民用航天：航天夢(mèng)想與現(xiàn)實(shí)的交匯
——一論航天技術(shù)民用及二次開發(fā)

民用航天：航天夢(mèng)想與現(xiàn)實(shí)的交匯
——一論航天技術(shù)民用及二次開發(fā)

“我們努力奔向新的高度，為人類福祉而發(fā)現(xiàn)未知”——NASA

阿瑟·克拉克

艾薩克·阿西莫夫

羅伯特·海因萊因

喚起人類消褪的偉大航天夢(mèng)想：大航海時(shí)代的啟示

航天與人類的關(guān)系是什么？從古至今，從哲學(xué)家、文學(xué)家到航天科學(xué)家，人們對(duì)此進(jìn)行了無數(shù)探討和論述。然而，當(dāng)人類真正邁入航天時(shí)代以后，才發(fā)現(xiàn)航天遠(yuǎn)比航海乃至航空更加艱巨和復(fù)雜，許多美好的夢(mèng)想撞上了堅(jiān)硬的現(xiàn)實(shí)。加之人類在地球軌道的航天活動(dòng)上已經(jīng)獲得了巨大的利益，因此多數(shù)航天國(guó)家的政府似乎已經(jīng)漸漸失去了對(duì)航天的激情與進(jìn)取心。

鑒于此，我們不妨重拾現(xiàn)代航天啟蒙時(shí)期的一些夢(mèng)想。其中最具代表性的，或許是三大科幻小說家的作品，他們是阿瑟·克拉克、艾薩克·阿西莫夫和羅伯特·海因萊因。在他們的作品中，宇宙飛行乃至星際旅行對(duì)于人類來說，是一件司空見慣的事情。人們駕駛著飛船在相隔遙遠(yuǎn)的天體間旅行，或是探親訪友，或是從事商務(wù)政務(wù)，乃至旅游度假、探訪古跡，并且演繹著政治、外交、情報(bào)之類涉及人類社會(huì)上層建筑的活動(dòng)，人類的生存與發(fā)展空間延伸到廣袤的宇宙，永無盡頭。

這三位科幻作家許多年前為我們描述的令人激動(dòng)的場(chǎng)景，今天看來似乎還是非常遙遠(yuǎn)。由于火箭推進(jìn)技術(shù)一直沒能得到實(shí)質(zhì)性突破，星際航行依然遙不可及。人類忙于解決地球上的問題，對(duì)星際航行雖然保有著夢(mèng)想，卻不再像當(dāng)年那樣充滿激情。這或許是因?yàn)?，人類?duì)自己在有生之年無法看到的事物，往往不會(huì)有太大的熱情。而政府作為航天活動(dòng)的主要推動(dòng)者和資助者，需要考慮來自社會(huì)方方面面的意見，在啟動(dòng)大型、長(zhǎng)期、耗資巨大的航天項(xiàng)目時(shí)，有諸多顧忌。

那么，在這樣的局面下，人類就可以忽視甚至放棄曾經(jīng)有過的偉大航天夢(mèng)想嗎？對(duì)此，我們不妨從根本出發(fā)，重新思考航天事業(yè)的方向和出路。

600余年前，肇始于歐洲的航海探險(xiǎn)活動(dòng)改變了人類社會(huì)的發(fā)展軌跡，開啟了人類社會(huì)由農(nóng)耕文明向工業(yè)文明和商業(yè)文明跨越的輝煌篇章。今天的航天與數(shù)百年前的航海一樣，是人類探索未知世界、拓展生存空間的歷史必然。

