“我们努力奔向新的高度，为人类福祉而发现未知”。——NASA
民用航天：航天梦想与现实的交汇
一论航天技术民用及航天技术二次开发

文：《卫星与网络》杂志 小宇宙

唤起人类消褪的伟大航天梦想：
大航海时代的启示

航天与人类的关系是什么？从古至今，从哲学家、文学家到航天科学家，人们对此进行了无数探讨和论述。然而，当人类真正迈入航天时代以后，才发现航天远比航海乃至航空更加艰巨和复杂，许多曾经美好的梦想撞上了坚硬的现实。加之人类在地球轨道的航天活动上已经获得了巨大的利益，因此多数航天国家的政府似乎已经渐渐失去了对航天的激情与进取心。
鉴于此，我们不妨重拾现代航天启蒙时期的一些梦想。其中最具代表性的，或许是三大科幻小说家的作品，他们是阿瑟·克拉克、艾萨克·阿西莫夫和罗伯特·海因莱因。在他们的作品中，宇宙飞行乃至星际旅行对于人类来说，是一件司空见惯的事情。人们驾驶着飞船在相隔遥远的天体间旅行，或是探亲访友，或是从事商务政务，乃至旅游度假、探访古迹，并且演绎着政治、外交、情报等等涉及人类社会上层建筑的活动，人类的生存与发展空间延伸到广袤的宇宙，永无尽头。
这三位科幻作家许多年前为我们描述的令人激动的场景，今天看来似乎还是非常遥远。由于火箭推进技术一直没能得到实质性突破，星际航行依然遥不可及。人类忙于解决地球上的问题，对星际航行虽然保有着梦想，却不再像当年那样充满激情。这或许是因为，人类对自己在有生之年无法看到的事物，往往不会有太大的热情。而政府作为航天活动的主要推动者和资助者，需要考虑来自社会方方面面的意见，在启动大型、长期、耗资巨大的航天项目时，有诸多顾忌。
那么，在这样的局面下，人类就可以忽视甚至放弃我们曾经有过的伟大的航天梦想吗？对此，我们不妨从根本出发，重新思考航天事业的方向和出路。
600余年前，肇始于欧洲的航海探险活动改变了人类社会的发展轨迹，开启了人类社会由农耕文明向工业文明和商业文明跨越的辉煌篇章。今天的航天与数百年前的航海一样，是人类探索未知世界、拓展生存空间的历史必然。
在航海活动的早期，在蒸汽机发明之前，人类只能靠风力航行。由于对地球和海洋充满了未知，风帆时代的远航充满了风险，耗费也极为巨大。那个事达，不少国家的政府都组织过大规模远航。在中国，明朝政府组织了声势浩大的郑和下西洋；在欧洲，西班牙王室先后资助了哥伦布和麦哲伦的远航。发生在地球两端的政府远航却带来了完全不同的结果。由于耗资巨大，郑和的远航一直遭到内阁的指责，最终因为皇位的更迭而使郑和失去了支持者，远航就此终止，甚至出现了“片板不许下海”的海禁政策。欧洲的远航却因为新大陆的发现而激发了更多人的探索热情，无数贵族、商人和冒险家纷纷投身航海和海洋贸易，从西班牙开始，法国、荷兰、英国等海洋强国相继崛起，开启了壮丽的大航海时代，也成就了欧洲的霸权，把闭关锁国的封建中国远远抛在后面。这也是中国近代史上种种悲剧的直接原因。
回溯大航海时代的历史可以发现，纯粹由政府支持和组织的远航事业，与今天的主要航天活动、尤其是载人航天何其相似。郑和的远航固然起到了传播文明、交流文化的作用，也为明朝皇室带来了不少奇珍异宝，但却没有让社会各阶层从中得到足够的经济利益，最后的人亡政息也在情理之中。而欧洲的远航却更接近于商业航天，它为经济社会带来了新的发展空间，使大量年轻失业人口有了用武之地，与美洲、亚洲之间的贸易也为欧洲社会带来了大量财富，推动欧洲登上了历史巅峰。
由此，我们似乎可以得到这样一个结论，航天和航海一样，能否真正投入民用、服务于民生，是决定其存在意义和价值的根本。航天活动如果一直保持在政府投入、为政治和政府服务的模式上，就会逐步失去民意支持，像郑和下西洋那样无疾而终。从这个意义上说，民用化才是发展航天事业、开发航天技术的根本动力和终极目标。
理想中的航天技术民用：
奔向新的高度，增进人类福祉

