航天技術的基礎范文

時間:2023-12-25 17:50:43

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航天技術的基礎

篇1

關鍵詞:航天科普 發展困境 破解之道

中圖分類號:G230 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)11(c)-0242-03

21世紀是科學技術蓬勃發展的新時代,國家的強盛離不開科學的力量。加強科學知識的普及教育,提高全民族尤其是青少年的科學素質,是增強國家創新能力和國際競爭力的基礎性工程。

航天科技是國家綜合科技實力的重要體現。隨著中國航天事業不斷取得舉世矚目的成就,尤其是載人航天工程、月球探測工程等重大航天工程的順利實施,航天科技越來越受到全社會特別是廣大青少年的關注,并由此催生出一股航天科普熱,使航天科技逐漸揭開神秘面紗,進入社會公眾的視野。

國內出版界近年來也積極加入到普及航天科技知識的熱潮中,編輯出版了一大批種類豐富的航天科普圖書。據不完全統計,從2000年以來,出版界出版的集中講解航天科技知識的在銷科普圖書達到近300種,涉足航天科普圖書出版的出版社數量超過200家。此外,還有很多百科知識類科普圖書設有宇宙太空、航天飛行的分冊,或有專門章節講解航天科技知識。如果算上這些圖書,航天科普圖書的出版數量是非常大的。這對培養社會公眾對航天科技的興趣和愛好,激發廣大國民尤其是青少年崇尚科學、熱愛航天、探索未知的熱情與夢想,有著深遠的歷史意義和現實意義。

在這股熱潮的席卷之下,我國航天科普圖書的質量與傳統科普圖書相比已經有了長足的進步,取得的成績應該予以肯定。但我們也應清醒地認識到,航天科普圖書出版在科普理念、選題定位、內容質量、作者隊伍、原創力量、編輯水平、市場份額等方面仍然存在不容忽視的問題。成就讓人欣慰,但存在的問題也應引發我們的理性思考。

1 發展現狀分析

1.1 內容形式極大豐富,但與國外相比仍有較大差距

在2003年神舟5號載人飛船發射之前的很長一段時間里,航天科技還帶有一層神秘的色彩,眾多的航天知識并不被大家所熟知,此前僅有與航天科技相關的少數科技類出版社出版了一些航天科普圖書。這時期的航天科普書,大多是概略性地介紹航天科普知識,科普講解主要以文字內容為主,圖片為輔。因圖書出版資金投入所限,圖書大多為黑白印刷,只有少量航天科普圖書配有彩色圖片或彩色印刷。這些圖書雖然具備知識的權威性和講解的系統性,但是出版內容不夠豐富,圖書表現形式相對單調,趣味性和可讀性明顯不足。有人戲稱那時的航天科普圖書“恨不得一本書把讀者培養成航天專家”。“科而不普”,是傳統航天科普圖書被廣泛詬病的一個缺點。

2003年以來,隨著“航天熱”的不斷升溫,航天科普圖書出版的品種不但越來越豐富,而且各出版社借鑒國內外科普圖書創作出版的成功經驗和做法,在圖書的內容和形式上也有所創新突破,開始大量使用圖片、繪畫和故事來普及航天科技知識,文字講解更通俗易懂,配發的圖片越來越豐富,裝幀設計和印刷越來越精美,對讀者的吸引也越來越強。從布滿文字、黑白印刷的傳統航天科普讀物,到配有精美圖片的彩色航天科普圖書,再到加入手繪圖、故事元素和趣味性強的航天科普繪本,航天科普圖書的表現形式越來越豐富,圖書的可讀性越來越強。

比如浙江少年兒童出版社2005年7月出版的《藍貓淘氣3000問――楊利偉航天科普系列》繪本圖書,借鑒國外少兒科普圖書繪本理念,把豐富的航天知識融入到富有趣味的繪畫和故事之中,受到了少年兒童的普遍喜愛。該系列圖書一套6本,每本開卷監測累計銷量都在1萬冊以上,在少兒類航天科普圖書銷量排行榜上居于首位,也是比較成功的一套少兒航天科普叢書。

雖然進步是明顯的,但是不得不說,像這類質量優秀的航天科普圖書,在國內仍可算是鳳毛麟角。同國外優秀的航天科普圖書相比,不論是文字內容的可讀性、趣味性,還是書中圖片的豐富性、圖片信息的內涵、圖書裝幀設計的精美程度,以及圖書中蘊含的科學精神和人文氣質,國內出版的航天科普圖書,都還存在一定的差距。

1.2 屢屢獲獎,卻“叫好不叫座”

在“科教興國”方針的指引下,國家十分重視科普事業的發展。科普圖書的出版經常得到一些科普出版基金的支持,也頻頻捧得國內諸多圖書獎項。航天事業是國家科技發展的重要支柱產業之一,航天科普圖書更是屢屢獲獎。

政府的高度重視和支持,是促進航天科普圖書不斷發展進步的一大動力。但是與此形成對比的是,航天科普圖書大都銷售得不溫不火,沒有出現引人注目的暢銷圖書。現在的航天科普圖書首印量一般只在3000~5000冊,首印上萬冊的幾乎難覓蹤影。還有一些圖書做出來就是單純地為了迎合政府部門的喜好,這大大降低了航天科普圖書的社會效益,出版社也難以在出版中獲得更好的經濟效益。

2 困境解讀及對策思考

從現狀分析來看,航天科普圖書出版似乎走入了一個瓶頸期。造成這一局面的原因是多方面的,既有作者、編輯等人才資源的匱乏,也有圖書自身選題定位及內容形式上的不足,而社會大環境的限制更是不容忽視。如何突破困境,找到破解的對策,值得我們深思。本文嘗試從以下幾個方面進行探討。

2.1 應對多種傳播媒介的沖擊,加速數字化出版進程

目前我國社會正朝著信息化、網絡化、數字化時代大步邁進,傳播知識信息的媒介和渠道越來越多,新的傳播媒介都能快速有效地向讀者傳播科學知識,這使航天科普紙質圖書出版面臨巨大的挑戰。

不得不承認,諸如電視、多媒體光盤、網絡,乃至電影、科學館等,在信息時代快節奏的生活模式下,這些高科技傳媒手段是科學普及的最佳傳播方式。它們能使抽象枯燥的科學原理變得形象具體,趣味橫生。相形之下,靠文字描述和圖片靜態展示科學知識的紙質出版物未免顯得蒼白無力。

尤其近年來,每到重大航天活動實施的前后一段時間,各大網站、電臺電視臺等新聞媒體都會推出或制作相關專題,開辟專門欄目介紹相關活動,其中大量內容都是與航天科普知識相關的航天活動背景知識。這些節目或欄目大都具有跟進速度快、內容豐富生動、形象直觀等特點,在很多方面具有航天科普圖書無法比擬的優勢。特別是互聯網上推出的航天科普專題和欄目,對圖書銷售的沖擊尤其嚴重,這是導致航天科普圖書銷售不佳的原因之一。

面對這種情況,航天科普圖書出版應加速向數字出版轉型,以便利用網絡多媒體手段,借助重大航天活動的契機,快速有效地推出融合多媒體技術和多種表現能力的數字化航天科普圖書。

2.2 挖掘優秀的作者資源

沒有好的作者就沒有好的作品,高水平的科普作者是科普圖書出版的必要條件。科普圖書不同于一般的文學作品,它需要同時具備科學性和通俗性兩大特點,優秀的科普圖書更是需要濃厚的趣味性來吸引讀者,其特殊性便在客觀上提高了對作者的要求。優秀的航天科普作者不僅要對航天科技知識非常精通,還必須具備較為深厚的寫作功底和人文素養,但投身于航天科學領域又文筆出眾并愛好寫作的人是少之又少,這自然加大了挖掘優秀作者的難度。

目前,航天科普圖書的作者多為高校或航天科研機構的技術專家,當下正是我國航天事業迅猛發展的時期,航天技術專家往往奮斗在科研一線,攻關任務艱巨,很難擠出寶貴的時間從事科普圖書的創作。加之目前國內現行的評價獎勵機制,并不鼓勵科學家們投身科普創作,晉級晉升只看有多少學術成果,不會看寫了幾本科普讀物。這些都成為尋找優秀航天科普圖書作者的阻礙。

面對這些難題,一方面,我們應把目光投向年輕的航天科普圖書創作隊伍中,注重培養專業的航天科普創作人才,這樣也有助于改善我國優秀科普作者青黃不接、出現斷層的現狀。可以在高校中發現和培養青年教師和學生從事航天科普創作,也可采取科學家與青年作家合作的形式,以老帶新,在完成科普創作的同時,鍛煉新人,使其快速成長起來。

