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航天技術(shù)對國防的意義范文第1篇

——在航天領(lǐng)域方面，神七上天具有里程碑的重大意義。神舟七號是我國載人航天工程三步走戰(zhàn)略的第二步中的第一步，是為我國建立宇宙空間站打好前哨戰(zhàn)，在我國航天事業(yè)三部曲中屬于承上啟下重要作用。神舟七號首次搭載三名航天員升空，并且在軌運行中要實現(xiàn)一名航天員出艙行走，并釋放一顆伴飛小衛(wèi)星。如果一切都成功，我國將真正意義上的在太空中留下中華民族的腳印，也為今后的載人航天后續(xù)工程及其以后的探月工程和遠地外太空探測打下一個堅實的基礎(chǔ)和良好的開端。

——在國防領(lǐng)域方面，標志著我國已經(jīng)初步具有進行太空防衛(wèi)戰(zhàn)的能力。神州七號和神舟六號飛船一樣，具有太空變軌能力，這對突破敵方的彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)具有非常重要的作用。釋放伴飛小衛(wèi)星，則預(yù)示著中國已經(jīng)具有了在太空獵星的能力。對于神七的發(fā)射，美國及其盟國擔憂其軍事用途，從而增加中國在上面對外來干涉勢力的威懾力。

——在經(jīng)濟領(lǐng)域方面，神舟七號飛船產(chǎn)業(yè)價值驚人。據(jù)粗略估算，目前，通過“神五”、“神六”帶來的產(chǎn)業(yè)價值已經(jīng)超過1200億元。航天經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)鏈堪稱各個經(jīng)濟類別中最長的，幾乎無所不包。這個說法并不夸張。從能源、鋼鐵、新材料、電子、機械、通信等行業(yè)，到航天服裝、航天食品涉及的紡織、服裝加工、農(nóng)產(chǎn)品、食品加工等行業(yè)，一次航天活動所涉及的產(chǎn)業(yè)，幾乎涵蓋了日常生活中的各個領(lǐng)域。實際上，關(guān)于航天活動的產(chǎn)業(yè)價值，國際上早有數(shù)據(jù)論證。據(jù)歐美多家研究機構(gòu)評估，在航天領(lǐng)域每投入1元錢，將會產(chǎn)生8至14元的帶動效應(yīng)。美國耗資240億美元進行阿波羅登月計劃，科技成果轉(zhuǎn)化為民用后，衍生出的產(chǎn)業(yè)價值超過2000億美元。“神七”升空代表著中國火箭等技術(shù)的成熟，以及中國在載人航天飛船、太空行走等技術(shù)上的突破?！吧衿摺辈粌H將帶動航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，未來還將給國民經(jīng)濟帶來巨大動力。

——在政治領(lǐng)域方面，神舟七號發(fā)射成功對于增強國民凝聚力和自豪感有重要的意義。2008年對于中國來說可謂是多災(zāi)多難。521汶川特大地震災(zāi)害，各地不斷的礦難事故，波及全行業(yè)的毒奶粉事件，一系列特大交通事故，讓國人的眼中充滿傷感的淚水，傷感這個國家的國民所遭受難以想象的災(zāi)難。北京奧運會，殘奧會的成功舉辦，中國健兒一次次站在領(lǐng)獎臺上為過爭光，亦令國人眼中飽含熱淚，為這個祖國感到驕傲，感到自豪。多難興邦，這是溫總理寫在北川黑板上的一句話。的確，中華民族是個堅強不屈的偉大民族，災(zāi)難只會讓國人的心更緊密的團結(jié)在一起，鳳凰要在涅盤中得到永生，偉大的中華民族在災(zāi)難中得到永生。終于，神舟七號就要上天了，再大的災(zāi)難并沒有嚇壞我們，我們反而以一個個奇跡來向世界證明，中華民族是不可戰(zhàn)勝的。

——在外交領(lǐng)域方面，神七的上天和太空漫步的成功，對于提高我國的大國地位，增強世界影響力，應(yīng)對復(fù)雜多變的國際局勢有著重要意義。我國航天事業(yè)起步晚，雖然與美俄兩國還就有不小的差距，但是我們從來沒有放棄追趕的步伐，有信心有能力有決心在未來的航天領(lǐng)域與美俄鼎足而立。一直以來，美俄兩國長期壟斷國際航天事業(yè)。2003年神舟五號成功上天，楊利偉成為中華民族歷史上第一位由我國自行研制的航天器上天的中國人，打破了美俄長達半個世紀的航天壟斷，成為第三個掌握載人航天技術(shù)的國家，極大的提升了中國的國際地位。神七成功發(fā)射，出艙活動順利完成后，將進一步提高我國的國際地位，增強我國的世界影響力。目前，歐洲、日本、印度等國也在大力發(fā)展航天技術(shù)，可見，航天技術(shù)已經(jīng)成為未來國際競爭力的一個重要指標

航天技術(shù)對國防的意義范文第2篇

作為兩個同樣歷史悠久的文明古國，中國和印度是世界上兩個最大的發(fā)展中國家，有著共同的發(fā)展目標，又面臨相同的歷史挑戰(zhàn)。在西方世界的思考維度中，屢屢被擺在一起比較。

“超過中國”成興奮點

印度《經(jīng)濟時報》網(wǎng)站的關(guān)鍵位置上刊登著頭版文章的標題：“火星之旅：印度戰(zhàn)勝中國”。

隨著遠在火星軌道上“曼加里安”號火星探測器陸續(xù)帶回的好消息，印度全國都沉浸在一種歡樂與興奮之中。

人們在慶祝印度首個火星探測創(chuàng)造的歷史。它不僅是全世界唯一在首次火星探測任務(wù)中就獲得成功的國家；而且僅用了美國人10%的成本；最重要的是，它用“簡單的”“粗糙的”自主研發(fā)的技術(shù)裝備――總重只有1.35噸、冰箱那么大的裝置上，只攜帶了4臺科研設(shè)備和一臺照相機，以“扔鐵餅”的方式――就為印度拿到了世界航空精英聚集的“火星精英俱樂部”的邀請卡。

去年11月5日，載有“曼加里安”號探測器的火箭從印度薩迪什?達萬航天中心成功發(fā)射?！奥永锇病睆拇颂ど狭丝偫锍?.66億公里的火星之旅。但在印度之前，有許多國家發(fā)射過火星探測器，42次發(fā)射嘗試只有18次成功。沒有人想到印度會如此輕易就取得成功。

過去，我們總是認為印度的航天技術(shù)遠不及日本和中國，甚至極有可能是墊底的。但是印度用事實證明了印度軍事與國防總體能力在不斷增強，并且已經(jīng)做好準備為提高印度國際政治地位再添砝碼。