在航?；顒?dòng)的早期，蒸汽機(jī)發(fā)明之前，人類只能靠風(fēng)力航行。由于對(duì)地球和海洋充滿了未知，風(fēng)帆時(shí)代的遠(yuǎn)航充滿了風(fēng)險(xiǎn)，耗費(fèi)也極為巨大。那個(gè)時(shí)代，不少國(guó)家的政府都組織過大規(guī)模遠(yuǎn)航。在中國(guó)，明朝政府組織了聲勢(shì)浩大的鄭和下西洋；在歐洲，西班牙王室先后資助了哥倫布和麥哲倫的遠(yuǎn)航。發(fā)生在地球兩端的政府遠(yuǎn)航卻帶來了完全不同的結(jié)果。由于耗資巨大，鄭和的遠(yuǎn)航一直遭到內(nèi)閣的指責(zé)，最終因?yàn)榛饰坏母灌嵑褪チ酥С终?，遠(yuǎn)航就此終止，甚至出現(xiàn)了“片板不許下?！钡暮＝摺W洲的遠(yuǎn)航卻因?yàn)樾麓箨懙陌l(fā)現(xiàn)而激發(fā)了更多人的探索熱情，無數(shù)貴族、商人和冒險(xiǎn)家紛紛投身航海和海洋貿(mào)易，從西班牙開始，法國(guó)、荷蘭、英國(guó)等海洋強(qiáng)國(guó)相繼崛起，開啟了壯麗的大航海時(shí)代，也成就了歐洲的霸權(quán)，把閉關(guān)鎖國(guó)的封建中國(guó)遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在后面。這也是中國(guó)近代史上種種悲劇的直接原因。

回溯大航海時(shí)代的歷史可以發(fā)現(xiàn)，純粹由政府支持和組織的遠(yuǎn)航事業(yè)，與今天的主要航天活動(dòng)、尤其是載人航天何其相似。鄭和的遠(yuǎn)航固然起到了傳播文明、交流文化的作用，也為明朝皇室?guī)砹瞬簧倨嬲洚悓?，但卻沒有讓社會(huì)各階層從中得到足夠的經(jīng)濟(jì)利益，最后的人亡政息也在情理之中。而歐洲的遠(yuǎn)航卻更接近于商業(yè)航天，它為經(jīng)濟(jì)社會(huì)帶來了新的發(fā)展空間，使大量年輕失業(yè)人口有了用武之地，與美洲、亞洲之間的貿(mào)易也為歐洲社會(huì)帶來了大量財(cái)富，推動(dòng)歐洲登上了歷史巔峰。

由此，我們似乎可以得到這樣一個(gè)結(jié)論，航天和航海一樣，能否真正投入民用、服務(wù)于民生，是決定其存在意義和價(jià)值的根本。航天活動(dòng)如果一直保持在政府投入、為政治和政府服務(wù)的模式上，就會(huì)逐步失去民意支持，像鄭和下西洋那樣無疾而終。從這個(gè)意義上說，民用化才是發(fā)展航天事業(yè)、開發(fā)航天技術(shù)的根本動(dòng)力和終極目標(biāo)。

理想中的航天技術(shù)民用：奔向新的高度，增進(jìn)人類福祉

那么，理想的航天技術(shù)民用應(yīng)該是什么樣的？我們還是可以用航?；顒?dòng)來作為樣本。

今天的海洋航運(yùn)事業(yè)已成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐，承擔(dān)著諸多戰(zhàn)略及民生物資的運(yùn)輸工作。有人說，“如果沒有海員，這個(gè)世界上一半的人都要挨餓”。在中國(guó)，60余萬海員完成了90%以上的外貿(mào)物資運(yùn)輸。與此同時(shí)，世界海洋石油產(chǎn)量已經(jīng)占到了全球石油產(chǎn)量的45%，風(fēng)能、潮汐能、海洋礦產(chǎn)等的開發(fā)正在不斷推進(jìn)。

同樣，航天也應(yīng)當(dāng)向著國(guó)民經(jīng)濟(jì)骨干行業(yè)的方向前進(jìn)，其途徑有二，一是大力發(fā)展航天科技，努力實(shí)現(xiàn)星際資源開發(fā)、星際交通運(yùn)輸?shù)群陚ツ繕?biāo)，為人類創(chuàng)造更美好的生活圖景。

