国外航天领域军民两用技术及产业化发展.doc

国外航天领域军民两用技术及产业化最新发展 中国航天工程咨询中心 仝爱莲 孙 薇综观2007年国际经济、科技和军事的发展，世界各国的国防科技 工业仍然沿着“军民一体化”的方向发展。军民两用技术及其产业化愈来愈受到重视，特别是以美国NASA为代表的航天技术领域，军转民、民转军和军民两用技 术及其产业化发展方兴未艾。本文就相关技术领域的政策、计划和产业化发展作简要的介绍。一、国外航天军民两用技术管理与政策动向 军民两用技术与产品既可服务于军事领域，又可用于民用领域，正是由于这种特殊性，军民两用技术的管理与政策往往可从一个侧面反映出一个国家的国防科技发 展战略。也正因如此，世界各国对军民两用技术的研制开发、生产、出口管理都较为重视，在保持政策稳定的条件下，不断深化各项管理与计划。下面就以美国为代 表的国外航天领域推进军民两用技术及产业化的最新政策与管理动态作简要介绍。1. 美国扩大GPS的民用特性 据美国白宫政府网站2007年9月18日报道，布什已经同意国防部关于终止采购具有“有选择的可获得性（SA）”能力的GPS卫星的建议。SA能力就是 有意降低民用信号精度的能力。这项声明是美国对全球和平利用GPS信号的民用用户的郑重承诺。美国政府有意扩大新一代GPS卫星导航系统的民用特性，使得 具有军民两用特性的卫星导航系统更好地服务于整个国家的经济建设。根据新的政策，这种使GPS信号降低精度的SA能力，在 GPS III 型卫星上将不复存在。美国政府声称，2000年5月以来，美国就不曾故意地降低过GPS信号的精度。美国政府的这次声明，旨在彻底取消GPS卫星的SA能 力，从而彻底消除关于GPS民用信号不确定性的一个来源。GPS III 卫星最早将于2013年进行首次发射。而全面替换GPS II各型卫星（都具有SA能力）的时间将会更晚。GPS III卫星被美国空军称为第五代GPS卫星。这种卫星计划要发射32颗，其中，GPS IIIA 8颗、GPS IIIB 8颗、GPS IIIC 16颗。此外，为了执行管理大型航天计划的策略，美国空军已经选 中一家空军以外的咨询公司，来监督政府下一代导航卫星GPS的研发工作。初始阶段合同已经授予科学应用国际公司（SAIC）。据工业官员评估，截至 2010年底，整个合同成本将超过2.5亿美元。这项举措打破了依*主要承包商或军方采购官员提供此类必要管理监督的惯例。2. NASA多方位推进与中小企业间的互利合作 2007年3月7日，NASA在其官方网站上正式公布了新年度“创新伙伴计划”（IPP），旨在利用NASA提供的“种子”经费，与中小企业合作，开发 既可以被NASA使用又具有民用产业化发展潜力的高新军民两用技术。NASA于2007年10月31日宣布，已经选定了38个项目，利用“创新伙伴计划” 的“种子”经费开发关键技术。NASA通过设立一系列具有经费支持的与中小企业的合作计划，促进军民两用技术与产业化的发展。 例如，据美国“飞行现在时网站”2007年6月21日报道，美国数家小企业在NASA赞助的“太空联合技术推广计划”（SATOP）的帮助下，得到了发 展。SATOP于12年前在布拉瓦郡（Brevard County）启动，之后向其它各州进行了推广，为需要专项技术的商业人士提供技术和工程援助，促进商业计划的发展。SATOP由位于泰特斯威尔市的技术 研发机构发起，倡议来自NASA，其承包商及相关学院和大学的专家们志愿参与。这个计划可以免费提供长达40小时的技术援助，NASA每年资助300万美 元，目的之一就是将太空技术向私有企业进行转移。如地球公司（Geo Systems Inc.）就是在这一计划支持下研发出小型机器人升降机（Robotic lifts）的，并被美国军方用于探测汽车炸弹。