《環(huán)球時報》登文指出，“印度探火星主要是從政治上考慮，要在航天領(lǐng)域拿一個亞洲第一。印度這次首先是要爭取政治意義，之后才是工程意義，科學(xué)意義排在最后面。印度在衛(wèi)星、探月、載人航天方面都沒有拿到亞洲第一，甚至載人航天領(lǐng)域還是空白，所以急需借助這次探火星搶到一個亞洲第一。這次探火星不僅費心力找了一個空當，甚至還冒了很大的技術(shù)風(fēng)險。他們在火箭推力不足的情況下，繞地球飛行20多天不斷加速，借助‘扔鐵餅’的方式把自己扔進地火轉(zhuǎn)移軌道?！?/p>

有分析認為，開展空間探測計劃，推動航天工業(yè)的快速發(fā)展，能夠提升本國在國際航天舞臺上的話語權(quán)，并有助于提升國內(nèi)民眾對國民經(jīng)濟發(fā)展的信心，從而帶動國家經(jīng)濟快速向前發(fā)展。

“印度能做”的態(tài)度

中國的“螢火一號”輸給了印度的“曼加里安”號。英國廣播公司稱，“迄今為止，中國在幾乎任何太空技術(shù)方面都領(lǐng)先印度：擁有發(fā)射重量4倍于印度的火箭，已成功實施載人太空飛行；完成奔月使命。”

雖然中國航天界對于印度“曼加里安”號的成功也表示了祝賀，但是仍然有專家表示，中國實際已經(jīng)具備了探測火星的實力，至于何時執(zhí)行，實際上只是一個太空發(fā)展戰(zhàn)略設(shè)計的問題。

嫦娥二號和三號總指揮顧問、總設(shè)計師顧問葉培建說，中國航天科研團隊此前對于火星探測的設(shè)計也是“繞落回”三步走方案，他表示，按照現(xiàn)在的技術(shù)儲備，“我們有能力搞一次既繞也落”。

不過，也有專家認為，中國可以去探火星，但絕不只是因為印度的成功。中國的深空探測還需要立足自身需要和節(jié)奏，別被別國打亂步子。中國的航天成就不需要用“探火”來證明。

當今亞洲的“龍象”之爭，已不僅表現(xiàn)在經(jīng)濟上，也越來越多地表現(xiàn)在軍事、科技、政治、外交和民主等方面。

沒有人比印度總理莫迪更理解火星任務(wù)的現(xiàn)代化價值。

就在印度的火星計劃飽受國際社會贊揚之時，莫迪迅速推出了“印度制造（Made In India）”計劃，目的在于說服更多的企業(yè)在印度投資，提振印度萎靡的制造產(chǎn)業(yè)。

莫迪解釋，就像印度能夠成功發(fā)射衛(wèi)星一樣，一切都歸功于“我們能做”的態(tài)度，印度的制造產(chǎn)業(yè)同樣擁有勃勃的生機。

火星還樹立了人們對教育的熱情，就在“曼加里安”號進入火星軌道后，莫迪要求國內(nèi)的每一所學(xué)校都必須花上5分鐘來回味這個時刻，就像他們品味一場板球的勝利那樣。火星任務(wù)讓印度重新回憶起涌現(xiàn)大批杰出科學(xué)家的更早的一代，他們中的某些人是如何獲得諾貝爾獎的。

航天技術(shù)對國防的意義范文第3篇

[關(guān)鍵詞]碳纖維 預(yù)浸料 產(chǎn)業(yè) 發(fā)展 市場需求

中圖分類號：D922 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）43-0178-01

1.引言

碳纖維以其優(yōu)異的性能，廣泛用于航空航天、能源裝備、交通運輸、建筑工程、體育休閑等各個領(lǐng)域，是國民經(jīng)濟和國防建設(shè)不可或缺的一種戰(zhàn)略性新材料[1]。經(jīng)過五十年的發(fā)展，我國碳纖維技術(shù)取得了可喜的進步。碳纖維產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，能基本滿足國內(nèi)少數(shù)行業(yè)的應(yīng)用需要[2]。碳纖維產(chǎn)業(yè)不僅包括聚合、原絲及碳纖維的生產(chǎn)過程，而且包括下游碳纖維預(yù)浸料的生產(chǎn)及復(fù)合材料的生產(chǎn)與應(yīng)用，發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè)需要加快推動預(yù)浸料技術(shù)的發(fā)展。目前，國內(nèi)研究開發(fā)以及生產(chǎn)碳纖維相關(guān)產(chǎn)業(yè)的呼聲很高，碳纖維生產(chǎn)熱度不減，下游預(yù)浸料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必將迎來新的發(fā)展。

2.碳纖維預(yù)浸料及其市場情況

預(yù)浸料是樹脂基體在一定的條件下浸漬連續(xù)纖維或織物，制成的一種包含樹脂基體與增強體材料的組合物，是制造復(fù)合材料的中間材料。根據(jù)增強體材料的不同，預(yù)浸料可細分為玻璃纖維預(yù)浸料、碳纖維預(yù)浸料、芳綸纖維預(yù)浸料等不同種類。因碳纖維特性優(yōu)良、用途廣泛，碳纖維預(yù)浸料已發(fā)展成一個重要的分支，在復(fù)合材料領(lǐng)域占有舉足輕重的地位。在碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用中，預(yù)浸料所占的比重較大，大約70%以上的先進復(fù)合材料產(chǎn)品是經(jīng)預(yù)浸料鋪迭固化而成的。預(yù)浸料是先進復(fù)合材料的中間材料，它是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的基本單元，復(fù)合材料的力學(xué)、化學(xué)性能在很大程度上取決于預(yù)浸料的內(nèi)在質(zhì)量。同時，復(fù)合材料的成型工藝也與預(yù)浸料的使用狀態(tài)密切相關(guān)。隨著材料技術(shù)的發(fā)展，碳纖維制品的應(yīng)用不斷得到市場認可，未來碳纖維預(yù)浸料市場需求潛力巨大。

2.1國內(nèi)、外市場情況

碳纖維預(yù)浸料屬于碳纖維行業(yè)下游產(chǎn)品。在國際上，碳纖維生產(chǎn)地主要集中在日本、美國、歐洲、臺灣等國家和地區(qū)。其中，日本的碳纖維技術(shù)最先進，產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的一半，美國消費量最大，約占世界消費量的一半以上。目前，全球每年碳纖維市場需求75000噸，并以每年10-15%的速率增長，在汽車輕量化和風(fēng)能市場快速增長的驅(qū)動下，預(yù)計2020年全球碳纖維需求量將達150000噸。

