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第二代月球探索已经开始
月球探索之前一直都是国家行为,但现在越来越多的私营机构和商业公司正在寻求未来几年探索月球。
尽管距离1969年人类宇航员踏上月球已经四十多年了,但美国航空航天局(NASA)仍然计划重返月球。这次虽然没有总统的号召,但美国航空航天局的探月计划仍然是载人登月,至于时机嘛,就是他们宣布自己的新一代火箭和太空飞船“猎户座”准备就绪的时候。就在本周,美国航空航天局公开展示了造价高达5亿美元的“猎户座”太空飞船,并宣布计划在2014年以无人驾驶的形式展开首航,届时将以3.2万公里的时速飞到距离地球5800公里的地方。“猎户座”的载人飞行预计在2019年展开。“猎户座”本来是美国前总统小布什所制定的月球任务“星座计划”的一部分,但奥巴马上台后,取消了“星座计划”,而主张集中在改进火箭技术。不久后,奥巴马又恢复了“猎户座”宇宙飞船的部分,使它成为国际太空站的“逃命汽车”工具。据悉,“猎户座”宇宙飞船包括一个供航天员乘坐和运载货物的太空舱、一个推进电力系统与其他设备的太空舱,以及载有另一个太空舱的“发射后放弃”系统。其他国家,如俄罗斯、日本等,也有自己的探月计划。
不过这次美国航空航天局并不打算自己大包大揽一切。与之前的航天飞行一样,美国航空航天局再次与民间公司合作进行第二代月球探索,简称“探月2.0”。
新探月竞赛在私人公司间展开
上世纪六七十年代的登月竞赛是国家与国家之间的比赛。而这次的竞赛则在私人公司之间展开,他们正在研发探月用的机器人太空飞船。美国航空航天局希望从这些公司那里学习借鉴,以协助自己未来的太空探索任务——不仅仅是探索月球,还要探索小行星和太阳系其他地方。
美国航空航天局的“创新月球演示数据计划”(ILDD),由位于约翰逊航天中心的月球登陆器项目办公室负责,该计划于2010年,并在同年10月公布了一系列的合同。“创新月球演示数据计划”允许美国航空航天局去购买商业化运营的公司或实验室在研发月球登陆器方面的各种技术数据。
2010年10月美国航空航天局宣布与6家公司达成协议,将购买这些公司的探月相关技术数据。美国航空航天局感兴趣的是正在开发的新技术的相关信息,这些技术包括系统集成和测试、发射、太空演示、制动燃烧和月球着陆等。美国航空航天局计划利用这些数据去发展自己未来的登陆系统,为人类或机器人登月、登陆近地小行星或登陆其他太阳系目的地做准备。
2010年12月美国航空航天局宣布已经与3家公司签订合同,购买其登月技术数据,这3家公司分别是“月球快车”公司、“太空机械技术”公司和Dynetics公司,合同涉及金额都是50万美元。根据合约条款,这3家公司都必须证明一个已做好航天飞行准备的月球登陆器的关键技术组成。而这三家公司同时也都参与了“谷歌月球X大奖赛”(GLXP)。
“美国航空航天局将是探月2.0时代的强大领导者,正如它在上世纪六十年代的著名探月竞赛中所表现的那样。不过这次美国航空航天局将通过与国际伙伴、尤其是商业公司合作来显示自己的领导地位,同时也要进行它自己的月球探索计划。”威廉·波默朗茨评价道,他是“X大奖基金会”下属的“太空大奖”项目高级总监。
2012年4月23日,“月球快车”公司宣布已经向美国航空航天局交付了一个任务设计包,内容包括其探月机器人计划和月球金属矿产及水源开发计划的详细数据。
除了上述的“创新月球演示数据计划”相关合同,“月球快车”公司还与美国航空航天局签署了《补偿太空行动协议》,以研发自己公司的月球登陆器。根据该协议,“月球快车”公司可以从美国航空航天局购买技术和技术支援服务。
谷歌设巨奖激励探月竞赛
“谷歌月球X大奖赛”是私营公司之间探月竞赛的缩影,该大奖赛提供了史上最高的激励性奖金——这也反映了登陆月球在技术和资金方面所面临的挑战是多么巨大。一等奖3000万美元,将奖励给首个成功发射机器人探月器并成功登陆月球的公司,当然,这个探月器在登陆后还必须行进500米并向地球传回视频、图片和数据。
目前有25个参赛团队竞逐这3000万美金,原本是29个。今年5月,参赛者之一“月球快车”公司收购了另一个参赛团队“下一个巨大飞跃”。
星期四,地面科研人员将菜籽植入植物垫中。今年晚些时候,宇航员会用它们在太空中种出莴苣和白菜。在种下菜籽之前,这些在佛罗里达州肯尼迪航天中心实验室里工作的科学家,已经花了一周时间将无菌土壤和特殊肥料装填进特氟龙和芳纶布制造的包装袋里。他们把这些包装袋叫作“植物垫”。
与其说菜籽是种下去的,不如说是被粘到了最佳位置,使用的黏合剂是一种叫作瓜尔豆胶的常用食品添加剂。这些位置可以使菜籽长出的根迅速找到水源,并且让植物垫外生长的菜叶尽可能高效地发芽。这些植物垫将会被封装在运输包内送往国际空间站,然后被放置在特制的生长室内。这个生长室配备了光照、照相机和其他在轨实验所需的条件。轨道实验室中的宇航员将会每
天给种子浇水,而地面研究人员也会进行同样的实验作为对照。
这些被植入18个植物垫的菜籽,将在下周的CRS-7号发射任务中,搭载太空探索技术公司的龙飞船进入太空。
2015年7月7日
明天,宇航员会给莴苣种子浇水, 打开特制LED光源,开始下一轮国际空间站上的蔬菜生产。这是2014年开始的Veggie蔬菜种植系统实验的第二阶段。
实验中经常遇到的问题是生长中的植物接触不到足够的水分。这就需要宇航员对灌溉过程进行直接干预――亲自给植物垫中的种子浇水。
一周之后,莴苣植株将会被疏松栽培,让最大最强壮的植株获得更多空间和资源,以更好地生长。根据生长状况,完成该实验大约需要28天。在绕地球飞行的同时,宇航员会吃掉其中一半的作物。另一半将被送回地球进行研究。对未来飞向太空深处执行探索任务及飞向火星的宇航员来说,哪怕只有少量的新鲜蔬菜,都会提供极具价值的营养。
2015年7月8日
在宇航员斯科特・凯利将含有菜籽的植物垫放置在蔬菜种植系统中并给它们浇过水之后,国际空间站的第二批蔬菜种植实验正式开启。专门化的太空农场给植物提供光照,并让植物垫的棉芯通过吸收湿气获得水分。斯科特・凯利将给生长中的植株拍照,并将照片传给肯尼迪航天中心的科学家,以便他们对实验进行监控,并且在地球上用同一种菜籽进行对照实验。预计几天之后,空间站上的菜籽就会发芽,一个月后,宇航员就应该可以饱餐一顿莴苣了。这项研究被认为对
于将宇航员送往太空深处,并最终送上火星的未来计划至关重要。在长时间的太空旅行中,宇航员可以通过绿色蔬菜补充维生素,并享受来自地球家园的宽慰。
2015年8月10日
宇航员的一小口,人类历史的一大。在从国际空间站Veggie蔬菜种植系统收获了“极品红”长叶莴苣之后,宇航员斯科特・凯利、科尔・林格伦和油井龟美品尝了他们的劳动成果。
2015年8月11日
太空蔬菜种植前景一片光明。未来的火星之旅离不开在微重力环境条件下生产食物的能力,地球上的农业生产者以及食客们也可因这项研究获益良多。8月10日,宇航员斯科特・凯利、科尔・林格伦和油井龟美成为第一批尝到太空食材的人,他们采摘并品尝了国际空间站内种植的莴苣。
他们食用的是名为“极品红”的长叶莴苣品种,这些莴苣摘自在轨运行的国际空间站内的Veggie蔬菜种植系统。今天早晨,美国航空航天局肯尼迪航天中心的蔬菜种植组也从地面收获了莴苣,除了生长地不同外,与空间站中的莴苣别无二致。“蔬菜种植系统表明植物在太空中生长和在地球上生长极其相似。”美国航空航天局肯尼迪航天中心蔬菜种植组的负责人乔亚・马萨博士在组内通风会上表示。肯尼迪航天中心副主管珍妮特・佩特罗说:“创新是美国航空航天局继承的巨大资产,也是我们的文化,国际空间站是近地轨道上的一个良好的科研平台。但是如果要去火星,我们需要脱离地球的束缚。”
除了能让未来的太空探索受益,该项研究也能给地球带来显而易见的好处。全球人口持续增长,如何在有限的空间内种植更多的粮食作物也越发重要。该项目副总监丽莎・克罗雷多说:“美国航空航天局的商业航天员正在计划联手国际空间站的研究,为未来将人类送上火星而努力。”她指出,一旦商业航天器开始向空间站输送宇航员,就能够有足够的人手来延长宇航员用于科研的时间。
马萨还说,目前Veggie蔬菜种植系统的成功让他们有信心认为宇航员可以自己生产食物。无论是在未来国际空间站,还是在向火星进发的旅途中,宇航员都可以吃到新鲜的蔬果来加强营养,还能在原本了无生机的航天器里通过小规模种植作物得到心理享受。马萨说:“离开地球是为了更好地服务地球,服务未来。”
2015年11月16日
新年过后,国际空间站里很可能会有鲜花绽放。今天早晨,美国航空航天局的宇航员科尔・林格伦在国际空间站内启动了Veggie蔬菜种植系统,并将含有百日菊种子的植物垫放在该系统内。这是轨道实验室里第一次进行花卉种植实验,在地球轨道上生长的百日菊将会为日后在太空种植其他开花植物提供初期信息。“种植花卉比种植莴苣这样的蔬菜难度更高,”美国航空航天局肯尼迪航天中心Veggie蔬菜种植系统的载荷科学家乔亚・马萨说,“ 光照和其他环境因素更为关键。”
林格伦会开启红、蓝、绿色LED光照,激活Veggie的灌溉和营养系统。百日菊的生长期为60天,是国际空间站前两批种植的“极品红”长叶莴苣生长期的2倍。在生长期内,LED系统将循环提供10小时光照和14小时黑暗环境,以刺激植物开花。“种植百日菊将帮助我们深入理解Veggie 蔬菜种植系统中植株开花的过程,使我们可以把蔬菜种植系统作为在轨农场,在太空中种植和食用土豆这样的开花植物。”肯尼迪航天中心Veggie蔬菜种植项目的主管特伦特・史密斯说。
研究者同时希望获取其他方面的优质数据,例如种子长期贮存和发芽率,花粉会不会造成问题,以及对宇航员士气的影响。国际空间站计划在2017年种植土豆。