另一方面,我們應向西方國家學習,調動科學家投身科普事業的積極性。在西方發達國家,科學家做科普已經蔚然成風,這被看成是一種社會責任。而我國尚未能形成這種環境和機制,科技界甚至流傳著這樣一句話:“拿不到課題的做科普,退休的老者做科普,愛出風頭的做科普”。搞科普被視為不務正業,或者認為搞不出像樣科技成果的才搞科普。科學家在青少年心目中有著非常崇高的地位,理應承擔起科普職責,因為如果沒有科學家群體的參與,任何科普都是無源之水。

為此,國家有關部門應出臺相應政策,明確科普著作是科技成果的一部分,提升科學家從事科普創作的社會地位和職稱待遇,從觀念上扭轉學術界對科普創作的態度,這樣才能真正調動起科學家從事科普創作的積極性。

同樣,由于航天科普圖書的特殊性,對從事這類圖書出版工作的編輯也提出了較高的要求,要求他們不僅要具備扎實的文字功底和編校技能,同時還要懂得基本的航天科技知識。但目前,國內出版社編輯的素質還很難達到這樣的要求。

對于航天科普編輯自身而言,應明確工作要求,不斷學習,注重自我提高。首先,要更新科普觀念及出版觀念,勇于創新。其次,要適時學習和補充航天科技知識,關注航天科技發展的熱點和前沿,保持職業敏感性。最后,要樹立市場意識,拓展工作職能。

2.4 找準選題的讀者定位

圖書出版應以讀者受眾為中心,在選題的策劃上,應準確定位讀者群并明確讀者需求。但現今國內的航天科普圖書在選題內容的設定與讀者群之間存在一定程度上的錯位。

航天科普的主要對象應是青少年,特別是小學高年級以及初高中學生。因為這一階段的學生是最需要普及和了解航天科技知識的,而這一階段也正是他們掌握科學知識、培養科學素養、樹立科學精神的關鍵期、黃金期。通過科普閱讀強化青少年學生這方面的科學素養,無疑是最為重要和有效的途徑。目前國內出版社出版的航天科普圖書在選題策劃時,大多也是針對這一閱讀群體的。

事實上,航天科普圖書的主流購買和閱讀人群卻是孩子家長和學齡前幼兒、小學低年級學生。

初高中學生升學壓力大,作業多,為了提高學習成績,實現升學目標,他們無暇閱讀科普圖書。即使有一些閱讀時間,也大多被文學閱讀和網絡閱讀占據。很多老師和家長認為科普教育與升學關系不大,不鼓勵甚至不支持青少年學生閱讀科普圖書,導致針對該讀者群的科普圖書銷售不景氣。反過來,受科普圖書出版經濟效益不佳的影響,出版社在出版針對該年齡段讀者群的科普圖書上表現得越來越審慎,導致適合該年齡段學生閱讀的優秀圖書品種越來越少。除少量引進品種之外,基本上沒有適合或受到中高年級學生普遍喜愛的航天科普圖書,更不用說經典和暢銷的航天科普圖書。

相反,由于學齡前兒童和小學低年級學生沒有升學考試的壓力,該群體反而有大量時間閱讀科普圖書,年輕父母也很重視該年齡段兒童科學知識普及和科學精神的培養,因此是學齡前和小學低年級學生成為了航天科普圖書的主要閱讀對象。

然而出版社在做航天科普圖書的選題策劃時,很少將這一群體定位為目標讀者群,因此,市場上針對低幼群體的航天科普類圖書品種較少,這也是導致航天科普圖書銷量不佳的一個重要原因。比如內容廣受家長好評的《中國少年兒童科學閱讀》和《當代中國科普精品書系?航天卷》,很多家長購買后普遍反映:“內容介紹的很深很全面,但是更適合大一些的孩子閱讀。”

出現這樣的錯位現象,說明出版社編輯在選題策劃環節沒有將市場調研做深做透,沒有對讀者群的需求和認知能力做準確深入的了解。鑒于此,航天科普圖書的編輯在工作中一定不能閉門造車,要培養自己對市場的敏銳洞察力,多做調研,實地了解讀者需求,在此基礎上做好選題的讀者群定位。

另外,航天科普圖書的作者和編輯對圖書閱讀對象的把握還不夠深入和細致。

不同年齡的航天科普圖書讀者,對科學認知的水平存在較大的差異。航天科普圖書作者以及出版社編輯,要更新科普觀念,加強對航天科普圖書讀者群的認識和研究,特別是要研究青少年群體的科學認知水平、理解能力、心理特點和閱讀喜好,根據他們的知識水平和閱讀喜好來創作、開發出適合不同年齡特征,具有較強針對性的科普讀物。

科學普及出版社從美國引進出版的《科學素養的導航圖》一書,根據青少年的生理、心理特點,將其從學前教育一直到高三所有年齡段的特征進行了分析,對每一年齡段適合于接受哪些科技知識進行了科學規范的分類,最后用圖表的形式進行完整的展示。這本書對于推動青少年科學教育的研究以及相關資源的開發都有重要的參考價值,對從事航天科普創作的專家和科普圖書編輯在進行選題策劃時也具有一定的參考價值,對創作和開發出有針對性的航天科普圖書是極有意義的。只有使航天科普圖書充分體現科普的貼近性,讓青少年讀后愛不釋手,航天科普圖書的創作出版才能真正獲得成功。

2.5 內容形式亟待改進

目前我國航天科普圖書在內容上的一大弊病是厚重有余,趣味性不足。

華羅庚曾說過:“深入固然不易,淺出更是困難。”我國的航天科普圖書就是在“淺出”上做得還不夠。很多航天科普圖書在敘述和表達方式上刻板、生硬,失去了科普讀物應有的通俗性、趣味性和文學性,有的圖書甚至寫得像科學論文,專業術語大量堆積,語言晦澀難懂。這樣的作品其實并不符合科普創作的要求,達不到科學普及的目的,更不會受到讀者受眾的喜愛。長此下去,將直接影響航天科普市場的培育和開拓。

從大眾傳播學的角度來看,傳播者傳播的信息只有被受傳者接受并滿足了預期的心理期待,傳播的效果才能得以實現。如果圖書的內容、形式、敘述等方面給人感覺太厚重,不能引人入勝,那將很難為讀者所接受,科學傳播的目的就更無從實現了。這就要求航天科普圖書在內容形式的創作上要在科學性與通俗性、知識性與趣味性之間找到平衡點。

其一,可注重通過繪畫、故事等內容調動讀者的閱讀興趣。

興趣是最好的老師,好的科普書能夠激發讀者興致盎然地去探索和理解各種科技知識,而不僅僅是堆砌難懂的名詞、枯燥的數字和干巴巴的定理。

比如中航出版傳媒有限責任公司2012年出版的《世界航天科普叢書》,就做到了把航天知識融入故事之中,用簡潔的文字、生動的情節、有趣的插圖來傳播航天科技知識,減輕青少年讀者閱讀過程中產生的“疲勞感”,從而激發出青少年的閱讀興趣,極大地提高了該系列叢書的閱讀效率。

一位青少年讀者在當當網評論中說:“整套圖書內容都挺不錯,個人最喜歡宇宙飛船這一本,該書匯總了各個航天大國的全部宇宙飛船,講述了人類在太空探索過程中遇到的各種驚險故事和令人敬佩的英雄人物,看得我熱血沸騰,為探索中失去生命的勇士惋惜,為探索中取得的一次次突破感到無比的高興。他們的努力付出,為人類的發展做出了巨大的貢獻。”

一位媽媽從網上訂購該系列圖書后說:“本來圖書是買給孩子看的,但我先生翻看后同樣愛不釋手。他說里面的故事很多,不是那種枯燥的航天科技知識授課。”

這就是一個成功的案例。如果能將面向青少年的航天科普圖書當作繪畫書、故事書、文學書甚至游戲書來做,那么航天科普圖書就不再是一幅冷冰冰的生硬面孔,在好讀好看的同時,潛移默化地普及了航天科技知識,培養讀者的科學精神,達到事半功倍的效果。這樣的航天科普圖書還有其他幾種,如《中國少年兒童科學閱讀》《當代中國科普精品書系 航天卷》等,但這種出版潛力還遠沒有被充分挖掘出來。

其二,應從簡單地傳授航天科普知識,向弘揚航天精神和科學探索精神發展。

一般說來,科普分三個層次:第一個層次為科學知識的普及;第二個層次為科學方法的普及;最高層次為科學精神的普及。科普,除了普及科學知識,更重要的是通過大眾傳播媒介,將科學的方法、科學的精神、科學的思想傳遞給受眾。也就是說,科普圖書內容的重點應從介紹客體向解剖主體邁進。

