包為民院士

* 發(fā)展地月空間有重大意義

眾所周知，人類開(kāi)發(fā)地月空間源于自身生存發(fā)展的需要。人類越來(lái)越依賴太空技術(shù)開(kāi)發(fā)，以解決當(dāng)前所面臨的一些問(wèn)題。在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，地月空間將成為人類發(fā)展的重要戰(zhàn)略空間，也將發(fā)揮更重要的作用。目前，太空領(lǐng)域已成為全球幾大科技強(qiáng)國(guó)在21 世紀(jì)競(jìng)爭(zhēng)的主要疆域，也成為爭(zhēng)先搶占的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

地球是人類的搖籃，但人類不會(huì)永遠(yuǎn)睡著在搖籃里，人必將走向太空，去探究我們從哪里來(lái)， 我們往哪里去。地月空間也將成為繼海陸空之后又一空間，發(fā)展地月空間的重大戰(zhàn)略意義在于有利于解決地球資源的短缺問(wèn)題，可促進(jìn)人類的文明可持續(xù)發(fā)展，將推動(dòng)人類文明發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的階段。

地月空間有著豐富的能源、礦物及軌道資源。該領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)能夠形成一系列新型產(chǎn)業(yè)，而且可帶動(dòng)科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的健康和快速發(fā)展。

我國(guó)已經(jīng)具備加快推動(dòng)地域空間開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)和良好環(huán)境。經(jīng)過(guò)60 年的發(fā)展，中國(guó)航天已經(jīng)邁入航天大國(guó)行列——十九大報(bào)告中明確提出要建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)、航天強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)。

當(dāng)前我國(guó)正在大力推進(jìn)“中國(guó)制造2025”、互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能等戰(zhàn)略，為開(kāi)發(fā)地月空間提供了良好的發(fā)展機(jī)遇。在國(guó)家政策的大力支持下， 我國(guó)的航天技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展期，成為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動(dòng)能的態(tài)勢(shì)也初現(xiàn)端倪。

那么，開(kāi)發(fā)地月空間有哪些重要意義？首先， 月球擁有的資源對(duì)于人類而言非常重要。據(jù)初步估計(jì)，月球擁有71 萬(wàn)5 千噸氦3 資源、200 億噸水等資源，近地小行星擁有13700 種礦產(chǎn)、3000 種工業(yè)礦產(chǎn)、300 種稀有礦產(chǎn)，礦產(chǎn)量是地球的1000 倍，探索地月空間資源，能從根本上解決地球資源短缺的問(wèn)題。

其次，開(kāi)發(fā)地月空間能夠推動(dòng)人類命運(yùn)共同體的建設(shè)。地月空間的開(kāi)發(fā)主要依靠國(guó)家的投入， 必將推動(dòng)各國(guó)在科技領(lǐng)域里的合作共贏，為構(gòu)建人類命運(yùn)共同體創(chuàng)造了良好的平臺(tái)。第三，開(kāi)發(fā)地月空間能夠推動(dòng)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)建設(shè)和中華民族的偉大復(fù)興。第四，開(kāi)發(fā)地月空間可以推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的融合、協(xié)同及綠色發(fā)展。

開(kāi)發(fā)地月空間到底有什么經(jīng)濟(jì)價(jià)值？其經(jīng)濟(jì)性主要從三個(gè)方面分析：一是直接效益，二是間接效益，三是影子效益。依據(jù)經(jīng)濟(jì)模型，我們團(tuán)隊(duì)利用不同的樣本、不同的數(shù)據(jù)，對(duì)地月空間的經(jīng)濟(jì)性做了一些評(píng)估。

預(yù)計(jì)到2050 年，地月空間經(jīng)濟(jì)所有細(xì)分產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值將達(dá)到93 萬(wàn)億元，而且可以解決能源、污染等問(wèn)題，并提供產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的新途徑，滿足人類增長(zhǎng)的物質(zhì)和文化需求，惠及普通大眾等。同時(shí)，還將有助于制天權(quán)能力的提升，未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中掌握“天”權(quán)的一方必將贏得戰(zhàn)爭(zhēng)的主動(dòng)， 月球很有可能成為具有未來(lái)軍事戰(zhàn)略意義的制高點(diǎn)。美國(guó)總統(tǒng)特朗普于今年3 月簽發(fā)了重返月球計(jì)劃，并以月球?yàn)樘宓顷懟鹦?；ESA 提出利用3D 打印技術(shù)建造月球村，實(shí)現(xiàn)月球移民。