2016年4月8日
美国航空航天局计划开展代号为Veg-03的Veggie蔬菜种植系统第三次实验,含有白菜品种“东京小白菜”的植物垫在佛罗里达肯尼迪航天中心准备就绪,即将被送往国际空间站。Veg-03将继续推进美国航空航天局的太空植物生长研究,为人类飞往火星的旅程奠定基础。执行本次任务的航天器是太空探索技术公司的龙飞船,这也是它第八次开展商业性补给服务。
由于受到不同环境因素的影响,植物在太空中的生长与在地球上不同。人类将来开展太阳系长途飞行任务,以及最终登陆火星,都需要向宇航员提供新鲜的食物供给。了解植物如何响应微重力环境条件,是实现这一目标的重要前提。Veg-03科学组的负责人乔亚・马萨说:“我们选择这一白菜品种,是因为它长势喜人并且风味绝佳。Veg-03会测试一系列新的蔬菜品种,我们希望宇航员会喜欢它们的风味,从而使国际空间站拥有一个蔬菜沙拉供应系统。”
在国际空间站准备设施处的一个实验室里,Veg-03科学组首先往18个植物垫中插入棉芯,然后准确称量一定配比的煅烧土(即太空尘土)以及肥料,配好后将混合物填入植物垫中,最后将其缝合。此外,科学组对东京小白菜和“极品红” 莴苣的种子进行了灭菌,然后分别种植到枕中,封装进真空包,转交给工程服务承包商,整合到运输的货物中。这一批要运送到国际空间站的蔬菜一共有12枕白菜和6枕莴苣。Veggie蔬菜种植项目的负责人特伦特・史密斯说:“Veg-03将建立在前空间站成员斯科特・凯利改进的自动化园艺系统之上,采用与其类似的操作技术来测试对蔬菜的适用性。希望国际空间站的成员们会喜欢这些白菜。”
在空间站里,宇航员会把这些植物垫放置在Veggie蔬菜种植系统中,启动LED光照和灌溉系统,定期监控和照料蔬菜生长。今年夏末,美国航空航天局还将把一块纪念牌匾送上国际空间站,宇航员会把它挂在蔬菜培养设施上,以表彰太空生物学先驱的贡献,特别是近期过世的索拉・ 豪尔斯泰德和肯・苏萨。他们致力研究生物体对微重力环境的响应机制,并且亲手促成了太空生物学作为一门学科的建立和发展。他们做出的贡献影响仍将持续,使未来火星之旅的探险者受益。
2016年7月22日
13株生长在国际空间站的百日菊被送回佛罗里达州肯尼迪航天中心,并在国际空间站准备设施处Veggie蔬菜种植系统飞行实验室里进行了解剖分析。另有12株百日菊被留在国际空间站里,作为宇航员的纪念品。来自美国航空航天局的一组科学家和国际空间站地面处理与研究项目办公室的合约科学家合作,小心翼翼地从13株太空百日菊和地面对照实验的百日菊植株中获取了种子。
科学家对这些百日菊种子进行了仔细的显微检查,然后将它们封存在小瓶中,做好标记供进一步分析。在肯尼迪航天中心,这些种子将会接受微生物分析以及发芽率测定,以决定能否将它们送回国际空间站,在Veggie蔬菜种植系统中进行新一轮生长。这批百日菊是2014年4月作为Ve g-01实验的一部分被送上国际空间站的,含有百日菊种子的植物垫在2015年11月16日被宇航员斯科特・凯利放置在Veggie蔬菜种植系统中并开始生长,当时凯利正在执行为期一年的驻站任务。在系统的灌溉和监控下,这批百日菊生长了90天。
2016年2月14日,这批百日菊被收割、打包,并由太空探索技术公司CRS-8货运补给任务带回地球。Veggie蔬菜种植系统是由美国航空航天局太空生命与物理科学研究项目分部出资支持的。美国航空航天局希望通过在国际空间站内完善Veggie蔬菜种植系统,为将来的宇航先驱者提供可持续的食物供应――这是美国航空航天局火星计划中的重要M成部分。鉴于美国航空航天局正在逐步展开有关太阳系深处的长途探索任务,植物种植系统将会成为宇航员重要的食物供应源。同时,蔬菜种植还能在长时间的太空旅行中为宇航员提供休闲园艺活动。
2016年11月21日
一套高仿真的测试版美国航空航天局植物培养高级系统于上周抵达了肯尼迪航天中心。植物培养高级系统是为美国航空航天局打造的最大的植物舱。这套工程开发系统由卡车运送至国际空间站准备设施处,之后被转移进实验室。在实验室里,美国航空航天局的工程师以及工程服务合同内的科学家和技师,都将使用这套测试设备进行训练,学习如何对它进行操作和组装,为明年迎接真正的植物培养高级系统做准备。他们还将测试植物培养设备的各系统如何与科学研究进行整合。
美国航空航天局肯尼迪航天中心的工程师设计了植物培养高级系统的部分子系统,并且制造了飞行培养舱,其他子系统由威斯康星麦迪逊的ORBITEC公司设计制造。该设备是一个具有可控环境的闭环系统,可以容纳大型植物。整个系统使用红、绿、蓝色LED光照,和目前国际空间站上的Veggie蔬菜种植系统类似。植物培养高级系统还可以使用白色LED光照和红外线。此外,植
物培养高级系统将装备180个传感器,并且光输出量是当前Veggie蔬菜种植系统的4倍。
肯尼迪航天中心的科学家开发了可以整合入植物培养高级系统的科学载荷,用于国际空间站上的植物生长实验以及地面控制实验。载荷集成工程师会和雅克布斯公司一起,根据《测试与运行协作合约》,将包含种子的科学实验整合到植物培养高级系统中去。雅克布斯公司的研究者同样为植物培养高级系统提供了实验空间和技术支持。该项目的小规模实验名为“植物培养1”号,或PH01,将包含拟南芥、卷心菜和芥菜类的小型开花植物。PH01和植物培养高级系统都会在2017年被送上国际空间站。
2016年12月6日
昨天,也就是星期一,肯尼迪航天中心Veg-03实验地面对照组进行了第一次莴苣收割, 开启了应用“割韭菜式”的方法进行的四次连续作物收获。这种方法的理念是每10天收割一次“极品红”长叶莴苣,只摘掉每一株的部分叶片,让剩下的叶片继续生长。
与地面实验的收获方式不同,12月2日在国际空间站里,宇航员享用了他们的劳动成果。而肯尼迪航天中心收获的蔬菜则在包装、称重后,被冷冻起来供未来使用。地面Veggie系统是为了给在轨种植提供对照组。国际空间站上未来几次收获的蔬菜将会被保存起来,在返回地面航天中心之后供科学家对比研究使用。对比研究不仅包括太空和地面种植的产量对比,还包括食品安全分析,研究者将评估“割韭菜式”方法造成的叶片表面微生物含量随时间的变化。
2017年1月20日
今天,宇航员佩吉・威特森启动了新一轮国际空间站蔬菜种植实验。名为东京小白菜的白菜品种首次在太空中进行栽培。选择这种白菜是因为它生长迅速,具有很高的营养价值,并且风味独特。威特森将作为在轨种植的负责人,在为期一个月的时间里照料这些白菜。
2017年4月3日
今天,宇航员佩吉・威特森将在国际空间站种下第二批白菜,也是Veggie蔬菜种植系统的第六批作物。在两个月的种植期内,威特森将会定期采摘白菜叶供宇航员食用,同时进行科学研究。这将是国际空间站成员第二次使用“割韭菜式”的方法收获作物,以期增加蔬菜产量。此前这种方式被用于“极品红”莴苣。这一次,威特森拿到的种植指南根据第一批白菜表现出的需水量更大的生长特点进行了修改。
不断强化的主动意识
从大环境的变化来看,目前我国航空航天企业的主动信息化意识正在逐步增强,这与10年前的情况大不相同。不少了解行业需求的专家回忆:以前航空航天企业在信息化与信息安全领域一直都被技术提供方以“先入为主”的思想左右,技术方显得较为强势,而需求方则因对技术和自身需求不了解而被迫接受技术的灌输。但随着企业信息化意识的逐年提升,企业的信息化安全意识主动性不断增强,市场也从产品导向转向了需求导向。熟悉这一市场的普元信息军工业务部技术总监郑星光回忆,在航空航天领域,国外不少产品动辄上千万元的采购费与数百万元的维护费用让不少企业用户饱受煎熬,由于信息化产品的延续性很强,不少企业一时很难摆脱高昂的维护费,因此满足个性化需求和实现信息安全自主可控的过程并不顺利。但可喜的是,随着需求导向性市场的不断完善,特别是2014年以来行业对于安全可控的需求有了更加显著的提高,企业的个性化需求也更加具体,航空航天企业对于信息安全的掌控性要求更高,这进一步打破了技术市场的垄断。
目前,国内外航空航天领域信息安全的技术及软件差距正在缩小,技术平台也几乎处于同一起跑线上。同时,在新一轮的“十三五”规划中,也将对于如何选择更加开放的信息化软硬件产品及平台给予进一步指导。这为开放性的产品和众多国内技术、软件企业提供了良好的发展空间。
同时,从本土化的角度来看,国内从事信息化技术服务的企业应该更了解国内企业的需求,在技术上更能够做到统一规范,这一点是国外企业所无法适应的。
不同于传统ERP企业,我国的航空航天企业多是采取科研+生产的模式,对于技术的了解程度很高,对于信息安全也有着自己的标准。安全可控推进过程要遵循技术调研、方案论证、试点实施、全面推广来进行。因此必须认识到,安全可控并不是简单国产化,也不是简单的设备、软件替换,而是用新一代的开放弹性架构来重构 IT 系统。例如成飞集团对于安全技术的要求就特别强调了其灵活适应性,而定制化的产品显然无法适应。这需要软件、平台方在基于知识积累的基础上实现构建式开发。
弹性平台脱颖而出
目前在航空航天行业的信息安全也划分为软件、硬件、数据、网络等不同领域。同时航空与航天两个领域本身也存在较大差别,不同领域的市场情况也各不相同。拥有众多行业(特别是航空航天领域的软件平台建设)经验的郑星光坦言,软件平台的特点之一就是“安全可控”,只有搭建合理有效的软件平台才能实现航空航天信息化的“安全可控”和IT架构的开放弹性。
例如,针对航天航空信息化“安全可控”推进策略,把信息安全的主动权交给用户的做法。这种做法把航空航天信息化技术平台架构分为四个层面:最下面是基础设施平台化,第二层次主要是数据管理平台化和业务流程平台化,第三层次是应用开发平台化、科技管理平台化、运维监控平台化,最上面是服务支撑平台化。在这样的“大平台”构建下,航空航天信息化技术平台能够有效解决技术一致性、敏捷可靠、安全可控、自动化运维等行业痛点,用开放、弹性的信息化科学管理实现“七统一”信息平台。
