我國空間環境及效應研究新需求與發展對策思考

王 健，郭 康，李 媛，高 欣，馮展祖，王亞龍

（1.蘭州空間技術物理研究所，蘭州 730000；2.中國航天科技集團有限公司，北京 100048；3.北京衛星制造廠有限公司，北京 100094）

0 引言

空間環境是指影響人類活動的、距地面幾十km高度以上直至太陽的廣闊空間內的環境，涵蓋的區域包括地球高層大氣、電離層、磁層、行星際空間以及太陽活動區域，其中含有各種成分的帶電粒子和中性粒子、各個波段的電磁輻射、電磁場、微流星體和空間碎片等，是衛星、飛船和空間站等航天器的運行環境，也是導航、定位、通信等衛星業務的路徑環境。

空間各種環境因素對在軌航天器的安全運行以及航天員的身體健康構成嚴重威脅，同時對依賴于天基手段的人類活動造成不同程度的影響。例如，一次太陽爆發事件輸出的能量可能使得地球空間環境狀態發生劇烈變化，引發災害性空間環境事件，如太陽質子事件、高能電子暴等，嚴重影響航天、航空、通信等行業技術系統，造成重大損失。據統計，航天器約40%的在軌故障是由空間環境引起的[1]。因此，認識空間環境不僅是人類對自身生存空間認知的需要，也是以航天器為依托的經濟活動及科技活動的安全保障基礎。

空間環境科學探測與空間環境工程密切相關、相互促進：空間科學衛星有明確的研究目的，為實現科學目標而設計的科學探測載荷的探測結果可以滿足空間環境建模、空間天氣預報等業務需求，促進空間環境經驗模型的建立、地面環境評估技術與航天器環境防護技術的發展；同時，通過空間環境工程實施，可以保障空間環境科學探測活動的安全與可靠性。

本文通過調研各國在空間環境領域的政策、計劃、研究成果及發展趨勢，對比、分析、總結存在的差距，總結我國空間環境工程長期發展的關鍵技術和亟需解決的瓶頸技術，提出我國空間環境領域可持續發展路線和相應對策建議，旨在為我國航天發展戰略從“認識空間、進入空間”向“利用空間、控制空間”轉變提供必要的支撐。

1 空間環境領域政策和技術發展趨勢

1.1 空間環境領域相關政策

空間環境研究作為和人類生存發展密切相關、能夠引領密集技術創新的前沿交叉學科，在國家科技發展中發揮的作用越來越重要，成為世界強國高度重視和爭相支持的重要學科領域。政府支持的空間探索活動的科學內涵開始逐步增加，對空間環境研究的投入在航天領域研究總投入中的占比逐年提高。

美國政府認為，鑒于可靠的太空資產對國防和經濟安全的重要性與日俱增，構建能提高國家乃至國際間對空間天氣事件潛在災害影響的保護、減緩、響應和恢復能力的戰略至關重要。2014 年11 月，由美國國家科學技術委員會組織跨部門成立了“空間天氣觀測、研究與減緩”小組，對應對空間天氣事件的戰略與行動計劃進行研究，并于2015 年10 月發布《國家空間天氣戰略》（National Space Weather Strategy，簡稱《戰略》）與《國家空間天氣行動計劃》（National Space Weather Action Plan，簡稱《行動計劃》）[2-3]。這2 份文件詳述極端空間天氣事件對國家關鍵基礎設施的潛在危害，并就空間環境探測研究、產品服務與影響應對等提出戰略目標和行動計劃。

空間環境帶來的安全威脅是人類利用太空資源的重要障礙。2020 年加拿大等國聯合出版了《太空安全索引》，將太空安全描述為“能夠安全、可持續地進入和利用太空資源，避免受到來自深空環境的威脅”；《中華人民共和國國家安全法》（2015 年）闡述了太空安全相關內容：“國家堅持和平利用外層空間，增強安全進出、科學考察開發利用的能力，加強國際合作，維護我國在外層空間的活動、資產和其他利益的安全。”因此，空間環境工程的技術發展是保障未來國家太空安全的技術基礎之一。

