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空间高技术产业的回顾与展望

时间:2006-11-26栏目:管理科学论文

 19、20世纪科技、经济和军事的发展表明:谁控制了海洋,谁就能控制大陆。21世纪初这一法则已经演变成为:谁控制空间,谁就能控制整个地球。空间高技术是21世纪初科学技术中发展最快的尖端技术之一,是一个国家科学技术水平的重要标志,对于经济发展和国家安全具有至关重要的作用。
  自1957年前苏联第一颗人造卫星飞出地球,人类社会步入空间时代以来,与空间相关的技术和产业得到迅猛发展,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发展状况,展望21世纪初空间产业前景,对于制定适合空间科技及其产业发展政策,发挥空间产业对经济建设巨大推动作用具有重要意义。
    一、空间高技术产业现状
  空间一般是指地球大气层以外的宇宙空间。空间产业泛指与空间活动相关的产业,主要包括航天制造业和航天服务业两大类型。前者包括卫星和地面设备;后者包括发射和卫星服务。空间产业涉及空间基础设施、空间应用和空间保障等领域。
  20世纪90年代以来,空间高技术和产业发展日新月异,越来越多的国家参与研制和发射种类繁多的卫星,并应用到本国的经济发展活动之中。据统计,全世界已有60多个国家、1100多家航天公司投资发展空间技术,170多个国家开展了空间技术的应用工作(1)。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、月球和火星资源利用、地球外生存栖息空间和星际旅行等已出现产业雏形,显示出诱人的产业前景。
  (1)运载和卫星制造
  宇宙的起源与演化是自然科学重大基本问题之一。宇宙探索将极大地拓宽人类的视野,真正实现人类飞出地球远古梦想,赋予人类宇宙生存观以新的哲学意义。它不仅能够极大地提高人类认识地球、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先进的航空航天及其相关技术,从而带动相关产业的发展。
  为了实现跨出地球的梦想,关键就在于运载和卫星制造,由此产生了运载和卫星制造业。经过40余年的发展,目前在空间运行的飞行器有6000多个,各国在该领域创造了成千上万个就业机会。从1996-2000年,全球卫星产业(包括卫星制造、发射服务、地面设备制造和卫星运营服务等4个产业领域)收入从1996年的450亿美元逐年递增到2000年的832亿美元,年均增长达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240亿美元,日本为8.1亿美元;2020年全球市场为730亿美元,日本为23.6亿美元。可见,空间产业市场容量巨大,前景非常广阔。
  该产业的主要产品有:单级和多级运载火箭、航天飞机、卫星和空间站、登月舱、地面设备、发射和运营服务,以及正在研制的空天飞机。
  (2)空间通讯
  随着空间活动发展,人类进入了一个崭新的通讯时代,这就是空间通讯时代。
  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领域有:金融、移动通讯、广播、电视、娱乐、家庭直播、电视教育等。由于空间通讯技术的发展,使得世界各个角落人们联系日趋容易,地球才真正成为了“村”。由于空间通讯而大大改变了人们的生活和思维方式。
  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,商业竞争的十分激烈。预计2000-2009年,全世界将发射约200颗商用通信卫星,卫星通信地面设备市场在2006年将达到460亿美元。全世界大约160个国家与地区建立了约900个卫星通讯地面接收站,我国建有卫星通信主站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过1000颗,这些卫星将更先进、更实用,其中通信卫星、全球定位卫星和地球资源卫星被认为最具商业发展前途。
  卫星通信产业主要包括: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互联网接入等4个产业领域。
  (3)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诸多行业、军民通用的高技术产业。现在几乎所有民用和军用飞机,部分船、汽车使用了美国全球定位系统(GPS)的导航接收设备;卫星导航的应用领域还包括野外考察、测绘、地球板块运动、大地水准、洪水水位、海洋升降监测、通讯网时间同步等一切需要利用位置、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,地面产品有普通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。
  目前,全球GPS接收机的生产厂家约有67家,生产的接收机种类有500多种,申请的专利达上千项。我国在渔船和远洋轮上也装有约18万台的接收设备。
  2000年,全球GPS产业达到85亿美元的产值,提供了约10万人的就业机会,专家估计,2005年总产值可达600亿美元。
  俄国、欧盟和中国也加入了该产业竞争。正在实施和计划实施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。
  该产业的产品主要有:适用于各类场合、不同用途的接收机,及其与其它产品结合形成的用途更为广泛的产品,如与地理信息系统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。
  (4)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领域。目前在地球周围运行的对地遥感卫星包括气象、资源、测绘、海洋、环境监测等卫星。它们不断送回大气、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、灾害监测提供了大量人类日常生活不可或缺的信息。
  目前对地遥感波段包括电磁波的绝大部分波段,其产品包括可视、红外、微波等波段的图像和数据。据国外报价,每平方公里卫星影像的价格为30-40美元。另据联合国预测,全球遥感和地理信息系统年产值已达40-50亿美元。
  根据有关计算,美国应用气象卫星使农业增产和减少灾害损失,每年获益20亿美元,投入产出比值为1:7,前苏联该值为1:10。
  利用遥感技术对农作物估产已取得满意结果。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(或地区级)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%。
  中国气象部门利用本国和国际气象卫星对沿海强台风的预报,已经取得了良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减少损失几十亿元。
    二、方兴未艾的新兴空间产业
  21世纪空间高技术产业将以更加迅猛的速度发展,除上述四

大相对成熟产业继续向前发展外,以下四个领域将由目前具备产业雏形发展成为成熟的产业。
  (1)空间材料加工和空间制药
  利用外层空间的微重力、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。它将使人类能够在21世纪初生产许多产品,如超纯材料、新的药品和农产品,下一步将要突破的是规模生产技术和工艺。
  在空间进行在地面无法制造的用混合金属、偏晶合金和复合材料制备、生长掺杂分布更均匀、化学配比更加正确和晶体结构更加完美的单晶材料,已进行多次空间试验,并获得了满意结果。在空间进行大尺度蛋白质晶体以及高效率地提纯高纯生物制品,有制药前景的动、植物细胞的生长、代谢、合成及分泌生物活性物质的

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