2.2 碳纖維市場需求分析

航空航天領(lǐng)域是碳纖維材料的傳統(tǒng)市場，據(jù)預(yù)測，航空器中碳纖維復(fù)合材料的使用量，在未來十年將以每年12%的速度繼續(xù)增長。如空客A380飛機，碳纖維復(fù)合材料用量約占機身總重量的20%以上；波音787飛機結(jié)構(gòu)材料有近50%需要使用碳纖維復(fù)合材料。同時，碳纖維復(fù)合材料在中小型客機中的需求也在快速增長。

碳纖維在汽車行業(yè)的需求前景也是一片光明。碳纖維復(fù)合材料傳動軸、尾翼和引擎蓋已經(jīng)在汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用，雖然現(xiàn)在僅用于豪華車型，但預(yù)計未來十年，隨著生產(chǎn)成本的進一步降低，碳纖維將會在大眾車型中迅速推廣。日產(chǎn)汽車、本田汽車和東麗公司正聯(lián)合開發(fā)汽車車體新型碳纖維材料，作為下一代汽車發(fā)展的新方向。參與這一行動的合作企業(yè)還包括三菱麗陽和東洋紡織，計劃在2016年前后開始量產(chǎn)，使車體重量較傳統(tǒng)鋼材料減重40%，目前項目進展順利。

2.3國內(nèi)外主要碳纖維預(yù)浸料廠家

世界著名的預(yù)浸料公司包括東麗（Toray）、赫氏（Hexcel）、蘇泰克（Cytec）、固瑞特（Gurit）和TenCate。這些公司的碳纖維預(yù)浸料產(chǎn)品在近幾年呈現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢，表現(xiàn)為大絲束碳纖維預(yù)浸料在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢凸顯，單向碳纖維預(yù)浸料面密度達到600g/m2，這類超厚預(yù)浸料大大提升了預(yù)浸和后續(xù)鋪放工藝的效率，在風(fēng)電葉片和汽車領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

國內(nèi)碳纖維預(yù)浸料廠家主要集中在東南沿海省份，與國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)企樣相似，普遍規(guī)模較小，技術(shù)水平相對落后，自動化程度不高。

3.生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備

預(yù)浸料生產(chǎn)設(shè)備最早專門用于生產(chǎn)航空航天預(yù)浸料產(chǎn)品，受西方技術(shù)禁運限制，我國碳纖維工業(yè)及其下游產(chǎn)品的發(fā)展受到很大制約。在此條件下，國內(nèi)科研人員自力更生，從玻璃纖維窄帶預(yù)浸料入手，逐漸發(fā)展了碳纖維窄帶預(yù)浸機，中幅、寬幅預(yù)浸料成套設(shè)備，部分產(chǎn)品已達到并超過航空航天技術(shù)標準。與此同時，國外對碳纖維預(yù)浸料設(shè)備的限制已有所放寬，市場上已能見到少量進口預(yù)浸料成套生產(chǎn)設(shè)備。

隨產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)能不同，預(yù)浸料裝備的投資規(guī)模大小不等。國內(nèi)裝備成功經(jīng)驗有限，尚處在不斷摸索階段，因此單線產(chǎn)能普遍較小，配套技術(shù)缺乏系統(tǒng)性。主要廠家有：威海光威宏程機電設(shè)備有限公司、大連橡膠塑料機械股份有限公司等。國外成熟的預(yù)浸料裝備供應(yīng)商包括：美國CDI公司預(yù)浸料生產(chǎn)設(shè)備（交鑰匙工程），瑞士Santex預(yù)浸料生產(chǎn)設(shè)備等，均可提供配套生產(chǎn)、檢測設(shè)備及其相關(guān)技術(shù)，市場認可率相對較高，但項目造價偏高。

考慮到預(yù)浸料儲存條件的的特殊性，在生產(chǎn)預(yù)浸料產(chǎn)品前，需要有先做好銷售渠道和工藝配方的準備工作，避免庫存。因此，在市場渠道未完全建成之前，不宜大量庫存，應(yīng)以銷定產(chǎn)。

4.發(fā)展建議

4.1以市場為導(dǎo)向，優(yōu)先發(fā)展高效產(chǎn)業(yè)

在國際上，碳纖維行業(yè)流行這樣一句話，“從原材料到碳纖維，價格從1變到3；把碳纖維加工成復(fù)合材料，價格可從3變到10”。不難看出，從碳纖維到復(fù)合材料，產(chǎn)業(yè)鏈延長，增加的附加值更多，最終碳纖維在復(fù)合材料中的成本將下降至20%～30%。

碳纖維織物與預(yù)浸料是碳纖維發(fā)展的中間環(huán)節(jié)，是聯(lián)系生產(chǎn)與應(yīng)用的必經(jīng)之路，發(fā)展碳纖維預(yù)浸料勢在必行，也是拉長產(chǎn)業(yè)鏈和提高碳纖維附加值的有效手段。根據(jù)宜興天鳥與江山科技的發(fā)展經(jīng)驗，碳纖維預(yù)浸料與織物，屬新型高性能復(fù)合材料，屬國防軍工企業(yè)基礎(chǔ)材料，也是未來民用工業(yè)的先進替代材料。通用引進的寬度為1.2米的碳纖維預(yù)浸料生產(chǎn)線，既能滿足軍工所需，也能滿足民品應(yīng)用。

4.2加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，完善碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈

積極開發(fā)碳纖維預(yù)浸料和織物的后續(xù)研究與加工，特別是針對國產(chǎn)碳纖維性能的預(yù)浸料產(chǎn)品開發(fā)。由于國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小，進行碳纖維下游預(yù)浸料產(chǎn)品開發(fā)，可以迅速消除市場積壓，形成布局完整、發(fā)展均衡的碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈。同時，有利于避開投資巨大、競爭激烈、技術(shù)密集的碳纖維生產(chǎn)環(huán)節(jié)，便于國內(nèi)大量中小企業(yè)匯集資源突破碳纖維下游應(yīng)用環(huán)節(jié)。

考慮到未來國內(nèi)碳纖維后續(xù)加工企業(yè)群體龐大，激烈競爭在所難免，企業(yè)應(yīng)盡早布局，未雨綢繆。應(yīng)著力開發(fā)新型市場，與國內(nèi)航空航天設(shè)備制造、風(fēng)電、汽車制造等行業(yè)聯(lián)合，占領(lǐng)市場先機，為進一步擴大碳纖維織物及預(yù)浸料產(chǎn)能謀篇布局。

4.3加快自主創(chuàng)新能力提升

高性能碳纖維復(fù)合材料是國家材料科學(xué)發(fā)展重要組成部分，關(guān)系到國家戰(zhàn)略性材料技術(shù)的發(fā)展。其技術(shù)進步與產(chǎn)業(yè)化水平的提升對推動社會相關(guān)行業(yè)發(fā)展具有重要意義。碳纖維預(yù)浸料生產(chǎn)行業(yè)不能滿足于現(xiàn)有技術(shù)，走作坊式或小規(guī)模生產(chǎn)路線，應(yīng)積極抓住國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展的有利時機，提高自主創(chuàng)新能力，迅速完成行業(yè)技術(shù)進步，提高產(chǎn)業(yè)化先進水平，縮小同發(fā)達國家的差距。同時要積極學(xué)習(xí)和借鑒國外先進技術(shù)，完善相關(guān)機制，實現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研、用有機結(jié)合。真正實現(xiàn)碳纖維及其復(fù)合材料的國產(chǎn)化自給，改變長期受制于人的被 動局面。

