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1、空间技术发展过程中的问题与挑战-航空航天概论中期论文空间技术又称航天技术或宇航技术。在我的理解，空间技术目前只的主要就是航天技术。20 世纪50年代以来，空间技术获得了蓬勃的发展。自从空间技术诞生发展至今，一直都是人 们关注的高科技技术，对于经济、国防、文化、科研以及国家政治声誉等都有重大的作用和 影响。我国从50年代中期明确提出发展空间科技，到现在的载人航天工程，月球探测工程， 空间技术的发展是有目共睹的，这反映了中国综合国力的提高，为中国的社会主义建设事业 增添了光彩。由于空间技术所包含的范围十分广泛，几乎各个当下热门的学科都被空间技术的发展所关注， 所以，对于空间技术发展的讨论，涉及的范
2、围十分广泛，内容前沿而且都属于高新技术范围。 这对于一个本科生来说，我的讨论就只能泛泛而谈，无法涉及到最新最前沿的技术问题。但 是，这门课是概论性质的，通过查找资料的过程，提高对于航空航天事业的大致了解，还是 很有必要的。并且对于航空航天这样的充满想象力的学科，每个人都是可以提出一些个人的 见解的。所以我不争取能够准确全面的叙述空间技术的发展，只是就现有的知识和资料，力 图增加自己对于航空航天事业的理解，思考个人的见解。人类对于太空的好奇，很早以前就存在。随着技术的进一步发展，人们对于空间的了解逐渐 的深入，逐渐明晰了自己的位置，并扩展了人类的活动范围。空间蕴藏的各种资源也为人类 的发展提供了
3、更多的可能。但是在空间技术发展过程中，几乎每一项航天工程都是十分庞大 而复杂的，这就不可避免的出现各种或大或小的问题。但从另一个角度看，这些问题中也蕴 含着机遇与挑战。人类从空间技术发展过程中的获益空间技术自诞生之日起就给人类带来了无限的希望。在空间技术发展过程中，人类从各个方 面对于太空进行可能的利用。空间资源的开发在人类日益增长的需求面前逐渐被高度的重视， 具体的开发也逐渐提上了日程。对于太空的资源，目前得到利用的还只限于人类认识到的部 分，但是已经对于人类的生活造成了巨大的影响。从卫星电视到GPS，从资源探测到太空育 种，几乎大到国家社会，小到每个人，都受到了空间技术发展的影响。对于太空
4、提供给我们的资源，目前主要有以下几个方面：1航天器的高位置，可以进行对地观测，监测。对于气象监测，资源勘探，大地测量，环境 监测，灾害情况探测等提供优势位置。高位置资源对于通信也有很大帮助，各种卫星通信， 卫星定位，信号中转和传递，都要依靠航天器的高位置。2太空还可以为现在和将来的人类提供能源。由于没有大气的干扰，太阳能的利用效率会显 著提高。在其他星球上还有各种地球上没有或稀缺的能源资源，比如最近很热门的月球上丰 富的未来的核聚变能源He-3，已及可能存在的冰等地外资源。虽然它们的开发目前还显得 代价很高，但是将来的发展前景很好。王希季教授于80年代中期就发表了 “论空间资源” 的专文，把发
5、展空间技术与开发太空资源联系起来。这一论点已经得到社会的公认。3太空独特的环境，也是一种资源。太空中的高真空、高清洁、超低温环境，以及微重力环 境，都是地球表面不可比拟的，它为各种材料的加工制造，科学实验，空间观测探测等都提 供了理想的环境。由于没有大气的保护，太空中的辐射很强烈，这对人类探索太空造成了一 定的影响，但是高辐射的环境却也可以为生物技术独特的实验环境。虽然太空已经给我们提供了很多资源，但人类对于太空的认识还很有限，未来的开发前景还 很大。可以说，太空蕴藏着人类未来发展的希望，所以对于空间技术的发展，就显得十分重 要了。谁先发展空间技术谁就可能在未来的资源发展上占据优势地位，所以，