在這一方面,中國宇航出版社作為一家航天科技集圖公司所屬的出版社,表現出了航天專業出版社的深厚底蘊、探索和追求。《天魂:航天精神紀事》是2011年中國宇航出版社為紀念中國航天事業成立55周年而編寫的一部紀實性文學作品。該書運用紀實文學手法,講述了中國航天事業從無到有、從弱到強的發展歷程,再現了中國航天人自力更生、艱苦創業的精神和“嚴、慎、細、實”的工作作風,集中展現了中國航天人不怕困難、敢于犧牲的精神追求,揭示了“兩彈一星”精神和載人航天精神孕育形成的曲折過程。該書主題內容豐富,資料詳實,情節跌宕起伏,文字真摯感人,具有極強的感染力和表現力,堪稱為“一部揭秘航天人艱苦創業奮發圖強的英雄史詩,一首航天人不懈求索開拓天疆的嘹亮贊歌,一本記述航天人自主創新為國爭光的生動教材”。

該社引進出版的《登陸火星》一書,是由美國航空航天局“火星探險車”項目首席科學家史蒂夫?斯奎爾斯(Steve Squyres)博士創作的一部紀實性文學作品。該書作者作為一名參與火星探測項目的科學家,在“精神號”和“機遇號”成功登陸火星并順利完成探測任務后,詳細回顧和記錄了參與該項目的整個過程。美國航空航天局“火星探險車”項目團隊華裔科學家王阿蓮評價該書時說:“該書講述了從科學目標的確定、科學團隊的組建,到成功登陸火星的大量臺前幕后、驚心動魄和感人至深的故事,真實記錄了本項目中那些如臨深淵、如履薄冰、血脈激蕩的分分秒秒,為中國未來的深空探測提供了不可多得的實證經驗,是中國航天科學家、工程師、科研計劃的組織者、領導者、管理人員,以及航天愛好者、青少年和大中學生的最佳參考書。”

中國宇航出版社出版的這些航天主題的文學性作品,不僅具有豐富的航天科技知識,而且讓讀者能夠從閱讀中體會到科學家和科技工作者尊重科學、重視技術的理性精神,實事求是、尊重規律的嚴謹態度,奮發向上、開拓創新的進取意識,這正是科學思想、科學精神、人文精神的真正內涵。中國宇航出版社的努力與嘗試,也極大地豐富了航天科普出版的深度、廣度和精神內涵。

其三,航天科普圖書還需解決圖片和繪圖缺乏的難題。

圖片以其直觀、形象的特點,在科普圖書中具有舉足輕重的作用。受歡迎的知識類航天科普圖書,大都具有圖片豐富、清晰、拍攝角度好、圖片構圖和創意佳等優點。目前國內出版的航天科普圖書中,大多采用的是美國二十世紀五六十年代航天活動的圖片,其中很多圖片是從國內外網站、雜志上借用過來的,圖片清晰度不夠,分辨率不高,色彩失真,是這類圖片存在的一個極難解決的問題,嚴重影響了航天科普圖書的表現力。國內航天活動的照片大多分散保存在不同航天科技崗位和細分領域的技術專家手中,這些圖片流傳不廣,再加上受制于保密審查問題,很多難得的鏡頭和畫面,在國內出版物中很難見到。

另外,航天領域的科普專家,大多缺乏自己動手制圖繪圖的能力,使展示航天科技原理的示意圖奇缺,而這些圖片對于提高航天科普圖書的品位和水平,具有極為重要的作用。比如專門介紹載人航天的科普讀物中,幾乎沒有哪一本書能夠以畫面的形式直觀逼真地展示載人飛船的內部景象,更難得一見載人航天器生命支持系統的原理圖和結構圖,也沒有哪一本圖書能夠展示艙內航天服和艙外航天服的結構示意圖。對于以介紹載人航天為主要內容的科普讀物來說,這不能不說是一個極大的遺憾。建議航天科普作家培養和掌握手工繪圖能力,以提高航天科普圖書的內容豐富性和品位。航天科普網站也要大力收集并展示航天科技人員制作的相關原理圖、結構圖和手繪示意圖,由國內外航天科普專家以及航天科普圖書出版社自由下載使用。

此外,對于國內民用航天科技項目,也要盡可能放松航天科普圖書內容和圖片的審查,以便相關的科普圖書內容有相應的展示載體。建議由相關部門建立定期解密航天器原理圖和實物結構圖的規則和標準,適時以圖片形式向國內外公眾展示航天科技成果。這樣國內出版的航天科普圖書就可以盡量避免使用國外幾十年前的老舊圖片,不再因為缺乏圖片或文圖不匹配,而降低航天科普圖書的內容表現力和吸引力。

3 結語

篇2

一直以來,航天工業都被披上一層神秘的面紗,與普通大眾的日常生活相距甚遠。但航天技術絕不是高處不勝寒的技術,目前中國航天技術的民用化正在形成新的產業。據了解,航天高科技的“溢出效應”無處不在,例如我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制完成的。此外有許多航天技術其實已經走進千家萬戶,載人飛船上天、月球探索任務等航天事件已不再是距離我們很遠的偉大試驗,它正改變著我們的生活。

“嫦娥三號”相關技術,將對我國空間科技和航天產業具有直接而廣泛的推動作用,包括運載技術、衛星技術、地面遙測系統和深空測控網等一系列基礎建設。另外,據專家說,“嫦娥三號”技術的二次開發帶來的作用,包括對航天器本身、航天技術本身的促進,以及對于人工技能、機器人、遙控作業、辦公自動化、超音速飛行、光通訊、數據處理,超高強度、超高溫材料,電能微波傳送,無污染飛行器,空間生命研究等高科技產業都將發揮溢出效應。如:用于“嫦娥三號”月球車的一些關鍵技術將可望實現“民”,被應用于商業領域,推動國內機器人產業的發展。中國航天科技集團公司第八研究院承擔了“嫦娥三號”月球車四個半分系統的研制,該院正計劃將用于月球車的移動系統和機械臂等機器人技術向民用領域拓展,用于服務和工業機器人,實現“民”。

事實上,航天技術推廣是需要一個過程的。如美國“阿波羅”計劃實施后,過了約30年時間,大量航天軍用技術才被普及。從目前國內政策看,政府正鼓勵相關技術的“民”,在不遠的將來這些技術肯定會向民用轉化。

探月工程同時也是一項全社會廣泛參與的高科技工程,在“嫦娥三號”任務各系統研制過程中,一大批民營配套單位積極參與、無私奉獻、發揮自身優勢,為“嫦娥三號”任務作出了重要貢獻。如華力創通很早就進入軍品領域,目前公司的仿真業務屬于軍工核心領域。該公司研制的半實物仿真系統HRT-1000應用于中國“神舟”系列飛船研制、國產先進戰機“殲十”的研制和自主產權的支線客機ARJ-21的航電測試系統中。華力創通的案例仍是數量稀少的個案,大批非航空航天系統的企業仍被阻擋在行業門外。

對于民營企業參與軍工建設來說,有機會也有壁壘。由于軍工涉及到國家的安全,具有保密性,因此其競爭并非是完全市場化的。同時,國內非航空航天系統的企業并不了解我國航空航天等軍工領域的運作模式,很多民企更是抱著“賺一把”就走的目的硬闖這個領域。因而,民營企業為了更好地服務軍工領域,需要做足工課。

按照加大自主創新、發展高新技術、推進產業化、提升產業規模的要求,民營企業應當研究開發科技含量高、市場前景好的航天軍民兩用高新技術產品,參與航空航天等軍民結合高新技術產業的發展,參與航空航天科研生產任務的競爭和項目合作。民營企業可承擔航空航天分系統和配套產品研制生產任務,具體承擔任務的范圍按照國防科技工業主管部門的武器裝備科研生產許可目錄及有關管理辦法執行。

為了進一步推動軍民結合,有關部門需要加強內部各單位之間在技術鏈、產業鏈之間的協同與配合,促進資源整合與能力的形成,同時積極推動與有關大企業集團的戰略合作。打破軍工集團“自成體系、部門封閉、企業全能、產研分離”的狀態,通過吸收更多優勢資源向武器裝備科研生產領域集聚,形成開放競爭的國防科技工業發展格局。大力發展軍民兩用技術,提高軍民通用資源和重大設施的共享程度。

產業基地是軍民融合的載體和抓手,建立起一批具有軍工特色的軍民融合產業基地,并搭建軍地需求信息平臺。完善信息制度,搭建適合非公有制經濟發展特點的信息交流和共享平臺。及時定向相關政策法規、武器裝備科研生產許可目錄、社會投資領域指導目錄、軍工企業股份制改造指導目錄、軍工產品和技術需求、技術標準等信息,指導民營企業加強與軍工科研生產單位的信息溝通。

篇3

2011年2月4日,美國國防部了首個《國家安全航天戰略》(簡稱《航天戰略》),評估了不斷惡化的航天環境,提出未來十年航天戰略目標與實現途徑,力圖構建“北約”版的航天聯盟,“塑造新型航天領導地位”。