參考文獻

航天技術(shù)對國防的意義范文第4篇

驗證關(guān)鍵技術(shù)，

為今后打基礎(chǔ)是“天宮一號”的任務(wù)

記者：能不能幫我們介紹一下已經(jīng)順利進入軌道的這位“老朋友”？

張柏楠：天宮一號是我國第一個低軌道、長壽命的大型載人航天器，它的設(shè)計壽命是兩年，重8.6噸。

記者： 設(shè)計上有哪些利于航天員居住的特點？

張柏楠：主要分為兩個艙。前艙實驗艙是全密封環(huán)境，對接完成后航天員進艙進行工作、訓(xùn)練，一些必要的生活活動、睡眠等也都在這里進行。后艙是資源艙，內(nèi)置動力系統(tǒng)、推進系統(tǒng)和能源。密封的實驗艙內(nèi)航天員活動空間有15立方米，相比神舟飛船有了很大擴展，更加適合航天員長時間居住。

記者：天宮一號在突破技術(shù)難關(guān)方面承擔了哪些任務(wù)？

張柏楠：天宮一號作為目標飛行器，首先要配合神舟八號突破交會對接技術(shù)；一旦對接成功，神舟八號?？筷P(guān)機，轉(zhuǎn)由天宮一號控制兩個飛行器飛行，這時又要考驗其組合體控制技術(shù)。

記者：天宮一號在開啟中國未來空間站建設(shè)的工程中，承擔了哪些任務(wù)？

張柏楠：實際上天宮系列目標飛行器就是空間實驗室的一個雛形，無論是天宮一號，還是后續(xù)陸續(xù)發(fā)射的載人航天器型號，主要任務(wù)都是要驗證空間站的關(guān)鍵技術(shù)，為將來建造空間站打基礎(chǔ)。

太空對接技術(shù)驗證是實驗的關(guān)鍵

記者：在與神舟八號的“太空之吻”中，天宮一號將扮演什么樣的角色？

張柏楠：它是交會對接的“班組長”，扮演著一個引導(dǎo)者和指揮管理者的角色，始終掌控著工作進度。當神舟八號進入預(yù)定軌道，開始搜尋和探索天宮一號的倩影，這時天宮一號就會相應(yīng)地向?qū)Ψ教峁┮龑?dǎo)信號，告訴對方“我在這里”，并始終給追蹤飛行器提供引導(dǎo)信息。等到雙方終于“敖包相會”，實現(xiàn)對接后，神舟八號就將“大權(quán)”上交，安心地?？吭谔鞂m一號身邊，按照其指令和控制來飛行。這時，天宮一號不僅要控制好自己，還要照顧并控制好神舟八號飛船的狀態(tài)。

記者：就是說天宮一號有著雙重的管理任務(wù)？

張柏楠：是的。完成組合體的控制和管理，并非易事。以前衛(wèi)星也好、飛船也好，都是自己管自己，而現(xiàn)在天宮一號不能再獨善其身。對接完成后，天宮一號要為神舟八號供電，起碼滿足500瓦的供電能力，以補充飛船能源不足的問題，這同時也是對將來空間站整個能源系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)配、統(tǒng)一管理技術(shù)進行試驗驗證。整個組合體的姿態(tài)和軌道也都要由天宮一號來統(tǒng)一控制，控制重量翻了一番，等于從輕裝上陣到負重前行，無論是指令還是遙測，雙方都要重新適應(yīng)。

記者：在技術(shù)上有哪些創(chuàng)新和探索？

張柏楠：天宮一號里有很多未來空間站會用到的技術(shù)和設(shè)備，比如大型控制力矩陀螺。飛船短期飛行靠發(fā)動機控制，中型衛(wèi)星靠動量輪控制，而空間站這種大型空間設(shè)施則要靠力矩陀螺才能控制。此外，天宮一號應(yīng)用的電池發(fā)電效率高達27%～28%，已經(jīng)跟國際先進水平相差無幾。在信息傳輸上，也改變了以往依賴地面的被動局面，轉(zhuǎn)而依靠中繼衛(wèi)星實現(xiàn)更快更高效的通訊。在軌補加技術(shù)也是未來空間站的一個關(guān)鍵技術(shù)，天宮一號就可以實現(xiàn)推進劑在軌補充，其先進的金屬膜殼儲箱未來就可以直接應(yīng)用于空間站的推進系統(tǒng)。

記者：天宮一號體現(xiàn)了中國載人航天的哪些特點？

張柏楠：用最小的試驗樣本突破關(guān)鍵技術(shù)，并獲取最大的實驗成果，即用最少投入換取最大產(chǎn)出。

我國的航天戰(zhàn)略是

穩(wěn)扎穩(wěn)打，循序漸進

記者：您認為我國載人航天事業(yè)目前在國際上處于一個什么樣的水平？

張柏楠：參與載人航天活動的國家很多，但是真正能夠獨立完整掌握載人航天技術(shù)的很少。前蘇聯(lián)加加林是第一個進入太空的航天員，美國的載人航天實力也相當強。相對而言，從技術(shù)水平和品種方面等，中國排在第三。

記者：中國的載人航天跟國外比有什么特點？

張柏楠：目標明確，而且務(wù)實高效。載人航天最開始是在冷戰(zhàn)背景下出現(xiàn)的。當時前蘇聯(lián)和美國為了爭世界第一，在這方面下的本錢非常大。美國阿波羅登月的時候，最高投入時航天載人投資占整個GDP的4%。我國1992年開始論證載人航天，那時有兩個特點，今天來看非常英明。一是務(wù)實，不爭第一，沒有像前蘇聯(lián)、美國那樣，你有什么我也得有，你有航天飛機我也得有。當時我參加過論證，那時候是航天飛機最熱門的時候，當時咱們也論證過航天飛機的方案，但是在最后方案選擇時，包括咱們的領(lǐng)導(dǎo)和專家非常務(wù)實，沒有去趕時髦，認為還是飛船切合實際。另外在立項時，我們搞的是載人航天三步走戰(zhàn)略，是以空間站為目標，一步一步實現(xiàn)最終目標。

