世界航天技術論文(2)
世界航天技術論文
世界航天技術論文篇二
世界航天工業的現狀與未來
摘要：航天 工業 是研制與生產外層空間飛行器、空間設備、武器系統以及地面保障設備的軍民結合型高 科技 產業，主要產品包括戰略導彈、運載火箭、空間飛行器、推進系統、機載設備和地面各種保障設備等。航天工業是典型的高技術密集工業部門，反映著一個國家的 科學 技術和工業 發展 的水平。 世界航天工業經過五十多年的發展， 目前 規模已相當可觀。在不同程度上建立了航天工業的國家和地區已有20多個，但在能力與水平上，各國的相互差距仍然很大。目前，世界航天工業主要分布在一些發達國家和大國，以美國最為發達，俄羅斯、歐洲和日本的航天工業也相當發達，發展 中國 家中，中國、印度、巴西等國的航天工業都有一定的能力和水平。
一、美國的航天工業
美國的航天工業經過數十年的發展已形成了龐大的科研生產體系，從事航天工業的員工人數近百萬人，其中科研和工程技術人員約占到總數的近80%。美國從事與航天有關的 研究 與咨詢活動的研究機構及學會等約有200多家。按照航天產品和導彈的總體、動力系統和 電子 設備三大部分的主要承包商 統計，約有370多家公司;如果將有關設備、儀器儀表、地面設備、電子元器件及原材料 企業 也 計算 在內，則為航天產品配套的公司有1000多家。美國大型航天和導彈公司大多從事航空航天業務，同時經營多種業務，有雄厚的技術開發設計能力。
美國將空間開發與利用作為綜合國力新的增長點，確立了發展空間能力為基本國策，不斷加強國家對航天工業的協調，實施商業化空間政策，對民用和軍用航天 計劃在技術開發、發射和服務支持方面進行最大限度的協作，并廣泛參與世界范圍的競爭。美國已形成了一套比較完善的航天與導彈工業 管理體制。總統與國會為決策層，總統負責航天和導彈工業發展的戰略決策和方針政策，國會進行航天和工業管理的立法，監督政府有關部門的航天和導彈工業管理 工作，并通過預算撥款和政策對航天和導彈工業進行宏觀調控。國防部與國家航空航天局(NASA)為計劃層，國防部是軍用航天和導彈的主管部門，NASA是美國民用航天活動的政府主要管理部門，并承擔部分軍用航空航天計劃，NASA還與其它政府部門負責商業航天規劃的實施。承包商(工業界)、科研部門、大學等為實施層。
美國在航天工業上的投資遠遠超出其它國家，2001年達到288億美元，約占世界所有國家航天預算總和的75%。
到目前為止，美國不僅形成了龐大的航天和導彈研發、生產和管理體系，而且不論是航天運載工具和航天器、還是各類導彈，均形成種類齊全、型號繁多的體系。美國具有世界上最強大的航天運載能力，擁有重型、大、中、小型等多種系列運載火箭，目前只有美國的航天飛機是世界上唯一投入使用的可重復使用的運載器，在研的及預研的可重復使用的運載器數量最多時達到十幾種;美國載人航天和空間探測技術發展成熟，目前領導和管理著龐大而復雜的國際空間站工程，數十個空間探測器探測了月球、行星和星際，各類在軌的衛星門類齊全。自人類發射第一顆人造地球衛星以來，各國發射了5000余顆衛星，其中美國占了將近一半。
美國的航天和導彈技術始終處于世界領先地位，這與其長期保持雄厚的航天工業基礎和持續的創新能力分不開。航天與導彈技術屬于綜合技術和系統工程技術，需要以各專業技術為基礎。美國十分重視國防技術基礎的發展，國防部制訂的15項國防關鍵技術，其中12項都用于航天和導彈的研發。而這些關鍵技術的絕大多數在世界居領先地位。
二、俄羅斯航天工業
俄羅斯繼承了蘇聯大部分航天與導彈工業的科研設計機構和工業企業，保留了規模巨大航天與導彈工業的基礎，以及雄厚的科研、生產、試驗和 應用 能力。獨立后，俄聯邦政府給航天與導彈工業的 財政撥款銳減，許多已列入航天與導彈計劃的研制和生產項目被取消或推遲，航天與導彈工業受到巨大的 影響 。但由于蘇聯航天與導彈工業的龐大規模和堅實的基礎，使俄羅斯至今仍然保持著一個實力僅次于美國、許多領域可以與美國并駕齊驅的航天與導彈工業強國的地位。