6、各个大国都认 识到了空间技术的重要性，大力的发展本国的航空航天技术。另一方面，空间技术还带动一系列学科的发展，自动控制、计算机、推进、通信、遥感、测 试、新材料、新工艺、激光、微电子、光电子等工程学科和近代力学，天文学，地球科学， 航天医学，空间科学等理论学科，都与空间技术密切相关，通过空间技术的发展，进而带动 科技进步与高新技术产业的发展。并且对于国家，社会，文化等各个方面，都有着很重要的 影响。我国于1965年明确提出的发展空间技术的指导思想，以解决本国的需要为标准，采 取由易到难、由低到高、循序渐进、逐步发展的方针。这些发展原则不仅对中国空间事业能 在20世纪70年代取得初步突破起到了重
7、大作用，而且在现今也有重要的指导意义。经过了 几十年的努力，我国终于迈进了航天大国的行列，“一些为国民经济和国防建设所急需的卫 星、使一些对科技进步和国家声誉有重大作用或影响的空间技术项目取得成功，使卫星应用 成为具有一定规模、体系配套完整、技术经济效益良好的高技术产业，以使中国的空间技术 在世界航天技术领域占有更高的地位。”近些年“神舟”系列载人航天工程和“嫦娥”系列 探月工程的顺利实施，更是我国空间技术飞速发展的例证，显示出了国家实力，提高了国际 地位和国际影响力。空间技术发展面临的问题空间技术包括了如此多的学科和技术，复杂的程度几乎可以说是史无前例的。所以，空间技 术发展过程中不可避免的
8、遇到了各种问题，将来也必然要遇到更多的问题。我认为这些问题 大致可以总结为两个方面，一方面为技术上的问题，另一方面是非技术方面的问题，包括与 政治、经济、军事的联系和影响，以及对于伦理，哲学的影响。对于技术方面的探讨一直是十分专业的。在世界空间技术发展过程中，首先遇到的是火箭发 动机和动力的问题，时至今日火箭发动机的发展也不是那么尽如人意，还是显得太过笨重了， 效率很低。几十吨甚至上百吨的火箭，有效载荷却只有几吨，都是由于发动机和燃料的品质 决定的。虽然如今的火箭能够把人送入太空，但是目前的火箭发动机远远不能满足人类的需 求。但是发动机的更新换代是需要很长的时间的，需要很多技术做基础，所以我认
9、为，寻求 新型的火箭发动机是空间技术突破的关键之处。航空航天事业另一个制约空间技术发展的是材料。在过去空间技术发展过程中，各种新型材 料为航空航天做出了很大的贡献。但是，这却导致了空间技术对于材料科学有很大的依赖性， 导致目前材料成为了束缚空间技术发展的方面。空间技术的发展对材料科学提出了更高的要 求，新型的材料必须满足未来飞行器的要求，大致为四个特征：更强，更刚，更耐热，更轻， 也就是比强度高，比模量高，还要耐高温。甚至某些材料还要有自适应智能控制功能。由于大部分的航天器是无人操纵的，这就要求航天器的电子系统要更加可靠，能处理更多的 突发情况，也就是人工智能的要求。由于距离地面更远了，对于通
10、讯系统的要求也更高了。 要保持系统的正常运转，并能够充分的可控，对于电子系统的要求要远高于地球表面的各种 系统，要保证很高的可靠性和尽可能长的寿命，这也是对于电子技术的考验。另外一个重要的方面是可靠性和安全性，自从有了载人的航天器以来，由于和航天员的生命 密切相关，可靠性和安全性就成为了头等重要的大事。但是尽管人们充分的认识到了安全的 重要性，在航天史上依旧发生了很多灾难性的事故，使得航天事业蒙上了一层阴影，严重的 影响了空间技术的发展。虽然说事故是不可避免的，但是我们要尽可能的减少航天员的生命 危险，这是一个永无止境的精益求精的过程。还有许多其他方面的问题，比如说推进燃料的问题，航天员的训练
11、等。还有一项不得不提的 是工艺制造问题，这是我国非常薄弱的环节。另外，空间技术发展过程中对于环境，资源的 影响，也影响到了人们对于空间技术的态度。逐渐增长的太空垃圾，发射火箭对大气的污染， 这些也都是亟待解决的问题。另一方面，以往人们谈起一件高新技术的工程，总是将技术的实现作为主要矛盾。但是对于 空间技术这样影响广泛的技术来说，就不能不考虑非技术方面的问题了。发展空间科学技术， 不能靠个人或者小范围的力量，有些工程甚至国家的力量都不足以实现，需要靠世界范围的 合作才能实现，另一方面，空间科学技术的发展也可能完全是有利的，还会存在这样那样的 显性的和隐性的风险。所以，非技术方面的问题也是很重要的
