着通向宇宙空间的飞行器技术的飞速发展，会有越来越多的人愿意去体验从太空中眺望地球、月球和其它行星那激动不已的心情，过一过在失重状态下的太空生活。

　　在空间产业发展的初期，投资行为属国家行为，主要目标是国家安全和国民经济建设中重大基础问题，如军用侦察卫星、气象卫星和遥感卫星的发展。随着技术的成熟和市场潜力的显现，一些公司开始投资，就像对因特网的前身ARPANET和人类基因组计划的投资，先由国家启动然后市场跟进一样。

　　为了发展空间事业，必然要求钢铁、冶金、电子、材料、计算机、能源化工、元器件等多种行业的大力发展。据美国空间专家估计，美国空间科技上每投资1个美元，将会在提供就业机会和经济增长上获得14个美元的回报。生产函数理论计算表明，美国国家航空航天局(NASA)从1975-1984年增加经费10亿美元，使国民经济总值增加830亿美元(1)。我国有关科技人员在分析了我国航天事业的发展中，得出了1:17的航天经济绩效作用(3)。

　　空间技术的发展推动了相关产业的发展;空间技术的应用带动了许多新型产业的出现。许多的空间技术应用在地面有关产业中产生了巨大经济效益，据美国统计，约有10%的投资会带来一系列产生商业效益的副产品技术在国家其它经济行业的应用。以哈勃望远镜为例，将其CCD技术应用到人体胸部组织检查上，避免使用现有的外科手术，不但减轻了病人的痛苦，也使检查更加清晰和有效，同时也产生了巨大的经济效益。用外科手术的方式进行胸部组织检查大约花费是几千美元，而用CCD成像检查只需几百美元。

　　从空间技术发展的历史很容易了解到，这种相关技术的转移和在其它行业的应用，完全可以由企业或公司来投资并运作，且能够产生高额回报。如中国利用火箭发动机高温密封技术研制生产的特殊阀门新产品，为燕山、大庆、齐鲁、扬子、上海、天津等石化企业引进的生产线提供配套，节约了数千万美元的外汇。

　　空间活动是指人类为进入和利用“空间”而开展的各种活动。在短短的40余年的发展过程中，空间活动全面渗透到国家经济建设、国防建设和人民生活的各个方面，孕育和发展了许许多多的高新技术产业，是名副其实的高技术产业发祥地。空间产业具备已形成产业化规模的高技术产业的所有特性，如高战略性、高创新性、高增值性、高渗透性、高投入性、高风险性和高竞争性。

　　随着我国加入WTO，我国空间高技术产业将面临着更多的商业机会和巨大的商业前景，同时也面临许多意想不到的竞争环境。因而，汲取国内外空间产业的经验，建立在社会主义市场经济条件下的我国空间产业的政策、法规、资本运作、产业促进机制和现代企业的体制机制已经是摆在我们面前的现实问题了。

　　国际空间发达国家大多已建立起比较完善的空间技术转移与产业促进政策。如美国在1958年就制定了“国家航空航天法”，以法律形式明确了NASA在技术转移中的任务和职责。我国尚未形成对空间产业一系列的法律、政策和产业促进机制，空间技术开发、利用和转移的管理机制还需要进一步完善，以形成良好和有效的宏观政策和产业发展环境。

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