那么，理想的航天技术民用应该是什么样的？我们还是可以用航海活动来作为样本。
今天的海洋航运事业已成为世界经济发展的重要支撑，承担着诸多战略及民生物资的运输工作。有人说，“如果没有海员，这个世界上一半的人都要挨饿”。在中国，60余万海员完成了90%以上的外贸物资运输。与此同时，世界海洋石油产量已经占到了全球石油产量的45%，风能、潮汐能、海洋矿产等的开发正在不断推进。
同样，航天也应当向着国民经济骨干行业的方向前进，其途径有二，一是大力发展航天科技，努力实现星际资源开发、星际交通运输等宏伟目标，为人类创造更美好的生活图景。
与此同时，要着力于将为航天探索而开发的各种高新技术，有效应用于航天之外的领域，使之成为推动民生发展的重要手段。
这里有个现成的案例。当年英国为了在航海竞赛中压倒西班牙，努力开发各种相关的技术。其中非常重要的一项，就是精确时钟。有了精确的时钟，才能准确推算航程、航迹和位置。于是英国政府悬赏制造更精确的航海钟，最终，一名叫做约翰·哈里森的人拔得头筹，研制出世界上第一种能精确运行的航海钟，他最后的成果H4型只有怀表大小，实际航行81天后仅慢了5秒。哈里森的成果，加上英国天文学的成就，使人们得以建立最早的全球性时空基准，那就是基于英国格林威治天文台的0度经线和格林威治时间。这个时空基准至今依然是人类社会精确运行的基础，也是各种测绘、计时的基本起点。没有格林威治时间和0度经线，无论高铁、高速公路、民航、电网乃至GNSS和互联网，都无从谈起。
或许，今天的航天界应当把眼光从经费、项目、合同等现实问题上放得更远一些，向国民经济主战场拓展、向人类的未来延伸。航天活动在未来，必将成为人类生产、生活的重要方式之一。而服务民生，就应当以商业力量为主导。实际上，欧洲在大航海时代的繁荣，主要是依靠各类商业行为，期间发生的国家行为乃至战争，也是为商业利益而服务的。只有服务于商业、服务于民生，才能开发出航天技术的潜力，创造出连发明者都未必能想象到的丰富应用，GNSS技术就已经为我们做出了证明。这个方面，我们曾经发表过很多文章讨论，这里不再赘述。总之，GPS在上天之初，是为了给美国军队、特别是美国海军提供战舰导航手段。但是在开放应用的过程中，人们逐渐开发出了消费级个人导航、测绘制图、地质监测、气象探测等无数应用，并且催生出了位置服务这个庞大的新型产业，促进了无人机技术、电子商务等的蓬勃发展。这可能是卫星导航技术的发明者自己也始料未及的。
只有把航天向商业力量开放，才能把社会资源、聪明才智集中起来，突破一些在体制内一直无法解决的技术问题。这样的案例，前有约翰·哈里森，后有伊隆·马斯克。
或许，航天运载和推进技术的突破也会来自商界。有什么不可以呢？
如何考察航天技术民用的经济效益：
来自NASA的研究