應對三大挑戰的三大戰略目標和五項戰略舉措

《航天戰略》從分析航天戰略環境人手,提出當前面臨的三大挑戰:一是太空越來越擁擠,目前有60多個國家和組織運行著1100多顆衛星,已編目的太空碎片達到22000個,太空軌道與頻譜等資源日趨枯竭;二是太空對抗日益嚴重,一些國家和組織正針對美國航天系統的脆弱性,尋求發展“非對稱”對抗能力,以抗衡美國強大的軍事優勢;三是航天競爭愈加激烈,發展航天技術和提供航天服務的國家不斷增多,美國的國際航天競爭優勢不斷下降。

提出三大戰略目標:一是加強太空安全、穩定;二是維持并提升航天給美國帶來的國家安全戰略優勢;三是夯實支撐美國國家安全的航天工業基礎,并勾畫了五項戰略舉措:一是促進負責任的航天行為,和平與安全地利用太空;二是改善美國的航天能力;三是同負責任的國家、國際組織及商業公司合作;四是預防并阻止對保障美國國家安全的航天基礎設施的敵意侵犯;五是采取各種措施挫敗攻擊,并使航天系統能在性能降低的惡劣環境中運行。

提出塑造新型航天領導地位四大核心理念

一是力圖構建航天新秩序,強化領導地位。目前,美國作為唯一的航天超級大國,在航天事務上具有強勢的話語權。從《航天戰略》積極為“負責任”的航天活動制定標準、最佳慣例、透明度與信任措施以及行為準則來看,美國正試圖將這種話語權轉變為制定規則的權力。《航天戰略》所勾畫的“負責任”的航天新秩序和行為準則,其實質是維護美國在太空的“先發優勢”和既得利益,在美國主導的國際框架下解決太空爭端或沖突。

二是試圖構建航天聯盟,實施全面遏制。可以預見,美國將以北約為樣板在航天領域形成利益聯盟,達成航天制造和航天服務即使不由美國所提供、也要由美國所控制的目的。美國實施航天壟斷和全面遏制的用意在于,一方面增強自身航天優勢,確保在危機時刻美國及其盟友的航天能力不被對手所用,另一方面實施更為嚴厲的出口管制,從而限制其他國家的航天發展。

三是實施多重威懾,確保太空安全。首先,以秩序和結盟等方式,增加對美國太空突襲的政治風險;其次,提高航天系統抗毀性,降低對美國太空突襲產生的預期效果;第三,增強太空態勢與對抗能力,告誡敵手太空突襲必將招致嚴厲懲罰,不僅是“以牙還牙”式的太空還擊,還可能是報復性的地面軍事打擊。 “多重威懾”的實質是采取增加代價的方式彌補航天系統的脆弱性,旨在保護美國的太空安全。

四是發展高效創新能力,擴大戰略優勢。近年來,由于軍事航天系統采辦遭遇“拖降漲”問題,致使美軍航天優勢的增速放緩。為確保國家航天安全需求,《航天戰略》以面向實戰為牽引,摒棄發展“完美”裝備的思路,走高效、靈活的道路,來確保系統能力按期交付。這對航天采辦程序和創新能力提出了更高要求。特別是,孕育中的航天技術,如快速響應太空技術、模塊化航天器技術,一旦取得突破,將加大與對手技術“代差”,有效支撐擴大戰略優勢的戰略目標。

幾點啟示

(1)重視太空安全,制訂國家頂層航天發展戰略

航天在國家的政治、經濟與軍事發展中的地位更加凸顯。為應對當前全球面臨的太空擁擠、對抗和競爭三大挑戰,為在新一輪航天競爭中處于優勢地位,我國應在國家層面制訂可持續航天發展戰略,做到統籌規劃、合理布局、協調發展。

(2)努力提升自身航天能力

航天實力是國際航天戰略格局的決定力量,因此我國必須堅定不移地發展航天能力,加強航天技術的自主研究,夯實航天產業基礎,建立可靠的航天運輸和實用化的航天系統,以航天整體實力的提升,增強我國在國際航天領域的競爭能力。

篇4

中國運載火箭技術研究院坐落在北京南城,這里是中國航天的發祥地,有兩萬余名研制人員在此兢兢業業地工作著,為我國的航天事業做出了重要貢獻,從多年前的“兩彈一星”,到去年的“嫦娥奔月”,再到不久前順利升空的“神舟七號”,無一不凝聚著中國運載火箭技術研究院的心血,截止目前,研究院共獲得3000多項部級以上科研成果獎,5項國家科技進步特等獎,被人稱為中國科技界的一支“鐵軍”。

2008年9月底,“神舟七號”飛船的成功升空吸引了中國乃至世界的目光,三名航天員承擔著中國從未嘗試過的出艙活動任務,這是中國人的足跡印入太空的第一步,也是奠定中國空間站技術基礎的重要一步。

在這次載人航天飛行任務中,作為托舉“神舟七號”進入預定軌道的運載火箭――二號F運載火箭憑借著其優秀的歷史發射成績和高可靠、高安全的品質,受到了眾口一詞的贊美,而它的締造者,正是中國運載火箭技術研究院。

在以往,中國運載火箭技術研究院給國人留下的深刻印象,主要是由于它自主研制的系列運載火箭在中國航天事業的重要地位,然而并不為人所知的是,在中國運載火箭技術研究院潛心鉆研,大力發展航天科技,生產出一代又一代優秀運載火箭的同時,也已將發展的腳步邁入了航天技術應用產業和航天服務業,從某種程度上來說,中國運載火箭技術研究院進軍航天技術應用產業和航天服務業的意義并不亞于一枚優秀運載火箭的誕生。

中國運載火箭技術研究院從事航天技術應用、航天服務業的領導說,研究院進入航天技術應用產業,是以尖端的航天技術作為后盾,它不僅能對國民經濟起到推動作用,更重要的是能夠通過新興技術的應用拉動相關產業的整體水平。

“技術瑰寶”=能源優勢

能源,在一個國家的國民經濟中所占的戰略地位毋需多言,然而,中國目前的能源狀況卻不容樂觀,能源供需矛盾尖銳、結構不合理、利用效率低,我國政府一直力圖解決這一重要問題,然而在還沒有找到能大量投入使用的可替代性新型能源前,如何提高現有能源的使用效率便顯得十分重要。中國運載火箭技術研究院在航天技術應用產業的實踐過程中,對中國能源問題的解決起到了一定的促進作用。

煤炭是我國的主要能源,為我國提供了70%以上的發電燃料,60%的化工原料和80%的民用燃料,“缺油、少氣、富煤”一直是我國能源供應的基本國情,然而,在利用煤炭資源時經常會遇到一些負面問題,比如資源利用率不高、地區間煤質優劣程度差異化較大、對環境污染程度較高等,究其原因,主要是因為很多企業在生產過程中,還在使用比較落后的煤氣化技術,比如我國的氮肥、甲醇企業使用的是常壓固定層無煙塊煤氣化技術;燃煤電廠采用的都是在鍋爐中直接燃煤產生蒸汽驅動蒸汽輪機發電的技術,在目前看來,這樣的煤氣化技術并不適應人們生產生活的需要,它既會帶來資源的浪費,又會使環境受到比較嚴重的污染。

在很長一段時間內,世界最先進的煤氣化技術被美國GE公司和荷蘭殼牌公司所壟斷,美國GE公司的德士古水煤漿加壓氣化技術于1993年投產,10多年的發展使得該項技術已經十分成熟,但也存在著固有的缺陷,如對煤種要求較高等,荷蘭的殼牌公司采用的是粉煤加壓氣化技術,在碳轉化率和熱效率上都具有較強的優勢,但專利費用和投資費用很高,一般企業很難承受。

中國運載火箭技術研究院于2005年開始航天煤氣化技術研發,利用火箭發動機在燃燒、熱能、泵閥、控制以及非標涉及方面的成果和技術優勢,開展粉煤氣化技術研發工作。并在吸收世界先進煤氣化技術優點的基礎上,開發出了具有完全自主知識產權的粉煤加壓氣化技術,這種“航天粉煤加壓氣化技術”是當今世界最為先進的粉煤加壓氣化技術之一,能夠將固態的煤炭通過“粉煤汽化爐” 高效、潔凈、環保地轉化成氣態的氫氣和一氧化碳混合氣體,在生產過程中能有效減少污染排放并提高煤炭利用效率,具有原料煤適應程度廣、成本費用低等優勢,可廣泛用于化肥原料制造、甲醇和二甲醚制造、汽柴油成品等多種產業。以建設15萬噸的甲醇工程為例,若運用中國運載火箭技術研究院的技術可以節約大量資金,而在后期的技術維修服務方面,所產生的費用也很低。

與GE的德士古水煤漿煤氣化技術相比,中國運載火箭技術研究院所研發的“航天煤氣化技術”更能實現原料煤本地化,并具有更高的冷煤氣效率;與殼牌的煤氣化技術相比,則擁有更低的成本和更高的投資回報率。因此,當航天煤氣化工業示范裝置的建設工作一經展開,便取得了良好的反響。在河南濮陽,年產15萬噸甲醇示范工業裝置被列入國家發改委“2007年循環經濟高技術產業化重大專項及國家資金補助計劃”,工業裝置應用的粉煤氣化爐也列入國防科工委“2007年民技術開發專項計劃及資金補助計劃”。