俄羅斯非常重視航天工業的發展，在經費有限，航天與導彈發展規模縮小的情況下，突出保證國家航天與導彈重點項目的實施和發展，繼續保持重點航天與導彈技術在世界的領先地位。俄羅斯將核威攝力量做為國家安全的基石，保持和發展包括新型戰略導彈在內的戰略核力量，確保獨立研制、生產先進戰略導彈系統的能力。鼓勵航天與戰術導彈產品的出口，積極開展國際航天合作。
目前，俄羅斯航空航天局直接管理著從事航天與導彈系統及相關部件研制的研究設計機構和生產企業一百多家，另有航空航天局內外的45家企業通過合作參與航天器與導彈的研制生產，還有一些俄羅斯與國外合資的航天企業。從事航天與導彈研制與生產的雇員近30萬。從獨立后的1992年至2000年底，俄羅斯共進行了316次航天發射，先后發射了454個各種軌道的航天器。近5年來，俄羅斯平均每年約進行20～30次航天發射，發射數量大約是蘇聯時期的1/3。俄羅斯的航天產品包括各種航天運載器、衛星和深空探測器、載人飛船與空間站，建立了完整的航天飛行控制與測量系統，開展了全面的航天應用與豐富空間科學研究活動，是美國之外全球航天產品最齊全、設施最配套的國家。俄羅斯已經形成種類齊全、產品配套的導彈武器系統。總體上說，在許多領域俄羅斯導彈武器系統在品種、技戰術水平上都可與美國匹敵。
三、歐洲航天工業
法國是西歐第一航天大國，也是美國和俄羅斯之后的世界第三航天大國。它擁有強大的運載火箭與航天器制造能力和類型較齊全、規模較龐大的導彈研制生產能力。法國航天和導彈工業的規模在西歐居第一位，從業人數和銷售額均高居西歐各國之首。法國能獨立或為主研制各種大型運載火箭，通信、偵察和對地觀測衛星，較大型航天器以及各種類型的導彈，共研制過或正在研制約5個系列的運載火箭、約15種型號的衛星、3種型號的航天器和約60種型號的導彈，具備總體設計、推進、制導、結構、防熱等分系統設計與研制以及電池、火工品等零部件研制能力。法國研制生產的各種運載火箭、衛星 、航天器和導彈具有較高的技術和應用水平。其中，通信和遙感衛星性能接近世界先進水平，并帶頭打破了美國對國際商業通信衛星研制市場的壟斷，成為“阿拉伯衛星”和“土耳其衛星”的主承包商;反艦導彈、防空導彈、空空導彈的性能基本接近或達到美國同類武器系統的水平。法國航天大型企業的基礎雄厚、設備精良、技術先進，如在“阿里安”火箭總裝車間擁有 現代 化的機器人、加工中心、CAD/CAM、數學仿真、模擬仿真等設備，其設計、研制、管理手段均非常先進。
英國航天和導彈工業的規模，在西方國家中處于前列。英國有比較配套的航天工業產業結構和產品結構，研發、生產能力與水平在西方國家中處于前列。英國航天工業的研發和生產注重選擇重點發展方向，主要是在對地觀測衛星、小衛星和衛星 軟件等領域的研發、生產中具有很強的實力;在通信衛星技術領域的研發中處于世界先進水平;能獨立研發、生產衛星整星和探空火箭，但不能獨立研發、生產運載火箭。英國雖然缺乏戰略導彈生產能力，但在戰術導彈領域，除了不具備獨立研制生產巡航導彈的能力外，其它戰術導彈不僅可以獨立研發和生產，而且其水平位居世界先進行列，至今已經生產了30多種型號的戰術導彈。英國的航天與導彈產品在國際市場上具有一定的競爭力，其中每年戰術導彈的出口貿易額達10多億英鎊。
德國近年來在航天器系統設計、制造、管理和工程總承包方面積累了豐富的 經驗，掌握了許多領域的關鍵先進技術。在單、雙組元液體推進系統，硅太陽電池及復合材料電池板，衛星姿控系統，行波管放大器，光學儀器，電火箭發動機技術等領域擁有世界一流技術。在大型運載火箭第二級液體芯級、液體捆綁助推器、上面級液體火箭發動機、姿控發動機和火箭結構件的研制上具有豐富的經驗。德國具有應用衛星和科學實驗衛星整星研制的能力，并擁有很高衛星制造水平，尤其在衛星太陽電池系統、姿控系統、光學儀器、衛星通信有效載荷、衛星單組元和雙組元推力器及電推進系統領域擁有先進水平。德國近年來積極參與了歐洲阿里安4、阿里安5運載火箭的研制和生產，并自己研制了哥白尼德國郵政衛星。德國不生產戰略導彈產品，研制的導彈產品主要有地空導彈、空地導彈、空空導彈、反艦導彈、反坦克導彈等。