航天技术上的投入会给国民经济带来什么样的回报？这是国际航天界一直在研究的问题。由于人类经济活动的复杂性，这方面的研究一直没有得出一个公认的权威答案。但是通过不断的研究，人们已经达成共识，航天技术向民用转移，创造出了显著的社会经济效益，改善了社会就业情况、经济收入和人类福利。
美国是航天技术民用成效最为卓著的国家，NASA和相关机构对航天技术民用提出了多种研究方法，得出了不同的结论。2011年，NASA创新合作办公室主任道格拉斯·康姆斯托克和资深研究员丹尼尔·罗克尼在总结前人研究成果的基础上，提出了一种五项指标研究方法。两人用这种研究方法分析了NASA在2007至2010年间的187个航天技术转移项目，得出了量化的结论。
康、罗两人提出的五项指标分别是新增工作岗位数、新增销售收入、生产率和效能提升幅度、挽救的人类生命数、生活品质改善幅度。
新增工作岗位数，指的是某个企业开始采用NASA转让技术并产出产品后，为之而新雇佣的劳动力数量。如果某家企业是因为得到了NASA技术转让才得以成立的，那么公司全员都应该列入统计。这些新增岗位包括发明、生产、销售、运营等。该指标的计量单位是工作岗位数量。
新增销售收入，这个项目指企业直接采用NASA技术或经过技术转让程序后得到NASA技术，因此而获得的销售收入。这部分收入全部或部分依赖于企业对NASA技术、产品或服务的商业化。该指标以货币计量。
生产率和效能提升幅度，指直接采用或通过技术转移程序获得NASA技术后，企业所节省或避免的成本，用货币衡量。这其中包括企业及其客户在运营或生产中因为提高效率所带来的成本降低，以及减少燃料和能源使用所带来的成本降低，也包括因为废品率、返工率降低而节省的成本。该指标以货币计量。
挽救的生命数量。这包括两类情况，一类是因为采用了NASA转让的技术，开发了产品和服务，使从前必死之人得以幸存；另一类是阻止了意外死亡。举例来说，开发新的医疗技术而挽救病人生命的属于第一类，开发了新的救援技术而挽救遇险者的属于第二类。该指标以受益人数计量。
生活品质的改善，采用NASA技术开发产品或服务，使人们生活在更加健康、安全、优质的条件下。例如，利用NASA技术开发的专用早产儿奶粉中，包括了独特的海藻类成分，可以为早产儿的脑部发育提供养分。利用NASA技术开发的太阳镜，可以让人们在强烈日光气候下得以出门活动，而不会因为惧怕紫外线而只能待在家里。该指标以受益人数计量。
统计发现，187个项目中的所有企业都因为NASA的技术转让而新增了工作岗位、新增了销售收入。有142个企业获得了生产率和效能提升，30个企业有挽救生命的案例，60个企业改善了人类生活品质。还有28个企业因为采用了NASA技术而获得了环境清洁或改善上的益处。
在这5项指标中，13%的企业认为自己获得了其中2项的提升，有62%的企业认为自己获得了其中3项14%企业认为自己获得了4项，11%的企业认为自己获得了5项。
进一步的量化分析表明，这187个项目共新增工作岗位1665个，新增销售收入5.32亿美元，提升生产率和效能价值41.3亿美元，挽救生命695人，提升生活品质惠及3000万人。
例如，NASA戈达德航天中心转让复合材料技术后，新成立了一家奥罗拉飞行科学公司，为美国军方的大型无人机提供生产复合材料零件，公司雇佣了160人。
美国先进光电公司在获得NASA技术转让后，生产出了世界上第一台商用太赫兹成像仪。这种成像仪可以用于建筑业中的敷层厚度检测，在制药业中用于药片质量检测，甚至可以用于油画保护。该公司估计，在2018年前可以获得两亿美元收入。
波音公司利用NASA兰利中心的空气动力学研究成果，在民航客机上采用了融合式翼尖小翼技术。仅仅在2010年，采用这项技术的波音客机总共节省了20亿加仑燃油，价值40亿美元。
NASA把阿波罗计划返回舱救生艇技术转让给了一家称为海事救援公司的企业。这家公司研制的民用自动展开救生艇出售给了数千家客户，挽救了数百名水手的生命。
另外，NASA通过国际空间站开展的微重力超声诊断技术研究，大大降低了超声诊断技术的操作难度。这项技术商业化之后，开发出了一种易用型设备。患者可以自己在家中用这种仪器制作出高质量图像，通过互联网发送给医生，用于诊断。
在军民融合上升为国家战略的大背景下，中国的经济界应当及早动手，对军民两用技术、特别是航天技术民用的社会经济效益进行量化的分析。NASA的分析方法和思路，对国内的研究具有重要的参考价值。
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