推動中國航天運輸系統發展邁向世界航天強國

李 洪

（中國運載火箭技術研究院，北京，100076）

推動中國航天運輸系統發展邁向世界航天強國

李 洪

（中國運載火箭技術研究院，北京，100076）

建設航天強國是當代航天人的神圣使命和光榮職責。在中國全面開展“十三五”布局的關鍵時期，抓住推行創新驅動及軍民融合等重大發展戰略舉措的機遇，系統思考、頂層謀劃航天技術未來發展，對實現航天強國建設目標具有重要意義。對標建設航天強國要求，提出了航天運輸系統的發展目標、思路、重點及途徑。

航天運輸；發展戰略；航天強國；創新；軍民融合

0 引 言

2013年6月，習近平總書記在接見天宮一號和神舟十號參試代表時指出：“發展航天事業、建設航天強國，是我們不懈追求的航天夢。”建設航天強國是當代航天人的神圣使命和光榮職責。作為中國航天事業的發祥地和最大的運載火箭研制生產基地，深入實施創新驅動發展戰略，勇當航天科技強國先鋒，是中國運載火箭技術研究院義不容辭的責任。

航天運輸系統是一切空間活動的基礎，運輸系統的能力有多大，航天的舞臺就有多大，航天運輸系統的能力、技術水平及以其為基礎開展的重大航天活動，是一個國家航天實力和水平的重要體現。但是，與世界航天強國相比，中國航天運輸系統的技術水平、創新能力、工業基礎等都存在一定差距。在創新驅動發

展戰略、軍民融合深度發展戰略等政策環境支持及新一輪科技產業革命呼之欲出的歷史機遇期，對標建設航天強國要求[1]，樹立創新、協調、綠色、開放、共享五大發展理念，思考未來航天技術的發展目標、思路、重點及途徑，加快技術發展和能力提升，探索有中國特色的航天運輸系統發展道路，實現航天強國夢想，是當代中國航天人義不容辭的責任和使命。

1 中國航天運輸系統發展現狀、差距及機遇

“航天發展，運載先行”。航天運輸系統作為進入空間、利用空間的基礎和前提，決定著一個國家進出空間的能力及未來可持續發展的潛力，是開發利用外層空間、維護國家空間權益、形成和保持空間威懾的戰略基礎[2]。世界各國在航天發展中都高度重視運輸技術的發展，目前世界上能獨立發射運載火箭的國家和地區已經超過10個。

經過五十多年自力更生的發展，中國航天運輸系統取得了輝煌的成就，研制成功了十多型長征系列運載火箭，具備了發射近地軌道、地球同步轉移軌道、太陽同步軌道等有效載荷，以及發射載人飛船和深空探測飛行器的能力。但中國與美國、俄羅斯等傳統航天強國相比，在運載火箭、空間運輸系統、可重復使用運載器和航天工業基礎能力等方面仍存在一定差距。同時，日本在低溫推進、固體推進等方面領先中國，印度也已掌握較系統完善的運載技術，緊追中國。

運載火箭方面，中國長征系列運載火箭與世界強國相比，差距主要體現在3個方面：

一是現役主流火箭運載能力與國外相比具有一定差距。國外現役主流運載火箭最大運載能力約為近地軌道22 t、地球同步轉移軌道13 t，而中國現役火箭最大運載能力為近地軌道8.6 t和同步轉移軌道5.5 t。中國正在研制的新一代運載火箭，運載能力為近地軌道20噸級、同步轉移軌道10噸級，待2016年長征五號運載火箭研制成功后，中國火箭的運載能力有望處于世界先進水平。

二是缺少重型運載火箭。中國重型運載火箭尚未開展工程研制，難以滿足未來空間太陽能電站建設、載人月球探測及更大規模深空探測任務的需求。

三是應急發射的手段不夠豐富。盡管通過管理創新和技術改進，現役液體運載火箭以及在研的新一代運載火箭，可將發射準備時間縮短至15天左右，但面對應急減災等突發事件的發射需求，發射準備時間還太長，液體運載火箭難以適應要求；固體運載火箭剛起步，不具備空射、海射等多樣化的應急發射能力。

