空间高技术产业的回顾与展望

点击数:503 | 发布时间:2025-08-17 | 来源:www.vodxm.com

    19、20世纪科技、经济和军事的进步表明:哪个控制了海洋,哪个就能控制国内。
    21世纪初这一法则已经演变成为:哪个控制空间,哪个就能控制整个地球。空间高技术是21世纪初科技中进步最快的尖端技术之一,是一个国家科技水平的要紧标志,对于经济进步和国家安全具备至关关键的用途。
    自1957年前苏联第一颗人造卫星飞出地球,人类社会步入空间年代以来,与空间有关的技术和产业得到迅猛进步,并产生了巨大的经济效益。回顾40多年来世界空间高技术产业进步情况,展望21世纪初空间产业前景,对于拟定合适空间科技及其产业进步政策,发挥空间产业对经济建设巨大推进用途具备要紧意义。
    1、空间高技术产业近况
    空间一般是指地球大方层以外的宇宙空间。空间产业泛指与空间活动有关的产业,主要包含航天制造业和航天服务业两大种类。前者包含卫星和地面设施;后者包含发射和卫星服务。空间产业涉及空间基础设施、空间应用和空间保障等范围。
    20世纪90年代以来,空间高技术和产业进步日新月异,愈加多的国家参与研制和发射多种多样的卫星,并应用到本国的经济进步活动之中。据统计,全世界已有60多个国家、1100多家航天公司投资进步空间技术,170多个国家拓展了空间技术的应用工作。美、俄等空间大国频繁地进行发射卫星、载人航天、火星登陆和重返月球等一系列航天活动。运载和卫星制造、空间通讯、空间导航、空间遥感等产业已基本成熟,并产生出巨大的经济和社会效益;空间材料、空间制药、农作物空间育种、空间发电、月球和火星资源借助、地球外存活栖息空间和星际旅游等已出现产业雏形,显示出诱惑的产业前景。
    运载和卫星制造
    宇宙的由来与演化是自然科学重大基本问题之一。宇宙探索将很大地拓宽人类的视线,真正达成人类飞出地球远古梦想,赋予人类宇宙存活观以新的哲学意义。它不只可以很大地提升人类认识地球、征服太空的自信心,树立起人类的尊严,而且通过探索,将研究开发和验证一批一流的航空航天及其有关技术,从而带动有关产业的进步。
    为了达成跨出地球的梦想,重点就是运载和卫星制造,由此产生了运载和卫星制造业。经过40余年的进步,现在在空间运行的飞行器有6000多个,各国在该范围创造了成千上万个就业机会。从1996|2000年,全球卫星产业(包含卫星制造、发射服务、地面设施制造和卫星运营服务等4个产业范围)收入从1996年的450亿USD逐年递增到2000年的832亿USD,每年平均增长达17%,总收入达3209亿美。据日本对2000年到2020年卫星发射服务业的市场预测:2005年全球市场为240亿USD,日本为8.1亿USD;2020年全球市场为730亿USD,日本为23.6亿USD。可见,空间产业市场容量巨大,前景很广阔。
    该产业的主要商品有:单级和多级运载火箭、航天飞机、卫星和空间站、登月舱、地面设施、发射和运营服务,与正在研制的空天飞机。
    空间通讯
    伴随空间活动进步,人类进入了一个崭新的通讯年代,这就是空间通讯年代。
    空间通讯已成为全球经济和社会活动中最为有力的工具。通过它提供服务所涉及的范围有:金融、移动通讯、广播、电视、娱乐、家庭直播、电视教育等。因为空间通讯技术的进步,致使世界每个角落大家联系日趋容易,地球才真正成为了“村”。因为空间通讯而大大改变了大家的生活和思维方法。
    世界大公司在空间技术及其产业的投资主要集中在空间通讯方面。到1999年底,全球有48家卫星通信公司在运营约200颗商用通信卫星,拥有5981个转发器,商业角逐的十分激烈。预计2000|2009年,全世界将发射约200颗商用通信卫星,卫星通信地面设施市场在2006年将达到460亿USD。全世界大约160个国家与区域打造了约900个卫星通讯地面接收站,国内建有卫星通信主站15座,各类卫星小站2万多个。通过卫星组成了全球通讯网,全球范围内的电视传播和60%的跨洋通讯全部由空间通讯来担任。预计21世纪初,全世界计划发射的卫星将超越1000颗,这类卫星将更先进、更实用,其中通信卫星、全球定位卫星和地球资源卫星被觉得最具商业进步前途。
    卫星通信产业主要包含:卫星固定通信,卫星移动通信,卫星电视直播/卫星数字音频广播和卫星网络接入等4个产业范围。
    空间导航
    卫星导航是卫星技术又一个成功的应用,由此形成了一个全球性的涉及很多行业、军民通用的高技术产业。目前几乎所有民用和军用飞机,部分船、汽车用了美国全球定位系统的导航接收设施;卫星导航的应用范围还包含野外考察、测绘、地球板块运动、大地水准、洪水水位、海洋升降监测、通讯网时间同步等所有需要借助地方、速度和时间参数的科学、工程和社会活动。
    美国的GPS系统,除拥有天上的24颗导航卫星外,地面商品有普通GPS接收机、差分GPS接收机和高精度测地型的GPS接收机。GPS接收机的定位精度可以从百米左右到厘米左右。
    现在,全球GPS接收机的生产商约有67家,生产的接收机类型有500多种,申请的专利达上千项。国内在渔船和远洋轮上也装有约18万台的接收设施。