意大利航天與導彈工業規模在西歐排名第四位。意大利的航天工業在歐洲具有較先進的技術水平，能夠獨立開發衛星系統和輕型運載火箭。在大型運載火箭固體助推器、衛星平臺、衛星通信高頻技術、通信衛星有效載荷、衛星天線、遠地點發動機領域位于歐洲前列。意大利作為主承包商研制的典型衛星型號有意大利衛星-1、-2通信衛星，阿蒂米斯先進中繼和技術衛星，宇宙-昴星團衛星，米塔科學小衛星。與其他國家聯合研制的航天器有多種型號。意大利目前作為主承包商正在研制維加輕型運載火箭;參加了國際空間站項目，承擔了多功能增壓后勤艙(MPLM)等重大項目的研制。在導彈領域，主要通過與法國、德國、英國和美國等國家合作的方式研制生產戰術導彈，產品包括反艦導彈、防空導彈、空空導彈、空地(艦)導彈和反坦克導彈。
瑞典航天活動始于20世紀60年代初，目前已形成獨立研制小型科學衛星的能力，瑞典的導彈工業始于20世紀40年代中期，目前也已形成反艦導彈和防空導彈批量生產規模。瑞典具備自行研制和生產某些航天與導彈產品的能力，尤其在戰術導彈的研制與生產方面有較突出的能力。挪威的航天活動始于20世紀80年代末，挪威沒有形成獨立配套的航天工業體系，它主要為歐洲空間局研制配套的航天分系統或零部件產品，航天運載火箭和衛星產品。反艦導彈的研制與生產是挪威導彈工業的重點和特長，已形成了完整配套的研發與生產體系。
烏克蘭繼承了蘇聯大量的航天與導彈研究機構和工業企業，是世界上能生產某些類型運載火箭和航天器的重要國家。但由于蘇聯解體前烏克蘭與俄羅斯的導彈與航天工業是一個整體，因此近期烏克蘭的絕大多數項目需要在俄羅斯航天部門的配合下才能完成。烏克蘭缺乏制造地球同步軌道或其它中高軌道衛星的經歷，但在低軌道對地遙感衛星、電子偵察衛星、軍事校正與調試衛星領域具有長期的設計與制造經驗，擁有研制多種低軌道衛星標準公用平臺的能力，并通過采用衛星平臺批量制造不同型號的衛星。烏克蘭依靠本國的力量能夠制造海洋遙感衛星，20世紀90年代啟動了航天優先項目(Sich)海洋衛星研制計劃，1995年獨立研制并成功發射了 法律 意義上烏克蘭的首顆人造衛星海洋-01海洋遙感衛星，并開始建立完整的衛星對地觀測的空間與地面系統。烏克蘭高度重視商業發射服務活動，重點支持運載火箭技術的發展。烏克蘭在運載火箭的總體設計、火箭總裝、控制系統、箭體結構和材料與制造工藝領域富有長期的經驗和較高的水平。由于烏克蘭缺少大型液體火箭發動機的制造能力，目前研制的所有運載火箭都要依賴俄羅斯制造的液體主發動機，并要依靠國外的發射場進行發射。
四、其他發達國家的航天 工業
日本自20世紀80年代以來，航天經費預算一直保持著強勁的增長勢頭，年均增長率為5.6%， 目前 已成為除美國以外航天經費投入最多的國家。目前，日本已形成了比較完整的科研與生產體系。H-2A和M-5運載火箭的性能指標已接近歐洲的水平，H-2A的運載能力與阿里安5相當，M-5的總質量為130t，是目前世界上運載能力最大的固體運載火箭，其第三級采用了世界一流水平的固體火箭技術。日本衛星種類繁多，性能優良，可靠性高，其工程試驗衛星和地球觀測衛星完全實現國產化，衛星分系統技術在世界上也處于先進水平。但除以上兩種衛星外，其他 應用 衛星國產率不高，很多關鍵部件還需從美國進口。近年來，日本大力提高衛星的國產率，但仍未擺脫對美國技術的依賴。日本還以參加國際空間站 計劃為契機，力爭保持與歐洲航天技術的同步 發展 。從日本正在進行的航天活動以及所具備的研發能力和制造水平來看，其航天工業能力已達到較高的水平。日本在戰術導彈的各個主要領域都開展了廣泛的 研究 并具有較強的生產能力，目前已能生產幾乎所有類型的戰術導彈，其性能已接近或達到世界先進水平，個別單項技術甚至已位居世界領先地位。目前已能生產空空導彈、地空導彈、反艦導彈、反坦克導彈等。由于日本生產的導彈只滿足國內需要，批量小，成本高，因此其規模還比較小，但從導彈性能的先進程度以及生產導彈的民間工業的規模和水平來看，其生產潛力又非常巨大。