* 發(fā)展高可靠、低成本的航班化空間運(yùn)輸系統(tǒng)
按照本世紀(jì)建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)開(kāi)展高可靠、低成本航班化空間運(yùn)輸系統(tǒng)的研究。近期完成相關(guān)基礎(chǔ)研究，突破關(guān)鍵技術(shù)，建立試用系統(tǒng)；中期將建成高可靠、低成本的運(yùn)輸系統(tǒng)以滿足國(guó)家航天的任務(wù)和商業(yè)化運(yùn)營(yíng)需求，并推動(dòng)航天產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)化的快速發(fā)展。

我們?cè)O(shè)想的航班化運(yùn)輸系統(tǒng)由1 小時(shí)全球抵達(dá)運(yùn)輸系統(tǒng)、天地往返運(yùn)輸、空間轉(zhuǎn)移運(yùn)輸系統(tǒng)三部分組成。該系統(tǒng)具有高可靠與低成本，能夠滿足我們未來(lái)進(jìn)出空間的需求，并促進(jìn)航天產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

1 小時(shí)全球到達(dá)的運(yùn)輸系統(tǒng)主要任務(wù)是負(fù)責(zé)人/ 貨往返地球表面與亞軌道間的高超聲速運(yùn)輸， 特點(diǎn)為航班化、高安全、高可靠、低成本、通用化和智能化，并且可重復(fù)使用運(yùn)載火箭和高超聲速技術(shù)。這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一小時(shí)四十分鐘從美國(guó)西海岸到達(dá)上海，如果這種運(yùn)輸系統(tǒng)能投入運(yùn)營(yíng)，將對(duì)全球的運(yùn)輸發(fā)生革命性的變化。

天地往返運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)是負(fù)責(zé)地面與地球軌道空間之間的人/貨往返的運(yùn)輸，其特點(diǎn)為航班化、高可靠、低成本、通用化、重復(fù)使用、智能化和快速發(fā)射等。

未來(lái)從地面到地球軌道空間的運(yùn)輸量非常大，必須降低成本提高航班化的發(fā)射，以及提高我們進(jìn)入空間的能力和運(yùn)輸能力?？芍貜?fù)使用的運(yùn)載火箭高超聲波技術(shù)，以及升力體式的可重復(fù)使用運(yùn)載器加高超聲速技術(shù)，是我們未來(lái)要解決的很重要的兩個(gè)方向。

* 聚焦地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)
地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)是指人類探索、開(kāi)發(fā)和利用地月空間資源所從事的創(chuàng)造和提供價(jià)值與收益的研發(fā)、生產(chǎn)、制造、實(shí)驗(yàn)和服務(wù)活動(dòng)。高可靠低成本的航班化運(yùn)輸系統(tǒng)是開(kāi)發(fā)地月空間的基礎(chǔ)。地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)的主體任務(wù)范圍包括近地空間、月球引力空間、地月轉(zhuǎn)移空間，以及以此為基礎(chǔ)更遠(yuǎn)深空的拓展任務(wù)范圍，全面實(shí)施空間科學(xué)、空間技術(shù)和空間應(yīng)用。

地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)的硬軟件設(shè)施可以簡(jiǎn)述為“一個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)、三大體系、十一大系統(tǒng)”，三大體系由航班化地月空間運(yùn)輸體系、空間資源探測(cè)與開(kāi)發(fā)體系、空間基礎(chǔ)設(shè)施體系組成。地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)與當(dāng)前重大工程有銜接性，如正在開(kāi)展的載人航天、月球探測(cè)、北斗、高分辨率對(duì)地系統(tǒng)等都將在地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)中得到應(yīng)用和全面推廣。我國(guó)正在開(kāi)展論證的在軌服務(wù)與維護(hù)系統(tǒng)、天地一體化信息系統(tǒng)等重大工程所攻關(guān)的技術(shù)和工程本身也都將在地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)中得到應(yīng)用和全面推廣。

一方面，地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)作為各類重大工程的統(tǒng)一應(yīng)用場(chǎng)景，能夠?qū)⑦@些重大工程作用充分發(fā)揮，創(chuàng)造巨大的應(yīng)用空間和價(jià)值，另一方面，通過(guò)地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)的建設(shè)，能夠?qū)?dāng)前和未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的相關(guān)的重大工程實(shí)施統(tǒng)籌規(guī)劃和資源優(yōu)化配置，使國(guó)家投入更加優(yōu)化合理和反饋于國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)科技民生等發(fā)展。