發(fā)展航天技術(shù)，彰顯強國實力

記者：有人說“中國要在世界上成為有影響的強國，航天發(fā)展是戰(zhàn)略性的支持基礎(chǔ)”，您如何理解這句話？

張柏楠： 這是因為它本身處于很特殊的地位。首先，地球的資源是有限的，但是空間資源是無限的，這是其他領(lǐng)域無法比擬的。第二，空間飛行器的特殊位置，軌道的位置應(yīng)該說是非常有利的，這也是在地面很多無法替代的，這也是為什么有了導(dǎo)航、遙感、通訊等領(lǐng)域?？臻g的位置是有戰(zhàn)略意義的。第三，從技術(shù)來講，航天事業(yè)，包括載人航天事業(yè)，應(yīng)該是綜合運用了當前各個領(lǐng)域領(lǐng)先的技術(shù)，是整個國家技術(shù)水平的體現(xiàn)，它同時也可以帶動整個技術(shù)的發(fā)展。所以整個航天的發(fā)展，各國都把它作為一個國家實力的象征。

記者：所以我國航天事業(yè)的發(fā)展引發(fā)了廣泛的國際關(guān)注？

張柏楠：比如神舟飛船發(fā)射成功以后，當時的俄羅斯總統(tǒng)普京給主席發(fā)賀電，賀電是這么寫的：“祝賀貴國在全面發(fā)展、成為現(xiàn)代世界強國進程中取得的重大進步?！睂嶋H上載人航天是一個標志，各國都是這么認為的，包括美國麻省理工學(xué)院最近也在研究載人航天發(fā)展，最后認為火箭也好，航天器也好，尤其是載人航天，認為它是國家實力和意志的標志。比如美國前總統(tǒng)約翰遜說，在全世界眼里，沒說的，航天第一。什么都第一，但航天要是第二，就什么都第二了。所以它是對國家發(fā)展非常有力的戰(zhàn)略支持和體現(xiàn)。

記者：我們已經(jīng)進入了航天大國的行列，那是否可以說我們已經(jīng)進入航天強國的行列？

張柏楠：我個人理解，大國和強國之間還是有差別的。作為大國來講，就是數(shù)量和質(zhì)量上的差別。比如從衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量來看已經(jīng)位居世界第三，僅次于美國和俄羅斯。但是作為一個強國來講，第一，不論干什么，包括航天事業(yè)，必須得滿足社會和經(jīng)濟發(fā)展的需求，這是一個標準。第二是技術(shù)水平，數(shù)量多不等于你水平高，這是目前我國的普遍現(xiàn)象，這方面還是有差距的。第三，中國航天事業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在，門類基本齊全了，各種衛(wèi)星我國都有了，各個衛(wèi)星門類的水平還是有差距的。第四，最需要創(chuàng)新的就是積極探索新的領(lǐng)域，就是別人沒有干過、沒有嘗試過的東西我們來先做，這也是一個強國的標志。最后，影響力。你做的事情別人會關(guān)注、會傾聽你的意見，甚至跟著你的意見來走。

記者：縱觀全局來說，您認為我國航天事業(yè)發(fā)展的空間和后勁如何？

張柏楠：雖然這些年我國取得了很多成就，但必須客觀來看問題，自己要冷靜。只有承認有差距，發(fā)展才有動力。雖然咱們領(lǐng)域全了，但是各個方面還有差距。比如說遙感分辨率，就不能滿足我國城市交通、資源，包括抗震救災(zāi)的要求?，F(xiàn)在很多技術(shù)不能滿足發(fā)展的需求，這就是差距。從后勁來講，現(xiàn)在進入了一個非常好的階段。因為大家承認有差距，這個時候才有動力。

航天技術(shù)對國防的意義范文第5篇

1 太空發(fā)電站的發(fā)展背景

太空發(fā)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(zhuǎn)化為電能，再通過無線能量傳輸方式傳輸?shù)降孛娴碾娏ο到y(tǒng)。建造太空發(fā)電站是開發(fā)利用空間資源的重要手段，其整體構(gòu)想最早由美國科學(xué)家彼得?格拉賽（Peter Glaser）于1968年提出。

太空發(fā)電站核心組成包括三大部分：太陽能發(fā)電裝置、能量轉(zhuǎn)換和發(fā)射裝置、地面接收和轉(zhuǎn)換裝置。太陽能發(fā)電裝置用于將太陽能轉(zhuǎn)化為電能;能量轉(zhuǎn)換裝置用于將電能轉(zhuǎn)換成微波或激光等形式（激光也可以直接通過太陽能轉(zhuǎn)化），并利用發(fā)射裝置向地面發(fā)送波束;地面接收系統(tǒng)用于接收空間傳輸?shù)牟ㄊㄟ^轉(zhuǎn)換裝置將其轉(zhuǎn)換成電能接入電網(wǎng)。整個過程將經(jīng)歷太陽能-電能-微波（激光）-電能的能量轉(zhuǎn)變過程。

作為一種很有前景的可再生能源系統(tǒng)概念，太空發(fā)電站得到各航天大國的廣泛關(guān)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(fā)電站可以連續(xù)工作，太陽能利用效率高，同時在地面應(yīng)急供電、減災(zāi)、空間供電、行星探測等方面也具有重要的應(yīng)用前景。但目前其技術(shù)還很不成熟，在成本方面具有明顯的劣勢。國外提出發(fā)展太空發(fā)電站構(gòu)想已經(jīng)超過40年，但真正實現(xiàn)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(huán)境保護問題日益突出，以美國和日本為主的發(fā)達國家開展了廣泛的太空發(fā)電站技術(shù)研究，目前已經(jīng)提出幾十種概念，并且在無線能量傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)方面開展重點研究。近年來，太陽能發(fā)電效率、微波轉(zhuǎn)化效率以及相關(guān)的航天技術(shù)都取得了很大進步，為未來太空發(fā)電站的發(fā)展奠定了很好的基礎(chǔ)。但太空發(fā)電站作為一個非常宏大的空間系統(tǒng)，需要開展系統(tǒng)的研究工作，在許多技術(shù)方面有待取得突破性進展。

2 國外太空發(fā)電站發(fā)展現(xiàn)狀

太空發(fā)電站的廣泛應(yīng)用前景已引起了國際上的廣泛關(guān)注。21世紀以來，隨著世界能源價格的不斷攀升和環(huán)境的日益惡化，越來越多的國家、組織、企業(yè)和個人，包括軍方都開始關(guān)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(fā)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(jīng)費（4年間投入約5000萬美元）進行太空發(fā)電站系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)研究，并且提出單個電站發(fā)電能力達到5GW的方案――“1979太空發(fā)電站基準系統(tǒng)”。后來，由于技術(shù)和經(jīng)濟可行性問題，以及核能項目和星球大戰(zhàn)等計劃的影響，后續(xù)十多年未開展大規(guī)模的研究工作。