在談到中國運載火箭技術研究院航天煤氣化技術的前景時,研究院院長李洪激動地說,先進的煤氣化技術擁有著廣闊的市場需求,僅IGCC發電這一項,預計在今后20年里,將達到3000億人民幣的市場份額,具有中國自主知識產權的航天煤氣化技術的成功研發,使得中國企業需要先交納巨額專利費才能使用這項技術的日子成為了過去,它解決了我國煤化工行業發展受到煤氣化技術擎肘的問題,必將幫助我國煤化工行業更快發展。

利用“核心競爭力”

作為一個數十年來,一直以軍工產品生產為主的單位,在進入市場競爭的初期階段,該如何遵循市場規律,找到自身最具核心競爭力的產品,這并不是一個容易回答的問題。中國運載火箭技術研究院的選擇是加大加快“寓軍于民”產品的生產和研制,其中之一就是利用軍品特種車輛生產技術開發民用專用車產品,事實也證明,這一決定十分正確。

目前。民用專用車已成為我國汽車工業的重要組成部分,其產品范圍涉及交通、環衛、石油化工、衛生醫療等多個領域,一般來說,民用專用車相對于普通車有著特殊的工作要求(如飛機除冰車、登高車、裝卸平臺車等),因此,民用專用車往往需要有更復雜的技術和更靈活多變的設計。

多年來,中國運載火箭技術研究院為運載火箭研制了一系列大型發射臺,重型運輸車輛和轉載車輛等地面發射和配套設備,積累了大量特種車型的生產經驗;同時,在數十年來對運載火箭的研制過程中,中國運載火箭技術研究院在機械、液壓氣動、通訊、定位定向和自動控制等技術環節,也形成了專業內的系統集成優勢,這使得中國運載火箭技術研究院在進入產品附加值較高的民用專用車市場時擁有著得天獨厚的條件。目前,中國運載火箭技術研究院已完成多種規格的自卸車和垃圾車研制,基本建成專業化、規模化的生產線。根據特定用戶需求,還研制了應急通信指揮車、機場專用車(飛機除冰車、裝卸平臺車等)、登高車及煤礦用防爆車等高附加值專用車產品。底盤領域,重點發展油田專用車底盤和工礦用重型自卸車底盤,目前產品已批量進入市場,并根據市場需求不斷完善產品系列。預計2010年,專用車項目將實現20億以上銷售收入。

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【關鍵詞】實驗技術 可靠性評估方法 航天電子設備

航天電子產品的質量和壽命要求是非常高的,電子設備取決于產品設計、研制生產、試驗全過程的精準性,也就是本文所述的可靠性航天。航天電子元器件的可靠性的基礎決定整個設備的可靠性,環境導致航天產品的不可維修,即使因為一個小小的電子元器件的失效所導致的失敗都是不可挽回的,座椅對整個航天產品的每一個電子元件要求都是苛刻的,從我國航天事業發展以來,先輩的經驗教訓足以證明我國對航天科技的看重。從分系統可靠性針對長壽命進行研究,了解到系統可靠性矩的計算的規律, 然后建立了基于繼承因子ρ的混合β先驗分布系統方法, 最后結合整機系統試驗數據,最后確定后驗分布。通常推斷航天電子設備可靠性來源于數據,需要進行了評估航天電子設備可靠性, 整機系統試驗數據和航天電子設備有相同的可靠度,要求的整機系統試驗次數方法降低。更好的做好航天電子設備的可靠性評估方法和行動保證,以促進航天科技適應新形勢要求,讓航天電子設備新的挑戰中獲得持續發展。

1 可靠性評估方法概述

在航天科技發展中,由于功能和造型的需要,往往把電子設備與造型連在一起,電子設備包含了航天技術的大部分。航天電子設備解析法采用的是嚴格的數學手段,可靠性評估依據計算結果,對應算可信度高失誤率低。不過它的計算量大同時長,所以可靠性評適合于航天電子設備網絡結構較強的系統,也就是說,當電子設備元件故障稀少的可靠性會大大減低,電子設備元件的數目使用率會增加,可靠性評估法可以充分發揮其概念清楚,模型準確的優點。對于大的電子設備系統或電子模型有很大是作用,航天運行中需時可靠性的評估過程會運行其使命。

航天電子設備可靠性已經列為航天產品重要質量,可靠性評估指標加以考核,有史以來,航天只用產品的技術性能指標來判定使用的安全性,可靠性是作為衡量電子元器件質量的標準,“我們的電子設備來,創建航天新世界”中的“電子”念強調節約能源,特別是的微型電子設備有效利用和技術研發,航天電子設備為研究對象,介紹了航天電子設備的復雜系統的可靠性評估和安全性分析方法,闡述了航天電子設備典型系統可靠性評估的應用方法。因此,采取措施使可靠性評估更加可靠,將會讓航天電子設備設計,并且創造出更大的使用價值,為人民提供好航天電子設備。

2 航天電子設備的開發可靠性評估策略

航天電子產品的不斷增加,而航天電子設備的可靠性決定于所用元器件,科技人員探索航天電子設備安全可靠性檢測的方法,將航天電子設備可靠性評估基本原理進行式樣,把航天電子設備試驗運用可靠性評估方法,解決航天電子設備綜合評估問題。航天電子設備設計是在設計時就考慮產品在整個壽命周期,同時在產品周期內可能遇到的各種問題,航天設計慎重選擇設計方案的實施,保護措施可以減少或消除問題的危害。可靠性評估指的是:在一定的模擬環境下,為所設計航天電子設備的零部件進行實驗,為下一步的航天電子設備創造一個良好的工作環境,也就是滿足航天電子準備運行的條件。

研發航天電子設備的環保材料,是有效利用的“再生”,在航天事可以有效地節省能源的消耗,降低航天物資及能源的投入,比如合理的采用航天電子設備技術,可以使遠航體系與維護體系合二為一的建造,在節約航天材料的同時還免去了能源消耗,從而減輕航天載運壓力。航天電子設備可靠性設計是由為定性可靠性設計和定量可靠性設計組合而成,航天電子設備定性可靠性設計就是在進行故障模式的基礎上,針對地應用成功的設計經驗來完成設計目的。航天定量可靠性設計就是充分掌握所設計零件的強度,電子元件分布和應力分布的情況進行掌握,建立隱式極限狀態函數可靠性體現,最后設計出滿足規定可靠性要求的航天電子設備。

3 提高航天電子科技的推廣與服務

在航天電子設備研發設計中,為了達到適度、低能耗標準較多的技術支撐和航天經驗的運用,航天設計師都要充分考慮航天技術的優化,還有設計電子設備內部系統的配合、新能源的應用,一切都用來來保證航天電子設備設計的可行方案。只有在航天電子設備中采取有可靠性評估方法,才有可能進一步增加航天電子設備利用時間增加使用壽命,航天電子設備系統的可靠性模型,航天電子設備經典的和Bayes評估方式。

對可靠性設計方法的研究保證航天計劃實施方案推進、航天電子產品,對于未來市場經濟杠桿有利推動、國家有目的引導航天電子設備設計理念進行社會化使用。航天電子設備具有可持續發展的、延續性強的使用性能,能形成一個完整的環保經濟生活的循環。在新的航天材料、新的航天技術的推廣,通過一個有效的航天電子系統來完成統一,從環保經濟方面體現可靠性理念的最高價值,為使用航天電子設備的人們提供長久的、有效有質量的服務保障。

4 總結

目前,中國航天事業的發展關乎于世界,在我國許多項目都進入了一個新的發展界面,2016年9月的再次載人飛船的發射成功并返回,更多的航天產品的研制生產也正在逐步取得收獲。航天電子設備對電子元器件的要求很高,比如在技術、品種和數量上的精確要求,電子設備質量的可靠性會增加電子設備的壽命,航天電子設備更新、更高的要求,航天電子元器件是航天設備不可缺少的重要元素,是航天電子設備賴以提高性能和可靠性評估的基礎。國家的航天電子設備可靠性有更高的創新,想要在航天電子設備產業結構和航天科技上有全面的革新。航天的政策必須有效的實施到航天電子設備的方方面面,大力推廣航天電子的核心理念。

參考文獻

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在太空微重力環境下,3位航天員在天宮一號內盡情享受著別樣的自由:翻太空筋斗、飛翔穿行、拋吃餅干……他們的一舉一動通過電視直播生動地呈現在人們面前。很多人在屏幕前興奮而激動地欣賞著中國人自己演繹的太空秀,心中油然而生對太空的無限向往之情,想象著有一天自己也能親身體驗一下。這當然不是一個遙不可及的夢,“神九”飛天已經在太空開啟了北京時間。

