什麼研發使得宇航工業成為可能

Ⅰ 如何發展太空技術、太空經濟

隨著航天技術的不斷發展和相關應用的不斷深入，「太空經濟」時代已經到來。「太空經濟」包括各種太空活動所創造的產品、服務和市場，如空間技術與產品、衛星應用、空間科學、太空工業、太空農業、太空資源利用、太空能源、太空旅遊、航天及太空文化產業、航天支援與保障服務以及其他相關產業等。新興的「太空經濟」正在改變地球上人類生活的方方面面。「太空經濟」日益呈現出基礎性、強關聯性、高促進性和高增長性的特徵，成為世界經濟發展和人類生活的重要組成部分。中國航天應通過航天技術和航天產業的跨越式發展，奠定引領太空經濟發展的產業基礎，保證未來我國擁有制天權和日益強健的太空競爭力。
一、太空經濟概念的提出

2007年9月17日，美國宇航局局長邁克爾·格里芬在華盛頓發表旨在紀念宇航局成立50周年的演講時說，「太空經濟」(Space Economy)時代已經到來，美國宇航局所主導的太空活動開創了新的市場空間和新的經濟增長點，技術創新將成為「太空經濟」持續發展的動力。他說，太空經濟包括衛星通信，如無線電通信和衛星電視、遠程醫療，點對點的全球導航，天氣預報與氣候監測，保障國家安全的太空資產等。太空經濟也包括剛剛出現的太空旅遊以及發展中的太空後勤服務，後者可以使商業性的太空旅遊成為一個可盈利的商業形態。

格里芬在提出太空經濟這個概念時，引用了美國太空基金會在2006年首次公開發布的《航天報告——全球航天活動指南》(2007年、2008年版也已出版)。報告將全球的太空活動及太空產業分為6大類31個小類，與傳統的運載火箭製造及發射、衛星製造、衛星運營服務和衛星地面設備製造4大類的分類方法有很大的不同。報告主要新增了過去並不引人注目的商業衛星保險、太空旅遊及軍用航天等類別，同時又將美國政府預算單列為一大類，其餘國家政府預算也分別列出。其中第一大類空間商業基礎設施和第三大類商業衛星服務和以前的衛星產業(航天產業)的內涵基本接近。具體包括：

(一)空間商業基礎設施：衛星製造、運載火箭製造、衛星地面站及設備3項；

(二)空間商業基礎設施支持產業：獨立研究和發展、保險；

(三)商業衛星服務：衛星直播電視、衛星無線電通信、固定衛星服務、移動衛星服務、全球定位系統設備及晶元5項；

(四)商業類航天運輸服務：軌道、亞軌道；

(五)美國政府航天預算：主要包括國防部、宇航局等8個部門；

(六)其他國家政府航天預算：主要包括歐洲空間局、俄羅斯、中國等，共分9個小項。

實際上可以將上述的航天活動概括為軍用、民用和商用，其中軍用、民用主要反映在政府預算中，即第(五)類和(六)類中。

全球商業航天構成太空經濟的主體。全球航天產業的商業收入包括空間基礎設施、產品和服務的收入，即第(一)、(二)、(三)、(四)類，在下圖中，為便於比較，將規模較大的(一)、(三)類進行了拆分，形成了共10個小類的商業航天活動。商業航天的幾乎每個細分行業在2006年都有所增長。衛星服務推動了商業航天的增長，其中衛星直播電視和GPS設備相加，使商業衛星行業的收入增加了212.5億美元。

從上邊數字可以看出，能夠為商家創造利潤、為消費者創造價值的商業航天的規模和增長速度都非常引人注目。其他類別的太空活動也直接或間接地產生經濟效益，如減災衛星、深空探測航天器等，其規模也在不斷地增長。

二、太空經濟的內涵分析

所謂「太空經濟」，是指包括各種太空活動所創造的產品、服務和市場以及形成的相關產業。太空經濟從太空活動的經濟利益角度出發，對航天技術與產品及其應用進行了闡述。「太空經濟」除包括空間技術與產品、空間應用、空間科學三大部分所形成的產業外，還包括由於進入太空、探索太空、獲取太空資源等而衍生的技術、產業和經濟效益（表3所示）。