美 国工业界对于NASA的工作也给与了积极的支持。据美国军事航空航天电子学2007年5月14日报道，将近24家美国航空航天企业组成的史无前例的团 队于5月11日向国会提出建议：NASA亟需增大2008财年预算，否则将会导致美国航天领导者地位的丧失。这个团队包括波音、洛克希德马丁、诺斯罗 普格鲁门、雷神等工业巨头的主席、总裁、首席执行官等。团队要求国会为NASA 2008财年预算增加14亿美元。当时正值该预算在国会进行评估。3. 美国继续收紧军民两用技术出口政策 美国商务部于2007年6月15日宣布，经过近半年的评估，2006年7月发布的对华高科技军民两用技术和产品出口管制政策将正式付诸实施。在所谓的“ 授权合格最终用户”（VEU）名单之列的中国企业才能获准从美方进口相关高科技产品，具体行业主要涉及电子产品、半导体设备，以及化工等。 在美方所认为的“可能出售给中国军事最终用户”的产品之列，新规定实施了严格的限制。美国商务部声称，这些被禁产品包括“可能增强中国军事实力”的产品 和技术，即军民两用技术与产品。美方称，这些受限的产品、技术和软件共涉及20大类，分31个小项，具体包括飞机及飞机引擎、航空电子、惯性导航系统、激 光、贫铀、水下摄影机、推进器系统，以及部分用于空间电讯和防空的仪器等。美方称，这些产品与技术是美国商务部和国防部的专家为了专门的军事用途而开发 的，不对国际市场出售。4. 俄罗斯在航天领域推进军民两用技术发展俄罗斯继续在航天领域推进军民两用技术发展政策，特别是在卫星导航系统应用方面，不仅扩大本国的民用范围，而且扩大国际合作。2007年初，俄罗斯已经邀请印度加入其卫星导航系统（GLONASS）。 在2007年1月25日26日俄罗斯总统普京访问印度期间，两国政府正式签订了两国间的空间合作协议，印度正式加入俄罗斯全球卫星导航系统 （GLONASS）。俄印双方还同意合作建造新一代导航卫星，俄罗斯使用印度运载火箭发射GLONASS-M卫星。俄印计划共同使用GLONASS系统。 俄罗斯国防部长伊万诺夫称，GLONASS将于2007年底向国内军用和民用用户提供服务。俄罗斯联邦航天局长波米诺夫也曾表示，俄罗斯与美欧谈判，希 望就GLONASS与GPS、伽利略的协同运行达成协议。俄罗斯称，预计2007年晚些时候（或2008年早些时候）将有18颗卫星在轨运行；2009年 末，全部24颗卫星星座将在轨运行。目前，在轨运行的卫星有两种型号，GLONASS 及其升级版GLONASS-M（使用寿命7年）。更新型号GLONASS -K使用寿命为10年12年，试验工作按计划于2007年进行。据俄罗斯航天署副署长维塔利达维多夫于2007年11月19日在新闻发布会上介绍，到2015年，俄罗斯航天工业企业可能会将民用产品比重增至40%。5. 印度鼓励私营企业参与国防军民两用创新技术发展据 印度nerve网站2007年6月报道，印度最主要的IT业团体印度软件与服务业国家协会（Nasscom）与印度国防研发组织（DRDO）签署了一项协 议，共同发展IT业创新的技术。在谅解备忘录中，Nasscom和DRDO将利用各自的专长为IT业开展一些前沿的工程尖端项目。 据称，DRDO一直在负责开发一些先导性的技术，关注的领域包括航空航天、控制系统、通信等。Nasscom与DRDO结为伙伴是自然而然的选择。随着 印度IT业价值链向上游的移动，这些领域都令IT业感兴趣，也与IT业有关联。按照DRDO方面的说法，与Nasscom的伙伴关系还会有助于增加印度一 流的IT公司在DRDO研发项目中的参与度。DRDO主任兼国防部长科学顾问Natrajan说：“我们所签署的备忘录意在寻求与IT业确定长期的战略伙 伴关系，并采取进一步行动为战略的有效实施而制定出一套方法。”