在安全可控层面,基于开放式技术路线,提出航天航空信息化安全可控推进策略。该策略分为直接引用、直接替换、平台迁移、系统迁移四种方式。直接引用,是指在新技术、新模式带来的新应用需求方面,可以直接采用安全可控的软件产品和解决方案。直接替换,是指对于基础软件,可以直接采用替换策略,对非安全可控的软件直接采用1:1的替换策略 ,如应用服务器、消息中间件、数据库、操作系统。平台迁移,是指对信息化基础平台进行替换:对企业应用架构支撑平台,如SOA开发平台、流程平台、业务集成平台、数据平台、监控平台,进行统一的迁移。系统迁移,是指将企业的整体信息系统整体迁移到安全可控的软件、硬件产品和解决方案上。在平台迁移过程中,需要对建立在企业应用平台之上的应用进行分批、分阶段进行迁移工作;最终完成所有的应用系统完成迁移工作,使得企业的应用全部构建在自主掌控的硬件、操作系统、数据库、中间件、企业应用平台之上。
美国航空航天局地球观测站公布了一组照片,展示了哥伦比亚加勒拉斯火山的景象。
加勒拉斯火山是全世界最危险的15座活火山之一,位于哥伦比亚西南部的纳里尼奥省境内,距省会帕斯托直线距离不到10千米,与帕斯托的海拔高度相差大约1600米。
上面的第一幅照片是一幅雷达扫描图像,由“湾流”C-20A飞机上搭载的无人机合成孔径雷达(UAVSAR)拍摄于2013年3月13日。第二幅照片是Landsat 7卫星于2002年10月14日拍摄的自然色照片。这两幅照片都显示了加勒拉斯火山及其附近的帕斯托市。
UAVSAR是美国航空航天局喷气推进实验室研制的地形探测新工具,它能够向地面发送L波脉冲信号。这些微波信号能够穿透云层或树木的阻挡直达地面,然后反弹回传感器,最后被转化成三维图像。通过这种技术,科学家可以对地表形状的变化进行精确观测。通过对多幅UAVSAR图像之间干涉图样的研究,科学家能够发现火山活动造成的地表变化。
破裂的蓝日
太阳并不是巨大的蓝莓。太阳之所以会和小小的蓝莓看起来有点像,是因为拍照是透过太阳大气中低含量的游离钙发光之远紫外CaK波段滤镜,然后再把假色照片反色所造成的。这种太阳影像颇具科学价值,因为它突显太阳色球的某一层,呈现了太阳表面所具有的碎裂质感,把较低温的黑子变得很明亮,而黑子周围的炽热活跃区反而变得很暗。太阳在11年的活动周期中,现在接近极大期,并在不久前产生强大的日闪。在太阳发生爆发时,高能粒子喷流有时会冲撞地球磁层,引发精彩的极光。
2013年5月13日20时46分24秒,湖北省恩施市区夜空突然出现一个不明飞行物,仅出现几秒后就消失在黑暗中。该不明飞行物呈V字形火箭状,边缘略显红色,放射出超长光亮,光亮照射处可清晰地看出该物体正在向空中喷出气体,形成云雾状分散开来。
据网友反映,这一不明飞行物在湖北恩施、湖北宜都、云南、四川等地均有人肉眼看见,有网友称可能是太阳日冕爆发形成的光亮,也有人称是西昌发射卫星所发射出来的光亮。
5月14日上午,中国科学院对这一事件做出回应说,5月13日21时中国科学家再次成功进行高空科学探测试验,对电离层、近地空间的高能粒子和磁场强度与结构进行了探测,并认为这一UFO便是高空探测火箭。
太空岩石撞击月球制造巨大光球
一台监控月球的望远镜捕捉到一块40千克重太空岩石撞击月球表面制造出一个明亮闪光的瞬间。这次发生在3月17日的爆炸是美国航空航天局观测流星体撞击月球以来规模最大的一次。迄今为止,该航天部门已记录下300余起天体撞击月球事件。一颗环绕月球轨道运行的美国航空航天局卫星正在寻找这个最近形成的撞击坑,科学家估计它可能有20米宽。美国航空航天局说,这个闪光很亮,以至于任何人不用望远镜都可看到这颗流星撞击月球的瞬间。这块岩石直径约0.3米,以每小时约9万千米的速度撞击月球。
送间谍望远镜监测火星
5月17日消息,前段时间美国航空航天局意外地从美国国家侦察办公室获得了两台强大的太空间谍望远镜,在经过考虑后,美国航空航天局现在可能会决定将其中的一台发射到火星去。
自从意外拿到这两台望远镜设备之后,美国航空航天局便一直在琢磨发挥它们价值的最好办法。要知道,这两台被美国情报机构捐赠给美国航空航天局的望远镜设备,每一台的观测能力都可以媲美哈勃太空望远镜。
将这样的望远镜送入火星轨道,将可以使科学家获得有关火星表面以及外太阳系区域的大量高精度图像。上图是运行于火星轨道的MOST(火星轨道空间望远镜)的示意图。
在墨西哥羽蛇神殿地下深处的一个隐秘洞室内,墨西哥国家人类学历史研究所的考古学家发现数百个神秘的金色球体。至于这些球体的用途,考古学家尚无法给出一个明确答案。
最近几年,不管是围绕地球的卫星还是飞往宇宙深处的探测飞船,正逐渐采用电动引擎,而不是传统的化学引擎。对美国航空航天局来说,在其制订了载人火星飞行计划的今天,电动引擎很可能将是其未来的一项关键技术。
5月20日消息,美国休斯顿大学和国家机载激光测绘中心的研究人员认为他们可能在洪都拉斯发现失落的“黄金城”,也就是据说拥有大量黄金的白色之城。研究过程中,他们借助高科技激光测绘设备,允许飞机“看穿”茂密的森林,进而帮助他们得出这一重大发现。
近日,美国航空航天局专事系外行星搜寻的开普勒空间望远镜发生严重故障,导致正常的观测工作被迫暂停,但是工程师目前并不打算就这样放弃这台太空利器。
一颗神秘的星球,为何会吸引全球的关注?登陆火星的梦想背后。有着怎样的人文意义?近日,“移民火星”计划引起了全球的普遍关注和广泛议论。虽然这一计划从开始便像天方夜谭,到现在更像是坑人的陷阱,但全球报名的热度还是反映出人类具有浓厚的“火星情结”。
发现地球以外的宜居星球
也许是对霍金提议的回应,美国国家航空航天局于2011年12月5曰宣布,他们发现了一颗太阳系外行星。这颗行星被命名为开普勒-22b,与地球环境相似,可能适宜人类生存。美国国家航空航天局的声明是迄今以来对包括霍金在内的一些人提出的移居地球以外星系的比较正面的回应之一,此前,包括美国国家航空航天局和其他一些天文、航天航空专家也提出过人类有可能移居火星、月球等星球。
那么,现在发现的开普勒-22b是一颗什么样的行星,是否与地球完全相同或相似呢?美国国家航空航天局作了一些初步的介绍。
开普勒22b行星位于宜居-带内,宜居带是指行星距离恒星远近合适的区域,在这一区域中,恒星传递给行星的热量适中,行星表面既不太热也不太冷,因此可能适合人和其他生物生存。另外,开普勒-22b属于另一个恒星系,它在这个恒星系中的位置与地球在太阳系中的位置相似,开普勒-22b围绕恒星公转的周期是290天,而地球围绕太阳公转的周期是365天。研究人员据此推测,开普勒-22b表面平均温度大约是22摄氏度。
另外,开普勒-22b的直径为地球的2.4倍,其体积介于海王星与地球之间。研究人员目前认为,这颗星球表面可能被海洋覆盖,而这种海洋可能与地球海洋相同,因此开普勒-22b“可能适宜生命生存”。
此外,美国国家航空航天局还指出,人类可以移居地球以外的宜居星球不止开普勒-22b一个,而有可能超过1000颗。开普勒太空望远镜于。2009年发射至太空的。目的是搜寻与地球类似的行星。开普勒太空望远镜上装有9500万像素相机,其任务是在天鹅座和天琴座的大约10万个恒星系中搜寻类似地球的行星。目前,开普勒太空望远镜已发现1000多颗可能适宜生命生存的星球,其中10颗可能位于宜居带内,但仍需进一步研究。目前只有开普勒-22b被证实是位于宜居带串的行星。
移居其他星球的交通工具
人类移居其他星球确实存在可能,但是,要把这种可能‘变成现实需要解决很多问题,其中一个重要和最直接的问题是,用什么样的运输工具把人类送上其他星球。
把人类移居到开普勒-22b或其他宜居星球有两类运输工具,一是航天飞机或宇宙飞船,二是太空电梯。
人类现在已经能使用航天飞机和宇宙飞船载人飞行,但是对这类航空航天器有非常高的技术和材料要求。例如,航天飞机和飞船升空和返回都要经过大气层,所以进入大气层的角度要经过严格计算。角度小了会脱离轨道,角度大了可能会产生剧烈摩擦而烧毁。另外,载人飞行的航天飞机和飞船还要防止太空中的辐射对人造成伤害。
以防止航天飞机和飞船外壳烧毁为例,现在的航天飞机外壳采用钛合金制作,还要涂上多层绝热材料,例如,改性酚醛树脂。此外,航天飞机最哆R层还有一层隔热瓦,是由特殊陶瓷制成的,并且可以随时脱落。这使得航天飞机进入大气层时当外层温度升到一定程度就脱落掉,相当于脱一层皮,以保护航天飞机和其中的
宇航员
然而,以目前的技术来看,航天飞机和飞船是否能飞行到达像开普勒-22b行星的距离不仅对这类航天器的外壳有更高要求,而且对其飞行和保护飞行器内的生命也提出了更高的要求。因为,开普勒-22b距离地球大约有600光年,人类要乘坐现有的航天飞机或宇宙飞船前往这颗星球需要2200万年。这也意味着,即使航天飞机或宇宙飞船的各项技术符合要求,人类也不可能到达这颗星球,因为按现有人类的寿命,飞船上的所有人在远未到达开普勒-22b之时就早已全部死亡。
太空电梯是另一些研究人员的设想,他们计划建造的太空电梯可向天空延伸620.00英里,只不过这种太空电梯是一种电缆,像一个旋转套索,通过向心力牵引来固定和向天空延伸。而且,随着未来纳米材料和技术发展到实用阶段,可以建造出更轻薄、更坚硬的管材,有望使太空电梯延伸得更高,而且成本更低。不过,这一切现在只是纸上谈兵。即使太空电梯能达到实用的阶段,人类是否能沿着这样的电梯爬向其他星球也存在很多问题,例如,如何防范太空的辐射、超高温和超低温,以及如何在缺少氧气的太空呼吸。
其他星球的环境是否适宜人类?
