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航空航天技术是信息、能源、制造等综合性尖端技术的集合,是一个国家综合科技实力的象征和衡量标志,在国家的军事国防中起着中流砥柱的作用。近几年“神舟”系列载人飞船的成功飞行,以及我国首架具有自主知识产权的喷气式支线飞机ARJ21总装下线等,引发了人们对航空航天技术领域的极大关注,而航空航天类专业更是吸引了不少同学和家长的眼球,被同样怀揣飞天梦想的考生所追捧。
学科优势助推人才起飞
航空航天类专业主要研究飞行器的结构、性能和运动规律,培养如何把飞行器设计制造出来并送上太空的工程技术专业人才。从狭义上讲,航空航天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、飞行器环境与生命保障工程、探测制导与控制技术等主体学科专业。然而,无论是飞机还是航天飞行器,都是综合科学技术的结晶,涉及材料、电子通讯设备、仪器仪表、遥控遥测、导航、遥感等诸方面。因此从广义上讲,材料科学与工程、电子信息工程、自动化、计算机、交通运输、质量与可靠性工程等都是航空航天技术不可或缺的学科专业。随着航空航天事业的迅猛发展,近年来又催生出航天运输与控制、遥感科学与技术等新兴专业。
航空航天类专业对同学们的要求是“厚基础、强能力,高素质、重创新”。同学们要学习和掌握航空航天技术的基础理论和知识,接受航空航天飞行器工程方面的系统训练,通过各种实践性教学环节,可具备坚实的理论基础,良好的实践能力和分析、解决问题的能力,以及创新能力。毕业生在数学、物理、力学、计算机等方面的基础比较扎实,在逻辑、分析、空间想象力、推理等思维上优势明显,知识面宽,适应力强,发展潜力大。本科毕业生考取研究生的比例很高,申请国外大学奖学金的成功率也较高。
有同学认为航空航天类专业就业覆盖面窄,如果毕业后不能进入航空航天类企业,就很难找到专业对口的工作。其实不然,航空航天高科技辐射国民经济各个部门,航空航天类专业扎实的工程技术理论与实践基础平台,促成了其拓展性宽、应用性强、适用面广的专业特点。可供毕业生选择的对口职业有很多,如飞行器设计、制造人员,科研机构研究人员,国防部门研究管理人员,各级政府部门负责航空航天相关工作的研究管理人员,民航企事业单位的技术管理人员等。毕业生不仅可从事航空航天等领域的设计、制造、研发、管理等工作,还可在民航、船舶、能源、交通、信息、轻工等其他国民经济领域施展才华,像微软、IBM、贝尔、方正、海尔等知名企业都曾纷纷到航空航天院校招贤纳才。很多民用部门也都点名要航空航天类专业的毕业生,认为他们基础扎实、学以致用。
行业繁荣点燃人才需求
航空航天科技工业是知识密集和技术密集的高技术领域,航空航天技术的广泛应用影响到政治、经济、军事、科技、文化及通信、气象、能源、探测等领域,成为社会进步的强大动力。从世界范围来看,航空航天科技工业是朝阳产业,在提升国家整体科技水平和综合国力方面起着龙头的作用。
我国经济的快速发展为航空航天工业提供了广阔的发展空间。国务院公布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中,关于大型飞机、高分辨率对地观测系统、载人航天工程与探月工程等航空航天领域范畴的工程便占到16个重大专项中的4项。未来我国航空航天发展将重点开发大型飞机设计与制造成套技术,载人航天实现航天员出舱进行航天器交会对接试验活动,直至实现登月计划等。2007年大飞机项目正式上马,给我国的航空业带来了空前繁荣,带活了一批航空类企业,也为航空航天类专业毕业生带来了良好的机遇。
航空航天科技工业极具发展前景,对人才的需求会持续旺盛。据统计,2011年最被看好的12类专业之航空航天产业将引发对航空航天人才的巨大需求,包括航空航天经营管理,航空航天飞机总体设计与研发、发动机研发与制造,零部件研发与设计,航空航天新材料研发、制造及总装技术、计量检测技术、航空航天电子电器设备设计开发、信息及测控技术,航空航天生物技术、航空适航管理、航空维修改装,以及航空航天产品光电通信技术、能源系统设计、力学及环境工程、计算机、仿真、可靠性技术等领域在内的专业人才缺口巨大。有关人士根据教育部公布的相关信息归纳出的“最出人意料的十个高就业专业”,便将航空航天类专业列入其中。