1.2 空間環境領域技術發展趨勢

1）商業航天及空間4.0 發展趨勢

2016 年歐空局召開的部長級會議提出“空間4.0 時代”的概念[4]，形成了《為歐洲統一的空間戰略邁向空間4.0 時代》的決議。“空間4.0”是一種互動式的、商業化、國際化的模式，有助于回應未來人類社會發展的多種需求。近年來，美國以SpaceX 公司為代表的商業航天公司的快速發展很好地詮釋了“空間4.0”對于未來航天發展的劃時代意義。中國亦積極布局商業航天領域的技術發展規劃與建設，改變傳統航天產業格局，形成傳統國有大型航天機構與股份制商業航天公司良好的競爭與互補發展局面，推動航天技術發展與創新進入快車道。

2）一體化的空間環境技術發展趨勢

過去的航天發展主要是面向對象任務的發展模式，根據任務組織總體技術、分系統指標及產品保證技術，型號任務更偏重于研制，產品化能力較差。一體化的空間環境技術發展趨勢要求空間技術的主體提升，通過空間技術的一體化設計使航天器達到空間環境的使用要求，未來實現搭積木式空間技術發展路線，進一步提高應對空間環境的保障能力。

通過對國內外的研究現狀進行深入分析發現，未來“天地一體化空間環境及效應研究”將成為空間環境工程技術的發展趨勢，即：應用先進的微納技術開發小型化空間環境探測及效應監測載荷，在未來發射的覆蓋不同軌道、多種類型的航天器上進行搭載，實現真實空間環境下的原位測量，并將空間獲取數據與地面理論研究、模擬試驗、仿真分析等數據融合共享，從而達到拓展空間環境認識、系統地研究空間環境與航天器相互作用以及有效利用空間環境資源的目的，以全面提升空間環境科學與應用技術水平，為空間科學、空間技術和空間應用提供有力的支撐。

3）“更高”“更遠”的空間探索發展趨勢

深空探測是航天領域的一個制高點，無論從技術難度、規模還是科學貢獻來看，其都處于前沿位置。中國一直大力支持深空探測，未來的深空探測計劃擬在2030 年之前實現火星采樣返回，后續還準備進行太陽系邊際探測。太陽距離地球約1.5 億km（1 AU），而我國計劃于2049 年實現“雙百”目標，即在新中國成立100 年之際，完成100 AU（150 億km）遠的深空探測。此外，深空探測還包括近地小天體探測等任務。

2 我國空間環境及效應技術發展需求分析

空間環境及效應技術作為航天工程的基礎支撐技術之一，其主要技術及基礎為環境模型及數據、可靠性數據、空間環境及效應評估技術（試驗標準及規范、環境及效應預示）、地面試驗平臺、防護技術及防護產品等。對我國空間環境領域技術發展需求的簡要分析如下：

1）長期在軌空間環境效應技術發展需求

隨著航天商業化的發展，無論是軍事、科學研究還是商業任務都越來越依賴于空間系統。而高性能設備和系統的應用要求更多采用空間環境綜合管理技術[5]，例如，使用耐輻射組件，進行專門的屏蔽和系統冗余設計，開展臨界性分析和故障模式分析，實現環境效應減緩和規避等。為了滿足這一新趨勢需求，需要充分利用長期以來在空間環境效應、模擬試驗方面積累的技術基礎，提前策劃并注意跟隨國家產業發展趨勢，為未來航天產業化的可持續發展奠定堅實基礎。

隨著我國航天技術的發展，航天器性能不斷提高，大量的先進技術及高性能新材料、新器件得到應用。而這些采用先進技術的高性能航天器對空間環境更加敏感，其空間環境適應性研究將成為重要的考量，對空間環境效應研究提出新挑戰，迫切需要開展相關的地面評價和防護技術研究。一方面，要加快空間環境地面模擬試驗平臺的建設，加速相關基礎理論和關鍵技術的研究；另一方面，空間環境因素多，空間環境效應研究面向的對象多，因此在一些專項領域還應加強專門平臺和基礎設施建設，如針對新型電子元器件的輻射效應研究平臺和設備仍需加強。

當前我國所處的外部環境對航天等高技術行業影響較大，在空間環境技術領域，相關軟件缺乏自主知識產權，加之耐空間環境的高等級材料、器件的短缺，對空間環境效應的評估及航天器在軌壽命的保障構成更大壓力。