人类移居其他星球的另一个重要条件是,其他星球必须像地球一样适宜人类生存。而要明确其他星球适宜人类居住必须实地探测。美国国家航空航天局认为开普勒-22b行星适宜人类或生命存在全都是一种猜测,并没有经过实地考察,因此开普勒-22b行星及其他类似地球的星球可能适宜人类居住只是一种理论上的推测。
那么,适宜人类居住的条件应该有哪些呢?水、空气、阳光、适宜的温度和粮食等都是必须的。但是,迄今为止,人类对可以触及的星球的探索都表明,其他星球上这些物质都不存在,有的星球上可能存在一些物质,但也只是一种估计。例如,月球上是否有水也存在争议。2009年11月13日美国国家航空航天局宣布,月球坑观测和传感卫星获得的撞月数据显示,月球上存在水。但是,这一发现也受到质疑。
同样,2007年3月,欧洲航天局的火星快车号探测器发回的数据显示,火星南极地区的冰盖直径约有1000公里,总面积比美国得克萨斯州还大。探测器的雷达设备测出,冰层厚达3.7公里,体积约有160万立方公里。虽然冰层含有颜色偏暗的尘埃杂质,但冰层中固态水的含量估计超过90%。但是,即使月球和火星上有水,这样的水是否适宜人类直接饮用,也有待更深入的调查和研究来确认。
另一方面,迄今为止所有科学研究的发现证明,其他星球和外太空的环境对适应了地球的人类其实是有巨大危险的。其他星球和外太空的环境缺少氧气,充满电离辐射、高能粒子等。另外,人类即使能移居其他星球也还面临着微重力的巨大挑战。
辐射是人类移居其他星球所面临的巨大挑战之一。在太空中的辐射主要有x射线、γ射线、字宙射线和高速太阳粒子。前两者已被大量的事实证明是致人患癌和其他疾病的重
要元凶,而后两者还没有研究结果证明它们对人的危害有多大,但危害是显而易见的。宇宙射线是由低原子的氢到重原子的铀的离子组成,是一些高能粒子。在地面上的粒子加速器上的实验表明,动物吸收高剂量的粒子会造成神经脑组织损伤和癌症等疾病。
男一方面,在太空和其他星球上人类会因微重力环境下的失重而造成肌肉和骨骼的萎缩。
由于失重。还可以造成人的内耳平衡器的失常。导致前庭一视觉反射的损害,长时间都不能把眼光集中到目标上,同时会让人失去方向感。由于存在这些危险,人类在移居其他星球之前必须把上述情况弄清。现在,人类显然不可能弄清开普勒-22b行星上的情况。但是可以通过弄清其他与地球相似的星球来了解这些情况。以火星为鉴
目前,人类正在了解火星上的环境是否适宜人类或生命生存。2004年1月9日,美国航空航天局宣布,勇气号火星车首次测量了火星上的地表温度,发现火星表面温度为零下15摄氏度至零下5摄氏度,这意味着火星上的气候比较“宜人”,与地球上的温差变化有相似之处,可供人类居住。但是,温度只是其,中一项条件,更重要的是其他条件,如是否有氧气、水以及是否有辐射。
有鉴于此,2011年11月26日美国航空航天局又发射了另一个火星车――好奇号去火星,主要是探索火星过去或现在是否存在适宜生命生存的环境。但是,这一任务也极具挑战性,因为好奇号火星车要行进9亿公里,预计于2012年8月6日在火星着陆,展开为期一个火星年(约687个地球日)的探测活动。
通过好奇号上的设备,如火星样品分析装置和全景摄像机,人们可能获得许多关于火星真实环境的清晰图片,以此来推断火星表面之下的水冰是否可以用来提取氧气和液态水,或者可否直接从大气里获得氧气;同时,也能从火星上所获得的样品得知火星尘土是否有毒,火星表面是否有沙尘风暴,人在上面是否会受到影响,人类是否能够在火星上获得可资利用的资源等等。
男一方面,2007年,美国的另一个火星探测器――奥德赛在火星赤道附近发现了一个奇特的地下洞穴系统,其中至少包括7个巨大的洞穴,它们的昼夜气温变化不大,而且能阻挡飞沙走石、狂风暴雨。研究人员运用热红外成像技术对其中两个洞穴进行了进一步勘测。发现其温度在一天之内相当恒定。在白天,洞穴内比地表上能晒到阳光的区域要冷,但比在阴影下地区温度高;在夜里,洞穴温度则高于周围地区。
如果人类登陆火星,这些洞穴将是建立基地的最佳选择。因为,人类如果想移居火星和其他星球,需要首先在这些星球上建立基地。这就像在地球上一样,洞穴能为人类提供遮蔽,特别是抵挡沙尘暴和极端的天气。如果在火星上有洞穴,即使在这个红色星球上有各种辐射和危险物质,洞穴也能为移居者提供帮助,比如它们能抵挡流星雨、太阳风暴、紫外线和太空高能粒子对移居者和探索者的侵袭。
移居火星要等1000年
显然,火星是人类目前所探索到的最理想的移居地,因为它的各种环境与地球相似。火星是除金星之外离地球最近的行星,它离地球5570万~12000万公里。火星比地球小一些,半径为地球的53%,体积为地球的15%,质量为地球的11%,表面重力为地球的38%。火星有稀薄的大气,95%是二氧化碳,还有3%的氮,大气密度约为地球大气的1%。火星每24.63小时自转一圈,并在围绕太阳公转,周期为687天,因而与地球一样,有四季分明的气候。
美国火星协会制定了一个人类移居火星的计划,在%000年后人类可能移居火星。
第一步是给火星加热,因为火星表面温度为零下15摄氏度至零下5摄氏度。加热的方法有多种,如让一颗直径2.5公里左右的小行星去撞击火星,撞击产生的巨大能量将使火星上的1万亿吨冰融化成水,或者把一面直径超过120公里的大镜子安装在火星表面21公里以上的轨道,让太阳光反射到火星。
第二步是形成雨雪等天气现象。对火星加热后,火星土壤中释放出来的二氧化碳可以在20年内让火星温度再升高5.6摄氏度,这时候一些冰开始融化成水,水也开始蒸发,并形成雨雪等天气现象。
第三步是绿化。在2250年左右,火星上的大气含量将达到0.21个大气压,火星已经可以生长植物。第四步是制氧,因为植物生长后就可以提供氧气。最后是再等待1000年,火星上能释放出足够人类自由呼吸的氧气。
2020年11月18日下午,第十四届航空航天月桂奖颁奖典礼在北京成功举办。那么你们知道关于第十四届中国航空航天月桂奖心得感悟范文内容还有哪些呢?下面是小编为大家准备第十四届中国航空航天月桂奖心得感悟范文五篇,欢迎参阅。
中国航空航天月桂奖心得感悟范文一我爱祖国的航天事业也许是父母给予我一个特殊的“符号”—陶嫦娥,所以从小的我就是一个充满幻想的女孩,我幻想将来有一天我能像嫦娥一样飞上天空,能在浩瀚的苍穹和无垠的宇宙中有一个舒适而温暖的家。小时候,我总缠着妈妈给我讲我们中国航天事业的发展,妈妈告诉我,我国航天事业起步于20世纪60年代,1970年4月24日,寂寞而辽阔的茫茫太空中,第一次响起了中国人的声音,中国成为世界上第五个能够发射卫星的国家从此开始了中国的航天事业。2003年10月15日,我在电视的屏幕上看到了“神舟五号”载人航天飞船发射成功,10月16日6时23分,飞船在环绕地球14圈后成功返回祖国大地。这是我国首次载人航天飞行的成功,向全世界庄严宣告:中国已经成为第三个独立掌握载人航天技术的国家
。2005年10月12日,这又是一个令人惊心动魄的时刻,中国第二艘搭载太空人的飞船“神舟六号”再次将两名中国宇航员费俊龙和聂海胜送入太空。在经过115小时32分钟的太空飞行后,飞船返回舱于17日凌晨4时顺利着陆,这又是一个具有里程碑意义的重大胜利。看了《我的祖国》这本书,让我知道了许多关于航天的感人事迹。第一个令我热泪盈眶的故事是万户飞天的故事,中国明代的官员万户,是世界历史上第一个试验乘火箭上天的人。他用两排47支的火箭捆绑在椅子下面,自己坐在椅子上,手拿两只大风筝,然后叫人点火发射,巨大的反冲力将他送上高空,但是天有不测风云,随着一声巨响,第二节火箭筒在空中发生了爆炸,顷刻间,他变成了一团火球,坠落在地。万户牺牲了,万户为光荣的航天事业做出了伟大的奉献,他那勇于探索和不怕困难的精神使我不得不为他所折服,在人们的心中,会永远记住万户这个响亮的名字,国际天文学联合会将月球上的一座环形山命为“万户山”,而在我的心中,万户已成为了在我面对困难和挫折的一种鼓励,一种坚持,更是一种激励我进步的理想。
第二个是在载人航天工程的研制、建设中,广大科技人员、工人、解放军官兵做出的贡献:有的人为了工作的及时、方便,将铺盖搬到了工厂车间;有的人积老成疾,几次住进了医院;有的年轻人虽风华正茂却华发早生;有的人甚至为此付出了全部心血与生命,未能等到成功的那一天便猝然长逝。这些都体现了中国航天人的团结合作,默默奉献,勇于探索,锲而不舍的科学精神。所以我要从小培养与同学团结合作,遇到困难要有勇于探索,锲而不舍的精神,有一颗爱国之心,我相信我一定能的。我爱祖国的航天事业!温泉小学:陶嫦娥