上海作为我国新支线飞机和未来大型民用飞机设计总装基地和重要的航天基地,举办了“上海航展”,展会上举行了航空航天人才大型招聘会。据航展招聘组负责人介绍,目前航空航天项目需要大量人才,仅空客A380一个项目组的技术人员需求数量就超过六千人,而我国这方面人才缺口非常大。
近年来,以航天科技,科工集团,航空一、二集团等为代表的航空航天类企事业单位生产和科研任务饱满,条件大为改善,待遇提高很快,一些单位的员工年薪可达十几万,稍差一些的单位其员工薪资待遇也可达到当地中上水平。航空航天事业的迅猛发展,无异于为年轻学子的成长搭建了理想的平台。像航天空间设计研究院、航空材料研究院等单位都炙手可热,受到重点院校毕业生的青睐。毕业生就业地域以北京、上海、西安、成都、沈阳、哈尔滨、深圳等省会及核心城市为主。
从个人长远发展来看,在航空航天类企事业单位工作,发展前景好,待遇高,成长快。随着载人飞船、探月工程、大飞机等重大项目的深入实施,必将有越来越多的青年才俊在锻炼中脱颖而出。
报考提示
我国目前开设航空航天类专业的重点院校有北京航空航天大学、南京航空航天大学、哈尔滨工业大学、北京理工大学、西北工业大学、南京理工大学、哈尔滨工程大学等。近年来,清华大学、复旦大学、上海交通大学、厦门大学等也相继设置了此类专业。开设航空航天类专业的普通院校有南昌航空工业学院、沈阳航空工业学院、郑州航空工业管理学院、中北大学、中国民航大学等。由于各个院校的发展历史、层次、实力不同,学科专业水平差异也较大,同学们应注意了解自己感兴趣的院校,根据自身实力,准确定位,合理选择。
学习航空航天类专业以及将来从事航空航天技术工作,需要具备较强的学习钻研及动手能力,要求同学们的数理化基础扎实,逻辑思维能力较强,严谨求实,乐于钻研。同学们应从实际出发,量体裁衣。
一些考生和家长误以为报考航空航天类专业,体检的标准要按照军检的标准来进行,其实不然。航空航天类专业主要是培养航空航天领域的专业技术人才,对考生的身体状况没有特殊要求,同学们只要符合《普通高等学校招生体检指导意见》,就可放心报考。
一、江苏拥有发展航空航天制造业的较好基础
江苏发展航空航天制造业的基础与优势,主要包括以下几个方面:
紧邻“大飞机”落户地上海。上海是长三角地区经济发展的龙头城市,对全国各区域经济发展的影响力在不断增强,而“大飞机落户上海”所带来的要素集聚效应,将对包括江苏在内的诸多省域航空制造业发展产生深远影响。据估算,国家对整个大飞机的预期研发投入在300亿元到500亿元之间,整个研制过程能带来巨大的产业拉动、价值传导和经济增长效应。在制造过程中,一架大飞机需要由数千家配套厂商生产并提供共计300万到500万个零部件,由此,拉动配套产业,使其得到不断升级的机会,并最终形成庞大的产业链。另一方面,江苏与上海的关系愈加密切,时空距离在不断缩短,这有利于江苏抓住“大飞机落户上海”的发展契机,“抢先”对接,并依托由此而产生的产业集聚效应,形成航空工业的产业链。
雄厚的经济基础。江苏的强大经济实力为发展航空航天制造业提供了充足的资金支持。2012年全省实现生产总值54058.2亿元,位居全国第二,按可比价格计算,比上年增长10.1%,高新技术产业投资4059.0亿元,增长5.6%,占工业投资的比重达24.5%。同年,江苏省高新技术产业实现产值45041.48亿元,比上年增长17.36%,完成出货值11460.94亿元,比上年增长4.96%;其中,航空航天制造业实现工业总产值218.30亿元,占高新技术产业总产值的0.48%,该行业已成为江苏高新技术产业的主导产业之一。可见,在经济强有力的支撑下,江苏航空航天制造业的发展潜力巨大。
强大的科技实力。作为科技强省,江苏研发投入资金雄厚,境内的航空院校和科研院所数量众多,具有较大的人才技术优势。2012年,全社会研究与发展(R&D)活动经费1230亿元,占地区生产总值的2.3%,已建国家和省级重点实验室105个,科技服务平台296个,工程技术研究中心2141个,企业院士工作站326个。在航空航天器制造领域,江苏R&D人员全时当量、R&D经费内部支出、科技机构数自2000年起开始稳步上升,2011年分别达到839人年、1.45亿元、20个,其中,内部支出达到历史最高值。尤其在南京地区,南京航空航天大学、南京大学、东南大学、南京理工大学等航空航天相关院校和研究院所的数量众多,拥有以航空宇航科学与技术为核心的国家重点学科群,每年培养输送1000多名航空专业研究生,为航空工业发展提供可观的研发人才。