地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)的發(fā)展路線圖為，近期完成航班化地月空間運(yùn)輸體系涉及到的核心基礎(chǔ)問(wèn)題研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，完成地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)運(yùn)營(yíng)管理模式、政策和法律的制訂，全面啟動(dòng)空間資源探測(cè)與開(kāi)發(fā)體系和空間基礎(chǔ)設(shè)施體系重大基礎(chǔ)問(wèn)題研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，具備開(kāi)展地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)軟硬件在軌建設(shè)的條件。

中期全面完成航班化地月空間運(yùn)輸體系建設(shè)，完善運(yùn)營(yíng)管理模式及政策法律，基本完成空間資源探測(cè)與開(kāi)發(fā)體系和部分空間基礎(chǔ)設(shè)施體系在軌建設(shè)、部署與初步運(yùn)營(yíng)，全面形成地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，形成部分應(yīng)用產(chǎn)業(yè)和開(kāi)發(fā)與利用產(chǎn)業(yè)，經(jīng)濟(jì)規(guī)模達(dá)到19萬(wàn)億元。

遠(yuǎn)期，全面完成地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施全面建設(shè)，運(yùn)營(yíng)管理、政策、法律完善，地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)實(shí)現(xiàn)全面運(yùn)營(yíng)，三大類型產(chǎn)業(yè)全面形成，產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)完善，經(jīng)濟(jì)效益顯著，經(jīng)濟(jì)規(guī)模達(dá)到93萬(wàn)億元，全面促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)科技民生的發(fā)展。

* 夯實(shí)內(nèi)功 迎接太空經(jīng)濟(jì)時(shí)代
目前，我國(guó)航班化航天運(yùn)輸系統(tǒng)面臨眾多新的技術(shù)挑戰(zhàn)，包括新型飛行器總體設(shè)計(jì)技術(shù)、新型動(dòng)力與能源技術(shù)、新型控制技術(shù)、新型結(jié)構(gòu)技術(shù)、新型防熱技術(shù)、新型材料與制造技術(shù)等。

世界航天已進(jìn)入大規(guī)模進(jìn)出空間和地月空間經(jīng)濟(jì)新時(shí)代，“航天運(yùn)輸革命時(shí)代”也正在到來(lái)，當(dāng)前進(jìn)出空間成本高昂，未來(lái)必須要有設(shè)計(jì)理念上的改變，以適應(yīng)未來(lái)航班化、低成本、大規(guī)模進(jìn)出空間的需求。

重復(fù)使用航天器是大幅降低航天運(yùn)輸系統(tǒng)成本的重要途徑，像飛機(jī)一樣實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用和航班化運(yùn)營(yíng)，可以從根本上解決當(dāng)前航天運(yùn)輸系統(tǒng)一次性使用帶來(lái)的費(fèi)用高昂?jiǎn)栴}，航班化航天運(yùn)輸系統(tǒng)是適應(yīng)未來(lái)航天新時(shí)代的重要選擇和支撐。未來(lái)的重復(fù)使用應(yīng)具有環(huán)境可設(shè)計(jì)、可控制性，由當(dāng)前的環(huán)境對(duì)抗型設(shè)計(jì)向環(huán)境適應(yīng)型和利用型設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。這需要我們突破現(xiàn)有航天器的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法，適應(yīng)地月空間發(fā)展對(duì)航天器的新要求。高可靠低成本航班化航天運(yùn)輸系統(tǒng)的研制是我國(guó)航天運(yùn)輸技術(shù)發(fā)展的重要契機(jī)，我們應(yīng)抓住機(jī)會(huì)，迎接挑戰(zhàn)，主動(dòng)走向地月空間，共同迎接地月經(jīng)濟(jì)的新時(shí)代。

作者系中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)航天科技集團(tuán)公司科技委主任、中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)化研究會(huì)理事長(zhǎng)。

（肖琳芬整理，轉(zhuǎn)自Aerospace China期刊2019年第四期）

說(shuō)明：本文內(nèi)容見(jiàn)中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)化研究會(huì)會(huì)刊《高科技與產(chǎn)業(yè)化》雜志2019年12月號(hào) 第二屆中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)化高峰會(huì)議?？?/p>