空間運輸系統方面，美國、俄羅斯、歐洲、日本均已掌握了空間軌道轉移、在軌維護、地外著陸及返回技術，其成果已在國際空間站建設、月球探測、火星探測、彗星和小行星探測任務中得到成功應用。針對國際空間站補給維護任務，歐洲研制了軌道轉移飛行器，日本研制了貨運飛船，美國正在研制用于在軌服務的軌道轉移飛行器。而中國空間運輸系統剛剛起步，遠征一號上面級于2015年首飛成功，遠征二號上面級正在研制。目前雖然具備了一定的在軌部署能力，但還存在起動次數少、在軌時間短等技術差距；還不具備在軌服務、在軌組裝、星際間往返運輸以及地外著陸起飛等能力，無法支持未來在軌空間設施維護與服務、大規模深空探測及星際往返等科學任務。

可重復使用運載器方面，美國提出大量可重復使用運載器方面的原創性概念，通過航天飛機積累了大量研制及使用經驗，新一代可重復使用軌道試驗飛行器X-37B已第4次開展長期在軌飛行試驗；蘇聯暴風雪號航天飛機在20世紀開展了首飛；經過12年的研制，歐空局于2015年成功進行過渡性試驗飛行器首飛試驗；英國提出了水平起降、單級入軌的云霄塔（Skylon）空天飛機的原創性概念，并突破佩刀發動機的重大關鍵技術；日本也開展了多次演示驗證試驗。中國雖然也一直在關注和研究可重復使用運載器相關技術，但并沒有開展工程研制。

中國在航天運輸系統工業基礎能力方面與世界航天強國相比也存在一定差距。美國、歐洲、俄羅斯均具有完備而強大的工業體系，核心材料及元器件具有全面的自主保障能力。中國在材料、電子元器件、制造工藝等方面均存在差距，部分核心材料及元器件依賴進口。同時，航天運輸系統的數字化設計與仿真能力與航天強國相比也存在差距。

綜上所述，中國航天運輸系統技術和能力與美國、俄羅斯等世界航天強國相比還有一定差距，也面臨著印度等新興航天大國快速發展的挑戰。當今中國的綜合國力已經有了很大的發展，中央提出了建設航天強國的目標，全面推進實施創新驅動發展戰略、軍民融合深度發展戰略[3]、深化科技體制改革等重大舉措，同時新一輪科技產業革命正在興起[4]。在此背景下，中國航天運輸系統發展面臨重大歷史機遇。只要牢牢抓住機遇，就能實現航天強國夢想，助力中國夢的實現。

2 中國航天運輸系統發展目標、思路及重點

航天強國需要具有完備的航天裝備體系，具有全面的宇宙開發和利用能力；具有較強的原始創新和系統集成創新能力，能夠率先提出和實踐新概念、新原理、新方法，并在重要前沿領域引領世界航天發展；擁有扎實的航天工業體系和自主保障能力，能夠獨立自主地實施航天工程；擁有一批具有較強國際影響力的領軍人才和知名品牌，在國際航天事務中擁有較強的話語權。

對標航天強國標準，需要構建型譜完善、能力銜接、性能先進的航天運輸系統。

近期目標：實現運載能力近地軌道20 t以下、地球同步轉移軌道10 t以下全面覆蓋，大中型主流火箭達到國際先進水平，具備支撐獨立建設空間站、開展大規模深空探測的能力；形成陸基移動發射、空中發射等多樣式快速進入空間的能力；進一步提升空間運輸系統產品性能并拓展應用，具備初步的在軌服務能力；完成運載火箭子級回收技術研究，初步完成可重復使用運載器關鍵技術攻關，開展飛行演示驗證試驗。