2）天地一體化空間環境探測及應用技術發展需求

美國的空間環境探測具有明確的科學目標牽引，探測計劃完備、持續時間長、覆蓋范圍廣，探測數據的綜合利用水平高。空間環境探測覆蓋LEO、MEO、HEO、GEO 及深空環境，具備對帶電粒子、等離子體、電磁場、中性大氣、大氣輻射、極光、全球大氣溫/濕度、災害性天氣監測及預報、全球氣候變化等環境的綜合監測能力。擁有自主的各類空間環境模型[6-11]，并且部分模型對全世界開放。建立了空間環境及效應有關的數據管理系統，在體系保障下對數據進行分級分層次的開放和系統應用。相比而言，我國的空間環境探測數據來源均位于LEO，對于中、高軌道空間環境僅在“北斗”一期中進行了少量探測，其探測數據根本無法滿足對全空間環境進行研究的要求。雖然通過科學衛星和業務衛星的搭載，在部分軌道開展了帶電粒子環境、等離子體環境、單粒子效應、輻射劑量等監測工作，還開展了月球形貌、月球塵埃、月球表面物質成分等深空環境探測，但是探測載荷大多功能單一，僅能探測高能帶電粒子及某類效應，難以實現較寬范圍空間輻射效應監測功能。此外國內的空間探測載荷技術長期處在跟蹤研究的水平，沒有形成技術體系，且載荷的性能指標和探測精度與國外產品存在差距，產品種類單一，未實現工程化、系列化，且新技術應用和轉化不足。此外，國內尚無數據共享機制，數據綜合應用水平低：一方面，在軌數據少，主要集中在軍方或研制方手中；另一方面，地面試驗研究數據分散于各高校和研究所，研究缺乏系統性，試驗設備和裝置的標準化不足，加之空間環境十分復雜（環境因素多，環境參數的范圍大），地面模擬方法多樣，模擬試驗的等效性、加速倍率等差異較大，難以實現試驗條件與參數標準化，影響了數據的共享和利用。同時，由于體系缺失，在軌數據和地面數據得不到充分的共享、融合和分析，已有數據的作用和價值沒有得到充足的發揮，至今仍未建立起自主適用的空間環境模型。

3）“更高”“更遠”的空間科學任務帶來的“乏數據”軌道空間環境技術需求

隨著我國航天探測領域的不斷拓展，已發展到從深空至超低軌道整個空間。而我國的空間環境效應研究目前仍主要集中在典型地球軌道范圍，在超低軌道、機動變軌、輻射帶槽區等范圍內的環境效應研究工作雖已取得一定進展，但距離滿足我國航天技術發展的需求還有較大差距。

未來對深空如木星、太陽邊際等的探測，以及對行星及其衛星進行密集和更長時間的科學觀測都需要對有關環境進行深入分析。例如：以太陽、水星探測為代表的極端高溫環境、高紫外線輻照、極高通量密度的高能質子輻射環境[12-15]；以火星探測為代表的多塵環境 （巨大而漫長的風暴）、中等強度光照條件、低溫條件、低輻射環境[16-20]；以木星系、土星系探測為代表的低光照強度、低溫環境、高能電子輻射環境、微流星環境等[21-26]。

根據已有深空探測器的經驗，各個行星及其衛星的空間環境差異較大[27-30]。具有全球磁場的行星，當其偶極子磁矩足夠大時有可能存在輻射帶，在粒子到達行星大氣層頂部之前阻止太陽風的流動，輻射帶內的粒子將失去其碰撞產生的能量[31-33]。眾所周知，木星、土星和天王星具有高能輻射環境，研究人員認為這些環境類似于地球俘獲的輻射帶[34-35]。探測數據顯示，火星也有輻射環境，火星、土星和天王星的輻射環境強度遠低于地球，不會對電子設備構成威脅，而木星的輻射環境比地球的要強烈得多。因此，航天器的任務規劃中應針對木星的俘獲區域予以足夠的關注，包括對其輻射環境的詳細定義。例如，必須對能量＞100 MeV 的電子進行建模以進行準確的劑量計算，而木衛一（Io）上的火山活動會注入氧氣和硫離子，從而構成顯著的單粒子效應危害[36-38]。