榮耀的13天

從6月16日18時37分發射升空到6月29日10時許,中國航天用約13天創造了自己的多項歷史:同時把包括一名女航天員在內的3人送入太空、載入太空停留時間最長、完全掌握交會對接技術。

中國載入航天工程新聞發言人武平對此評價說,航天員成功實施了神舟九號與天宮一號目標飛行器在太空的手控交會對接,實現了我國空間交會對接技術的又一重大突破,是我們國家載人航天發展第二步戰略目標取得的一個重要進展。她用“非常精準”、“非常完美”兩個詞來稱贊手控交會對接的效果。對中國自己培養的航天員的表現,武平稱贊他們“訓練有素”、“技術嫻熟”。她特別高度評價劉洋的優秀表現,她說,劉洋在很短的時間內就適應了太空的失重環境、心理穩定、操作細致,與隊友配合默契,主責的空間科學實驗工作進展非常順利,取得了大量寶貴科學實驗數據。

當然,載入航天是個系統工程,除了高素質的航天員之外,硬件設施的完善和測控通訊系統的有效是手控交會對接的保證。實際上,手控交會對接的成功驗證了神舟飛船手動控制系統設計科學,地面測控通信系統對交會對接的支持能力強大。

神舟九號與天宮一號的空間交會對接的成功引起國際科學界高度關注,著名科學家、諾貝爾物理學獎獲得者丁肇中近日在歐洲核子研究中心阿爾法磁譜儀項目辦公室表示,中國擁有非常優秀的航天專家,他們依靠自己的力量成功完成神舟九號飛船與天宮一號的交會對接,這一太空項目成就是中國人的驕傲。

然而,對中國載人航天工程來說,“神九”飛天的成功只不過是又一個新的起點而已。啃下空間交會對接這塊硬骨頭后,接下來還要再~鼓作氣自主突破“補加技術、建立再生生保系統”等難關,向著2020年建成在軌運行載人空間站目標前進。接下來,按著中國載人航天工程“三步走”戰略目標,相關航天發射任務一如既往地穩步推進。武平表示,根據規劃,下一步將發射神舟十號并與天宮一號進行載人交會對接,“但是,神舟十號具體任務安排和實施時間,要等到對神舟九號進行全面總結,對天宮一號進行全面評估以后才能最終確定。”

相信很多人還記得這樣一幕:神舟九號與天宮一號手控分離前一夜,劉洋和劉旺一起把自己編織的大紅的“中國結”緊緊系在艙內的儀器上,人們能夠感受到回家在即的喜悅時刻,他們心中難以掩藏對太空家園的不舍離情。相信那“中國結”將是不久之后中國航天員再一次到訪天宮的約定。自信開放的姿態

“神九”飛天無疑是人類探索太空歷程中的重要事件,它的成功理所當然地受到國際社會的密切關注。一些國家在為中國取得的成就感到歡欣鼓舞的同時,也在重新審視評估中國航天科技實力的最新變化,加深了解中國在推進航天國際合作方面所奉行的原則及所持的態度。

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高新技術開發區是一個獨立的區,不屬于任何區。高新技術產業開發區是指中國改革開放后在一些知識密集、技術密集的大中城市和沿海地區建立的發展高新技術的產業開發區。高新技術范圍將根據國內外高新技術的不斷發展而進行補充和修訂。

高新技術的范圍包括:微電子科學和電子信息技術,空間科學和航空航天技術,材料科學和新材料技術,光電子科學和光機電一體化技術,生命科學和生物工程技術,能源科學和新能源、高效節能技術,生態科學和環境保護技術,地球科學和海洋工程技術,基本物質科學和輻射技術,醫藥科學和生物醫學工程,其它在傳統產業基礎上應用的新工藝、新技術。

(來源:文章屋網 )

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關鍵詞:膜分離技術 高端領域 應用研究

中圖分類號:TQ028.8 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2012)011-030-02

膜分離技術是基于膜材料形成的分離邊界的分離技術,最初應用于軍事、航空航天、原子能等高端領域,隨著其在民用領域應用日趨廣泛,被公認為是20世紀末到21世紀最有發展前途的高新科技之一。

1 膜分離技術在高端領域的應用

膜是具有選擇性分離功能的材料。膜分離技術是指利用膜的選擇性分離實現料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程。它與傳統過濾的不同在于膜可以在分子范圍內進行分離,并且這過程是一種物理過程,不需發生相的變化和添加助劑。基于膜分離技術的這些特點和優勢,可實現料液的無熱相變分離,高精度分離過濾及濃縮提純。

2 膜分離技術在軍事上的應用

軍事戰爭是一個國家國防的重要手段,單兵作為軍事戰爭的最小戰斗單元,在整個戰爭的過程中具有舉足輕重的作用。戰爭的戰場危險叢生、環境惡劣,單兵的生存維持和體力保障是單兵作戰保障的頭等大事。飲用水保障是單兵戰場生存維持和體力保障的重要課題,但是戰場環境往往沒有任何的可以供單兵利用水源,比如海灣戰爭中的伊拉克和科威特,大片的沙漠沒有水源可以利用,這在水處理技術層面上稱為水量型缺水。另外的情況即使有水源,但是由于敵方投毒甚至各種污染導致無法正常飲用,即水質型缺水。無論哪種形式的缺水,都對單兵戰場生存構成威脅。為了應對戰場中的飲水問題,單兵攜帶大量的飲用水參加戰斗顯然是不現實的解決方案。膜技術與其它水處理技術的優化組合,為單兵在戰場環境下的飲水問題提供了良好的解決方案。

如圖2所示,膜分離技術與物化沉淀技術相結合,以單兵的尿液為水源,經過處理后可產生供士兵飲用的純凈水,且純凈水的水質達到飲用純凈水的水質標準,妥善科學的解決了單兵戰場生存中飲水供應的首要難題。該技術通過一套簡單的單兵供水裝置得以實現,膜分離過濾的壓力通過手動施壓機械裝置實現,操作簡便、靈活高效,具有良好的戰地實用性,有力的保障了單兵的戰場生存能力。

3 膜分離技術在航空航天上的應用

航空航天工程是現代社會人類文明的的重要標志,而載人航天技術是航空航天技術的關鍵環節。載人航天空間站技術是實現人類太空生存的關鍵技術,國際上美國、俄羅斯在此方面創造過連續兩年載人太空空間站生活的記錄。連續長時間的載人太空生活,生命維持所需的各種資源和生存環境維持是必須解決的關鍵問題。供航天員生存所需的空氣、水、食物以及航天員代謝的尿液、糞便等排泄物的處理,以及空間站環境中的空氣質量控制等一系列問題的解決,是載人航天工程取得成功的關鍵環節。這些關鍵問題的解決,一方面靠從地球發射航天飛機補充給養,另一方面是靠空間站內相關設備設施工作來處理廢物維持空間生存環境的品質。

當今世界最前沿的航空水處理技術,如圖3所示,將航天員在空間站中所排泄的尿液、汗液、呼出的水蒸汽收集作為水源,通過化學沉淀、蒸發、冷凝、膜單元過濾等操作單元,最終產生純凈的水供給航天員使用,滿足長時間持續的生存對于水的需求。

4 膜分離技術在人工器官醫療上的應用

人類疾病與醫療衛生貫穿人類發展的整個歷史,不同的疾病致病機理的闡明為醫學尋找可靠的治療方法提供了堅實的基礎保證。在人類的眾多疾病中,呼吸系統的疾病往往危及人類的生命,因為血液循環和氧氣供給為生命的支撐提供了最重要的氧與二氧化碳的代謝,將人體中的部分代謝產物通過呼吸系統排出體外,保證了人體體液系統的酸堿平衡以及其他的體液成分穩定。重要的人體器官肺在整個呼吸系統中占據不可替代的位置,其中的數以億計的微小肺泡為人體完成呼吸功能提供了必備場所,但是由于諸多疾病可以造成人體肺部功能喪失,在這樣的情況下人體呼吸功能無法完成,帶來一系列生理機能障礙將會直接威脅生命。無獨有偶,人體血液中各個組織器官的無數細胞都在進行新陳代謝,尿素、尿素等對人體有害的物質將在人體腎臟腎小球細胞的收下形成尿液排出體外,這樣可以避免人體體液中由于尿素、尿酸等有害物質不斷積累導致的中毒癥狀。由于腎臟炎癥造成的腎臟功能損傷,直接導致尿素、尿酸收集效率降低,尿中出現蛋白質和血液,身體浮腫,情況嚴重可危及生命,這就是“尿毒癥”。

基于膜分離技術的特點和優勢,使用特殊的氣體膜分離單元,可實現人體中氧氣和二氧化碳的有效交換,為肺功能缺失的病人提供肺部的功能,以人造器官代替人體器官,這就是“人工肺”。

如圖4所示,結合膜分離技術與其它技術優化組合,可實現人體血液中不同成分的相互交換,專業名稱定義為血液透析。經過血液透析之后,可以將血液中的尿素、尿酸等有毒有害物質排出體外,而血細胞、蛋白質等有用成分繼續保留在人體血液中,為腎臟功能缺失的病人提供正常的腎臟功能,這種技術就是“人工腎”。