中国航空航天月桂奖心得感悟范文二随着天文观测技术的发展,现代航天器将人们带入了崭新的航天时代。我热爱宇宙,更热爱航天,我的理想就是当一名航天事业的战士,乘着载人飞船去遨游太空,探索宇宙。
我对航天的理解很浮浅,认为飞机、火箭飞上天就是航天,实际航天领域研究的东西非常广泛,也非常深奥,不管我对航天认识的深与浅,但我非常喜欢航天。
记得小时候,大人们给我买的玩具中我最喜欢的就是飞机,现在家里还有两架遥控飞机模型保存的好好的;还记得我上幼儿园中班的时候,我和爷爷一起做了一支火箭模型,并在全幼儿园观展;上了小学我参加的是航模兴趣小组,在小组里我做了六架飞机模型。当我制作的飞机模型飞在天空中的时候,我想起了杨利伟叔叔,他乘着我国自己建造的载人宇宙飞船遨游太空,这一创举在全世界面前为我们中国人争了光露了脸。
随着年龄和知识的不断增长,我对航天的理解也逐渐加深了,同时脑子里的疑问也一个一个的接踵而来,如:火箭没有翅膀是怎样飞起来的?人造卫星在天上会不会掉下来?再如:载人飞船为什么能遨游太空?……带着这些问题我买了一些有关“宇宙、太空、自然科学”方面的百科全书。通过学习我初步了解到:火箭是利用发动机向后喷射高温高压的燃气产生及作用力以获得前进推力,并由此向前运动的飞行器,它一般由动力系统、控制系统和结构系统三部分组成。人造卫星和太空探测器是无人驾驶的航天器,它拥有高度精密的自动控制装置,迄今为止它们已先后对月球、金星、火星、哈雷星等近距离或实地考察,并取得了丰硕的成果,因此人类称它为“宇宙信息的侦察兵”。人类除了派人造卫星和探测器到太空考察外,也希望自己能够飞上太空,载人飞船就是人类遨游太空的工具之一,它一般由座舱、轨道舱、服务舱、对接舱和应急救生装置等部分组成。座舱是飞船的核心,轨道舱内装有各种实验仪器,服务舱则是为航天员提供生活保障的地方。载人飞船可以独立进行航天活动,也可作为往返于地面和空间站之间的“渡船”,并能与空间站或其他航天器对接后联合飞行。我国自行研制的天宫一号和神州八号于11月3日凌晨1时36分首次空间对接成功,这是在美国、俄罗斯进行首次交会对接试验40多年后中国成为世界上第三个掌握自动空间交会对接技术的国家,这说明我们国家的航天技术已达到了世界顶尖水平,我为之骄傲和自豪,同时我也更加热爱航天了。
我是一名少年儿童,是祖国的未来,我知道宇宙间还有许多奥秘等着我们去探索和发现,航天领域里还有许多难题在等着我们去认识和攻关,因此,为了实现自己遨游太空探索宇宙的美好理想,长大后为我所爱的航天事业贡献力量,从现在起我要努力学习科学文化知识,牢牢掌握过硬本领,争做一名优秀的少先队员。
齐齐哈尔市第三十四中学初一:祝朝遐
中国航空航天月桂奖心得感悟范文三航天航空,是一个大国崛起的标志,是一个大国屹立于世界民族之林的根本。正因为人类对未知世界的向往及人类的求知欲,才有了今天的航天航空。航天航空是世界历史上开天辟地的大事,关系到世界科技技术、经济等方面的发展。我们需要航天航空,我们更要支持航天航空事业的发展。因为有了航天航空,才有了中国的腾飞。
没有航天航空,怎么会有中国的繁荣富强;没有航天航空,怎么会有世界科技的腾飞;没有航天航空,怎么会有揭开宇宙神秘面纱的基础;没有航天航空,怎么会有将古老神话变成现实的能力……
自古以来,中国一直向往着太空,从古代的嫦娥奔月到如今的嫦娥一号升天,从东方红一号到神舟飞船系列,从北斗导航卫星群到建立自己的空间站。从1992年启动载人航天工程以来,中国航天不断取得新突破,成为世界上第三个独立掌握载人航天技术、独立开展空间实验、独立进行出舱活动的国家。中国的航天航空目标致力于全面突破和掌握近地空间长期载人飞行和服务技术;突破和掌握近地空间组合体的建造和运营技术;开展较大规模和较高水平的空间科学应用;为开展载人登月等未来发展奠定基础等。
因为航天航空事业是一项巨大的系统工程,所以它的发展基础必须是:综合国力强盛,经济发展水平高,有一定的财政支持,有一批从事航天科技事业的骨干人才队伍,有先进的科学技术的发展水平。这样才有可能发展航天航空事业的腾飞。有了航天航空,才有中国的腾飞。
因为航天航空技术是科技密集综合性尖端技术,它体现了现代科学技术多个领域的成就;发展航天航空能体现一个国家综合国力,提高我国的国际地位;航天航空的发展能更好地开发太空资源为地球人类造福;航天航空是人类发展的一个新阶段的开始,因为人类可以通过航天航空的桥梁,转移到其他星球居住和生活,开发出更美好的生活空间,这不是可望而不可及的事情。航天航空促进了新学科的形成、新材料的研发、新资源的探测、新民用产品的生产。
在不久的将来,我们将会充分开发太空的旅游资源,让进入太空旅行成为一件平常事,让人们更进一步地与太空有亲密接触。航天航空技术的发展为我们进入太空奠定了基础。在未来,我们将能用我们
的双眼看看神秘的太空和美妙的仙境以及我们的美丽而浩瀚的家园—地球。太空之旅将不会是遥不可及,因为有航天航空。不久,人类将主宰太空,实现人类发展的革命。
作为学生的我们应怀有探索浩瀚宇宙的决心和勇气,努力学习科学文化知识,为航天航空的发展做贡献,为航天航空事业的腾飞而努力。未来中国的发展离不开航天航空,航天航空的发展更需要我们。
航天发展,中国腾飞!
中国航空航天月桂奖心得感悟范文四尊敬的各位评委们,敬爱的老师们:
大家上午好!
我们是祖国的花朵,祖国的未来。在我们心中都有一双“隐形的翅膀”,能让我们的中国梦飞上蓝天,绽放绚丽。今天,我演讲的题目就是我的中国梦——航天梦。
一个国家的梦想是什么?用国泰民安四个字来概括比较贴切。中国,是有着五千年文化史的国家,从古至今,名垂青史的人物有很多,他们都为国家的繁荣昌盛,奉献出了自己的全部力量。我想:为什么我就不能为伟大的祖国也尽一份力呢?因此,我从小心中就有着这样一个念头——当一名宇航员。
我十分向往宇宙,只得说,我与星星有缘。打从我记事起,每到晚上,我就爱趴在屋檐下看星星,那一颗颗闪烁着微弱光芒的星星,究竟是怎么样的呢?后来,我长大了,通过学习《科学》这门课程,我才渐渐明白,地球是多么庞大,星星是多么可爱呀!了解了这些知识后,我才觉得,那些亲自登入月球的宇航员们真是太了不起了!
我8岁那年,本来不爱看新闻的我,却跟着爸爸这个“新闻迷”看起了新闻。因为我被一则新闻吸引住了——“中国神舟七号登上月球”大家知道是谁这么厉害吗?就是航天员霍志刚,刘伯明和景海鹏。霍志刚出舱作业,刘伯明在轨道舱内协助,实现了中国历史上第一次的太空漫步,令中国成为能进行太空漫步的国家,他们真是我们中国的骄傲,也是我心目中的英雄。
此时,我多么希望自己有朝一日也能登上月球,在星星的海洋里飞翔啊,看看月球究竟是什么样子,上面会不会有嫦娥、玉兔、和吴刚叔叔?
不过,我知道,要实现自己的梦想,不光要学好科学文化知识,还要有健康的体魄,光有念想,没有实际行动一定是不行的。所以,现在我的饮食、生活习惯都发生了变化。
为什么要实现我的中国梦呢?
我们中国,是一个拥有十几亿人口的大家族,每一个儿女心中,都有着一个小小的梦,小梦连着大梦,一个个小梦连接起来,就是一个大大的梦,这,就是中国梦!
实现中国梦,让中国更加繁荣、富强。让人们过上更好的生活,所以,请大家不要放弃自己的小梦,每一个人,都有实现梦想的资格!
中国航空航天月桂奖心得感悟范文五伟大的事业孕育了伟大的精神。新一代航天人在攀登科技高峰的伟大征程中,以特有的崇高境界,顽强的意志和杰出的智慧,铸就了载人航天精神。这就是特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献的精神。这些精神永远值得我们去学习。
生活上刻苦精神永远美好。人生之路不可能是永远平坦的。每个人,总会遇到这样或那样的困难和挫折。我们必须要在挫折和困难中奋起。这就需要有刻苦的精神,特别能战斗和特别能公馆的精神了。“吃得苦中苦,方为人上人。”学习上刻苦精神永远美好!
团结就是力量,是治国之本,更是治校之本。试想,一个集体,如果内部不团结,还出现分歧的话,那这个集体会强大吗?不止这样,一些有图搞破坏的人,在这个时候大力进攻,那损失更是不堪设想。
科学与人文并举。从小,这一句老话就不断地在我们的耳边回响:爱科学,学科学,用科学。但是,真正落实到的,又有多少人呢?友人认为,只要学会做人和文化知识就可以了,不用在学什么科学了。先进的科学技术,对一个强大的国家来说,是必不可少的。身为祖国的“花朵”的我们,不但要做到科学与人文并举,还要做到规范与个性共存!