Natrajan还称，由于现代军用系统越来越多地基于软件技术，对于DRDO来讲，至关 重要的是在雷达、电子战系统、飞行控制系统、航空电子系统、导弹系统和指挥、控制与通信系统相关的各种软件开发项目中，必须与Nasscom紧密合作。 另据印度国防部2007年8月27日报道，印度国防部长27日在新德里召开的一个研讨会上宣布，印度政府将确保私营企业占据国防制造业的一席之地。他表 示，鼓励私营企业充分利用国防补偿政策，从事高额国防交易的国外卖家可以自由选择印度合作伙伴。近百家企业参加了此次研讨会，研讨会的主题是，“国防补偿 政策：印度IT和电子工业的良机”。此次会议由印度国防补偿促进局（DOFA）和CII联合主办。DOFA于2006年9月由 印度国防部组建，旨在担当印度国防工业与外国及本国可能卖家间的桥梁。它还将帮助私人企业获得制造国防产品的工业许可证，该许可证由印度工业发展及政策部 （DIPP）颁发。这一领域存在巨大的发展空间，迄今为止，印度只颁发了37个国防制造业的工业许可证。二、国外军民两用技术计划与发展重点 国外航天领域是通过一系列的计划发展军民两用技术与产品最活跃的领域，美国NASA是该领域的典范，每年都通过多项带有政府采购性的政府扶持性计划来推 动军民两用技术的开发与应用。NASA每个财年都努力使小企业占国防合同总额的比例保持在一定水平。其中，2007年度执行的计划包括：“中小企业创新研 究计划”（SBIR），“中小企业技术转移计划”（STTR），“创新合作计划”（IPP）等。各项计划的最新进展如下。1. 中小企业创新研究计划（SBIR） NASA主导的“中小企业创新研究计划”（SBIR）由“NASA联合管理办公室”全权负责计划的政策指导，而设在NASA“戈达德空间飞行中心 ”（Goddard Space Flight Center）的“SBIR/ STTR管理办公室”负责项目的具体操作，包括项目评审与授权等。NASA的“格伦研究中心”（Glenn Research Center）负责项目电子文档的处理与保管。一般SBIR计划包括三个阶段的合同。第一阶段是可行性研究，旨在评估某个领域 的科学及技术价值。第二阶段以第一阶段的研究结果为基础，扩大研究成果。选择获胜建议书的标准包括技术优势、创新、第一阶段研究成果、对NASA的价值、 商业前景，以及公司能力。第三阶段将把第二阶段的成果商业化，并要求私人投资或SBIR计划外的联邦资金投入。其中第一阶段单个项目的最高经费为10万美 元，SBIR项目的最长研究周期为6个月。第二阶段项目最高研究经费为60万美元，最长研究周期为24个月。NASA每年通过/SBIR/SBIR.html网站发布SBIR/STTR项目公告。中小企业可通过查看公告，清楚NASA目前所需的先进技术，再结合自身实际进行申请。NASA于2007年7月发布的“中小企业创新研究计划与中小企业技术转移计划”通告中，共发布了125项SBIR备选项目（具体项目见表1）。2007年10月11日宣布有120项中小企业创新研究项目获准进行第二阶段研究，总投资7200万美元，这些合同被授予27个州的102家小型高科技公司。2. 中小企业技术转移计划（STTR） NASA的“中小企业技术转移计划”（STTR）是将NASA开发的军民两用技术进行产业化开发并转向民用，其中有许多技术还是在SBIR计划下开发 的。因此，STTR计划与SBIR计划有着密切的关系，NASA将这两个计划合并管理，同样由“NASA联合管理办公室”全权负责计划的政策指导，而设在 “戈达德空间飞行中心”（Goddard Space Flight Center）的“SBIR/STTR管理办公室”负责项目的具体操作，包括项目评审与授权等。