12、一个方面，有时甚至决定了一 段时间内空间技术的发展情况。在空间技术发展过程中，也遇到很多来自国家，社会，经济方面的制约。但这并不是由于技 术本身发展的问题，而主要是由于技术发展的整体性和前瞻性不够。例如美国曾经产生过关 于空间站的争议。建立空间站的想法本来是不错的，但是在使用过程中，人们逐渐发现了一 些不足之处，比如科学研究条件差，有一些国会议员甚至认为原来意义科学价值所剩无几。 另一个方面是关于经费争议，空间站的商业性无法开展，然而其高投入占用了其他航天计划 的发展，这些原因自然会引起争议。再比如航天飞机技术的争议，美国大力发展的航天飞机， 从技术上讲，是人类一项伟大的工程。但是在使用过程中
13、，航天飞机并没有预想的那样降低 运输费用，每次发射前都需要各种准备工作，使用维护不便，发射频率较低，而且系统复杂 存在很多未知安全隐患。空间技术在军事上的应用更加引起了全球范围的争议。如果不限制空间技术的军事应用，等 待空间技术的不仅仅是臭名昭著的名声（像核弹一样），而且是对于空间技术本身发展的极 大打击。然而虽然人们意识到这点，但是依旧陷入囚徒困境之中，无法放弃对于空间技术在 军事上的应用。历史上，空间军事化曾经一度是很重要的问题，美国曾经制定过的SDI （星 球大战）计划，前苏联也有其相应的计划，甚至在冷战结束以后，但空间军事化仍然是一个 很大的问题。这个问题目前由于空间技术并不成熟而不是
14、十分显著，但是等到航天器像飞机 一样普遍的时候，人们还不放弃空间军事化的思考方式，那将严重的影响人类对于空间技术 造福人类的信心。同时，由于空间科学技术代表了一个国家的综合实力，所以导致一些极端的追求国家威望而 忽视应用目的的现象发生，我认为这也是不可取的。空间技术是为了实用的目的而产生和发 展的，若是仅仅为了国家威望，这样的代价实在太大了。比如说美国的阿波罗探月计划，后 来被迫终止了，我觉得是因为对于国家威望过于重视而忽视了实用的目的而造成的，脱离了 当时的技术条件。还有，目前看来，空间技术的经济效益还不是十分明显。对于空间技术的投入和产出并没有 想象的要好。这也是空间技术发展过程中面临的一
15、个很重要的问题。空间技术的发展目前还 主要由国家和政府支持，这是远远不够的。当然，这一方面和国家政府对于核心技术的控制 有关，另一方面也是由于空间技术的经济潜力没有完全开发出来。空间技术发展的机遇与挑战可以预见到，短时间内空间技术的发展依旧会集中于哪些亟待解决的问题上，比如发动机动 力技术，新材料，更加可靠的电子系统和通讯技术。随着这些问题而来的是一系列对于科学 技术工作者的挑战，也是对于整个人类的挑战。但是在这些挑战中，蕴含着人类发展的动力， 蕴含着技术发展的机遇。就像上面所述的那样，空间技术的发展，将会带动一大批学科的共同进步。但是在发展过程 中，我们应该总结以往的经验教训，不应该盲目得追
16、求技术的进步，而是应该将空间技术的 发展与实际需求结合起来。首先我们应该做好技术前瞻性的研究，那些技术复杂投资大周期 长的工程，尤其要谨慎的探讨和评估，综合的评判应用目的和可能带来的效益。空间技术如 何应用，也是人们面临的一个挑战。对于这个问题，我认为我们的眼光不能仅仅局限于太空， 而是应该充分的运用空间技术，解决人类面临的全球性问题。另一方面，空间技术的国际合作是未来发展中的趋势，也是一种挑战。国际的关系是复杂的， 对于空间技术，同时存在着合作与竞争，如何寻求自力更生和国际合作之间的平衡对于我们 这样刚刚起步的航天事业来说，还是很值得思考的。没有自立没有技术，合作无从谈起，但 是单枪匹马又是无法完成这样高投入性，高风险性的工程的，也需要依赖国际上的合作。这 其中蕴含着挑战，也蕴藏着技术发展的机遇。还有一个不可忽视的方面，那就是空间技术发展对于文化和社会的影响。随着空间技术的发 展，会直接影响生产力的变革，促进文化的进步，外国学者甚至有对于第四次浪潮的预测（托 夫勒），认为
