空間技術領域執著追求 科技創新之路甘于奉獻
——訪通信與信息系統專家、我國空間監視技術領域主要開拓者、中國工程院院士陳鯨

◎網信軍民融合編輯部/劉驕劍

問題一：隨著航天技術的不斷發展，人類對太空的探索也在不斷深入，太空已經成為軍事斗爭領域的“高邊疆”，請您簡要介紹一下目前全球面臨的太空安全形勢？

陳鯨：隨著航天技術的進步和國家利益的競爭，太空這個“高邊疆”，對于任何一個希望維護主權的國家都有著極其重要的戰略意義。保障空間安全對保障國家的軍事、政治和經濟安全都具有非常重大的作用和戰略意義。

隨著航空航天事業的發展，我們國家在空間領域正從大國向強國發展。現在，我們的衛星種類基本上很全了，包括通訊衛星、氣象衛星、海洋衛星、資源衛星、導航衛星，還有科學實驗衛星等。我國衛星體系原來很單薄，只有通信衛星，現在是五大類全面發展，而且發展得很快。另外，我們國家商業衛星也在發展，特別是民營企業的一些小商業衛星越來越多，所以隨著衛星數量的增多，空間安全問題成為首當其沖的問題。因為衛星軌道碎片多又擁擠，還有空間環境也在惡化，這些都給空間安全帶來一些嚴峻的問題。在地球同步軌道上，原來我們國家的衛星很少，現在也比較多了。原來的同步軌道都是被美國、歐洲等西方國家統治，大量資源被他們占用了。現在的北斗衛星一部分在同步軌道，一部分在低軌，還有一些其他的通信衛星、氣象衛星也在同步軌道上，但是大部分在低軌道上。

一方面，因為軌道資源是有限的，原來在360度同步軌道上的衛星，經度間隔是3到5度，現在是1度，甚至是0.3度、0.5度的間隔。衛星之間越靠近，互相之間的無線電干擾越嚴重。另外，還有對衛星的遙測、遙控信號的干擾和破壞威脅。美國等發達國家的衛星都有一些抗干擾和防護措施，包括衛星的電磁防護和衛星之間的干擾防護等。從衛星應用的角度來看，衛星安全防護問題已迫在眉睫。

另一方面，現在空間武器發展非常快，空間武器是指部署在太空空間的所有武器，包括微波武器、動能武器、激光武器，還有電磁炮、電磁炸彈等各種武器。隨著空間武器、電磁武器的發展，使空間諸多目標特別是應用衛星受到攻擊和干擾破壞威脅。

三是軌道上的碎片問題，也是國際上一直關注的。目前有數千萬太空垃圾籠罩著地球，根據太空垃圾尺寸的大小，國際上把太空垃圾分為3類。一是尺寸大于10厘米的為大碎片，現在大概有2萬多塊，可被監測到；二是尺寸介于1～10厘米之間的為小碎片，現大概有11萬塊；三是尺寸介于1毫米～1厘米之間的為微小碎片，現大概有37萬塊。另外尺寸不大于1毫米的碎片現在大概有幾千萬塊。極小的太空垃圾由于數量多，所以可嚴重改變航天器的表面性能；稍大的太空垃圾會損壞航天器表面材料，造成撞擊坑，損傷表面器件；大的太空垃圾與航天器碰撞時，可使航天器的姿態改變，甚至改變航天器的軌道；高速撞擊的太空垃圾會使自身及被撞擊的航天器表面材料氣化為等離子體云，使航天器失效；當太空垃圾的能量足夠大時，將穿透航天器表面，撞擊航天器內部的控制系統或有效載荷，使航天器發生爆炸或打散整個結構。

陳鯨 院士

太空的垃圾碎片越來越多,造成了巨大的安全隱患，如何清理它們已經成為一道國際難題。如果到2030年或者2050年，這些空間碎片不清除的話，軌道上基本上很難有放置新衛星的空間位置了。對衛星碎片的清除，美國可以通過空間機器人把碎片摘下來，這是一種清除的方式，另外還可以把碎片氣化，脫離軌道，讓它隕落。清掃碎片的形式是多種多樣的，但是像美國這種用空間機器人清掃是非常具有挑戰的，既然能摘取碎片，也就能清除衛星，這樣就說不清楚了。碎片的清除是當務之急，但是要建立國際規則，形成大家都能認可的一種統一的對碎片的清除的方式，保證空間的安全。這是國際上要統一來做的，不是一個國家所能做的。現在產生碎片最多的是俄羅斯，接下來是美國和中國，因為發的衛星越多，產生的碎片也會比較多。