與此同時(shí)，要著力于將為航天探索而開發(fā)的各種高新技術(shù)，有效應(yīng)用于航天之外的領(lǐng)域，使之成為推動(dòng)民生發(fā)展的重要手段。

這里有個(gè)現(xiàn)成的案例。當(dāng)年英國(guó)為了在航海競(jìng)賽中壓倒西班牙，努力開發(fā)各種相關(guān)的技術(shù)。其中非常重要的一項(xiàng)，就是精確時(shí)鐘。有了精確的時(shí)鐘，才能準(zhǔn)確推算航程、航跡和位置。于是英國(guó)政府懸賞制造更精確的航海鐘，最終，一名叫做約翰·哈里森的人拔得頭籌，研制出世界上第一種能精確運(yùn)行的航海鐘，他最后的成果H4型只有懷表大小，實(shí)際航行81天后僅慢了5秒。哈里森的成果，加上英國(guó)天文學(xué)的成就，使人們得以建立最早的全球性時(shí)空基準(zhǔn)，那就是基于英國(guó)格林威治天文臺(tái)的0度經(jīng)線和格林威治時(shí)間。這個(gè)時(shí)空基準(zhǔn)至今依然是人類社會(huì)精確運(yùn)行的基礎(chǔ)，也是各種測(cè)繪、計(jì)時(shí)的基本起點(diǎn)。沒有格林威治時(shí)間和0度經(jīng)線，無論高鐵、高速公路、民航、電網(wǎng)乃至GNSS和互聯(lián)網(wǎng)，都無從談起。

或許，今天的航天界應(yīng)當(dāng)把眼光從經(jīng)費(fèi)、項(xiàng)目、合同等現(xiàn)實(shí)問題上放得更遠(yuǎn)一些，向國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)拓展、向人類的未來延伸。航天活動(dòng)在未來，必將成為人類生產(chǎn)、生活的重要方式之一。而服務(wù)民生，就應(yīng)當(dāng)以商業(yè)力量為主導(dǎo)。實(shí)際上，歐洲在大航海時(shí)代的繁榮，主要是依靠各類商業(yè)行為，期間發(fā)生的國(guó)家行為乃至戰(zhàn)爭(zhēng)，也是為商業(yè)利益而服務(wù)的。只有服務(wù)于商業(yè)、服務(wù)于民生，才能開發(fā)出航天技術(shù)的潛力，創(chuàng)造出連發(fā)明者都未必能想象到的豐富應(yīng)用，GNSS技術(shù)就已經(jīng)為我們做出了證明。這個(gè)方面，我們?cè)?jīng)發(fā)表過很多文章討論，這里不再贅述?？傊?，GPS在上天之初，是為了給美國(guó)軍隊(duì)、特別是美國(guó)海軍提供戰(zhàn)艦導(dǎo)航手段。但是在開放應(yīng)用的過程中，人們逐漸開發(fā)出了消費(fèi)級(jí)個(gè)人導(dǎo)航、測(cè)繪制圖、地質(zhì)監(jiān)測(cè)、氣象探測(cè)等無數(shù)應(yīng)用，并且催生出了位置服務(wù)這個(gè)龐大的新型產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)了無人機(jī)技術(shù)、電子商務(wù)等的蓬勃發(fā)展。這可能是衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)明者自己也始料未及的。

只有把航天向商業(yè)力量開放，才能把社會(huì)資源、聰明才智集中起來，突破一些在體制內(nèi)一直無法解決的技術(shù)問題。這樣的案例，前有約翰·哈里森，后有伊隆·馬斯克。

或許，航天運(yùn)載和推進(jìn)技術(shù)的突破也會(huì)來自商界。有什么不可以呢？

GNSS系統(tǒng)