1995年，美國啟動了18個月的重新評估太空發(fā)電站可行性的研究――“Fresh Look”研究計劃，提出了多種新型太空發(fā)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(shù)”（SERT）計劃，耗資2200萬美元，提出了集成對稱聚光系統(tǒng)和算盤式太空發(fā)電站等新概念，并且提出了太空發(fā)電站技術(shù)研究發(fā)展路線圖建議，相關(guān)研究工作經(jīng)過了美國國家科學(xué)委員會的評估，認為太空發(fā)電站在技術(shù)上是可行的。2003年，由美國航空航天局負責(zé)開展、國家科學(xué)基金會（NSF）參與了太空發(fā)電站方案與技術(shù)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(fā)電站研究組，組織國防部、美國航空航天局、能源部、學(xué)術(shù)界以及航天、能源等相關(guān)工業(yè)部門的170多位專家參與研究完成“太空發(fā)電站――戰(zhàn)略安全的機遇”研究報告，引發(fā)新一輪太空發(fā)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(yè)合同。2012年，在美國航空航天局創(chuàng)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(fā)電站。

2.2 日本

日本是開展太空發(fā)電站技術(shù)研究較早的國家之一，也是積極開展空間太陽能發(fā)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(xù)推出太空發(fā)電站2000、太空發(fā)電站2001、分布式繩系太空發(fā)電站系統(tǒng)等概念，并且在無線能量傳輸技術(shù)研究和試驗（包括火箭搭載試驗）方面處于世界領(lǐng)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(wǎng)狀天線試驗。

2004年，日本正式將發(fā)展太空發(fā)電站列入國家航天長期規(guī)劃。在經(jīng)產(chǎn)省和日本宇宙研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA）的支持下，以無人空間飛行研究機構(gòu)、三菱公司、石川島播磨重工宇航公司、清水建設(shè)集團、京都大學(xué)、東京大學(xué)、神戶大學(xué)等為代表的國家研究機構(gòu)、企業(yè)和高校，形成“官產(chǎn)學(xué)”聯(lián)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(shè)世界上第一個吉瓦級商業(yè)太空發(fā)電站系統(tǒng)，總投資額將超過200億美元。根據(jù)2013年日本最新公布的航天基本計劃，空間太陽能發(fā)電研究開發(fā)項目列入七大重點發(fā)展領(lǐng)域，并且作為3個國家長期支持的重點研究領(lǐng)域之一（其他2個為空間科學(xué)和深空探測領(lǐng)域、載人空間活動領(lǐng)域）。

日本提出的最新太空發(fā)電站發(fā)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(tǒng)驗證。第二階段：研發(fā)階段，2030年前研發(fā)2～200兆瓦級系統(tǒng)，200MW系統(tǒng)為商業(yè)系統(tǒng)的1：5縮比模型，是最后一個驗證系統(tǒng)。第三階段：商業(yè)階段，2035年左右實現(xiàn)1GW商業(yè)系統(tǒng)。

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(guān)研究工作。歐洲在1998年開展了“空間及探索利用的系統(tǒng)概念、結(jié)構(gòu)和技術(shù)研究”計劃，提出了名為“太陽帆塔”（Sail Tower SPS）的概念設(shè)計。2002年8月，歐洲航天局先進概念團隊組建了歐洲太空發(fā)電站研究網(wǎng)。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(fā)電衛(wèi)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?shù)闹欣^式太空發(fā)電站概念，并提出分階段的發(fā)展路線建議。2010年，美國、印度發(fā)表聯(lián)合報告“卡拉姆-國家空間協(xié)會能源技術(shù)全球倡議”，將發(fā)展太空發(fā)電站作為美印戰(zhàn)略合作的一個重要方向。

相關(guān)國際組織也積極開展太空發(fā)電站相關(guān)領(lǐng)域的研究工作。國際無線電科學(xué)聯(lián)盟于2007年正式發(fā)表了《太陽能發(fā)電衛(wèi)星白皮書》。2011年10月，國際宇航科學(xué)院（IAA）研究報告《太空發(fā)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(guān)注并開展太空發(fā)電站相關(guān)的研究工作。但由于系統(tǒng)規(guī)模巨大，需要的技術(shù)跨越性極大，真正商業(yè)意義電站的實現(xiàn)還需要幾十年的時間。作為一個巨大的空間工程，太空發(fā)電站對于國家能源安全和技術(shù)的革命性發(fā)展都有重大的意義，但需要一個協(xié)調(diào)的國家級甚至國際級的發(fā)展計劃和規(guī)劃。

2.4 典型太空發(fā)電站概念

1）1979太空發(fā)電站基準系統(tǒng)。它是第一個太空發(fā)電站系統(tǒng)方案，以全美國50%的發(fā)電量為目標進行設(shè)計，由美國在1979年完成。其設(shè)計方案為在地球靜止軌道（GEO）上布置60個發(fā)電能力各為5GW的發(fā)電衛(wèi)星?？紤]到微波對于生物的影響，該設(shè)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(tǒng)。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(tǒng)的設(shè)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(fā)射陣作為一體，旋轉(zhuǎn)對地。聚光器與桅桿間相互旋轉(zhuǎn)維持每天的軌道變化和季節(jié)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(huán)形可膨脹環(huán)和一個可膨脹背板支撐，安裝在聚光器結(jié)構(gòu)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(shù)，陣列效率可達到39%。太陽電池陣采用了肋化設(shè)計，可以增強散熱20%。太陽電池陣背板結(jié)構(gòu)是一個可膨脹環(huán)網(wǎng)。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(shè)計方案將關(guān)鍵的太陽電池、微波發(fā)射機和發(fā)射天線集成為夾層結(jié)構(gòu)（三明治結(jié)構(gòu)），即外層板為太陽電池、中間夾層為微波發(fā)射機、底層為微波發(fā)射天線。利用位于桅桿兩邊的大型聚光器通過機構(gòu)控制指向太陽，將太陽光反射聚集到夾層結(jié)構(gòu)板上，電池發(fā)出的電力可以通過較短的電纜傳遞到微波發(fā)射機，消除了對于大功率導(dǎo)電滑環(huán)和長距離電力傳輸?shù)男枨?。夾層結(jié)構(gòu)板的發(fā)射陣面指向地球。

3）分布式繩系衛(wèi)星系統(tǒng)。為減小單個模塊的復(fù)雜性和質(zhì)量，日本提出了分布式繩系衛(wèi)星的概念。其基本單元由尺寸為100m×95m的單元板和衛(wèi)星平臺組成，單元板和衛(wèi)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(zhuǎn)換裝置和發(fā)射天線組成的夾層結(jié)構(gòu)板，共包含3800個模塊。每個單元板的總質(zhì)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(tǒng)。該設(shè)計方案的模塊化設(shè)計思想非常清晰，有利于系統(tǒng)的組裝、維護。但系統(tǒng)的質(zhì)量仍顯巨大，特別是利用效率較低。