相對于地球空間環境，深空探測場景中的環境數據相對缺乏，例如，相對數據較豐的木星輻射數據，NASA“伽利略”任務使用的基線輻射環境模型是Divine-Garrett（D-G）模型[39]，其數據基礎來源于20 世紀70 年代的“先驅者10 號/11 號”以及“旅行者一號/二號”的飛越任務；基于“伽利略”任務中高能粒子探測器（EPD）的捕獲電子數據，NASA 開發了伽利略臨時電子環境（GIRE）模型[40-41]。然而，這些模型只基于少量的軌道探測數據建立，因而存在較大不確定性。

3 空間環境及效應技術發展要點

經過幾十年的發展，我國在空間環境工程領域取得了巨大成就，一系列重要成果成功應用于航天器的研制過程中，對航天器的在軌可靠性給予了有力支撐；但仍有很多領域和方向有待進一步發展。根據近年來國內外空間環境工程技術的發展趨勢與需求，本文提出我國未來空間環境領域需要采取自主創新、集成創新、引進消化吸收再創新的技術發展路徑，要點如下：

課堂教學中教師可以利用平臺針對某個知識點或者一節課的所有知識點，做一次課堂檢測，由于平臺可以同步看到學生的答題情況，匯總統計答題的結果，這樣教師就能夠根據隨堂練習的反饋結果及時把握學生的掌握情況，及時對學生進行分層式的個性化指導，也便于后面教學內容的調整。

1）空間輻射環境危害綜合監測技術

空間輻射環境危害綜合監測技術是通過不同環境與效應探測模塊對高能粒子的響應特征表現的監測，實現輻射效應的綜合診斷和預警，并根據相應的應急預案進行處理。該項技術可應用于中軌、高軌衛星預警載荷，能夠直接反映輻射環境危害程度，是航天器故障診斷和預警的重要手段，可實現航天器在軌故障的快速監測與定位。為應對粒子誘發的輻射效應危害，國外研發出的多功能、一體化空間環境危害監測器有：美國緊湊型空間環境異常監測器，ESA 標準輻射環境監測器，法國空間環境監測器等。國內未來為拓展探測對象及提升探測器功能、性能，需要通過采用模塊化設計創新思路，形成實時探測微電子芯片輻射效應及表面、深層充電效應監測能力；集成多類環境效應功能模塊，形成多功能一體化空間環境危害監測能力；針對不同衛星平臺裝備應用，形成空間環境危害綜合感知網絡，具備甄別環境破壞和人為干擾危害的監測能力。

2）新型高性能器件輻射效應及加固技術

高性能智能數據處理系統可應用于遙感等實時、智能處理應用場景。隨著機器深度學習技術的逐步成熟，智能衛星處理系統將會采用多核CPU+多核GPU 等高性能計算平臺，在大數據、云計算技術的支持下，為衛星智能圖像、多傳感器數據實時處理提供技術支撐。因此，基于高性能智能數據處理系統的空間輻射效應研究成為一個全新的領域，為了加快智能數據處理系統在空間的應用，需要掌握其輻射效應特征規律與加固技術。美國高性能空間飛行計算（HPSC）項目基于ARM 處理器架構下一代抗輻射多核處理器，將在專用航天飛行計算機及飛行子系統中使用。賽靈思（Xilinx）全新20 nm抗輻射XQRKU060 FPGA 提供無限在軌重組能力，數字信號處理（DSP）效能提升10 倍，實現了高效能機器學習功能的首次空間應用，為星上即時處理提供神經網路推論加速[42]。國內科研院所在國產SoC 多核處理器輻射加固技術上也取得了大量成果，尚需在高性能多核SoC 系統輻射損傷特征機理、表征方法及仿真方面開展深入研究，進行高性能多核SoC 系統的輻射效應芯片級、系統級加固設計與驗證，積極推進實現高性能多核抗輻射SoC 系統的空間在軌應用驗證。