中遠期目標：提出和實踐新概念、新原理、新方法，并在重要前沿領域引領世界航天發展；完成重型運載火箭研制，運載能力達到近地軌道100噸級；構建多樣化的空間運輸和在軌服務裝備，具備星際航行和地外著陸返回能力；完成基于傳統火箭發動機的兩級可重復使用運載器研制，初步具備快速、廉價大規模進入空間的能力，同時開展基于組合動力的可重復使用運載器研制，航天運輸總體水平達到國際領先，具有重要的國際影響力。

為了實現上述目標，在發展思路上：一是貫徹落實國家重大戰略部署和發展舉措，聚焦國家重大科技專項任務實施；二是貫徹落實創新驅動發展戰略，實現由追趕創新到引領創新的轉變；三是加強軍民深度融合發展，擴大與民營企業合作，共同促進航天技術水平進一步提升，促進航天技術向國民經濟相關行業轉移；四是夯實發展根基，高度重視工業和技術基礎能力提升，牽引帶動材料、電子元器件、制造等基礎工業發展。

具體而言，支撐航天強國目標的航天運載技術發展重點如下。

2.1 進一步完善運載火箭型譜，提升性能

主流運載火箭方面，2016年實現新一代大中型運載火箭成功首飛，綜合技術水平達到國際先進，并在此基礎上進一步優化技術、降低成本、提高可靠性、拓展應用范圍。

重型運載火箭方面，重點開展重型運載火箭總體、大直徑箭體結構設計制造及試驗、大推力液氧煤油/液氫液氧發動機、輕質高強度金屬/復合材料等重大關鍵技術研究，加快技術攻關，盡量縮短國家立項后的研制周期，支撐未來載人月球探測及月球以遠深空探測任務。

快速響應運載火箭方面，進一步發展固體運載火箭，突破快速測試發射控制等關鍵技術，研究陸基、空中、海上等多種快速發射方式，具備應急救災等緊急情況下快速進入空間、大規模組網發射的能力。

2.2 大力發展空間運輸系統

實現遠征系列上面級的全面應用，掌握適應長時間在軌能源供應及控制、發動機多次起動等關鍵技術，逐步具備多次起動、長期在軌等能力，遂行星座部署、在軌服務、軌道轉移等任務。在遠征上面級基礎上，進一步創新發展，突破輕質化結構、高精度空間自主操作、低溫推進劑長期在軌儲存與管理、新型能源、智能控制、在軌組裝等關鍵技術，形成用于大規模在軌服務與空間探測任務的空間運輸平臺，全面滿足未來小行星探測開發、星際航行、地外起飛著陸等任務需求。

2.3 加快可重復使用運載器研究

針對傳統運載火箭，開展子級落區控制、回收利用等技術研究，降低火箭殘骸對落區地面人員及設施的風險和火箭成本；開展基于傳統火箭發動機技術的兩級可重復使用運載器研究，突破高超聲速防熱/承載一體化輕質結構、再入返回著陸、健康管理與快速測試維護、大推力重復使用發動機等關鍵技術攻關，逐步實現由部分可重復使用到完全可重復使用的天地往返能力；開展原創性的先進重復使用運載技術研究，發展基于先進動力的單級或多級重復使用運載器，大規模降低成本，提高可靠性和使用維護性。

2.4 密切跟蹤前沿技術發展

充分認識科學技術對推動人類社會進步的重要作用，把握新科技革命引起大到國家、小到企業重新排序的機遇，直面新一輪科技革命的挑戰，搶占未來技術發展的戰略制高點。高度重視技術的引領、孕育和驅動作用[5]，密切跟蹤并積極支持核熱火箭、組合動力技術、反物質火箭、天梯等變革性的系統級前沿技術研究，提出新概念航天運輸器。積極關注量子技術、智能控制、原子陀螺、石墨烯、超材料、太赫茲通信等航天相關技術發展，推進在航天運輸系統中的應用，大幅提高航天運輸系統的性能和水平。