太空經濟並不是位於太空中的經濟，至少現在還不是。但是太空活動創造的產品和技術正為人類在地球上的生活帶來諸多好處和便利。人類的太空活動(航天活動)自前蘇聯發射第一顆人造地球衛星開始，現在全世界每年要發射50顆～60顆衛星(航天器)，緊密關聯的衛星應用等產業規模也急劇擴大，太空活動(太空經濟)的規模在50多年時間里增長了上千倍，是迄今為止增長最快的經濟形態之一(類似的有互聯網經濟、移動通信、生物工程等)。人類社會就是在這些不斷涌現、快速增長的經濟形態中進步的。

1.空間技術與宇航產品

空間運輸系統、空間飛行器製造、發射服務等宇航產品和相關航天技術，包括軍用、民用和商用系統等。

2.衛星應用——通信、導航、遙感

衛星通信、衛星導航、衛星遙感是衛星應用的三大主要領域，包含相應的地面設備製造和運營服務等。衛星通信業在美歐等發達國家已實現了產業化、商業化和國際化。衛星導航業和衛星遙感業也已開始步入產業化軌道。據預測，隨著航天技術和信息科學技術的發展，衛星應用產業逐步產業化和商業化，並朝著個性化、多樣化方向發展，衛星產業與其他產業趨向融合，將保持較高的增長速度，2010年將達到全球3000億美元的市場規模。

3.衛星應用——空間環境應用：太空農業和太空工業

空間環境應用包括太空育種、太空制葯和太空冶金等領域，其應用領域將隨著太空環境應用的發展而不斷拓展。人類從1970年起開始進行太空育種，至今已經對水稻、小麥、玉米、高粱、棉花、西瓜等數十類作物400多個品種進行太空育種，成果喜人。太空水稻、小麥種子，在同樣條件下，不僅生長期縮短，平均畝產比使用地球種子高20%，而且蛋白質含量增加8%至20%。太空農業蘊藏著極大的商機，越來越向產業化方向發展。太空工業也是如此：太空有著微重力、超潔凈、高真空、深冷、輻射性強的特殊環境，發展太空工業，可以精煉或製造出在純度、形狀、強度、壽命上有極高品質的工業產品，這是地球上的傳統工業、製造業難以匹敵的。因此，太空是獲取工業新材料、新生物製品的理想生產基地。「物以稀為貴」，「物以精為貴」，這是經濟領域的普遍性原理。太空產品最初「以稀為貴」，逐漸降低成本，又「以精為貴」，從產業的孕育期、發展期到成熟期，將有豐厚的利潤。前蘇聯航天員曾在和平號空間站上完成了14500次工業產品生產的科學試驗；美國已列出幾十種有能力在太空生產的產品，空間民用工業項目的年度收入不容小覷。未來，人類可能把一些重大的工業項目從地球移到太空的某些星球。

4.空間科學

航天技術的興起和發展，使人類突破了地球表面的障礙，直接進入空間或通過各種空間探測器獲取資料、信息，為人類對宇宙空間自然現象及其規律的認識與研究提供了前所未有的條件。各類衛星、載人航天、深空探測等航天能力的發展則是探索和利用空間的基本手段，促使了空間物理學、空間材料科學、空間生命科學、空間環境和空間天文學以及地球科學研究等在內的空間科學的發展。

5.太空資源應用

太空中蘊藏著豐富能源和資源財富，地球資源的有限性使得太空資源的開發利用成為尋求可持續發展的重要出路。比如有「超黃金」之稱的氦3，只要核聚變技術發展成熟，100噸氦3提供的能源就夠全世界用一年，而氦3在月球上的儲量高達300萬噸。據悉，俄羅斯的一家大型能源公司已提出，他們准備10年內在月球上建立基地，大規模開采氦3。由此，航天技術的發展使得太空資源的利用成為可能，而擁有這樣一種能力將成為突破地球極限、在全球競爭中立於不敗之地的重要砝碼。

6.太空能源開發

向太空要能源，是太空經濟的重要組成部分，不僅太空旅遊、太空農業、太空工業需要太空太陽能發電站所發出的電力，更重要的是地球上的人類需要來自太空的電力。

科學家已證實，向太空要能源不僅在理論與技術上是正確的，在實施上也是完全可行的。太空發電站，是將太陽能電池板的直流電轉化為微波，然後通過「輸電天線」，用無線輸電方式將微波送向地球。地球表面再用「受電天線」，接受來自太空的輸電微波，並將微波轉化為直流電。由於在接受太空太陽能時將不受黑夜、大氣層、雲層、陰雨天的影響，因此，發電量將是地球太陽能發電效率的10倍以上。太空發電將不分晝夜，24小時全天候進行。不僅如此，太空太陽能發電還具有環保、高度的靈活性與機動性兩個特殊優勢。21世紀，在太空建成太陽能發電站將會成為現實。