同样，NASA的“格伦研究中心”（Glenn Research Center）负责项目电子文档的处理与保管。STTR计划的项目也分三个阶段签订合同。第一阶段是可行性 研究，第二阶段以第一阶段的研究结果为基础，扩大研究成果，第三阶段将把第二阶段的成果商业化，并要求私人投资或STTR计划外的联邦资金投入。其中第一 阶段单个项目的最高经费为10万美元，STTR项目的最长研究周期为12个月。第二阶段项目最高研究经费为60万美元，最长研究周期为24个月。 NASA于2007年7月发布的“中小企业技术转移计划”通告中，共发布了20项STTR备选项目。这20个STTR项目是由NASA的10个研究中心 各自提出2项最热门的可产业化的技术项目，代表了各个研究中心的最新技术产业化发展方向。这些项目可分为9个主题：系统健康管理和空间辐射环境研究及相关 风险的信息技术，先进技术和概念航天器的大气飞行研究，空间探测和人类研究技术，用于地球科学、空间科学和探索的创新传感器、探测器和仪器，空间创新技术 和方法，发射场技术，提高生活质量的航空大气研究，空间探测和运输，以及火箭推进试验系统。除用于地球科学、空间科学和探索的创新传感器、探测器和仪器项 目有4个备选项目外，其它主题均有2个备选项目。与2006年度比，2007年发布的项目数从2006年度的18项增加到20项。2006年度只有NASA的9个研究中心提出产业化备选项目，而2007年度增加了喷气推进实验室，每个研究中心或实验室提出2项最热门的技术进行产业化推广。3. 创新合作计划（IPP） 除SBIR和STTR计划外，NASA支持中小企业参与军民两用技术发展的另外一项重要计划是“创新合作计划”（IPP）。该计划通过提供种子经费，吸 引高技术机构参与NASA关键技术的开发研究，以提高NASA在完成各项新的航天任务时所需的技术能力。该计划的研究项目每年授权一次，每个项目的研究期 为1年。IPP的项目采取三方合作的研究方式，研究经费及研究小组由来自三方面的力量组成，分别是NASA的IPP办公室、 NASA计划或项目办公室，以及NASA以外的合作伙伴。其中NASA以外的合作伙伴包括私营企业、学术团体和政府实验室等。2006财年共完成了29项 研究项目，NASA的IPP办公室和NASA计划办公室合计投资分别为660万美元和750万美元。2007财年已经选定了38项研究项目，总投资约 3400万美元。其中900万美元来自NASA的IPP办公室，1300万美元来自NASA的计划办公室，1200万美元来自NASA以外的私营部门。不 论是研究的项目数量还是研究经费，2007财年均比2006财年有所增长。三、国外典型军民两用技术转移与产业化 国外在军民两用技术产业化发展过程中，政府计划或政府采购对产业化具有重要的推动作用，一般政府计划或者政府采购成为军民两用技术转为民用、民用技术转 为军用，以及私营企业参与军用领域的风向标和动因。这从航天领域军民两用技术转移与产业化案例中不难看出，大到最具航天特色的卫星应用产业，主要包括：卫 星导航定位、卫星通信广播、卫星遥感和空间环境应用，尤其是应用基础广泛和产业化较为成熟的卫星导航定位系统；小到航天特种专项技术的产业化，诸如 NASA每年发布的Spinoff技术，涵盖了医药卫生、环保、公共安全、计算机与通信、日常消费、交通运输、材料与制造等技术领域。在此，就NASA航天领域典型的专项军民两用技术产业化案例作重点介绍，以了解国外航天领域军民两用技术的产业化发展概况与特点。 自1976年以来，NASA平均每年完成4050项航天技术的转移与产业化，主要分布于制造工艺、日常消费、计算机技术、环保、公共安全、医药、运输 等领域，不仅提高了这些领域的技术水平，而且，航天技术民用化降低了民用企业的成本，增加了销售量，为美国增加了大量新的就业机会。