3）基于機器學習的輻射效應智能檢測與糾錯技術

機器學習可應用于新一代高性能星載信號處理平臺的單粒子效應監測與糾錯領域，其本質是對數據分類的過程，從單粒子翻轉效應（SEU）角度看就是利用模型預測一個bit 是否正確，并通過數據翻轉使其恢復正確值。隨著CMOS 芯片技術的發展，對于新型納米器件，主要輻射損傷因素已不是單粒子鎖定（SEL）等硬錯誤，而是單粒子翻轉（包括多位、多字節翻轉等）、單粒子瞬態（SET）效應等。此外，超大規模納米集成電路的單粒子效應異常復雜，很難掌握其輻射特征與機理，因此基于機器學習的單粒子效應糾錯技術通過模型訓練發現并糾正翻轉錯誤成為新的研究熱點，結合系統級單粒子效應加固設計方法，有望解決超大規模集成電路空間應用受單粒子效應制約的問題。2014 年Hooten首次使用機器學習分析SET 數據[43]。2019 年Patel使用二維線性判別模型，結合電離輻射效應光譜圖，正確分類了振蕩器和鎖相環電路的工作電壓與總劑量關系，可用于電子器件的原位健康監測[44]。2021 年Loveless 采用K 最鄰近分類算法k-NN 正確分類了鎖相環電路的單粒子瞬態[45]。2022 年Ildefonso 在美國海軍項目支持下研究了基于機器學習減緩射頻電路系統單粒子效應的方法，結果表明機器學習對受單粒子瞬態影響的數據是否發生翻轉現象的分辨準確率可達99.2%[46]。

我國的智能糾錯研究有待提高，需要基于現有的大量單粒子效應試驗數據開展機器訓練研究，建立輻射效應機器學習模型；開展適應于器件資源需求的模型優化研究，建立超大規模器件輻射效應機器學習訓練模型，研制兼容輻射效應機器學習的宇航級智能系統。

4）空間環境效應系統級仿真分析軟件

5）空間環境效應矩陣數據庫

國外空間環境效應試驗研究已有較為長期而豐厚的積累。我國空間環境效應地面模擬實驗研究雖然受到相關航天部門和單位的重視，高校、科研院所也開展了一定的研究，但由此得到的空間環境效應地面模擬數據相對分散。針對這樣的現狀，需要全面收集、整理和提煉各環境試驗數據，建立航天用、商用基于試驗數據質量分析的電子元器件輻射效應數據庫；利用大科學工程綜合環境模擬試驗裝置等開展協同效應研究，建立空間環境全因素數據庫和器件/系統應用環境的完備數據體系，結合在軌實驗數據，分析各個維度下的數據內涵信息，提煉普適性規律，并建立綜合效應試驗分析方法。

4 發展對策思考及措施建議

針對我國空間環境工程領域相關技術發展需求分析，應該首先建立空間環境工程相關技術的體系化發展思路，首先是現有發展成果的固化：無論是空間環境探測數據、評估技術、標準、規范以及防護技術手段，我們均有一定的積累，部分領域技術已較完善，亟需在這些積累基礎上，加強頂層設計，使空間環境技術成為一個完善的體系，以支持我國空間技術發展，同時借助航天事業的快速發展機遇，不斷完善空間環境技術。

國內外航天實踐表明空間環境與航天器的相互作用是影響航天器在軌安全、可靠運行的重要因素。伴隨著航天活動的持續深入開展，空間環境與航天器的相互作用將是永恒的研究主題。過去幾十年，地面開展的單因素或多因素空間環境效應研究，為航天器研制和運行提供了有力保障，積累了大量的數據，但地面研究只能在材料、器件和部組件層面開展，不能對系統的空間環境適應性和可靠性給出有效評價。

通過對國內外的研究現狀進行深入分析后，對于我國空間環境及效應研究，本文提出基于天地一體化的空間環境及效應研究新思路，即：應用先進的微納技術、商業宇航產品設計技術等開發小型化、低成本空間環境探測及效應監測載荷，在未來發射的覆蓋不同軌道、多種類型的航天器上進行搭載，實現真實空間環境下的原位測量，并將空間獲取數據與地面理論研究、模擬試驗、仿真分析等數據融合共享形成大數據，從而拓展空間環境認識，系統地研究空間環境與航天器相互作用和有效利用空間環境資源，全面提升我國空間環境科學與應用技術水平，為空間科學、空間技術和空間應用提供有力的支撐，如圖1 所示。

圖1 基于天地一體化的空間環境及效應研究新思路Fig.1 A new approach to the study of space-ground integrated space environment and effects

1）加強空間環境探測及空間環境效應感知理論與技術基礎研究

從空間環境探測對象和目標層面講，要求既開展宏觀大尺度的空間物理層面的空間環境現象研究和探測，又特別要加強空間各種環境因素的精準探測和動態探測。

從探測技術上講，要求加強空間環境與效應理論研究，設計新型在軌空間環境探測與環境效應感知探測器和試驗平臺，以便獲得集成化、小型化和高通量的探測能力，實現大參數范圍、高精度的環境因素探測。

