航天強國核心技術研究與思考

祁振強、張柳、王曉軍 /中國運載火箭技術研究院

60多年來，我國航天事業在黨中央的堅強領導下，經過幾代航天人的自力更生、艱苦奮斗，實現了從無到有，掌握了一批核心關鍵技術，取得了以航天“三大里程碑”為代表的優異成績。近年來，我國完成了以載人航天、月球探測、火星探測、“北斗”導航為代表的航天重大工程，從地月系走向行星際，不斷刷新中國航天發展新高度。以“長征”五號、六號、七號、八號為代表的無毒無污染新一代運載火箭陸續發射應用，在軌衛星數量達到500多顆，陸地觀測系列衛星、“風云”系列氣象衛星、通信廣播衛星等性能達到世界先進水平，我國已成為航天大國，能力水平邁進世界前列。

習近平總書記指出，“關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。只有把關鍵核心技術掌握在自己手中，才能真正掌握競爭和發展的主動權，才能從根本上保障國家經濟安全、國防安全和其他安全”。核心技術是一個國家或者企業技術實力的最直接體現，也直接決定了其核心競爭力，在國家發展和企業競爭等方面發揮著至關重要的作用。在當前由航天大國到航天強國奮斗的偉大征程中，只有把關鍵技術掌握在自己手中，才能牢牢掌握創新發展的主動權。

一、航天強國核心技術的概念與內涵

核心技術一般是指在生產系統或技術系統中起關鍵核心作用的技術。在企業層面，核心技術是指處于行業領先位置，競爭對手難以模仿，且在一定時期內難以替代的技術。在國家層面，核心技術是指對國家的科技、產業及國家安全等產生重大影響的技術，在國家發展中起到戰略性作用。核心技術一般具有以下幾個主要特征：一是技術復雜性，核心技術一般具有較高的技術復雜度，具有高門檻，在一定時期內難以模仿和追趕；二是不可替代性，核心技術符合行業或者領域的發展需求，在可預見的時期內難以替代，具有廣闊的發展前景；三是高投入性，核心技術一般都需要企業或者國家持續投入大量的研發資金和人力資源才能突破掌握。此外，還包括戰略性、高風險性、長周期性、高價值性、知識緘默性、顛覆性等特征。

航天強國核心技術區別于一般意義上的核心技術，其應具有更強的目標屬性，能體現航天強國能力的物化實現和目標導向。從一般的核心技術概念出發，結合國家層面核心技術的戰略性重要特征，航天強國核心技術是指符合我國航天強國發展戰略，在重點航天產品研制生產中起關鍵核心作用，支撐航天重大任務實現，能顯著增強保障國家安全、進出太空、利用太空、認知太空、治理太空能力，促進航天科技和產業持續發展，在國際航天領域具備長期競爭優勢的技術。

為系統梳理并準確識別出航天強國核心技術，首先要確定其評價指標體系。根據一般核心技術的價值評價原則，結合航天強國核心技術的概念，航天強國核心技術評價指標按以下3個原則設置：一是目標導向，體現航天強國能力的物化實現和航天強國戰略的目標導向，應對未來航天強國建設起指引性作用；二是系統全面，各項評價指標都應有明確的內涵，立足當前，面向未來，能保證系統全面、客觀準確地對核心技術進行評價；三是合理可行，評價指標體系應盡可能明確、簡單、規范，使整個評價指標體系合理，具備可操作性，可按照一定的方式對技術進行量化評價。

依據航天強國核心技術評價指標設置原則，評價指標體系應從3個方面分別反映技術的外部價值、內部價值以及技術可行性。航天強國核心技術評價指標如圖1所示。

圖1 航天強國核心技術評價指標

1.戰略重要性

符合航天強國發展戰略和領域發展方向，在航天領域、型號及關鍵產品中具有重要地位，能夠帶動整體技術水平及能力的大幅提升。具體可從3個方面衡量。

（1）戰略價值。符合航天強國發展戰略和領域發展方向，立足于2030年和2045年2個時間節點，能支撐我國航天領域重大戰略任務實施和航天強國能力實現。

（2）經濟價值。該技術具有較好的投入產出比，在投入一定的資源進行研發并掌握后，投入應用能夠提高產品性能，提升產品質量和生產效率，降低成本，能夠帶來比較好的經濟效益。

（3）技術帶動價值。能提升本領域技術水平及能力，促進產品研發，擴大整體技術優勢，提升競爭力。

2.技術先進性

該項技術的科學原理比較先進，能代表未來發展方向，是對現有技術水平的跨越式突破，競爭對手很難超越。具體可從2個方面衡量。

（1）技術水平。該項技術本身的科學原理比較先進，具有通用的、規范的技術標準。

（2）發展前景。該項技術符合未來技術發展方向，是對現有技術水平的跨越式突破，具有不可替代性，相對于競爭對手具有獨有性。

3.技術可行性

對該項技術進行研究開發的基礎和風險進行評估，綜合衡量發展該項技術的可行性。具體可從2個方面衡量。

（1）技術基礎。指掌握該項技術的程度，或開發該項技術的基礎性條件，包括理論水平、設計工具及知識積累等，應能支撐2030年、2045年我國航天領域重點產品研制和航天強國能力實現。