2.5 深入推進軍民融合發展

航天技術對國民經濟發展具有巨大的推動作用，研究表明，航天投入產出比普遍優于1∶10[6]。中國運載火箭的眾多先進技術，已轉化應用于民用產業。例如，應用火箭發動機燃燒及流體控制等技術，研發了世界領先的煤粉氣化裝置，組建了專業公司并成功上市；應用火箭結構設計、機電及特種試驗等技術，開發了風力發電裝備；應用精密伺服及流體控制技術，研發了人工輔助心臟；利用航天發射車技術，研制了多型特種車并出口國外。

為更好地服務于國民經濟及社會發展，造福于人類社會，同時也為航天技術發展提供更大的經濟、技術支持，未來立足于航天核心技術，著眼于國家戰略性新興產業及行業高端技術，將重點推動航天技術在以下軍民融合產業中的應用和發展：

一是智能機器人及無人系統。中國航天多年形成的精密機電液伺服技術、傳感測量技術、導航控制技術、先進材料技術、特種制造技術，可在機器人行業得到廣泛應用，后續將重點圍繞特種機器人及高端機器人，以及機器人產業中的核心高端零部件研發和生產，并利用多年的系統工程經驗，促進各類智能無人系統的發展。

二是發展智慧產業。利用航天天地一體的信息優勢以及多源信息融合等核心技術，提供智慧城市集成與應用解決方案，形成應急指揮系統、智慧交通、智慧物流、智慧環保、智慧醫療、智慧社區等系列化產品，提高國民生活質量。

三是進一步擴大節能環保裝備影響力。以航天煤氣化項目為主導，鞏固航天煤氣化技術及裝備的行業領先地位，拓展氣體運營等新業務領域，加大戰略合作及資本市場融資力度，打造國際一流的專業化工程公司。

四是做強新能源新材料產業。做強風電優勢產業，做好光伏儲能新興產業，打造具有較強國際影響力的清潔能源集團；同時，形成以結構復合材料和功能復合材料產業為主的新材料應用產業體系。

3 中國航天運輸系統發展途徑

3.1 聚焦航天運輸系統集成與服務，構建開放融合的協同創新體系

強化創新發展理念，進一步發揮系統集成優勢，實現從傳統的產品及系統供應商向系統集成/服務整體解決方案提供商轉變；鼓勵社會優質資源參與航天運輸系統研制，牽引軍民優勢單位參與航天產品的協作配套；與高校廣泛深度合作，優勢互補，依托高校開展新型動力、智能控制、量子通訊等前沿技術研究；完善海外聯合研發基地，與國際科技前沿接軌，與國際上優秀的科學家一起工作，開闊國際化視野。強化開放、共享的發展理念，通過全方位合作，構建開放融合的系統化協同創新體系，促進中國航天運輸技術的升級換代，支持航天事業進一步發展壯大。

3.2 建立健全市場化的創新機制，激發創新激情與活力

結合航天企業自身發展需求，發揮市場在資源配置中的主導作用，建立面向市場的決策、投入及成果轉化機制。貫徹落實“大眾創業、萬眾創新”要求，探索設立“創業孵化基金”、“青年創新基金”，鼓勵新理念、新思維、新方法創新，為航天運輸事業注入新活力。通過建立多方參與、利益共享、風險共擔的投入機制，形成政府、航天企業、民營資本多方聯合投入、共同受益的發展模式，做大做強航天產業。通過貫徹落實促進科技成果轉化法，破除科技成果轉化的障礙，充分發揮科技成果的生產力作用，保證科研人員合法取得成果轉化收益，激發廣大科研人員的創新激情與活力，營造生機勃勃的創新環境。

3.3 加大前瞻性和戰略性創新投入，強化核心技術優勢

建立集團級、院級、廠所級創新基金，完善前瞻性和戰略性技術的三級共同投入模式；加強航天運輸技術體系梳理，做好核心技術頂層規劃，引導各級進一步加強核心技術培育，做好技術驗證與工程研制的緊密銜接；強化核心技術產權保護，實施基于核心技術的產品發展模式，研發一批具有核心技術知識產權的航天產品，不斷提高核心競爭力。