5 膜分離技術在原子能方面的應用

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MEMS這個新技術術語,近年來不但在傳感器技術、測控技術和微電子技術領域頻繁出現,也在航天技術領域中不斷出現。它是"Micro Electro Mechanical Systems"的縮寫,有的譯成"微機電系統",也有譯成"微電子機械系統"的。微電子機械系統是微電子技術的拓寬和延伸,它將微電子技術和精密機械加工技術相互融合,實現了微電子與機械融為一體的系統。具體來說,微機電系統是專指外形輪廓尺寸在毫米量級以下,構成它的機械零件和半導體元器件尺寸在微米至納米量級(10-6~10-9m),可對聲、光、熱、磁、運動等自然信息進行感知、識別、控制和處理的微型機電裝置。它是正在飛速發展的微米和納米技術的一項十分重要的成果。它將微型電機、微型電路、微型傳感器、微型執行器等微型裝置和器件集成在硅片上,不僅能搜集、處理與發送信息或指令,還能按照所獲取的信息自主地或根據外部的指令采取行動。

MEMS技術的出現開辟了的技術一個全新領域和產業。它們具有許多傳統傳感器無法比擬的優點,因此在航空、航天、汽車、生物醫學、環境監控、軍事以及幾乎人們接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。

1、微機電(MEMS)技術的豐富內涵

隨著時間的推移以及技術的逐步發展,MEMS所包含的內容正不斷的增加變的更加豐富。世界著名信息技術期刊〈IEEE Proceedings〉在1998年的MEMS專輯中將MEMS的內容歸納為:集成傳感器、微執行器和微系統。人們還把微機械、微結構、靈巧傳感器(Smart Sensor)和智能傳感器歸入MEMS范疇。制作MEMS的技術稱作MEMS技術,它包括微電子技術和微加工技術兩大部分。微電子技術的主要內容有:氧化層生長、光刻掩膜制作、光刻選擇摻雜(屏蔽擴散、離子注入)、薄膜(層)生長、連線制作等。微加工技術的主要內容有:硅表面微加工和硅體微加工(各向異性腐蝕、犧牲層)技術、晶片鍵合技術、制作高深寬比結構的LIGA技術等。利用微電子技術可制造集成電路和許多傳感器。微加工技術很適合于制作某些壓力傳感、加速度傳感器、微泵、微閥、微溝槽、微反應室、微執行器、微機械等,這就能充分發揮微電子技術的優勢,利用MEMS技術大批量、低成本地制造高可靠性微小衛星。

MEMS技術是一個新興技術領域,主要屬于微米技術范疇。MEMS技術的發展已經歷了十多年時間,大都基于現有技術,用由大到小的技術途徑制作出來的,發展了一批新的集成器件,大大提高了器件的功能和效率,已顯示了巨大的生命力。MEMS技術的發展有可能會像微電子一樣,對科學技術和人類生活產生革命性的影響。尤其對微小衛星的發展影響更加深遠,必將為大批量生產低成本高可靠性的微小衛星打開大門。

2、微機電(MEMS)技術的特點

(1)微型化MEMS器件體積小,重量輕,耗能低,慣性小,諧振頻率高,響應時間短。MEMS與一般的機械系統相比,不僅體積縮小,而且在力學原理和運動學原理,材料特性、加工、測量和控制等方面都將發生變化。MEMS器件機械電氣性能優良。

(2)可批量生產MEMS采用類似集成電路(IC)的生產工藝和加工過程,用硅微加工工藝在一硅片上可同時制造成百上千個微型機電裝置或完整的MEMS,使MEMS有極高的自動化程度,批量生產可大大降低生產成本。

(3)集成化MEMS可以把不同功能、不同敏感方向或致動方向的多個傳感器或執行器集成于一體,或形成微傳感器陣列和微執行器陣列,甚至把多種功能的器件集成在一起,形成復雜的微系統。微傳感器、微執行器和微電子器件的集成可制造出高可靠性和穩定性的微型機電系統。

(4)方便擴展由于MEMS技術采用模塊設計,因此設備運營商在增加系統容量時只需要直接增加器件/系統數量,而不需要預先計算所需要的器件/系統數,這對于運營商是非常方便的。

(5)多學科交叉MEMS涉及電子、機械、材料、制造、信息與自動控制、物理、化學和生物等多種學科,并集中了當今科學技術發展的許多尖端成果。通過微型化、集成化可以探索新的原理、新功能的元件和系統,將開辟一個新技術領域。

3、射頻微機電(MEMS)技術

射頻MEMS技術傳統分法為固定的和可動的兩類,固定的MEMS器件包括本體微機械加工傳輸線、濾波器和耦合器,可動的MEMS器件包括開關、調諧器和可變電容。按技術層面又分為:由微機械開關、可變電容器、電感諧振器組成的基本器件層面;有移相器、濾波器、VCO等組成的組件層面;由單片接收機、變波束雷達、相控陣雷達天線組成的應用系統層面。

微機電(MEMS)技術衛星簡介

如果把衛星看作是一個系統的話,那么通常情況,對于一般簡單的衛星來說,它可以被認為主要是由下列四個子系統組成:

1、電源子系統:提供衛星工作時各子系統所需的能源,一般由太陽能電池和可充電電池構成;

2、通信子系統:由接收天線、發射天線、接收機和發射機構成;

3、遙測子系統:測量和保持衛星的運行狀態,如光電傳感器、速度和加速度傳感器等;

4、控制子系統:協調各子系統的活動,仿佛電腦中的CPU,是重要的核心。

對于較為復雜的衛星,則還有控制和調節衛星姿態的推進器子系統、使天線和太陽能電池適時轉向的子系統等。

隨著MEMS技術的進展,這些子系統也都在逐步不斷的MEMS化,即開始應用MEMS技術進行制造。而一旦當衛星的全部或絕大部分的子系統都由MEMS技術制造時,便理所當然的被稱作是MEMS衛星。由于硅材料既具有良好的半導體性能,也具有包括強度、硬度、楊氏模量、熱導率和熱膨脹系數在內的良好機械性能,因而可以設想,在未來等到MEMS技術及其應用均發展到非常成熟的時候,便可用微電子技術可在硅晶圓片上制造各種集成信息處理電路,用微加工技術在硅晶圓片制造星上傳感器、推進器等衛星子系統。所以,今后制造衛星就會如同制造CMOS芯片,裝配衛星就像用CMOS芯片裝配電腦般方便。

MEMS衛星實質上就是應用了MEMS技術的微小衛星。因此,它就繼承了微小衛星的諸多優點:重量輕、體積小;成本低、發射費用少;耐輻射、耐振動。傳統衛星重則幾噸,輕則幾百公斤,MEMS衛星則最多只有幾公斤而已,甚至才僅幾百克。

由于MEMS衛星制造成本低、發射費用少,人們很容易實現在LEO上發射幾百顆MEMS衛星組成完整星座的計劃,從而獲取更加全面完整的氣象信息,使天氣預報更加準確、預報時間變的更長。宇宙空間的某些區域存在著很強的輻射,傳統衛星在這些區域很快會被輻射損傷,無法正常工作。而MEMS衛星上的MEMS開關耐輻射能力很強,在那些區域也可長期可靠的工作。

為了證明MEMS衛星的耐振動耐沖擊性能,總部在美國新澤西洲的霍尼威爾公司曾對MEMS輻射熱測量儀作過地面曲射炮沖擊試驗,當一起遭受的沖擊速度達到地心引力的兩萬倍時,MEMS輻射熱測量儀仍能完好工作。這是因為這種一起的運動部件質量十分微小,所以耐沖擊和抗振動性能非常優良。

MEMS衛星因其體積功耗所限,功能比較單一,但是如果開發出標準的MEMS衛星平臺,在其基礎上裝載不同的有效載荷,再加上具有“一箭多星”的發射特點,可以滿足不同的飛行任務需要。所以,研制開發標準的MEMS衛星總線系統和MEMS衛星應用平臺是充分發揮MEMS衛星優勢的必要條件。

為了提升空間技術整體水平,新技術的在軌飛行演示和驗證是必不可少的過程,而實現這一過程的最佳途徑,就是利用MEMS衛星或MEMS衛星平臺。“MEMS衛星”是一顆全新設計概念的衛星。以此來探索微小型衛星的設計思路, 也為我國空間MEMS技術提供了一種有效的演示途徑。通過對“MEMS衛星”的設計與研制,將推動我國微小衛星技術向縱深發展,有望進一步縮小我國在微米與納米技術方面與國外的差距。

微機電(MEMS)技術在衛星中的應用

MEMS技術的突出優點對航天工業的技術進步有著重大的推動作用。由于航天技術對器件功能密度比的要求非常高,因此,MEMS技術首先應用在航天技術領域,也可以說,MEMS技術的主要需求牽引來自于航天技術。