加拿大是較早發展航天技術的國家之一。1962年，加拿大成功發射“百靈鳥”1衛星，成為世界上繼蘇美之后，第三個能夠自己制造衛星的國家。目前，加拿大雖然不能生產衛星的所有分系統，但已具備了作為主承包商的能力。加拿大以有限的投資在航天領域取得了很好的效果。在其所側重的領域，如通信衛星、遙感衛星與技術、航天自動化技術等領域處于世界領先水平。加拿大研制的傳感器、衛星地面站以及數據處理和圖像 分析 技術都達到了世界先進水平。加拿大在航天機器人自動化系統方面也處于世界領先地位，在20世紀80年代初，為美國航天飛機制造的遙控操作系統，曾是太空 環境中最先進的機器人系統。目前，國際空間站中使用的遙控 機械臂系統，也是由加拿大提供的。
澳大利亞的航天工業規模較小，主要從事衛星部件、地面設備的研制和衛星應用研究與服務。導彈工業起步較早，20世紀50年代就研制了馬爾卡拉(Malkara)反坦克導彈，隨后又自行研制了反潛導彈，并通過許可證生產美國的導彈。20世紀90年代以后不再生產導彈，主要購買國外產品來滿足國防需要。
五、發展 中國 家的航天工業
在拉丁美洲，巴西航天工業的規模是最大的，其導彈與航天產品包括戰術導彈、運載火箭、資源遙感衛星和衛星地面設備等。巴西目前已有能力向其他國家出口戰術導彈和航天產品的分系統。巴西從1965年開始研制桑達火箭系列，現已發射了桑達-1、2、3、4和VS-30、VS-40探空火箭，正在試制的衛星運載火箭(VLS-1)為4級火箭。巴西擁有資源遙感衛星的技術，能夠研制生產氣象雷達、衛星通信天線及相關的地球站。巴西具有一定的導彈設計和生產能力，其導彈技術在發展中國家屬于較為先進的。巴西沒有彈道導彈，但由于該國擁有衛星運載火箭，因此具有研制彈道導彈的能力。
在非洲，南非的航天工業首屈一指。在航天方面，南非具有獨立研發和生產小衛星的能力，并具有運載火箭研發與生產的潛在能力。南非的導彈工業起步于20世紀60年代中期，已經形成多種戰術導彈的批量生產規模，并批量出口。南非不僅具有獨立研制和生產技術先進的面空導彈、空空導彈、反坦克導彈、反艦導彈的現實能力，而且有研制彈道導彈的潛在能力。
在亞洲，中東、南亞、東亞都有一些航天工業較為發達的國家和地區。在中東，以色列航天工業起步較晚，規模較小，產品種類和生產數量有限，但導彈工業具有較強的研制與生產能力，是國家出口創匯的主要行業，也是使其成為世界重要武器出口國的主要支柱。以色列導彈產品已形成完整的系列，特別是戰術導彈技術已接近或達到世界先進水平。航天工業規模雖小，但具備一定的研發和生產能力，并且是世界上第八個用本國火箭成功發射國產衛星的國家。以色列研制的衛星雖屬小型衛星，但偵察衛星先進。目前，正在致力于衛星微型化、新型運載火箭和空間 科學 等方面的研究。伊朗的導彈工業也已建立了比較完整的研制和生產體系，尤其在近程與中程地地彈道導彈領域有很高的投入，形成了一定的批量生產規模，成為中東地區主要的導彈生產國家。
印度航天與導彈工業起步于20世紀60年代初，目前已具有完整的科研生產體系和較強的生產規模。印度是世界上航天預算增長最快的國家。1998年核試驗后，航天預算漲幅驚人，達到52%。1998年至今航天預算已漲幅近90%。印度有較強的航天與導彈研發和生產能力，能獨立研制和生產衛星、運載火箭以及戰術和戰略導彈。如今印度不僅是亞洲地區的導彈大國，而且還是世界上第一個成功研制多用途衛星的國家，第五個研制和發射遙感衛星的國家以及第七個用自制運載火箭發射國產衛星的國家。PSLV的“一箭三星”技術推動了商業遙感業的發展，還驗證了中程導彈分導技術。GSLV運載火箭表明其具備了研制和生產洲際彈道導彈的能力。遙感衛星技術及其應用水平已達到發展中國家領先地位，接近世界先進水平。相比較，巴基斯坦航天工業的研制能力與水平不高，只具有探空火箭和小衛星的研制能力，但導彈的研制能力較為突出，目前已掌握了彈道導彈液體推進和固體推進、制導與控制、車載機動發射等關鍵技術，具有獨立研制近程和中程液體和固體彈道導彈的能力。