4）任意相控陣太空發(fā)電站（SPS-ALPHA）。在美國航空航天局創(chuàng)新概念項目支持下，由美國、日本和英國科學(xué)家共同提出了一種新的概念方案――任意相控陣太空發(fā)電站。

該方案采用了模塊化的設(shè)計思想，并且創(chuàng)新性地提出了無需控制的聚光系統(tǒng)概念（該聚光系統(tǒng)的有效性還有待進一步完善），對于控制系統(tǒng)的壓力大大減小。整個系統(tǒng)的質(zhì)量約為10000～12000t。

5）激光太空發(fā)電站（L-SSPS）。它是太空發(fā)電站概念發(fā)展的另外一個重要方向。在日本的太空發(fā)電站研究中，激光太空發(fā)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(fā)電站基本單元包括太陽聚光鏡、散熱器、激光發(fā)生器、激光發(fā)射器和支持系統(tǒng)。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(fā)送到激光發(fā)生器，利用直接泵浦激光方式產(chǎn)生激光，激光擴束后傳輸?shù)降孛?，地面可以采用特定的光伏電池接收轉(zhuǎn)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(zhì)：從抵抗熱應(yīng)力的角度來看，藍寶石似乎是最佳的激光介質(zhì)材料。由于大量藍寶石晶體生產(chǎn)難度很大，大多數(shù)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(fā)電站的典型幾何參數(shù)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(tǒng)結(jié)構(gòu)形狀對稱，太陽輻射壓形成的干擾不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，用于姿態(tài)控制和軌道保持所需推進器的質(zhì)量較小。在激光太空發(fā)電站設(shè)計中，由于聚光比達到幾百倍，激光器的效率和系統(tǒng)的熱控制是非常關(guān)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(shù)。

3 我國太空發(fā)電站研究現(xiàn)狀

我國研究人員從20世紀80年代以來就一直在關(guān)注國際太空發(fā)電站的發(fā)展。20世紀90年代，多位中國學(xué)者參加相關(guān)國際研究活動。近年來，越來越多的專家開始關(guān)注太空發(fā)電站的發(fā)展?！笆晃濉逼陂g，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(nèi)科技專家積極推動下，我國太空發(fā)電站研究工作也步入了起步階段。

2006年7月，中國空間技術(shù)研究院組織進行了太空發(fā)電站發(fā)展研討會。根據(jù)專家的研討意見，建議開展太空發(fā)電站概念和發(fā)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(xué)院學(xué)部咨詢評議項目――太空發(fā)電站技術(shù)發(fā)展預(yù)測和對策研究。項目在深入分析了太空發(fā)電站涉及的主要工程技術(shù)難題后，提出了我國發(fā)展太空發(fā)電站的頂層考慮和對策及發(fā)展建議。2010年，中國空間技術(shù)研究院組織了“全國空間太陽能電站發(fā)展技術(shù)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(fā)電站發(fā)展的建議。2013年10月，國防科技工業(yè)局組織召開了“我國空間太陽能電站發(fā)展思路”研討會。2014年5月，“空間太陽能電站發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)”香山科學(xué)會議在北京召開。

近年來，國內(nèi)參與太空發(fā)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(xué)、西安電子科技大學(xué)、四川大學(xué)、北京理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)、中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所等。國防科技工業(yè)局支持了與太空發(fā)電站相關(guān)的總體和關(guān)鍵技術(shù)研究工作。目前，在總體規(guī)劃、總體概念方案、微波無線能量傳輸技術(shù)等方面取得了一定的成果，同時也帶動了大型空間結(jié)構(gòu)、空間薄膜太陽能發(fā)電等技術(shù)的發(fā)展。

國內(nèi)研究團隊在開展太空發(fā)電站研究的同時，與美國、日本、俄羅斯、歐洲等國家的科學(xué)家建立了良好的溝通渠道。2013年，國際宇航聯(lián)大會在北京召開，中國專家應(yīng)邀作了“21世紀人類的能源革命――空間太陽能發(fā)電”的主旨發(fā)言。

4 太空發(fā)電站的技術(shù)挑戰(zhàn)及主要關(guān)鍵技術(shù)

太空發(fā)電站是一個宏大的工程，國際上對此的研究已經(jīng)超過40年，仍然是國際空間領(lǐng)域關(guān)注的熱點方向并持續(xù)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(fā)電站，也反映出其發(fā)展還面臨著很大的挑戰(zhàn)，包括技術(shù)難度、投入和安全性等。

太空發(fā)電站規(guī)模巨大，質(zhì)量達到萬噸，結(jié)構(gòu)達到千米，發(fā)電功率為吉瓦級，壽命需要在30年以上。相比于目前的衛(wèi)星，其尺寸、質(zhì)量、功率等都要提升多個數(shù)量級，壽命也比目前的衛(wèi)星高出約1倍。對于新型運載技術(shù)、新型材料、高效能量轉(zhuǎn)化器件、超大型航天器結(jié)構(gòu)及控制技術(shù)、在軌組裝維護技術(shù)等都提出了很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

成本問題也是制約太空發(fā)電站發(fā)展的主要因素之一。除了技術(shù)領(lǐng)域跨越式突破以外，還需要采用大批量的生產(chǎn)方式和商業(yè)運作模式來實現(xiàn)其規(guī)?；ㄔO(shè)，以降低研制和運行成本。在未來傳統(tǒng)能源可能消耗殆盡的情況下，新能源市場將占據(jù)重要地位。規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化對于現(xiàn)有的航天器制造和發(fā)射能力都提出了巨大的挑戰(zhàn)，將需要現(xiàn)有航天工業(yè)生產(chǎn)體系發(fā)生根本性變革。

長期運行的安全性也是發(fā)展太空發(fā)電站需要特別重視的問題。理論上分析，雖然太空發(fā)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(jù)微波傳輸特性，實際接收天線的能量密度較低。典型系統(tǒng)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(tǒng)設(shè)計的角度已經(jīng)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(tài)、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(fā)電站發(fā)展的重要限制條件之一，有必要從現(xiàn)在開始啟動相關(guān)研究工作。太空發(fā)電站發(fā)展的核心問題包括以下幾個方面。

（1）降低系統(tǒng)面積

太空發(fā)電站的面積主要由兩部分決定，一是太陽能發(fā)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(zhuǎn)化效率都是減小太陽能發(fā)電部分面積最有效的措施。二是微波發(fā)射天線面積。在選定的軌道和微波頻率下，微波發(fā)射天線面積與地面接收面積成反比，需要優(yōu)化確定發(fā)射天線的面積。