7.太空旅遊

太空旅遊，標新立異，妙趣橫生，給人以十足的刺激，包括低太空的短暫旅遊和進入空間站等所謂太空旅館的旅遊。太空旅遊，既可以體會太空里的衣、食、住、行與地球迥異的樂趣，又能夠在太空旅館進行太空觀景，在月球度假，或者到火星甚至更遠的星球，還可以在太空漫步欣賞太空中的日出日落，體驗太空棒球、艙內高爾夫、太空蹦極等特殊休閑游戲。

目前世界上已有5人體驗過太空旅遊。太空旅遊的費用將會逐步下降。現在美國有20幾家公司正積極研究太空旅遊火箭飛機或飛船，乘坐這種新型飛船，無需經過任何訓練，就像乘飛機一樣方便。未來，人們將進一步探索移居太空的可能性。

8.航天文化、太空文化衍生產業

在航天技術研發、應用以及向太空索取資源、能源和空間資源等活動之外，隨著人類航天活動的展開，與之相關的文化、服務產業也將產生不斷增長的經濟效益，如航天科普、航天文化、航天旅遊、空間搭載效應、廣告效應等。

9.航天支援與保障服務

這主要包括與航天活動相關的法律法規、金融、保險、咨詢服務業等。航天產品的研製與部署，需要大量的資金投入，並且風險巨大，因此，保險必不可少，尤其是商業航天活動。隨著商業航天活動的快速增長，對相應的金融、保險、咨詢等服務業提出巨大的需求。美國太空基金會的報告專門對此項活動進行了統計，2006年航天保險收入達到了8.5億美元。

10.其他相關產業和服務業

這包括為航天活動提供相關產品和服務所帶動的相關產業發展，如未來的太空垃圾清理就可能是一個很好的項目。各國的航天活動在太空中產生了數量巨大的空間碎片，「污染」了太空這一人類的公共環境，給各航天國家的太空活動造成了很大的威脅。未來，各航天國家可能共同出資成立一個專門從事太空碎片收集處理與太空垃圾清理的公司，或者共同出資請此類公司提供上述服務。

三、太空經濟的意義

隨著航天活動的開展，世界航天已經從最初探索進入太空的技術、探索宇宙、保障國防安全，轉向更為注重應用航天技術推動社會經濟發展，新興的「太空經濟」正在改變地球上人類生活的方方面面。「太空經濟」日益呈現出基礎性、強關聯性、高促進性和高增長性的特徵，成為世界經濟發展和人類生活的重要組成部分。

1.基礎性

當今世界已經邁入了信息化的時代。衛星應用是信息產業的重要組成部分，是促進國家信息化的重要手段。太空是信息時代人類活動的重要領域，空間信息是國家重要的戰略資源，空間信息獲取、處理與應用能力成為推動社會經濟發展的引擎。在中國，包括衛星系統、載人飛行器以及新的空間探測器等空間平台在內的航天產品體系及其地面應用系統，構成了天地一體化的信息應用環境，在國家信息化進程中起著不可替代的作用。

衛星遙感能夠全天候、全天時、高軌道、大尺度地獲取地球信息，在信息獲取方面發揮無可比擬的作用；衛星通信可以逾越地理障礙，提供方便快捷、無處不在的全球通信；衛星導航定位、目標監控，在包括海陸空交通運輸、搶險救災、工農業建設和生產、安全防盜等領域得到了廣泛應用。衛星應用已成為與社會經濟發展、人民生活密不可分的重要需求。

航天技術將不斷提供日益豐富的信息資源、信息技術與服務，成為國家信息化的重要推進力量。展望未來，地球資源的有限性使得太空資源的開發利用將成為可持續發展的重要出路。

2.強關聯性和高促進性

作為高科技前沿，太空經濟與科技、社會進步和經濟發展具有很強的關聯性，與傳統產業之間有著相互滲透、相互促進、共同發展的關系，是社會經濟與科技進步的「發動機」，將不斷促進生產力的發展。

美國、歐洲和國內統計分析專家採用不同模型和方法，對航天產業的經濟與社會效益進行過多項研究評估，得出的結論是：各國政府在航天領域的投入產出比為1∶7至1∶14不等，顯示了航天投入對國民經濟的重要帶動作用。我國載人航天的直接效益、帶動效益和輻射效益也已達到了數百億元的規模。