NASA进行民用化转 移的技术主要包括一些专为NASA设计的产品、NASA专利产品或放弃专利的产品、制造工艺及零部件。据NASA网站2007年公布的技术转移与产业化案例介绍，在新年度有近40项技术获得了技术转移与产业化。它们分属应用于制造工艺、日常消费、计算机、环保、公共安全、医药、运输等7大领域，具体项目见表2。以下就与航天技术密切相关的典型案例作简要介绍。1. 温度传感技术的产业化 1996年，系统与程序工程公司（SPEC）获得了NASA兰利研究中心的SBIR计划项目经费支持，为NASA的X-33样机开发紧凑的轻质数字热传 感（DTS）系统，用于监测深冷箱。此后，SPEC公司又与戈达德航天飞行中心合作，将DTS系统用于NASA的多项任务中。在X-33计划中研制成功的 小型光纤温度传感器，可广泛用于油、气工业领域大型混凝土储存结构的结构完整性自动探测监控。为了推进DTS的产业化，SPEC公司组建了 SensorTran公司，进行DTS系统的产业化发展，在全球范围内的油、气工业领域推广使用DTS技术，监测工厂采掘过程，测试大型结构的完整性。目 前，他们已经开发出第二代SensorTran 5100热传感装置。2. X射线仪技术产业化 NASA为了防止在产品供货链中出现无认证的假冒伪劣产品，于2002年开始，研究能够识别产品部件验证码的技术。为此，NASA对外发布了开展该项技术 研究的通告。KeyMaster技术公司在得知这一技术需求后，决定将自己新开发的X射线荧光（XRF）传感器推荐给NASA。 经过协商，双方决定先进行技术演示。KeyMaster公司携带其产品到NASA马歇尔空间飞行中心的技术转移办公室，演示了XRF技术。来自马歇尔空 间飞行中心工程和科技部的技术人员观摩了技术演示。XRF技术演示非常有说服力，便携式XRF扫描仪给人留下深刻的印象，其可以快速分析地球环境中大多数 材料的成分。演示后不久，KeyMaster技术公司就得到通知，他们的技术被NASA选准。随即，NASA与KeyMaster公司签订了“空间法案协 议”，开始正式的合作研究与开发工作。通过引入真空系统，开发出可以探测低能元素的XRF装置，产品取名为“TRACeR 111-V”。此后，KeyMaster公司将该技术进行产业化发展，推广应用于NASA以外的多个商业领域。不仅用于条形码识别和化学成分分析，而且与 美国地毯挂毯协会（CRI）合作，开发出地毯清洁度识别探测仪。其可以帮助检验地毯清洁度，验证给定清洁系统的效率，以及制定地毯清洁国家标准。3.空间光学镜片技术的产业化 NASA为了开发在空间环境下保护人眼免受太阳强光刺激和空间辐射的眼睛保护技术，喷气推进实验室的研究人员深入研究了鹰等鸟类的眼睛构造。研究发现， 鹰眼上含有一种油珠，可以防止强辐射光线（蓝光、紫光和紫外线光），而能够透过视觉增强光线（红色、桔色和绿色）。这些油珠可以吸收短波光线，降低眩光而 增加彩色对比度和清晰度，从而具有了敏锐的视觉。因此，鹰可以在高空或者远距离分辨出猎物。据此，NASA喷气推进实验室的研究人员开发出镜片内含有微细 氧化锌粒子的眼睛防护技术。因为氧化锌颗粒可以吸收紫外光。在护肤品中加入氧化锌可以保护皮肤免受太阳紫外线的灼伤。20世纪80年代，组建了太阳虎公 司，专门开发各种太阳光过滤镜。此后不久，该公司开发出工业焊接用的眼睛保护面罩。随后，该公司改名为鹰眼光学公司，并开发出可以在各种光线下使用的门类 齐全的太阳镜产品，产品种类多达40余种，既有适用于强光下使用的沙滩镜，也有在弱光下使用的增光镜，如在大雾天气下使用的眼镜，可以增强视觉效果。4. 薄膜太阳能电池技术产业化 薄膜太阳能电池的太阳能吸收转化率是以前用的单晶或多晶硅太阳能电池的40倍。