（2）降低系統(tǒng)質(zhì)量

太空發(fā)電站系統(tǒng)的質(zhì)量主要集中在幾個方面：太空發(fā)電站主結(jié)構(gòu)、太陽電池陣、聚光器、微波轉(zhuǎn)化裝置、發(fā)射天線、電力傳輸及管理系統(tǒng)等。減小系統(tǒng)質(zhì)量可以重點考慮：①降低單位面積的質(zhì)量（降低太陽電池、聚光陣、發(fā)射天線的面密度）;②降低結(jié)構(gòu)、機構(gòu)的質(zhì)量（降低結(jié)構(gòu)體積和結(jié)構(gòu)密度）;③降低傳輸電纜的質(zhì)量（縮短電纜長度，減小電纜截面積和密度）;④提高轉(zhuǎn)化效率，降低微波轉(zhuǎn)化器件、電壓變換設(shè)備的質(zhì)量。

（3）降低系統(tǒng)的收攏體積

太空發(fā)電站是一個巨大的空間系統(tǒng)，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(zhì)量能力外，還要充分考慮運載器的包絡(luò)限制，要求每個模塊在發(fā)射階段為收攏狀態(tài)、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?shù)娇臻g。重點研究的技術(shù)包括：折疊展開桁架結(jié)構(gòu);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(jié)構(gòu)等。

（4）旋轉(zhuǎn)機構(gòu)

為了保證太空發(fā)電站的高效率工作，需要太陽電池陣（或聚光器）對日定向、發(fā)射天線對地球接收站定向。在一個軌道周期內(nèi)，太陽電池陣（或聚光器）與發(fā)射天線間的相對位置變化達到360°，必須采用大型旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。由于太空發(fā)電站體積、質(zhì)量巨大，特別是功率巨大，給旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶來很大的困難。目前的太空發(fā)電站概念設(shè)計一般考慮幾種情況：①采用大功率導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，技術(shù)難度大;②無旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，采用發(fā)射天線與電池陣固定的方式，但以增加系統(tǒng)質(zhì)量、損失系統(tǒng)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(tǒng)的旋轉(zhuǎn)，可以消除大功率導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié);④采用微波反射方式，通過微波反射器旋轉(zhuǎn)，可以消除大功率導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。

太空發(fā)電站的主要關(guān)鍵技術(shù)及重點研究領(lǐng)域包括10個方向：空間超大型可展開結(jié)構(gòu)及控制技術(shù);空間高效太陽能轉(zhuǎn)化及超大發(fā)電陣技術(shù);空間超大功率電力傳輸與管理技術(shù);天線能量傳輸技術(shù);軌道間轉(zhuǎn)移技術(shù)及大功率電推進技術(shù);空間復(fù)雜系統(tǒng)在軌組裝及維護技術(shù);大型運載器及高密度發(fā)射技術(shù);電站系統(tǒng)運行控制及地面接收管理技術(shù);電站發(fā)展的基礎(chǔ)材料和器件研究;電站經(jīng)濟性、政策、環(huán)境保護、商業(yè)化等相關(guān)問題研究。

5 太空發(fā)電站的應(yīng)用前景

太空發(fā)電站發(fā)展的核心應(yīng)用目標是為地面提供商業(yè)化、大規(guī)模的電力供給，解決人類長期對于穩(wěn)定的可再生能源的需求問題。同時，太空發(fā)電站對于地面偏遠地區(qū)供電、緊急供電、航天器供電、調(diào)節(jié)環(huán)境等方面都具有重要的應(yīng)用前景。太空發(fā)電站的發(fā)展也將為更為長遠的月球太陽能電站的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

5.1 地面電力供給

空間太陽能最大的優(yōu)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(shè)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(fā)電站，每個太空發(fā)電站的發(fā)電功率為5GW，則可以為地面連續(xù)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(fā)電站作為一種大型的空間供電基礎(chǔ)設(shè)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(qū)、海島、災(zāi)區(qū)等。

5.2 航天器電力供給

太空發(fā)電站可以實現(xiàn)對可視范圍內(nèi)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(fā)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(wèi)星、高精度科學(xué)衛(wèi)星等的發(fā)展具有重要的價值。未來也可以利用太空發(fā)電站直接進行空間燃料生產(chǎn)以及進行空間加工制造，使得未來的空間工業(yè)發(fā)展變成可能。

太空發(fā)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(tǒng)的候選方案。一方面，太空發(fā)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(tǒng)提供持續(xù)的能量供給，利用激光推進技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)2～5年內(nèi)到達小行星帶內(nèi)的多顆小行星，并實現(xiàn)采樣返回;另一方面，可以利用在行星軌道運行的太空發(fā)電站為行星表面的基地提供能量供給。

5.3 環(huán)境調(diào)節(jié)

傳統(tǒng)化石能源的利用引起了地球溫度的升高，隨之產(chǎn)生的臺風(fēng)和龍卷風(fēng)等惡劣氣象的頻繁出現(xiàn)給人類帶來巨大的災(zāi)難。目前，科學(xué)家已經(jīng)提出并且分析了利用太空發(fā)電站減緩或改變臺風(fēng)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(fā)電站的巨大能量傳輸?shù)烬埦盹L(fēng)所在的區(qū)域，通過改變臺風(fēng)的溫度分布，從而破壞龍卷風(fēng)的形成過程。近期，科學(xué)家也提出了利用太空發(fā)電站減緩大氣霧霾的思想，也可以起到環(huán)境調(diào)節(jié)的作用。

5.4 月球太陽發(fā)電站

在太空發(fā)電站基礎(chǔ)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(fā)電站，利用月球資源建立月表太陽發(fā)電站，實現(xiàn)向地球的輸電。

月表環(huán)境非常適合于大面積太陽能發(fā)電。月表太陽光照條件穩(wěn)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(zhuǎn)化效率為10%的太陽電池，就可以實現(xiàn)1km2產(chǎn)生130MW的電能，而且月球星體力學(xué)條件穩(wěn)定，不會受到天氣、地震活動和生物過程的影響。月球物質(zhì)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(chǎn)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(shè)。

6 結(jié)束語

可再生能源重要性的提升為太空發(fā)電站的發(fā)展提出了實質(zhì)的需求，太空發(fā)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(yīng)用系統(tǒng)，其規(guī)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(shù)難度也遠遠超出現(xiàn)有空間技術(shù)水平，對于航天技術(shù)的發(fā)展提出了很大的挑戰(zhàn)。

航天領(lǐng)域經(jīng)過半個多世紀的飛速發(fā)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(dǎo)航、載人航天、深空探測幾大領(lǐng)域取得的突破性成就表明，我國在航天領(lǐng)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(xiàn)約20t的近地軌道運輸能力，2020年左右將要建設(shè)我國的空間站，未來可能發(fā)展更大規(guī)模的運載火箭，航天領(lǐng)域的快速發(fā)展將給我國太空發(fā)電站的發(fā)展帶來很大的機遇。