問題二：隨著太空戰略地位的日益提高，保護太空資產安全、加強對太空系統對抗能力，是確保太空系統安全的重要任務。請您簡要介紹一下該領域的發展現狀和趨勢。

陳鯨：太空對抗能力的提高依賴于太空態勢的感知能力、防御性太空對抗能力和進攻性太空對抗能力上。美軍作為空間對抗領域的先行者，目前已經逐步構建了以太空態勢感知、防御性太空對抗、進攻性太空對抗以及指揮控制與天地一體化的基礎設施在內的完整的空間對抗技術體系。

首先，太空態勢感知能力是實現太空安全控制的基礎，是在地面或空間對太空環境中運行的空間目標的太空能力進行全面掌握的技術手段。如果自己都不知道空間中發生的碰撞、衛星間的干擾對抗和空間環境的惡劣情況，也就沒有辦法掌握它的安全。空間態勢感知主要包括:目標所在位置、目標活動態勢、目標的態勢估計、目標威脅評估、目標的身份識別等一系列問題。目前，有越來越多的國家在向太空空間監視方面進行投資，推動太空碎片監控、衛星跟蹤和近地物體探測的發展，而且當自跟蹤和識別鎖定在軌物體成為大多數攔截技術的前提后，太空空間監視便是一種關鍵的太空攔截系統的感知技術。美國一直引領著太空空間對抗裝備與技術的發展方向。目前，美國正在積極構建全方位、多層次的太空空間偵察監視體系，提升太空空間態勢感知能力，滿足空間威脅實時響應需求。

現在的衛星數量正急劇增加，特別是美國在空間安全上有新的變化、新的發展戰略，各類衛星已構成網絡體系，也就是已經向體系對抗下的空間安全方向發展。原來衛星都是單顆的，不成為一個體系，不成為一個序列，不組成網，現在各種衛星，如通信衛星、氣象衛星、資源衛星、導航衛星以及預警衛星、偵察衛星都組成網，這個網分布在多個軌道上，而且在衛星系統中還采用了功能分解與彈性可重構的設計思想。在這種體系組網的情況下，監視這些對象就更困難了。這給未來空間監視技術領域帶來極大挑戰，如組網的多星觀測分辨和微小衛星的觀測。所以，需要對衛星態勢感知的能力要進一步深化細化，需要進一步提高對微小目標探測與識別能力。

其次，太空武器的發展對太空空間系統安全構成嚴重威脅，空間系統預防性對抗性技術成為發展重點。空間信息攻擊重點是對太空空間信息鏈路的攻擊、對天基信息獲取系統的攻擊、對地面支持和應用系統的攻擊。主要技術手段是針對敵方的太空空間信息系統，采取集偵察、干擾、破壞、摧毀于一體的體系結構。針對太空空間信息攻擊，太空空間信息系統必須采取必要的防護措施，其防護重點是對己方的衛星、空間信息鏈路及地面相關設施的防護。美國正在積極發展多種手段，提高航天器的生存能力，美國已經采用或正在研究的措施包括：激光致盲防護、抗輻射加固、微小衛星星座與編隊飛行、軌道機動等。

另外一方面是發展空間進攻性對抗技術。在進攻性空間對抗方面，美軍特別強調靈活、精確的空間進攻能力。如2008年2月，美海軍利用“標準-3”導彈成功摧毀了位于247千米高度軌道的一顆自己的廢棄衛星的油箱，這表明美國已具有實戰反衛的精準能力。2020年以后，美軍將能夠部署種類更多、方式更靈活的反衛星武器系統。

問題三：針對當前的太空安全形勢，您認為哪些重要的技術方向值得關注？

陳鯨：一是要增強衛星的防護能力。比如說可見光照相衛星，如果激光波束打到成像望遠鏡的鏡面上，就可能燒壞CCD。美國為了具備這種防護能力，設計了一個像眼瞼一樣的裝置，照相時是打開的，之后就閉合了，在受到激光照射之前就閉合了。還有微波防護措施，微波照射之后可能把芯片和電路破壞，也有相應的防護措施。特別是強電磁輻射，如核爆炸脈沖彈、微波武器、激光武器，照射的時候會破壞芯片、電路板，甚至是整個設備，載荷或者無線電接收設備、無線電發射設備、雷達都可能被破壞，所以說防護很重要。對于空間武器，我們自己要有能力形成威懾。