艰苦的条件锤炼了中国航天人特别能吃苦的精神。中国航天事业是在极其艰苦的条件下起步的。茫茫的戈壁,浩瀚的海洋,广大航天工作者为了早日实现飞天之梦,不辞劳苦,日晒雨淋,克服了无数的困难,付出巨大的牺牲。严酷的挑战铸就了中国航天人特别能战斗的精神,崇高的使命焕发了中国航天人特别能攻关的精神。我们青少年,更应该在学习上多下苦工,好好学习。在生活上、学习上,遇到困难和挫折,不要逃避,不要退缩,要知难而进,一往无前,敢于胜利。有的同学,在生活中遇到了一点点的挫折,就对人生失去了信心和希望,觉得世界上什么都不是好的。于是,就自寻短见,恨离人世。要知道,这个世界是非常美好的,我们要珍惜生命,好好地享受这美丽的人生。就算它是不好的,那也是无可改变的事实。就像航天人员要在严峻的环境中训练一样,那严峻的环境已是无法改变的事实,那只有改变自己,去攻破这个难关。所以,我们不能因为一点点的挫折而放弃自己的使命,而是要在环境中、在艰苦中、在困难中成长,成就自己的人生和使命。学习上也是如此。学习靠的不是小聪明,而是刻苦。读书要用功,持之以恒地刻苦学习、钻研,这才是学习上刻苦精神永远美好的表现。
团结奋斗培育了中国航天人特别能奉贤的精神。我国载人航天工程是中国航天史上规模宏大的系统工程。广大航天工作者不论前方后方,不计名利得失,履行职责,坚守岗位,形成了强大合力。我们都生活在同一个大集体中,都为了一个共同目标——保护集体,就应该淡泊名利,不计较个人得失,甘于奉贤,团结一心,共创辉煌。“团结就是力量”,这是一股强大的力量,是一股催人前进的力量。有了这股力量,可以排除万难,勇往向前,达到目标。大至世界全人类、国家,小至班集体、家庭,都要团结。有的同学不顾集体利益,一心只为自己。例如他在拌种来回走动,看见一张桌子跌在地上,他不但不把桌子弄好,而且还残忍地踢上一两脚,是桌子雪上加伤。又例如是拔河,内部不团结,那肯定是全军覆没。
火星上为什么可以存在液态水?
火星的大气十分稀薄,密度不到地球大气的1%,主要成分包括二氧化碳(95.3%)、氮气(2.7%)、氩气(1.6%)、氧气(0.15%)和水蒸气(0.03%),大气气压只有500~700帕,约等于一个标准大气压的二百分之一。火星表面温度通常极其寒冷,根据“探路者”卫星探测火星大气的结果显示,火星白天平均温度为-13.3℃,夜晚平均温度为-76.1℃,在极端情况下,昼夜温差可相差100多摄氏度。水的熔点(凝固点)与大气压、水的含盐度有关,在一个标准大气压下,纯水的熔点、凝固点约为0℃,在其他条件下则各异。此外,美国航空航天局发现火星液态水中含有大量高氯酸盐以及氯酸盐,含有高氯酸盐的咸水使得火星水(实际上是盐溶液)的熔点比纯水低,这就使得火星上的冰并不需要达到0℃就能融化。因此在一定程度内,氯酸盐的浓度越高,火星上冰的熔点就越低,越能在更低温度下呈现液态。
火星上的水能孕育生命吗?
科学家认为水是生命之源,水的发现,让人们对火星可能存在生命产生更多联想。
人类最古老的问题之一就是:宇宙中只有我们吗?但这个问题到现在还没有人能回答。火星是太阳系中最像地球的星球,科学家向其发射了多个绕轨探测器和火星车,但此前只是在极地找到了水的固态形式――冰,以及火星几十亿年前也曾拥有海洋、湖泊乃至雪山的证据。现在人们终于发现在火星赤道附近也时不时有着液态水流动。
“跟着水走”,一直是科学家探索其他世界的重要法则。依据人类现有的认知,在地球上有水的地方,几乎就会有生命存在。现在火星发现了液态水,这能证明火星上一定有生命吗?美国航空航天局指出,火星生命更有可能是微生物,而这些微生物或许不会生活在液态水的附近。此次成果会上展示的火星液态水正是高氯酸盐为主的卤水。含有高氯酸盐的水在地球上是对生命不利的,它会将大部分微生物杀死。可能只有某些特殊的细菌才能在这种环境中存活。在火星地表,生命不可能存在的原因,除了温差变化,还有致命的射线攻击。但火星表面与众不同的“坑链”现象却带来另一种可能――火星地表下的一些天然隧道可以为生命提供一个“避难所”。
火星上发现液态水有何重大意义?
至少以目前这种状态,火星上的水是没法饮用的。不过,液态水的发现将极大地拓展人类将来的火星行动。液态水的存在,意味着它可供未来登陆火星的人类使用。美国航空航天局现在的工作重心就是,在本世纪30年代把宇航员送上火星。如果火星上没有水,那么就要用宇宙飞船运送,其代价之高昂可以想象。但有了液态水,就可以用它来分解出氧气,所以它也解决了人类吸氧的供应问题。甚至,水分解成的氧气和氢气可作为火箭燃料。即便火星上短期内无法住人,液态水的发现也为更远的星际航行提供了可能。科学家表示:未来我们可以从水包含的氢和氧中直接提取燃料,而火星因此能成为一个补给站。总之,火星有液态水,将降低未来探索任务的成本,增加人类在这个红色星球上活动的“弹性”。
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未来有望在火星上种植蔬菜水果
据国外媒体报道,宇航员可能在国际空间站种植培育生菜,但是未来生活在火星的宇航员将需要更多高热量食物才能生存下来。目前,科学家研制出一种水栽培育系统,能够在恶劣条件下种植蕃薯和草莓,未来有望在火星上种植蔬菜水果,有效保证宇航员的食物来源。
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火星陨石发现生命的证据
林杨挺带领的团队2013年在一块拇指大、重约6克的灰黑色火星陨石中,发现了10多颗比头发丝的十分之一还要细小的、成分类似于煤的碳颗粒,并证明了这种碳颗粒是有机物质,而且认为这种有机物质有可能是生物形成的。这一发现成为火星可能曾有生命的证据。此外,林杨挺的研究团队在一年前通过研究中国在南极格罗夫山发现的一块火星陨石认为,在大约2亿年前,火星上还存在地下水的活动,并可持续长达25万年之久。
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人类探测火星的理由
1996年,著名天文学家卡尔・萨根在应美国航空航天局要求而写的报告中列举了探测火星的理由:
1.火星是地球上人类可以探索的距离较近的行星之一。
2.大约40亿年以前,火星与地球气候相似, 也有河流、湖泊甚至可能还有海洋,未知的原因使得火星变成今天这个模样。探索火星气候变化的原因, 对保护地球的气候条件具有重大意义。
3.火星有一个巨大的臭氧洞,太阳紫外线没遮拦地照射到火星上。可能这就是海盗1号、海盗2号探测器未能找到有机分子的原因。火星研究有助于了解地球臭氧层一旦消失对地球的极端后果。
4.在火星上寻找历史上曾经有过的生命的化石, 这是行星探测中最激动人心的目的之一,如果找到, 就意味着只要条件许可,生命就能在宇宙中行星上崛起。
5.查明今日火星上有无绿洲,绿洲上有无生命以及生命存在的形式类型。
6.火星探测是许多新技术的试验场地, 这些技术包括大气制动利用火星资源产生氧化剂、燃料返程用遥控自动仪和取样远程通讯等。
7.虽然南极陨石提供了火星上少数未知地域的样本,但只有空间探测才能窥其全貌。
关键词:“工程材料学”;航空航天专业;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)04-0124-03
“工程材料学”是航空主机类专业(包括飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程和机械工程等专业)的学科基础课程。该课程虽然仅有48学时,但承担着为未来的航空工程师构建材料知识体系的重任,对学生今后的发展起着重要作用。本文结合近年的工作实践,对该课程在教学要求、教学内容和教学方法等方面的改革进行研讨。
一、高度重视航空和材料领域发展对“工程材料学”课程教学的影响
材料学既是基础科学,也是应用科学。材料科学与技术的发展,解决了很多工程领域的关键问题,有力地推进了相关科学和技术的进步,使得材料科学成为最活跃的科学领域,材料产业也成为国民经济发展的重要支柱产业。“工程材料学”以物理学、化学等理论为知识基础,系统介绍材料科学的基础理论和实验技能,着重培养学生把这些知识应用于解决工程实际中提出的对材料结构、性能等方面问题的能力。作为一门重要的学科基础课程,“工程材料学”具有较长的开设历史,在人才培养中发挥了重要的作用。航空航天领域的发展对工程技术人员的能力素质提出了更高的要求,特别是“卓越工程师”教育培养计划的实施,对工程类课程建设的需求更加迫切,有必要以新的形势为背景反思该课程的教学改革。航空以众多学科知识、先进研究成果为基础,已发展成为一个由多个分系统组成的大系统,需要工程技术人员采用系统工程的方法进行综合设计。现代航空技术一百多年的发展,使得人们可以在更大的范围内探索天空,也使得飞行器的工作条件更加恶劣,工作环境更加严苛。现代飞行器不仅要具有速度快、航程大、载重多等特点,还要满足节能低碳等要求。材料科学技术的发展,为解决航空航天领域的诸多难题提供了可能,“一代材料,一代飞机”已成为飞行器发展公认的规律。这对航空航天工程技术人员的材料知识提出了更高的要求。在飞行器及其主要部件的设计、制造和维护工作中,要全面认识材料的性质和特点,才能挖掘材料的潜能,充分利用材料的特性,满足工作需要。面对航空航天迅猛的发展形势,仅了解和掌握已有材料的知识是不够的。具有创新素质的工程技术人员,要了解材料科学与工程的发展方向和趋势,分析材料领域的发展对航空航天领域的影响,同时要认真研究具体工作对新材料、新工艺的要求,明确材料发展的需求。在新型飞行器的研发过程中,要综合考虑用户对飞行器总体性能的多种要求,对各项技术参数进行统一的优化。在落实对飞行器性能的要求时可以发现,很多要求是相互矛盾的,比如飞机的航程和机动性就存在着较大的矛盾。为了获得较好的综合性能,需要对飞机进行一体化设计,要及时掌握各种设计方案对飞机主要材料和工艺的要求,对飞机整体结构进行综合优化。在此过程中,各部门工程师都需要和材料系统密切配合,才能实现信息和资源共享,降低全系统的风险,提高系统的可靠性和综合性能。材料科学技术的迅速发展也对课程教学提出了新的要求。材料科学与技术是研究材料成分、结构、加工工艺与其性能和应用的学科。在现代科学技术中,材料科学是发展最快速的学科之一,在金属材料、无机非金属材料、高分子材料、耐磨材料、表面强化、材料加工工程等主要方向上的发展日新月异,促使“工程材料学”课程内容的不断充实。