如何考察航天技術(shù)民用的經(jīng)濟(jì)效益:來自NASA的研究

航天技術(shù)上的投入會(huì)給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來什么樣的回報(bào)？這是國(guó)際航天界一直在研究的問題。由于人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的復(fù)雜性，這方面的研究一直沒有得出一個(gè)公認(rèn)的權(quán)威答案。但是通過不斷的研究，人們已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，航天技術(shù)向民用轉(zhuǎn)移，創(chuàng)造出了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，改善了社會(huì)就業(yè)情況、經(jīng)濟(jì)收入和人類福利。

美國(guó)是航天技術(shù)民用成效最為卓著的國(guó)家，NASA和相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)航天技術(shù)民用提出了多種研究方法，得出了不同的結(jié)論。2011年，NASA創(chuàng)新合作辦公室主任道格拉斯·康姆斯托克和資深研究員丹尼爾·羅克尼在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，提出了一種五項(xiàng)指標(biāo)研究方法。兩人用這種研究方法分析了NASA在2007至2010年間的187個(gè)航天技術(shù)轉(zhuǎn)移項(xiàng)目，得出了量化的結(jié)論。

康、羅兩人提出的五項(xiàng)指標(biāo)分別是新增工作崗位數(shù)、新增銷售收入、生產(chǎn)率和效能提升幅度、挽救的人類生命數(shù)、生活品質(zhì)改善幅度。

新增工作崗位數(shù)，指的是某個(gè)企業(yè)開始采用NASA轉(zhuǎn)讓技術(shù)并產(chǎn)出產(chǎn)品后，為之新雇傭的勞動(dòng)力數(shù)量。如果某家企業(yè)是因?yàn)榈玫搅薔ASA技術(shù)轉(zhuǎn)讓才得以成立的，那么公司全員都應(yīng)該列入統(tǒng)計(jì)。這些新增崗位包括發(fā)明、生產(chǎn)、銷售、運(yùn)營(yíng)等。該指標(biāo)的計(jì)量單位是工作崗位數(shù)量。

新增銷售收入，這個(gè)項(xiàng)目指企業(yè)直接采用NASA技術(shù)或經(jīng)過技術(shù)轉(zhuǎn)讓程序后得到NASA技術(shù)，因此而獲得的銷售收入。這部分收入全部或部分依賴于企業(yè)對(duì)NASA技術(shù)、產(chǎn)品或服務(wù)的商業(yè)化。該指標(biāo)以貨幣計(jì)量。

上世紀(jì)70年代NASA提出了現(xiàn)代梯形翼梢小翼方案，后被波音公司在民航客機(jī)上應(yīng)用。

阿波羅計(jì)劃返回艙

生產(chǎn)率和效能提升幅度，指直接采用或通過技術(shù)轉(zhuǎn)移程序獲得NASA技術(shù)后，企業(yè)所節(jié)省或避免的成本，用貨幣衡量。其中包括企業(yè)及其客戶在運(yùn)營(yíng)或生產(chǎn)中因?yàn)樘岣咝仕鶐淼某杀窘档?，以及減少燃料和能源使用所帶來的成本降低，也包括因?yàn)閺U品率、返工率降低而節(jié)省的成本。該指標(biāo)以貨幣計(jì)量。

NASA正在開發(fā)一種成本較低，同時(shí)又環(huán)保夠清潔的低能量級(jí)別的核反應(yīng)技術(shù)（LENR），民用前景廣闊。

基于被動(dòng)式太赫茲技術(shù)的綜合安檢系統(tǒng)，該技術(shù)為NASA轉(zhuǎn)讓。

挽救的生命數(shù)量。這包括兩類情況，一類是因?yàn)椴捎昧薔ASA轉(zhuǎn)讓的技術(shù)，開發(fā)了產(chǎn)品和服務(wù)，使從前必死之人得以幸存；另一類是阻止了意外死亡。舉例來說，開發(fā)新的醫(yī)療技術(shù)而挽救病人生命的屬于第一類，開發(fā)了新的救援技術(shù)而挽救遇險(xiǎn)者的屬于第二類。該指標(biāo)以受益人數(shù)計(jì)量。