二是要發展衛星組網技術。一般來說，現在高軌衛星的平臺都比較大，十幾噸、二十幾噸的大衛星平臺，研制周期長，現在技術進步非常快，等它研制完成技術指標基本上就落后了，所以對高軌同步衛星平臺，一個方向是研究怎么提高它的集成能力和性能，另外就是把大平臺的功能分解，由幾個低軌衛星平臺組網來完成，實現比大型平臺還要好的偵察能力、通信能力或者其他能力，這也是組網的目的之一。這樣實現了功能分散和系統重構。用衛星網實現原來某個大系統的功能，把這些功能分到各個不同軌道的衛星上，這樣它生存能力就強了，也就安全了。原來空間中由一個測控中心控制衛星，現在組網后具備柔性，去中心化，如果空間中的一個衛星控制系統失靈的話，可以用其他平臺的多中心來維持運行。

三是要進一步發展空間監視技術。要掌握哪些衛星之間可能會發生碰撞，哪些可能對我們有威脅。空間偵察監視是空間態勢感知很重要的一個能力。現在我們的最大局限是只能本土布監視站，而美國可以在全球布站，且在空間監視目標的監視手段多樣，目標識別能力強。

訪談現場

目前我國空間監視手段有雷達、光電望遠鏡和無線電偵測系統三大類。我國的雷達手段和光電手段現在都取得了很大的進步，逐步實現了與美國的并行發展，經歷了跟跑、并跑與領跑的發展。無線電偵測手段主要對空間各頻段有源目標信號進行無線電信號偵測，收集目標的信號特征，為目標信息信號對抗服務。

總的來說，對于空間安全，美國已經放棄了以主動手段（即空間武器）來保證空間安全的思路，但仍保留著主動手段作為威懾之一。美國也提倡整個國際社會一起來承擔空間安全責任，互相都不要輕易用空間武器進行攻擊。美國的空間安全新理念認為：僅僅依靠空間武器或空間攻防手段不能維護空間安全，也無法遏制其他國家的發展，還可能使美國的空間系統受損。未來的空間威懾是多種手段的綜合運用，不僅包括空間武器威懾，還包括政治、外交、經濟等一系列威懾手段。其未來空間安全觀是：在戰略上堅持發展空間攻防能力；在策略上注重走“以民掩軍”的道路；在對策上更加注重運用“軟”“硬”結合的“巧實力”。

問題四：當前，我國大力推進軍民融合深度發展，太空領域作為軍民融合的重點領域，您認為應從哪些方面深入推進？

陳鯨：未來相當長的一段時間內，堅定實施軍民融合發展戰略，對于應對新一輪科技革命、產業變革、軍事革命的迅猛發展，以及中國由大向強而不斷增加的風險挑戰、外部壓力具有特殊重要意義。

民用技術轉為軍用可有效提高軍事科技競爭力。從“兩彈一星”的研制，到“空警2000”預警機、遼寧艦等一大批高新技術武器裝備的問世，都得益于實施“小核心、大協作”的武器裝備科研生產體系，將相關先進科學技術充分運用到軍事領域。當今世界重要的高新技術產業和關鍵核心技術，幾乎都是在軍事需求帶動下產生和發展起來的。如手機、世界第一臺計算機、互聯網、GPS全球定位系統都是軍隊為滿足作戰需求開發出來的，轉為民用后產生了巨大的經濟效益。

另外，關鍵領域軍民融合可有效推動國家經濟快速發展。海洋、航空、空間、網絡等關鍵領域，是軍民融合的重中之重。太空領域的軍民融合，體現在民用資源既可用于平時也可用于戰時。如果民營企業的衛星搞的好，精度又高，那應該可以為軍隊服務。一些商業衛星項目，比如一些城市發的資源衛星，這些衛星成像的圖片可以民用也可以在軍事上應用。現在我們也在做一些事情來積極地推進軍民融合，例如，某地的一個項目在推動衛星和地面的物聯應用，既可以用于民用的物流，也可以服務軍事物流，那是一個軍民融合的很好的例子。