“工程材料学”课程要系统讲授材料科学与技术的基础理论和实验技能,使得学生掌握工程材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面的知识。早期的航空工程结构以自然材料为主,如在美国莱特兄弟制造出第一架飞机上,木材占47%,普通钢占35%,布占18%。随后,以德国科学家发明具有时效强化功能的硬铝为代表,很多优质金属材料被开发出来,使得大量采用金属材料制造飞机结构成为可能,也使得研究者们投入了更多的精力于金属材料的探索。相应地,这一时期“工程材料学”课程内容也以金属材料为主。上世纪70年代以后,复合材料开始在航空领域应用。复合材料具有较高比强度和比刚度的优点使得工程技术人员对其抱有很大的希望。航空工程师首先采用复合材料制造舱门、整流罩、安定面等次承力结构,而现在复合材料已广泛应用于机翼、机身等部位,向主承力结构过渡。复合材料因其良好的制造性能被大量应用在复杂曲面构件上。复合材料构件共固化、整体成型工艺能够成型大型整体部件,减少零件、紧固件和模具的数量,降低成本,减少装配,减轻重量。复合材料的用量已成为先进飞行器的重要标志。相应地,复合材料必然要在“工程材料学”课程中占重要地位。钛合金的开发和应用使得飞行器具有更好的耐热能力,提高了发动机、蒙皮等结构的性能,有效解决了防热问题。“工程材料学”课程的教学内容应该及时反映材料科学在提高飞行器性能方面的新应用与新进展。与此同时,其他相关学科也取得了长足的发展,使得主机专业教学内容大幅度增加,“工程材料学”课程的教学内容和学时之间的矛盾愈加突出。
二、认真分析专业教学对“工程材料学”课程的不同要求
“工程材料学”课程是一门重要的学科基础课,是基础课与专业课间的桥梁和纽带,在航空航天主机类专业培养学生实践动手和创新创造能力,提高学生综合素质等方面具有重要作用。在多年的教学实践中,该课程对主机类各专业采用同一标准教学。虽然主机类各专业人才培养有其共性要求,但随着航空航天事业的发展,专业分工越来越细,差异化特征也越来越明显,因此“工程材料学”课程应该充分考虑不同专业的具体需求,结合各专业的课程体系安排教学。飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程和机械工程等主机类专业根据航空领域中的分工培养学生,毕业学生的工作要求有所不同,对知识结构的要求也不一样。就材料方面知识而言,不同专业学生也会有所区别,应按照专业特点纵向划分对“工程材料学”课程的要求。不同专业主要服务对象的材料特点是确定课程要求的主要依据。
飞行器设计与工程专业要全面统筹飞行器产品及各部件的设计和制造,主要从事飞行器总体设计、结构设计、飞机外形设计、飞机性能计算与分析、结构受力与分析、飞机故障诊断及维修等工作,要求了解材料科学与工程的发展对现代飞行器设计技术的影响,因此要较全面地掌握主要航空材料的性能、制造等方面的知识,了解轻质高强材料的发展动态和发展趋势。飞行器动力工程专业要求学生学习飞行器动力装置或飞行器动力装置控制系统等方面的知识,主要培养能从事飞行器动力装置及其他热动力机械的设计、研究、生产、实验、运行维护和技术管理等方面工作的高级工程技术人才。飞行器动力的重要部件对抗氧化性能和抗热腐蚀性能要求较高,要求材料和结构具有在高温下长期工作的组织结构稳定性。因此,材料在高温下的行为、性能和分析、选择方法应该是该专业“工程材料学”课程的重点。飞行器制造工程和机械工程等专业要针对现代飞行器工作条件严酷、构造复杂的特点,采用先进制造技术,实现设计要求,并为飞行器维护提供便利。该专业要求学生理解飞行器各部件的选材要求,掌握材料的制造工艺。飞行器零部件形状复杂,所用材料品种繁多,加工方法多样,工艺要求精细。很多新材料首先在航空航天领域得到应用,其制造技术具有新颖性的特征,设计、材料与制造工艺互相融合、相互促进的特点非常明显,这就要求学生在“工程材料学”课程中把材料基础打好,适应工艺和材料不断发展的要求。虽然各专业对“工程材料学”课程的要求有所不同,但课程基础一致。
该课程名称为“工程材料学”,即明确其重点在于将材料科学与技术的成果运用于航空航天工程,把材料基本知识转化为生产力。“工程材料学”是相关专业材料学科的基本课程,学生要通过该课程了解金属材料、无机非金属材料、高分子材料等微观和宏观基础知识,学习材料研究、分析的基本方法,掌握材料结构与性能等基础理论,研究主要材料的制备、加工成型等技术,为更好地学习专业课程创造条件,为将来从事技术开发、工艺和设备设计等打下基础。由此可见,在明确了各专业对该课程的个性化要求的基础上,更要明确共性要求。“工程材料学”课程要培养学生材料方面的科学概念,提升材料方面的科学素质,扎实的材料科学与技术知识基础是学生学习专业课程、提高综合素质、培养创新能力的必备条件,是进一步发展的基础。因此,“工程材料学”课程采用“公共知识+方向知识”的模式比较合适,即把教学内容划分为每个专业均要求了解的材料领域知识和根据各个专业特色需要重点介绍的知识两部分,既满足了宽口径、厚基础的教学需要,又注重了后续专业课程学习和能力培养的要求,促进了基础理论和专业应用的融合渗透,较好地满足了材料、设计、制造、维护一体化发展的需要,增强了跨学科、跨专业认识问题、思考问题和研讨问题的能力。
三、多管齐下建设丰富的教学环境
作为一门学科基础课程,“工程材料学”课程要根据学校人才培养创新目标和相关专业的人才培养标准、方案,结合卓越工程师教育培养的要求,注重与专业课程体系的融合,注重与工程实践教育的结合,注重对学生创新意识、创业能力及综合运用知识能力的培养。在充分调研与分析专业人才培养对课程教学要求的基础上,要对课程的教学大纲和内容进行修订,与相关教学环节有效整合,拓展教学活动的空间,营造良好的学习环境和氛围,加强与后续课程及实践活动的联系,解决学科基础课的教学与专业人才培养需求的脱节或不衔接等问题。
“工程材料学”在第四学期开设,是一门承前启后的课程。在前期开设的课程中,“大学物理”和“航空航天概论”是两门直接相关的课程。“大学物理”提供了学习“工程材料学”的科学基础,认真分析“大学物理”知识点在“工程材料学”中的应用,有助于学生更好地理解相关概念。“航空航天概论”以航空航天领域的发展为主线,介绍飞行器的组成及工作原理。如果在“工程材料学”课程讲授之初让学生重新回到机库,从材料发展的角度再次审视航空航天的进步,结合材料学的概念研究飞行器的组成及工作原理,会使得学生对该课程有比较全面的认识。在相关专业的后续课程中,有好多课程与“工程材料学”密切相关,如“飞行器总体设计”、“发动机原理”、“先进制造技术”等,如果在“工程材料学”中对有关知识点作简单介绍,可以使学生更好地综合分析相关概念,加深理解。在主机类专业培养方案中,“工程训练”是集中式的工程能力培养环节,其教学内容与“工程材料学”密切相关。“工程训练”教学内容以机械制造工艺和方法为主,包括热处理、铸造、锻造、焊接、车削加工、铣削加工、刨削加工、磨削加工、钳工、数控加工、特种加工、塑性成型等,每一种制造工艺和方法都与工程材料密切相关。在以前的教学工作中,材料是加工对象,对材料的性能等的介绍很简单,学生的认识较浅。如果在“工程训练”教学过程中,针对不同的加工工艺和方法对材料作较深入的介绍,从应用的角度分析不同材料加工工艺和方法的适应性,可以促进学生把材料理论知识的学习和工程实际联系起来。通过让学生分析研究实际材料在加工过程中的表现来认识材料的性能,通过感性认识来体会材料变化的规律,把深奥的材料科学理论知识和生动形象的加工过程结合起来。这样不仅强化了工程训练效果,还能让学生把材料的知识学活,留下更深刻的影响,更好地发挥学生的潜力。
航空航天主机类专业的课程设计是重要的综合学习环节。课程设计任务一般是完成一项涉及本专业一门或多门主要课程内容的综合性、应用性的设计工作,通过一系列设计图纸、技术方案等文件体现工作成果。很多主机类专业的课程设计涉及材料的选用、处理等方面的问题。按照教学计划,“工程材料学”先行开设。因此,在相关课程设计中,有目的地提出材料问题,引导学生在更广的范围里选材,在更加深入的层面上分析材料性能,可以更好地调动学生自主探究材料科学的积极性,帮助学生把材料知识转化为初步的工作能力,克服课程知识的碎片化倾向。
四、结语
航空航天是现代科学技术的集大成者,该领域发展很大程度上取决于材料科学技术的进步。材料学是航空航天工程技术人员知识结构的重要组成部分。“工程材料学”要按照现代大工程观的要求组织教学,才能实现教学目标,提高培养质量。航空航天领域和材料科学技术发展,极大地丰富了“工程材料学”的教学内容。要根据学科领域的发展需要选择教学内容,按照理论实践结合、突出工程应用的要求构建知识体系。在教学工作中,应根据不同专业的培养要求,深入研究材料学的基本要求和各专业的发展方向,形成“公共知识+方向知识”的“工程材料学”课程结构,提高教学效率。统筹考虑专业教学与其他课程的联系,以及课程设计、工程训练、毕业设计等教学环节,以“工程材料学”课程为中心,注重课程的纵向推进和知识的横向联系,不断加深对材料学的理解和掌握,培养多角度研究分析、跨专业交流合作、多学科解决问题的能力。
参考文献:
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[5]于永泗,齐民.机械工程材料[M].大连理工大学出版社,2010.