韓國航天工業規模不大，但近年來由于國家的高度重視而發展迅速，20世紀90年代中末期韓國制定了國家航天計劃，并在衛星與火箭研制領域投入較高的經費，進入21世紀以后，韓國航天投資仍然保持著強勁增長勢頭。韓國的航天研究和開發力量不足，除了探空火箭和小型實驗衛星之外，還處于 學習 和仿制美國與歐洲航天產品的階段，短期內還不能依靠自己的技術力量，獨立研制中型或大型航天系統產品。韓國具有小型衛星的仿制、改進設計、總裝、調試和制造的能力。在火箭研制方面，2002年成功發射了三級液體火箭KSR-Ⅲ，為研制定于2005年發射的輕型低軌道運載火箭奠定了技術基礎。韓國的導彈研制能力有限，只能仿制國外少數產品或與國外合作研制和生產導彈。朝鮮的航天工業尚處于萌芽階段，已制定了衛星研制計劃，2002年朝鮮政府對外公開了發射的小衛星并宣布開展新型衛星的研制。朝鮮導彈工業是以俄羅斯導彈為基礎開始發展的，但非常重視導彈的自行研制能力，已具備獨立研制包括中程彈道導彈在內的多種導彈的能力。1998年用多級火箭發射了小衛星，表明朝鮮已掌握了少數國家才具有的中程彈道導彈推進技術。朝鮮有較強的導彈生產能力，除生產彈道導彈外，在前蘇聯導彈技術的基礎上，還生產了防空導彈、反艦導彈和反坦克導彈等。越南航天工業剛剛起步，航天技術研究和產品研發僅限于衛星應用領域，沒有空間系統的研制和生產能力。越南也沒有導彈研制和生產能力，部隊裝備的導彈主要是從俄羅斯進口的產品，與導彈相關的 工作只限于對導彈進行維護和延壽。
中國的航天與導彈工業已形成比較完整的研制生產體系，產品涉及戰略與戰術導彈、運載火箭、飛船、衛星和衛星應用系統等廣泛的領域。戰略導彈包括陸基戰略導彈、潛射導彈;戰術導彈包括地地戰術導彈、防空導彈、反艦導彈、空空導彈、反坦克導彈;運載火箭方面，已經研制了包括輕型、中型和重型火箭在內的多種型號的長征運載火箭，運載能力能夠滿足不同航天器低、中、高地球軌道的發射需要;人造衛星方面，研制并發射了包括返回式衛星、通信衛星、氣象衛星、資源衛星、科學試驗衛星、導航科學與技術實驗衛星、海洋衛星、微小衛星在內的多種類型衛星，形成了返回式遙感衛星系列、東方紅通信廣播衛星系列、風云氣象衛星系列、 實踐科學試驗衛星系列;并將逐漸形成資源地球資源衛星系列、北斗導航定位衛星系列、海洋衛星系列等衛星系列。載人飛船方面，至今已研制并成功發射了多艘神舟號無人試驗飛船。中國 臺灣 省的航天與導彈工業近十多年來也發展很快，已經掌握一定的火箭和衛星的基礎技術與關鍵技術，能夠獨立研制衛星的部分分系統，基本具備衛星地面接收與操作的能力以及衛星總裝測試的能力;自制的衛星有小型的“蕃薯”號，在導彈設計和制造方面已具有較強的能力。
航天工業是人類向宇宙空間發展的新興工業部門,具有軍民兩方面的用途。隨著航天技術的發展, 航天工業將進入大規模開發和利用外層空間的新階段。在民用方面，直接為國民 經濟 和人民生活服務的各種應用衛星正向高性能、多用途的方向發展，以獲取更大的經濟和 社會 效益;人類將利用宇宙空間的微重力、高真空、無振動和無菌的特殊環境，生產稀有藥品、材料，開發新能源;利用空間站、天空實驗室、航天飛機和人造衛星，對地球長期進行觀測和探測，研究空間環境對生物生命和材料的 影響 ，這將使地球物 理學 、大氣物理學等有關科學研究獲得新的發展。在軍事方面，軍用衛星將朝著多功能和系統化發展，并擴大到戰術應用。
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