軍民融合現在講得很多，但具體怎么融合，融合什么，急需要落地。前不久我到某地去考察，多位院士去科技扶貧，針對當地的一些工業企業的問題出主意、想辦法。我考察了兩個地方，一個是電纜廠，生產特殊電纜，用于海上飛機發動機內的運行環境，工作環境溫度在零下60度到零上300度，一般電纜承受不了這種極端溫度，還要防1000個小時的鹽霧腐蝕，還得具備電磁屏蔽的功能，這三者結合在一起，要達到這個要求很困難。后來我幫他們找了一位專門研究玄武巖纖維材料的權威教授，就能解決這種問題。玄武巖纖維作為簡單的保護膜再加上金屬屏蔽層，既防鹽霧又耐高低溫還有電磁屏蔽功能，可以解決這一特殊發動機上的難題。

軍民融合能夠實實在在做一些事情，還是大有可為的。但是目前特別是軍轉民的問題，有些體制機制還不完善。例如，不能把停止有償服務當作軍民融合的阻礙，要做的是怎么把它規范化。還有就是民用的技術和產品變成軍用，需要進一步提高它對國防建設的促進力度，這就要提高科技含量，提高民營企業的自主創新能力。

問題五：科技創新是經濟社會高質量發展的第一動力，這些年來您一直在科技創新之路上執著追求、甘于奉獻。請結合您多年的科研經歷，談談對科技創新之路的體會和感受，以及新時代的科技工作者應當具備怎樣的能力和素養？

陳鯨：針對創新，我跟學生提了個要求，就是要培養和訓練創新思維。如果你學東西都沒有什么創新，都是老師說什么學什么，你的思維就仍然是“傳聲筒”模式，學完之后要在老師講的基礎上進一步思考，有新的感悟，創新思維要特別培養。我馬上要退休了，退休以后想在學校做些科技創新方面的工作，從培養學生的創新思想入手，通過做一些創新性的項目，把人才培養起來。另外，把一些基礎的創新研究思路，能夠做一些示范工程用起來。所以，創新思維要從學生時代在學校抓起，不是到工作以后才考慮。現在一個高等學校的教育好壞，不只是學生書念多少，而是要把書讀活，讓學生有創新意識和創新思維。我覺得清華大學校長講得很好，對高科技人才的培養他講了五個方面的內容：一是有健全的人格，就是人的思想、核心價值觀、道德品質，要愛國、愛人民、愛民族，這個是最基本的；二是做工作有創新的思維和創新意識，老是墨守成規不可能有很大的成就，也造不出高新的設備來；三是要有寬厚的基礎，根深方能葉茂，要把知識的基礎打扎實；四是要有全球的視野，對國內外發展現狀要了解；再就是要有社會的責任。所以，創新人才培養就是要學習創新思維，創新思維是可以培養的，可以訓練的，要從學生時代培養怎么做人，怎么做事，怎么做學問這些方面。

中國的教育環境下，學的方法是灌輸式的，不是讓你學著去思考，創新思維確實還是很不夠的。儒家經典《中庸》中論述學問之道就是“博學之，審問之，慎思之，明辨之，篤行之”，這中間的“學問思辨行”是學習的一個基本過程，如果只是學，不去問不去思考，最后這個理論怎么用，用起來的過程也沒有很好地去理解。我們的老祖宗很厲害，兩千多年前就把學問之道歸納得這么全，所以創新思維也要根據這個過程來培養。

創新思維的另一特征是不畏權威，科學學術要有自由探討的氣氛，一個博士生導師，他的學生可以提出問題質疑他。通過學習來提出問題，這個過程還是需要的，如果被這些東西束縛住了，思維不可能開放的。開放了，大家都能夠自由探討，就能碰出火花。現在教育制度改革，我認為首當其沖的就是學術上要自由討論。為什么斯坦福大學能出高材生呢？老師上課一般都不怎么講，就是大家組成一個個小組把問題提出來，先提出一個議題，找些資料看，看完之后大家再一起討論，互相啟發。這種自由探討方式很好，老師講學生聽那種方式效果肯定不好的，所以中國的教育方式、體制機制的改變還是很需要的，尤其是創新思維的培育更重要。像在“兩彈一星”研制過程中，鄧稼先他們遇到了難題，他把每個人都發動起來，大家都去思考，群策群力，發現原來俄羅斯定的一個數據完全是錯誤的，他把它推翻，最后經過幾次反復的論證，把這個問題解決了。所以要敢于挑戰權威，俄羅斯的數據人家說是絕對正確的，后來沒辦法發現就是不行，通過實驗論證，發現他們現在算的數據才是真的。如果不敢去否定權威，就會停滯不前。創新思維還是很重要的，講起來容易，但是做起來難。