首先，拉動基礎產業。航天技術、有效載荷技術、信息處理技術等需要機械、電子、材料、能源、通訊、信息等產業發展的支持，通過技術發展的「需求效應」，對上述行業形成強烈有效的激勵和帶動作用。例如，中國近年來開發使用的1100多種新材料中，80%是在航天技術的牽引下研製完成的，有近2000項航天技術成果已移植到國民經濟各部門。而從產業配套的角度，航天製造業可以直接拉動元器件及分系統、原材料等相關配套產業的發展。

其次，帶動應用產業。航天技術及其產業化發展將不斷促進衛星遙感、衛星通信、導航定位、數字地球等相關產業以及信息產業發展。而衛星導航定位(GPS)、地理信息系統(GIS)、衛星遙感(RS)和衛星通信之間的融合(3S+C)，網路GPS個性化移動信息等，多種組合和形態，將為衛星應用打開一個個嶄新的領域。

再次，改造傳統產業。通過發展航天應用產業，不斷促進傳統產業的結構調整、升級改造，使其能夠充分利用現代信息技術成果，向知識密集型產業轉變，極大地提高生產效率和社會經濟效益。

同時，航天發展過程中，大量獨有的設計、生產、試驗等核心技術與能力，通過成果轉移的方式，廣泛而迅速地在其他技術領域獲得推廣和拓展應用，直接帶動相關產業技術進步和產業升級。如太陽能技術、環保脫硫技術等，有助於降低能耗物耗，減少環境污染。

最後，促進基礎科學、支撐空間科學。航天技術的興起和發展，促進了應用數學、微重力科學、微電子學、信息學、材料學等許多基礎科學的發展;太空平台的應用，則使人類突破了地球表面的障礙，直接進入空間或通過各種空間探測器獲取資料、信息，為人類對宇宙空間自然現象及其規律的認識與研究提供了前所未有的條件，對空間科學的發展起到了重要的支撐作用。此外，在航天產業鏈延伸過程中，通過與各產業尤其是當代電子、信息、生物、能源和材料等高技術產業的相互交叉、融合和集成，不斷衍生新型技術與知識產業，並促進了一些新的學科分支的繁衍，如衛星氣象學、衛星海洋學、衛星測繪學等。

由此可見，航天技術具有覆蓋面廣、輻射型與帶動性極強的特點，在自身迅猛發展的同時，對當代整個科學技術結構產生了極為廣泛和深刻的影響，牽引和帶動了一系列科學技術的進步。更重要的是，航天技術日益成熟，其應用范圍幾乎遍及社會經濟生活的各個領域，太空經濟日益成為世界經濟發展的不可替代的組成部分。

3.高增長性

當今世界，主要的競爭體現在經濟方面，而「太空經濟」無疑是一個全新的增長點。2006年全球航天預算與收入達到2197億美元，比2005年的1863.1億美元增長18%。20世紀末，衛星應用的范圍幾乎遍及社會經濟生活的各個領域，催生了一大批新興產業，成為全球經濟新的增長點。利用宇宙——太空和外太空，可以完成許多在地球上做不到的事情，解決許多地球上解決不了的難題。太空經濟，以太空產業為核心，同時還包括未來無限巨大的外太空產業，將使我們真正突破空間的限制，突破地球資源的限制，開拓出新的國防疆域和經濟疆域。

四、太空經濟對中國航天的啟示

大力發展太空經濟、爭奪太空資源開發利用權，是世界各國尤其是航天大國孜孜以求的目標。太空、宇宙不僅可以商用，而且與國家安全密切相關。一個國家要搶占未來發展的制高點，就要大力發展能夠兼顧國家安全與國際競爭力的太空經濟。上個世紀美蘇太空爭霸最激烈的時候，美國總統肯尼迪有一句名言：「誰能有效控制太空，誰就能有效控制地球。」與此一脈相承，里根時代的美國又推出「星球大戰計劃」。2006年，美國近十年來首次修訂了太空政策，確立了一系列旨在建立絕對太空軍事優勢的戰略目標，美國宇航局則表示將在太空探索領域不遺餘力地創新，以期使美國在「太空經濟」中一直走在最前面，獲得最大的利益。