從國內各領域已落實的航天器規劃來看，“十四五”及后續，將有數百顆航天器運行于各空間軌道，空間環境探測在不同空間位置的布局、探測內容的豐富、探測時間的持續穩定，將助力我國空間環境探測技術的新飛躍，使空間環境探測有條件進入全面應用階段。隨著科學認識的不斷發展和微電子、新型材料等基礎技術的發展，空間大尺度探測和精細探測的目標都趨于明確，探測設備也逐步向輕小型化、長壽命、高可靠、高集成度方向發展，載荷種類和功能在不斷增加，而重量和功耗逐步減小。

2）持續開展天地一體化的空間環境效應理論與技術研究

近年來在互動式的、商業化、國際化的航天發展趨勢下，更多主體參與進入空間任務的提出、設計、實施環節，需要天地一體化的空間環境效應理論與技術支持，加強空間環境地面和在軌模擬試驗研究，獲取規范、系統的材料/器件空間環境效應數據，為空間環境與效應大數據平臺提供持續的數據支持，并保證這些數據在多元化的空間任務參與者之間實現有效、可靠和商業化的傳遞，從而促進空間任務一體化的設計。

由于歷史原因，直到空間環境地面模擬大科學平臺建設，前期研究的平臺主要以工程評價為主。因此，要加快空間環境地面模擬大科學平臺的建設，加速相關基礎理論和關鍵技術的研究，支持空間環境效應相關技術由型號保障向產業化保障轉變，為快速發展的空間科學、航天技術、空間環境與效應跨越式發展提供支撐。

3）建設國家級空間環境與效應數據平臺

深挖現有空間環境探測與效應數據，推進相關空間環境與效應的軟件和模型的開發建立，并進行持續、有序的空間環境與效應數據的補充，建設空間環境與效應數據共享平臺，制定數據共享指導原則，為數據的高效利用提供便利條件。針對電子元器件，建議盡快制定規范的研判依據、建立航天不同領域的基于試驗數據質量分析技術的電子元器件輻射效應數據庫，一方面可以全面地收集可能影響實驗數據的過程信息，另一方面可以作為研判和檢索的依據，對于保證質量并在一定程度上提高使用商用元器件衛星系統的可靠性具有重要意義。借鑒國際上在這方面的經驗，在這種國家級的數據平臺上，不斷優化空間環境與效應模型，形成大量可工程實踐的在軌行為評價軟件，建立數字化空間環境與效應研究與評價系統。由此，將空間環境地面模擬與效應研究、在軌搭載實驗研究和環境效應計算機仿真研究相結合，成為本領域科學研究和工程評價的三駕馬車，三者相輔相成，互相補充，不可或缺。

4）實施我國自主的前沿創新空間環境領域科學發展計劃

制定具前沿性、探索性和原始創新性的空間科學計劃，積極開展空間科學探測活動，拓展人類的認知領域，牽引和帶動航天和相關高技術的快速發展，為國家安全、科技進步提供支撐和保障；同時，通過大批創造性的發明和技術應用，為國家經濟社會發展、人類生活質量改善提供源源不斷的創新活力。隨著我國航天器技術的高速發展，僅僅依靠原有的地面研究模式將無法解決新材料、新器件、新技術和新載荷帶來的問題，亟需利用天基資源平臺系統開展空間環境效應及對應空間環境的原位探測和在軌實驗等研究，踐行“地面研究—真實空間研究—再地面研究”的發展思路。

5 結束語

通過實施空間環境工程相關的科學問題與工程技術研究，解決涉及的重大基礎性科學技術問題，利用商業航天等大規模的衛星系統，獲得海量的空間環境及效應原位監測數據，與地面積累數據進行比較和融合，建立產業化的大數據平臺，并實現在衛星設計部門、研制部門與航天原材料、元器件供應商等航天產業鏈參與者之間的數據共享，構建全國范圍內一體化的空間環境工程相關的輻射效應數據、環境模型、設計標準、評價規范及標準。圍繞構建空間環境體系的目標，堅持需求牽引和創新驅動，推動空間環境技術發展和應用、工程技術優化與提升。