（2）技術風險。指技術的開發風險，即發展該項技術所帶來時間周期、資金成本等方面風險，以及其它不可預測風險的可能性。

參照國內外技術評價方法及流程，以質量功能展開法（QFD）為基礎，結合航天強國核心技術指標體系，制定航天強國核心技術識別流程：制定航天強國核心技術體系框架和評價指標體系，由領域專家審定；按照核心技術體系框架進行技術梳理，形成核心技術初集；依照評價指標體系設計QFD矩陣式評分表，對核心技術進行量化評價，并按照分數進行排序；進一步研討分析，凝練整理形成航天強國核心技術體系。

二、航天強國核心技術的識別與梳理

將服務航天強國建設作為最終目標和根本遵循，依照航天強國及航天強國核心技術概念內涵，自上而下從能力目標、重大工程及重點產品到核心技術逐層分解，形成航天強國核心技術體系，如圖2所示。

圖2 航天強國能力及技術體系

航天運載技術是進出太空的基礎；空間飛行器技術是利用太空、認知太空、治理太空的基礎；空間應用技術支撐高效利用太空能力；空間科學技術支撐開展太空科學研究，拓展認知太空能力；共性基礎技術是重大任務實施及重點產品研制的基礎。5個方面的核心技術按照專業方向展開，具體如圖3所示。

圖3 航天強國核心技術體系架構

通過對我國航天領域科研院所、高校等進行調研，征集百余位航天領域專家，按照航天強國核心技術評價指標進行打分評價，梳理識別出航天強國核心技術104項，具體分布如圖4所示。

圖4 航天強國核心技術分布

以航天運載技術方向為例，圍繞未來航天運輸所應具備的高可靠、智能化、航班化等能力，支撐重型運載火箭、重復使用運載器等重點產品研制，共梳理識別出核心技術20項，包括重型運載火箭總體技術、大推力低溫液體發動機技術、超大直徑箭體結構制造技術、無人值守大承載發射平臺技術等（見圖5）。

圖5 航天運載技術條目

在梳理這些核心技術時均逐條從技術內涵、研究內容、發展目標以及技術基礎等層面詳細展開，在宏觀層面保證了技術梳理預見的全面性，微觀層面逐條技術展開也提供了更加詳實的參照，反應了立足當前時點對技術發展的認識，為未來技術發展戰略布局提供參考。

為掌握我國當前航天領域技術水平，以及與世界航天強國技術水平的差距，以航天強國核心技術2030年發展目標為10分基準，對各項技術當前國外發展水平、國內發展水平分別進行打分。評估要素考慮當前技術指標、技術成熟度等，綜合進行評分，以期掌握當前技術水平情況，為后續精準投入，鍛造長板，補齊短板，發展核心技術提供支撐，航天強國核心技術水平分析如圖6所示。

圖6 航天強國核心技術水平分析

圖中灰色部分為國外技術的當前水平，紅色部分為我國當前技術水平。整體上看，當前我國核心技術水平與國外相比還普遍存在一定程度差距。尤其是液體發動機、空間機器人、環控生保和長期生存、航天共性軟件、增材制造等技術差距相對較大，在航天量子通信、航天人工智能等共性技術方向差距相對較小。

三、思考與建議

從水平分析可以看出，我國航天強國核心技術設定的2030發展目標比當前國外最高水平均有領先，體現了前瞻引領性。但從整體上看，當前航天核心技術水平與國外相比還普遍存在一定程度差距，部分技術差距相對較大。要加快突破并掌握核心技術，支撐航天強國建設，應該從以下幾個方面做好工作。

一是正視差距，提前布局。當前我國航天核心技術與世界航天強國相比還普遍存在差距，對標2030年發展目標，應圍繞重大工程和重點產品，提前布局，加大精準投入，盡早突破并掌握航天強國核心技術，夯實航天強國建設基礎。

二是加強基礎科學和前沿技術攻關，支撐我國航天創新發展。針對目前差距較大的液體動力、材料、元器件等技術方向，加大攻關力度；加強基礎科學和應用基礎研究，推動從0到1的原創性發現；持續探索新概念、新機理、新技術、新手段，前瞻布局航天領域新興學科、前沿學科和交叉學科研究。

三是搭建核心技術聯合研究平臺，聚集各類創新要素，集中力量開展技術攻關。國內航天領軍企業、高水平研究大學、科研院所應在技術攻關、項目研究、人才培養等方面建立長期合作關系，搭建常態化技術共享平臺，集智攻關，加快建設以國家實驗室為引領的航天戰略科技力量，推動航天科技邁向更高水平自立自強。