3.4 推動軍民融合深度發展戰略落地，加快實施“走出去”戰略，做大做強航天企業

推進軍民融合深度發展。發揮航天企業核心技術優勢，推動航天技術向民用產業的成果轉化；加強與民營企業的合作，吸引民營企業參與航天運輸系統產品或相關民用產品的研制，實現技術、市場、資金互補，為航天事業注入更多力量。

加快實施“走出去”戰略，實現國際化發展。提高長征系列運載火箭的國際競爭力，爭取更大的國際商業發射服務份額；聯合國際力量，共同研發航天產品，聯合提供航天發射及運營服務；擴大航天技術應用產業的國際市場，做大經濟規模，增強國際競爭力。

3.5 夯實發展根基，高度重視工業基礎能力提升牽引材料、電子元器件、制造等基礎工業的發展，實現核心原材料及關鍵電子元器件的全面國產化；重點在高端裝備研制、新材料研制及應用等方面實現重大突破；推進兩化融合，大力發展智能制造技術，建立數字化工廠，提升航天運輸裝備的精細化設計及制造水平；進一步完善航天標準體系及質量管理體系，并在協作配套單位推廣應用，促進整個產業鏈技術管理水平的提升。

4 結束語

中國航天走過的道路，是一條獨立自主、自力更生之路；是一條艱苦奮斗、頑強拼搏之路；是一條自主創新、勇攀高峰之路。站在歷史轉型的新關口，展望未來航天強國建設目標，作為當代中國航天的一員，肩負的使命光榮而艱巨。

“十三五”是建設航天強國的重要戰略機遇期，中國運載火箭技術研究院將認真落實航天強國建設目標要求，繼續保持和發揚航天精神，以飽滿的狀態和高昂的激情，更好地履行國家賦予的科技創新重任，為建設航天強國做出重大貢獻；同時，以核心技術牽引、輻射、帶動相關領域技術發展和相關產業的轉型升級，促進國民經濟發展和國民生活改善。

中國航天在過去非常困難的情況下能夠從無到有、從小到大發展，在今天國家昌盛、民族富強的時代，定能實現航天強國目標，鑄就更加絢麗的輝煌！

[1] 中國航天科技集團公司關于加快推動我國成為世界航天強國行動綱領（2013～2020）摘登[J]. 航天工業管理. 2013(1): 9-11.

[2] 許達哲. “長征”路上永無止境[J]. 求是, 2015(4): 57-58.

[3] 許達哲. 走軍民融合深度發展之路[J]. 求是, 2015(13): 51-53.

[4] 中國科學院. 科技革命與中國的現代化——關于中國面向2050年科技發展戰略的思考[M]. 北京: 科學出版社, 2009.

[5] 王國慶, 等. 發揮技術引領作用, 實現航天強國夢想[J]. 航天工業管理, 2015(10): 4-8.

[6] 蔣建科. 中國航天投入產出比1比10[eB/OL]. (2012-06-27) [2015-11-12]. http://scitech.people.com.cn/n/2012/0627/c1007-18388051. html.

Promoting Space Transportation System development Advancing to the Space Leading Power

Li Hong
(china academy of Launch Vehicle Technology, Beijing, 100076)

Building space leading power is the sacred and glorious obligation of contemporary astronautics man. at the sticking point of instituting the 13th national five-year plan, it is very important to grasp the opportunity of implementing innovation driven development strategy and civil military integration development strategy for achieving the target of space leading power. This paper aims at the target of space leading power, proposes the objective, development strategy, emphasis and approach of space transportation system.

Space transportation system; development strategy; Space leading power; Innovation strategy civil military integration development strategy

V47

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1004-7182(2016)01-0001-05

10.7654/j.issn.1004-7182.20160101

2015-12-07；

2016-01-22

李 洪（1964-），男，研究員，中國運載火箭技術研究院院長，主要研究領域為企業管理、運載火箭系統設計、型號計劃管理及質量技術管理