微小型衛星采用MEMS中的多重集成技術,即利用大規模集成電路的設計思想和制造工藝。它不僅可以把機械部件像電子電路一樣集成起來,而且把傳感器、執行器、微處理器,例如氣相分析儀、環形激光光纖陀螺、圖像傳感器、微波收發射機、電動機,以及其它電學和光學系統等集成于一個極小的幾何空間內,形成具有特定功能的機電一體化衛星部件或分系統。這種由分散趨近集成的設計方法,可以使裝置輕巧堅固,提高可靠性,輕而易舉地實現航天器設計人員夢寐以求的目標,而且可以用同一工藝制作成千上萬個裝置,如同專用集成電路一樣進行批量生產,從而明顯降低微小衛星及其部件的造價,同時也能提高衛星信息獲取和防御能力。

此外,由于微小型衛星重量很輕,可不使用高成本的大型運載工具進行發射,因此其成本比一般衛星大大降低。分布式的星座結構可以多次發射,對損壞的部分很容易修復和替換,承受重大經濟損失和系統失敗的風險幾乎為零,具有很高的可靠性。從軍事上來說,分散布置可以提高系統的生存能力。另外,微小型衛星的研制將不再需要大型的實驗設施和高跨度廠房,可以在大學和研究所的實驗室里進行,這也降低了它們的研制費用。

正是由于MEMS技術具有上述的特點和優勢,所以各國都在此領域投入大量人力物力,認真努力進行研究,不斷探索如何能夠盡快的將MEMS技術盡早順利成功的應用于微小型衛星系統各分系統的制造當中。如今,經過了一些時間堅持不懈的奮斗,現在主要已經在熱控子系統中取得一定的階段性成果。其它方面則仍然在繼續的分析探討和試驗體嘗中。

篇10

關鍵詞:攝像測量;遙感技術;應用;發展

隨著現代科技日新月異的發展趨勢,攝像測量與遙感技術也在不斷發展和提高,其應用領域也越來越廣泛,由最初的地球科學研究,到如今被人們應用于日常生活工作當中,其應用價值也愈發凸顯。在此趨勢下,攝像與遙感技術的應用及其發展成為了相關工作者應當予以關注與思考的問題。

1 攝像測量與遙感技術

1.1 攝像測量

攝像測量是指通過影響研究信息的獲取、處理、提取和成果表達的一門科學,其實質是一門信息科學,目前是測繪學的分支學科。就學科而言,攝像測量學主要針對集合定位和影像解譯這兩大問題進行解決。其主要內容包括不同比例尺下的地形圖的測繪、數字地面模型的建立、提供地理或土地信息系統的基礎數據。在學科特點方面,攝像測量學反映的是客觀的、真實的目標,形象直觀,并且可從中獲得大量信息,其中主要是物理信息與集合信息,同時攝像測量還可以針對動態物體進行測量,捕捉其瞬間影像,對測量工作的進行是一大進步,此外,攝像測量的引用范圍較廣,適用于大范圍地形測繪,提高測繪效率。在工作地點的選擇上,攝像測量由于是在影像中進行測量工作,其工作地點不再受氣候、地理等條件的限制,為實際測繪工作提供便捷。

1.2 遙感技術

遙感技術是一種探測技術,始于上世紀60年代。事實上,任何物體都具有光譜特性,即吸收、反射、輻射光譜的性能。不同物體對于光譜的反映存在差異,同一物體在不同的時間和地點也會對光譜產生不同的反射和吸收程度差異。遙感技術正是利用這一原理,將電磁波理論結合傳感儀的使用,對遠距離目標所輻射和反射的電磁波、可見光、紅外線信息進行收集處理,最終成像,達到探測和識別的目的。遙感技術是一套設備系統共同協作可完成的工作體系,其組成設備包括遙感器、遙感平臺、信息傳輸設備、接收裝置、圖像處理器等。遙感技術按照電磁譜段的差異可分為可見光遙感、紅外遙感、多譜段遙感、紫外遙感和微波遙感。遙感技術由于其探測范圍大、獲取資料速度快、受限條件較少等原因被廣泛應用于農業、林業、地質、地理、海洋、水文、氣象、測繪等許多領域。

2 攝像測量與遙感技術的應用現狀

2.1 攝像測量的應用現狀

(1)航空攝影

航空攝像,又稱航拍,指在飛機或其他航空飛行器上利用航空攝影機攝取地面景物的技術。航空攝像技術的實現必須以航天技術為基礎,在航天攝影技術方面也有著一定的要求,測量標準更加嚴苛,所要求的攝像測量工作者的專業技能也更高,在測量成本方面,由于其過程涉及航天技術的應用,成本自然很高。

(2)無人機低空攝像測量

無人機低空攝像測量是攝像測量的一項重要應用,其目的是獲取高分辨率數字影像。無人駕駛飛機作為飛行平臺,運用的傳感器通常是具有高分辨率的數碼相機,結合遙感技術,通過系統一系列的集成應用,最終獲取到面積較小、色彩保真、大比例尺的航測數據。當代無人機低空攝像測量被廣泛應用于基礎地理數據的獲取,為接下來的工作奠定基礎。與衛星遙感相比,無人機低空攝像測量具有明顯的優勢,首先在操作上,無人機攝像測量更加機動靈活,在安全性上也更有保障,由于是低空作業,其影響分辨率較高,攝像測量精度可達到亞米級。從成本上看,無人機低空攝像測量無疑成本低與衛星遙感。

2.2 遙感技術的應用現狀

(1)農情檢測

我國是農業大國,糧食問題歷來是我國政府密切關注的所在。攝像測量與遙感技術由于其對真實畫面的捕捉與反饋使得其獲取的數據更具科學性與客觀性,并且其在數據收集過程中周期較短、范圍較廣,因此,將其應用于農作物監測具有很大的優勢,獲取的相關資料對于農作物長勢情況的掌握和農業估產具有重要作用。上世紀80年代中期,在國家經委的支持下,以中國氣象局為主的相關部門組織開展了北方十省冬小麥股產試驗,標志著我國氣象衛星非氣象領域工程化應用的開始,也是我國首次開展大規模遙感估產工作。“八五”期間,我國建立了主要糧區主要農作物(小麥、水稻、玉米)的股產信息系統,其中大面積冬小麥遙感股產運行系統是遙感技術與地理信息系統技術相結合的產物。它將整個遙感估產過程中的各個作業環節納入計算機系統運行,使整體具有數字化作業能力,并能夠輸出各種估產結果。自1992年起的三年內,在黃淮海地區進行冬小麥遙感估產試驗的結果表明,利用遙感技術對大面積農作物股產的精度能夠達到95%以上,具有較大的應用價值。目前,利用氣象衛星進行農作物估產的應用已經得到了普及與深化,并逐漸形成為一種業務化手段,估產對象也逐漸走向多樣化。

(2)地質礦產資源調查

礦產資源是重要的自然資源,是人類社會賴以生存的物質基礎,是國家發展與安全的中國要保障。我國礦產資源豐富,遙感技術的應用前景廣闊,且遙感技術在區域地質填圖方面的應用較為成熟,在其應用效果上也取得了一些成就。例如,在內蒙古、山東、江西等省開展的32項1:5萬圖幅的地質填土工作中,遙感技術的應用一方面顯著提升了工作效率與工作質量,另一方面也節省了填圖費用,每幅圖的實際費用僅占常規方法所耗用資金的三分之二。

3 攝像測量與遙感技術的應用發展

隨著攝像測量和遙感技術自身技術水平的發展,可預見的是,其應用的領域將會更加廣泛。攝像測量的具有代表性的發展趨勢是傳感器的改良與創新,結合其在不同領域的應用及其實際需要而改革發展。事實上,在不同行業中,對于攝像測量與遙感技術的需求需要根據行業特點加以確定,根據自身需求加以運用。在攝像測量與遙感技術的應用過程中,相應的測量軟件平臺的開發與信息提取與分析效率的提高逐漸成為重要的發展趨勢。在當下這一大數據時代,想要對二者加以改進,就必須提高數據的處理效率,,進行推動器改革,同r在遙感技術方面,對遙感數據的處理要更新模型的效率,引入先進算法,更好地將其應用于更多領域。

4 結束語

綜上所述,在當今經濟高速發展、行業變化較快、信息環境變化莫測的大環境下,我國對攝像測量與遙感技術的應用將會越來越廣泛,其技術的提高速度與質量應當被社會各行業關注。攝像測量與遙感技術自身的發展一方面具有科技性意義,同時也具有整個人類社會的經濟價值,在其應用領域中,更是具有商業價值,因此,我國應加快攝像測量與遙感技術的研究與開發,并在其應用范圍中不斷擴展。

參考文獻

[1]張軍.攝影測量與遙感技術發展展望[J].科技資訊,2015.