1989年，格伦研究中心与爱荷华薄膜技术公司合作，利用SBIR计划项 目提供的5万美元研究经费，采用非晶硅材料，研究航空航天用的轻质和柔性的薄膜太阳能电池。此后又获得SBIR计划二期项目提供的50万美元，进行薄膜柔 性太阳能电池的制造工艺研究，即在柔性塑料基底气相沉积太阳能电池的技术。爱荷华薄膜技术公司也从其它政府部门获得过研究经费，同时得到私人风险投资经 费，开发完整的生产设备。随着技术的产业化迅速发展，该公司更名为PowerFilm公司。目前，PowerFilm公司的PowerFilm Solar分公司已经成为一流的薄膜光电电池生产商和销售商。薄膜太阳能电池已经用于制造充电器、充电电话和帐篷等。5. 水清洁技术的产业化 马歇尔空间飞行中心致力于开发再生环境控制和生命支持系统（MCV），通过转化呼吸、汗液和尿液中的水分成为可饮用水。水还原系统（WRS）是其装置之 一。该系统是马歇尔空间飞行中心与汉密尔顿Sundstrand空间系统国际公司合作开发的。汉密尔顿公司是宇航服生命支持系统的原始设计者，用其开发的 水处理装置（WPA）与马歇尔开发的尿处理装置（UPA）集成，开发出新的生命支持系统。获得该技术商业应用专利权的水安全联 合公司，产业化发展陆地用水处理系统，为全世界提供低成本的清洁水处理系统。空间基金会认可该公司生产的水处理装置，并协助其进行全球安全饮用水技术推 广。该装置特别适用于农村水消毒及过滤和消毒可能被微生物污染的新鲜水。其模块化结构和简单的维护程序，是解决偏远地区水污染的理想选择。其特点是可以用 拖车运输，操作培训简单。水安全联合公司产业化的另外一种小型产品，更易于移动，特别适合偏远地区及用于救灾等。该公司还利用MCV技术开发出工作台面上 使用的水处理装置，可供城市用于处理因水管污染造成的水污染。该产品还可用于市政沸水过热报警等。6. 医疗监视器技术产业化 空间实验室医疗公司是参与NASA载人航天中生命保障系统和生理监视装置研发的公司之一，在远程医疗技术方面处于领先地位。该公司通过一系列的生物仪 器，实时监视宇航员在轨的身体条件，帮助NASA更好地了解人类在空间环境下的反应。该公司不断地扩大对空间监视及维护技术的研究，然后将这些技术转移用 于地面上病人的健康监护。空间实验室医疗公司在组建之初，就专门为NASA和美国空军提供宇航员在空间环境下的健康状况监测服 务。作为美国“双子星座”计划的主合同商之一，为NASA制造和生产了小型化的信号调节装置，用于测量宇航员体温、呼吸和心脏活动。该装置首次被执行“双 子星座”4飞行计划的宇航员詹姆士和爱德华携带进入太空。空间实验室医疗公司一边继续为NASA服务，一边将相关技术向商业化 领域转移。该公司早在1968年，就开发出首套医用多功能危重病人监护系统仪器和危急病人监护系统仪器。1974年推出首台“阿尔法”病人监护系统，其集 成了数字微处理技术，明显提高了对病人的监测速度。1979年，该公司推出首台床边心律监视系统，可使医护人员实时地观察到病人的心律数据，首次将监护仪 置于病人身旁。进入20世纪80年代以后，公司加强了技术的产业化研究，先后推出病人护理管理系统产品，完成系统结构的重新设计，采用了以太网通讯联接和 智能接触屏控制系统。此后，病人护理管理系统产品链进一步扩大，包括便携式彩色监视器和远距离进入笔记本电脑，以及柔性系统接口。这是该公司首次采用集成 的独立监视装置接口界面，有效地扩大了监视网络。到了20世纪90年代，该项技术被不断地改进，临床医生可以更方便地从病床边 的监护器或者远离病人的监视装置上获取健康护理信息。该公司推出的视窗动态网络数据库系统更是开创了病人监视技术的先河。这是一种软件系统，医护人员可以 进入并方便地查阅本院及其它医院电子网络系统