    2000年,全球GPS产业达到85亿USD的产值,提供了约10万人的就业机会,专家估计,2005年总产值可达600亿USD。
    俄国、欧盟和中国也加入了该产业角逐。正在推行和计划推行的导航星座计划还有俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo计划和中国的北斗计划。
    该产业的商品主要有:适用于各类场所、不同作用与功效的接收机,及其与其它商品结合形成的作用更为广泛的商品,如与地理信息管理软件结合起来的汽车地图导航系统,与手机结合起来的集通讯、导航于一身的定位手机。
    空间遥感
    空间遥感是继卫星通信和卫星导航后的第三个应用范围。现在在地球周围运行的对地遥感卫星包含气象、资源、测绘、海洋、环境监测等卫星。它们不断送回大方、海洋和陆地资源的图像和数据,为气象预报、农林管理、海洋渔业、资源勘测、灾害监测提供了很多人类平时生活必不可少的信息。
    现在对地遥感波段包含电磁波的绝大多数波段,其商品包含可视、红外、微波等波段的图像和数据。据海外价格,每平方公里卫星影像的价格为30|40USD。另据联合国预测,全球遥感和地理信息管理软件年产值已达40|50亿USD。
    依据有关计算,美国应用气象卫星使农业增产和降低灾害损失,每年获益20亿USD,投入产出比值为1:7,前苏联该值为1:10。
    借助遥感技术对农作物估产已获得认可结果。从20世纪80年代中期开始,中国先后选择了冬小麦、玉米及水稻等主要农作物进行产量和面积预报。在进行省级(或区域级)大面积的估产中,小麦估产精度优于95%,玉米优于90%,水稻优于85%。
    中国气象部门借助本国和国际气象卫星对沿海强台风的预报,已经获得了好的经济效益和社会效益,如1981|1987年间的几次台风和洪水的准确预报就降低损失几十亿元。
    2、方兴未艾的新兴空间产业
    21世纪空间高技术产业将以愈加迅猛的速度进步,除上述四大相对成熟产业继续向前进步外,以下四个范围将由现在拥有产业雏形进步成为成熟的产业。
    空间材料加工和空间制药
    借助外层空间的微重力、超高真空和超洁净等特殊环境,进行材料加工和制药,已经显示出巨大的商业前景。它将使人类可以在21世纪初生产很多商品,如超纯材料、新的药品和农商品,下一步将要突破的是规模生产技术和工艺。
    在空间进行在地面没办法制造的用混合金属、偏晶合金和复合材料制备、成长掺杂分布更均匀、化学配比愈加正确和晶体结构愈加完美的单晶材料,已进行多次空间试验,并获得了认可结果。在空间进行大尺度蛋白质晶体与高效率地提纯高纯生物制品,有制药前景的动、植物细胞的成长、代谢、合成及分泌生物活性物质的影响等空间试验也拓展了多次,同样获得了认可的结果。
    中国借助空间特殊环境进行种子搭载试验,培养了小麦、水稻等粮食作物新产品系,在油料、棉花、花卉等经济作物方面也获得了非常不错的变异品种。对收购的种子进行种植,获得了可喜的结果,如粮食亩产可提升8%|20%,水稻蛋白质含量可提升8%|12%。
    美国民用空间技术规划明确了拓展和扩展商业性空间工业的目的。据有关资料介绍,美国现在已有20多种地面上很难制成的药物在空间制成。美国国家航空航天局打造了空间商业进步中心,与工业界签署了多项促进空间材料制备的协议。中国自1997年开始借助返回式卫星进行空间材料的制备,已经完成了10多次的空间飞行实验,进行了诸如InSb晶体等一系列的成长实验,获得了较好的实验结果。
    空间能源
    无论从地球上的能源消耗,还是从人类在外层空间停留或居住角度来考虑,能源获得都是一个重点问题。借助空间资源来获得能源,最大概达成的是太阳能发电和等离子体发电。
    ①空间太阳能发电
    因为外层空间没大方对太阳光的反射和吸收,空间太阳能发电卫星能接收到近于无损失的太阳辐射;在外层空间,因为不受天气影响,日照时间长,因而在外层空间同样面积一年内可以借助的太阳能,等于地面的5倍多。如在空间中建造面积55平方公里的太阳电池阵,借助微波传送电能到地面,就能直接为地面用户输送500万千瓦的电力。
    现在,美国、日本等已在计划发射太阳能发电卫星,在空间构筑大型太阳能电池阵或太阳能采集器,用微波把所产生的巨大电能传送到地面。
    ②空间等离子体发电
    空间等离子体发电是借助系留卫星来达成的一种发电形式。系留卫星发电系统是借助航天飞机或卫星带动一根金属导线切割地磁场进行发电的系统,可提供在轨飞行器的电能。它的核心部件是等离子体接触器,它是一个与空间环境等离子体作交换电流的装置。
    1996年,美国和意大利联合进行了飞行试验,从航天飞机上释放了一条长19.7公里的导电系绳,产生了约1700瓦的功率。虽因为系绳断裂,使得试验中断,却已显示了空间等离子体发电的巨大应用前景。现在,美、加、意、德、日等国均有此类研制计划,有些还进行了有关飞行试验。

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