大力發展太空經濟對我國經濟社會發展同樣具有至關重要的意義。據美國和世界銀行專家預測，中國經濟總量將會在未來30年內比肩美國。可以預見的是，要達到這樣的目標絕不能僅依靠現有的經濟發展模式，要實現經濟社會又好又快發展，中國需要新的經濟增長點、技術創新的新驅動力，需要不斷創造新的、具有高度帶動性和廣泛應用性的產品和服務。根據美歐航天強國的經驗及中國已有的實踐，太空探索和開發利用正是技術創新的重要驅動力，太空經濟在激勵技術創新、改造傳統產業、激發經濟活力、轉變發展方式等方面的作用十分突出。中國要想在未來激烈的國際競爭中占據有利位置，實現國家戰略目標，必須繼續開展基於太空的創新，必須毫不猶豫地加入太空經濟的競爭。

中國航天科技工業是太空經濟的核心力量，肩負著促進太空經濟加速發展的重任。對於太空經濟，太空項目是發展的載體，國家經濟實力、工業與技術條件是基礎，而航天企業則是發展的主體。面對未來太空的激烈競爭和綜合國力的競爭，航天科技工業必須直面國家戰略及國民經濟發展的需求，構建創新型、開放型、融合型的航天科技工業新體系，從航天產品製造商向系統集成商、應用服務提供商轉型，從以型號任務為主的保障型向軍民融合發展的能力型轉型，從以製造為主的三大主業向製造與服務並重的四大主業轉型。

面向未來，必須大力發展航天核心能力，不斷追求航天技術與產品的跨越式發展，確保自主掌握國際一流航天技術，成為國際航天領域的重要力量。航天產品要實現體系化、產業化發展，形成有效的戰略威懾能力和對突發事件的制勝能力，面向天地一體化應用，提供支撐國家信息化和社會經濟發展的空間基礎設施和促進未來太空經濟發展的空間平台。

加強發揮航天系統集成和技術優勢，積極延伸、拓展航天產業鏈，大力發展以衛星應用、航天技術應用產品與服務為核心的效益突出、品牌卓越、創新能力與市場發展能力強的高端產業，通過航天技術創新創造社會經濟需求，不斷促進航天應用產業發展，增強航天科技工業的可持續發展能力。

根據航天技術創新引導太空經濟發展的原則，在太空環境、太空資源、太空能源的開發利用等領域，引導形成新興產業，發展航天文化產業，不斷創造未來價值，創造新的產品和服務形態，形成新的經濟增長點，為我國社會經濟可持續發展不斷作出新的貢獻。

總之，迎接太空經濟時代，站在新的歷史起點上，構建創新型、開放型、融合型的航天科技工業新體系，實現航天科技工業的新跨越，奠定富國強軍的航天工業基礎、引領太空經濟發展的產業基礎、帶動科技發展的創新基礎，實現中國航天的可持續發展，支撐我國從航天大國向航天強國邁進，促進我國社會經濟又好又快發展，是中國航天義不容辭的戰略使命。

Ⅱ 航空發動機被稱為研發製造難度最大的現代工業造物，這么難造嗎

航空發動機（尤其是軍用）要在非常有限的體積內追求極致的性能，需要更尖端的材料和更精細的設計，材料能滿足幾百至幾千小時的穩定工作就可以了。三轉子（三軸）發動機的是英國羅爾斯·羅伊斯，比如羅羅以前的RB211系列和目前的瑞達系列。

法國沒有能力搞先進航空發動機，目前有能力搞先進航空發動機的只有兩個國家三個公司，即英國的羅羅，美國的GE和普惠，效率，推力和涵道比，增壓比，渦輪前溫度都有匹配關系。渦輪前溫度越高，匹配的總增壓比會提高，民用大涵道比發動機涵道比盡量增大，匹配的風扇亞比會降低，軍用小涵道比是盡量提高渦輪前溫度，它的要求和民用不同。感覺已經到了現有常用材料的瓶頸了，鎳基合金承載溫度從700升到1000℃提升的比較快，到1100℃再往上就很難了。1400℃是鎳基合金的熔點范圍，現在已經0.8Tm了，更高的溫度只能指望陶瓷葉片或復合材料葉片了。

壓氣機採用轉子+靜子的結構

但為什麼一定要搞三轉子呢？因為三轉子相對於2轉子壓氣機的壓縮過程更平滑，更加不容易喘震、也就是說可以提高壓氣比，從而提高渦輪錢燃氣總壓，提高推力，換句話說，如果難度不大，轉子越多可能從某一角度說，發動機將會越好。

航空發動機經歷了活塞，渦噴，渦扇三代了，渦扇的潛力也基本到頭了，新一代超燃沖壓以及爆轟發動機我們和西方站在同一起跑線上，雖然我們基礎方面還是會差一點，但是靠著集中力量辦大事的優勢，下一代發動機上和美英比肩還是很有可能的。