生活品質(zhì)的改善，采用NASA技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品或服務(wù)，使人們生活在更加健康、安全、優(yōu)質(zhì)的條件下。例如，利用NASA技術(shù)開發(fā)的專用早產(chǎn)兒奶粉中，包括了獨(dú)特的海藻類成分，可以為早產(chǎn)兒的腦部發(fā)育提供養(yǎng)分。利用NASA技術(shù)開發(fā)的太陽鏡，可以讓人們?cè)趶?qiáng)烈日光氣候下得以出門活動(dòng)，而不會(huì)因?yàn)閼峙伦贤饩€而只能待在家里。該指標(biāo)以受益人數(shù)計(jì)量。

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，187個(gè)項(xiàng)目中的所有企業(yè)都因?yàn)镹ASA的技術(shù)轉(zhuǎn)讓而新增了工作崗位、新增了銷售收入。有142個(gè)企業(yè)獲得了生產(chǎn)率和效能提升，30個(gè)企業(yè)有挽救生命的案例，60個(gè)企業(yè)改善了人類生活品質(zhì)。還有28個(gè)企業(yè)因?yàn)椴捎昧薔ASA技術(shù)而獲得了環(huán)境清潔或改善上的益處。

在這5項(xiàng)指標(biāo)中，13%的企業(yè)認(rèn)為自己獲得了其中2項(xiàng)的提升，有62%的企業(yè)認(rèn)為自己獲得了其中3項(xiàng)，14%企業(yè)認(rèn)為自己獲得了4項(xiàng)，11%的企業(yè)認(rèn)為自己獲得了5項(xiàng)。

進(jìn)一步的量化分析表明，這187個(gè)項(xiàng)目共新增工作崗位1665個(gè)，新增銷售收入5.32億美元，提升生產(chǎn)率和效能價(jià)值41.3億美元，挽救生命695人，提升生活品質(zhì)惠及3000萬人。

例如，NASA戈達(dá)德航天中心轉(zhuǎn)讓復(fù)合材料技術(shù)后，新成立了一家奧羅拉飛行科學(xué)公司，為美國(guó)軍方的大型無人機(jī)提供生產(chǎn)復(fù)合材料零件，公司雇傭了160人。

美國(guó)先進(jìn)光電公司在獲得NASA技術(shù)轉(zhuǎn)讓后，生產(chǎn)出了世界上第一臺(tái)商用太赫茲成像儀。這種成像儀可以用于建筑業(yè)中的敷層厚度檢測(cè)，在制藥業(yè)中用于藥片質(zhì)量檢測(cè)，甚至可以用于油畫保護(hù)。該公司估計(jì)，在2018年前可以獲得兩億美元收入。

波音公司利用NASA蘭利中心的空氣動(dòng)力學(xué)研究成果，在民航客機(jī)上采用了融合式翼尖小翼技術(shù)。僅僅在2010年，采用這項(xiàng)技術(shù)的波音客機(jī)總共節(jié)省了20億加侖燃油，價(jià)值40億美元。

NASA把阿波羅計(jì)劃返回艙救生艇技術(shù)轉(zhuǎn)讓給了一家稱為海事救援公司的企業(yè)。這家公司研制的民用自動(dòng)展開救生艇出售給了數(shù)千家客戶，挽救了數(shù)百名水手的生命。

另外，NASA通過國(guó)際空間站開展的微重力超聲診斷技術(shù)研究，大大降低了超聲診斷技術(shù)的操作難度。這項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化之后，開發(fā)出了一種易用型設(shè)備?；颊呖梢宰约涸诩抑杏眠@種儀器制作出高質(zhì)量圖像，通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給醫(yī)生，用于診斷。

在軍民融合發(fā)展的大背景下，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)界應(yīng)當(dāng)及早動(dòng)手，對(duì)軍民兩用技術(shù)、特別是航天技術(shù)民用的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行量化的分析。NASA的分析方法和思路，對(duì)國(guó)內(nèi)的研究具有重要的參考價(jià)值。