Discussion on Reform of "Engineering Materials" Course Teaching for Aeronautic Majors
WANG Tao,ZHOU Ke-yin
(College of Material Science and Technology,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing,Jiangsu 210016,China)
论文关键词:效率,高技术产业,大型企业
研发活动是高技术产业发展的源泉,其效率的高低不仅决定着这些产业研发经费投入的使用效果,而且也在很大程度上影响其未来的发展。对高新技术产业中的大型企业而言,尤其如此。因此,研究我国高新技术产业大型企业的研发效率具有重要的现实意义。
一、研究方法和数据来源
1.研究方法
R&D绩效的评价方法主要有主观评价法、文献计量法、投入评价法、多层面评价法、模糊综合评价法、因子分析法、人工神经网络和数据包络分析(DEA)等。本文主要采用DEA方法分析我国高新技术产业大型企业研发效率,该方法在分析效率方面具有明显的优点。(1)DEA方法无需假定输入输出之间的关系,仅仅依靠分析实际观测数据,采用局部逼近的方法构造前沿生产函数模型,就可以对生产单元进行相对有效件评价,具有较大的灵活性。(2)DEA不要求所有的被评价单元采用同一生产函数形式,故它满足“多元最优化准则”,每一个被评价单元皆可以通过调整自己的生产结构来达到效率最大化,而一般参数方法则追求“单一最优化”,相比之下非参数方法更符合实际情况。(3)对于无效单元,参数方法仅仅能说明无效程度即效率大小,而DEA方法不仅能计算出生产单元的相对效率,还可以指出无效的根源以及改进目标,给决策者提供较多的经济管理信息。
DEA方法中的Malmquist指数法在用于分解全要素生产率变动方面也具有明显的优势。首先,它不需要投入与产出变量的价格信息。一般来说,投入和产出的数据较易获得,而要素价格信息往往不够完善,该方法避免了价格的失真或不可获得导致的困难;其次,它可以将全要素生产率分解成生产效率的变动和技术的变动两个组成部分,这样就能够测算出效率和技术变动的情况,并进一步分析全要素生产率增长是源于生产前沿面的移动效应还是效率提高的追赶效应;此外,它不必事先假设生产函数,从而减少了模型假设误差的风险。
2.数据来源
按照数据选取的科学性、可行性和可比性原则,选取了1995-2007年医药制造、航空航天器制造、电子及通信设备制造、电子计算机及办公设备制造、医疗设备及仪器仪表制造五个高新技术行业大型企业的研发数据,以新产品开发经费支出、R&D经费内部支出作为输入变量,以新产品销售收入、专利申请数作为输出变量,运用DEAP2.1软件对其研发效率进行了分析。数据来源于《中国高技术产业统计年鉴2008》。
二、R&D相对效率分析
DEA方法可以在按规模报酬可变以及规模报酬不变进行分析。因此,本文基于投入法中的规模可变的情况下,并通过多阶段的方法进行的相对效率分析。
1.以行业为决策单元的相对效率分析
(1)相对效率
从综合效率看,医药制造、电子及通信设备制造、电子计算机及办公设备制造三个行业的综合效率达到了DEA最优(表1)。其中,除医疗设备及仪器仪表制造之外的四个行业纯技术效率达到了最优;医药制造、电子及通信设备制造、电子计算机及办公设备制造三个行业的规模效率达到了最优;医药制造、电子及通信设备制造、电子计算机及办公设备制造三行业表现为规模收益不变,航空航天器制造业表现为规模收益递增,医疗设备及仪器仪表制造业表现为规模收益递减。
表1 行业相对效率分析
样本次序
综合效率
纯技术效率
规模效率
规模报酬
医药制造业
1.000
1.000
1.000
crs
航空航天器制造业
0.887
0.896
0.990
irs
电子及通信设备制造业
1.000
1.000
1.000
crs
电子计算机及办公设备制造业
1.000
1.000
1.000
crs
医疗设备及仪器仪表制造业
0.893
1.000
0.893
drs
平均值
0.956
0.979
0.977
注:irs, crs,drs,分别表示规模收益递增、不变、递减。
表2 行业投入冗余或产出不足
行业
投入冗余
产出不足
新产品开发经费支出
R&D经费内部支出
新产品销售收入
专利申请数
医药制造业
航空航天器制造业
1434.639
56290.174
37.683
电子及通信设备制造业
电子计算机及办公设备制造业
医疗设备及仪器仪表制造业
平均
1434.639
56290.174
37.683
(2)投入冗余与产出不足
从行业的角度分析,我国高新技术产业大型企业中除航空航天器制造业外,都达到了DEA有效(表2),即不存在DEA改进的余地。航空航天器制造业存在投入冗余或产出不足,在产出既定时,应增加新产品开发经费支出1434.639万元,或者在投入既定时,新产品销售收入增加56290.174万元,专利申请数增加38项,才能达到DEA有效。
2.以年份为决策单元的相对效率分析
从年份看,我国高新技术产业大型企业研发相对效率有效的年份为1995、1997、1998、2000、2004,仅占全部决策单元的38.46%。根据DEA有效(CR)既是规模有效也是技术有效的原理,对这五年来说,除非增加一种或多种新的投入,否则无法再增加产出,或除非减少某些种类的产出,否则无法减少投入。根据DEA理论的“投影”定理,可计算出使非DEA(CR)有效单元转变为DEA有效的目标改进值(表3)。以1996年为例,在现有产出水平下,应减少新产品开发经费支出43361.809万元和R&D经费内部支出19206.876万元,或者在既定投入水平下,增加新产品销售收入523012.716万元和专利申请数77项,才可使R&D活动绩效转变为DEA有效。在出现投入冗余和产出不足的年份中,新产品开发经费支出冗余占当年该指标比重最大的年份为1996年,达到了12.96%,其次是2002年,占3.65%,其余年份均在1%左右。对于R&D经费内部支出而言,冗余占比最大的年份同样为1996和2002年,其中1996年达到2.19%,其余年份相对较低。从产出角度看,1996和2002年出现了明显的产出不足,尤其是新产品销售收入。
表3 年度相对效率分析及投入冗余或产出不足
年份
综合
效率
纯技术效率
规模效率
规模报酬
投入冗余
产出不足
新产品开发
经费支出
R&D经费
内部支出
新产品
销售收入
专利
申请数
1995
1.000
1.000
1.000
crs
1996
0.278
0.524
0.531
drs
43361.809
19206.876
523012.716
76.290
1997
1.000
1.000
1.000
crs
1998
1.000
1.000
1.000
crs
1999
0.886
0.938
0.945
irs
8019.430
121932.234
3.399
2000
1.000
1.000
1.000
crs
2001
0.569
0.678
0.839
drs
3526.611
3273.362
229501.027
52.333
2002
0.153
0.369
0.415
drs
53837.601
48457.798
749082.579
100.822
2003
0.699
1.000
0.699
drs
2004
1.000
1.000
1.000
crs
2005
0.633
0.663
0.955
irs
1327.376
184607.76
23.359
2006
0.567
0.805
0.704
drs
10776.720
10581.807
168204.741
31.543
2007
0.211
0.455
0.464
drs
42849.723
36542.523
574193.639
87.532
平均值
0.692
0.802
0.812
三、R&D全要素生产率变动及分解
运用malmquist指数法计算的结果显示,1995-2007年我国高新技术产业大型企业R&D活动全要素生产率年均增长率为1.1%(表4),其中1999-2002年、2004年增长率接近或超过了30%,其中2000年增长率高达73.8%。1997、1998、2003和2007年均出现了较大幅度的负增长,并导致整个时间段内增长幅度相对较小;下降幅度最大的年份为1997和1998年,降幅分别高达43.9%和44.6%,其中主要原因是技术进步出现了较大幅度的负增长,这可能与东南亚金融危机造成我国高新技术产业出口下降、生产困难并引起投资减少有关。从分解的结果来看,全要素生产率增长全部来自技术进步的贡献,样本时间段内技术进步年均增长率为2.6%,而效率变化、纯技术效率、规模效率均出现了负增长,特别是效率变化的年均增长率为-1.4%。引起全要素生产率年均增长率大幅波动的主要因素也是技术进步,这与这些行业投资的波动密切相关。
表4 年度全要素生产率变动及影响因素分解
年份
效率变化
技术进步
纯技术效率
规模效率
全要素生产率
1996
0.941
1.248
0.960
0.980
1.175
1997
0.907
0.618
0.939
0.966
0.561
1998
1.218
0.455
1.134
1.074
0.554
1999
0.950
1.614
0.945
1.005
1.533
2000
0.953
1.823
1.052
0.906
1.738
2001
1.033
1.255
0.966
1.069
1.297
2002
0.966
1.339
0.955
1.011
1.293
2003
0.892
0.712
0.904
0.987
0.635
2004
1.116
1.495
1.148
0.973
1.669
2005
1.093
0.617
1.051
1.040
0.674
2006
1.001
1.209
0.993
1.008
1.211
2007
0.822
0.984
0.940
0.874
0.809
平均值
0.986
1.026
0.996
0.990
1.011
从行业看,医药制造、航空航天器制造两个行业R&D活动的全要素生产率出现下降,其中后者在样本区间内年均下降了近1个百分点(表5);而医疗器械及仪器仪表制造业R&D活动的全要素生产率取得了明显提高,年均增长率高达11.3%,其次为电子计算机及办公设备制造业,年均增长率也达到了6.4%。决定这种变动的主要因素仍然是技术进步,效率变化和规模效率对多数行业全要素生产率提高的贡献为负。
表5 行业全要素生产率变动及影响因素分解
行业
效率
变化
技术
进步
纯技术效率
规模
效率
全要素生产率
医药制造业
1.000
0.972
1.000
1.000
0.972
航空航天器制造业
0.970
0.931
1.009
0.961
0.903
电子及通信设备制造业
0.966
1.052
0.978
0.987
1.016
电子计算机及办公设备制造业
0.984
1.081
0.994
0.990
1.064
医疗设备及仪器仪表制造业
1.009
1.103
1.000
1.009
1.113
平均
0.986
1.026
0.996
0.990
1.011
四、结论
从我国高新技术产业大型企业R&D活动相对效率看,航空航天器制造和医疗设备及仪器仪表制造两个行业为DEA无效,这可能与这两个行业进入的技术和法制壁垒较高并引起垄断程度相对较高有关,特别是航空航天器制造业,存在着大量的投入冗余或产出不足;从时间序列来看,我国高新技术产业大型企业R&D活动的相对效率整体较低,DEA无效年份高达61.54%,特别是1996和2002年表现得尤为突出。
从我国高新技术产业大型企业R&D活动全要素生产率变动看,样本区间内全要素生产率增长缓慢且波动幅度较大,增长和波动的主要来源是技术进步,而效率变化、纯技术效率、规模效率全要素生产率增长的贡献为负,特别是效率变化出现了年均1.4%的负增长;从行业看,航空航天器制造业全要素生产率下降近1个百分点,而且决定行业全要素生产率变动的主要因素仍然是技术进步,效率变化和规模效率对多数行业全要素生产率变动的贡献为负。这些结论与相对效率分析的结果形成印证。
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