江苏在航空航天领域所投入的科技人力、物力、财力,对创新能力的提升已经开始发挥作用。中航工业集团公司的607所、614所、716所,中国电子科技集团公司的14所、28所、55所、58所,以及南航大无人机研究院都是国内专门从事关键技术研究的单位,研发水平达到或超过国家先进水平,有的甚至达到国际先进水平。可见,以经济繁荣为后盾,江苏强大的科技实力正逐步转化为航空航天产业创新发展的推动力。
初具规模的产业集聚载体建设。江苏省内各市根据自身地理特点及产业优势,已经打造出一批航空产业园或航空产业集群,成为行业集聚发展的重要载体。江苏先后成立了南京江宁的空港产业园、江苏省航空动力高技术特色产业基地、昆山航空产业园、镇江新区的航空材料科技产业园、滨海新区的航空装备制造产业园、江苏蓝天航空航天产业园等,成为自主创新和高新技术产业的重要集聚。
近些年,南京地区依托于金城集团、晨光集团、南京航空航天大学等一批龙头企业和科研院所,以江宁空港产业园和溧水开发区为载体,将轻型航空动力、机载机电和航空电子系统设备作为重点发展方向,形成基于产学研一体化的航空产业集聚链,并初步构建整机制造、动力系统制造、机体制造、机载设备制造、航空地面设施制造等比较完备的航空制造产业体系。
二、江苏发展航空航天制造业面临的矛盾与问题
由于特定的历史条件和长期实行计划经济体制,江苏航空航天制造业积累了许多深层次的矛盾和难题。
航空航天企业规模偏小。江苏省的航空航天企事业单位数列于全国第三,但仍存在“多、散、小”的局面。以2011年为例,江苏省有29个航空航天企业,总量位居华东第一,但就业人数、总产值与主营业务收入的企业平均值分别是607人、6.52亿元和6.98亿元;而全国的平均水平为1562人、8.54亿元和8.64亿元,华东的平均值为839人、6.66亿元和6.64亿元,安徽省的企业平均值为2322人、16.30亿元和16.75亿元,江西的企业平均值为2869人、20.70亿元和18.30亿元。显然,江苏省航空航天企业的平均生产规模远不及安徽省和江西省的水平,在华东地区乃至全国都居于后列。不可否认,多数航空制造企业的规模偏小,在很大程度上造成企业很少具备整机生产能力,大多属于机载系统企业,在技术、实力上难以与大型主机企业相抗衡,当与其他大型企业进行合作的时候较难拥有主动权,容易受制于人。
航空航天制造业产品结构偏低。江苏大多数企业生产的产品仍局限机制造所需全部零部件,缺乏综合制造能力,难以把众多的产品链条连接起来,形成一个完整的制造系统,航空制造业整体上还处在航空产业链的中低端,产品技术含量和附加值都处于劣势地位。例如,航空电子设备要占飞机总价的30%以上,但国产航空电子系统多限于军用,民用航空电子设备的进口量偏大;国产仪器仪表普遍存在以下问题:可靠性较差,平均无故障工作时间比国外低1~2个数量级,性能、功能较为落后,测量精度比国外差1个数量级。
航空航天企业“软实力”不足。江苏航空航天制造业竞争力不足,研发创新能力有待于更大幅度的提高。省内的很多厂家将目光过多停留在国内配套产品上,制约了自身发展。如今,民用航空装备的飞机几乎都是进口,民机市场基本被波音、空客、庞巴迪和巴西航空等国外航空业巨头所占据,仅仅是大量参与国际航空转包业务,国外大飞机制造商有60%左右的部件在中国、日本、韩国等地转包。由于航空零部件制造技术和整机制造技术之间存在巨大差异,多年的零部件转包没能学习到制造大型客机和运输机的核心技术,这导致了航空工业技术创新能力严重滞后,真正参与航空主体制造的航空企业相对较少,未能形成反映行业先进水平的独立技术和独立品牌。
三、加快江苏航空航天制造业发展的建议
牢牢抓住大型飞机项目带来的发展契机。江苏省与上海市在产业方面有互补优势,且历来联系较为紧密。目前江苏完全有资格和实力参与到大型商用飞机的研发生产。实际上,昆山航空产业园已形成了飞机维修改装、航材保税物流、飞机零部件加工制造、教育培训研发和航空工业旅游等产业,而南京、镇江、无锡、苏州等地也抢先与大飞机项目对接,但不可否认,继续抓住大型飞机项目带来的发展契机,积极支持和主动参与该项目,仍将是江苏航空工业发展所面临的重要任务之一。
大型民航飞机的研制,是一项周期长、投资大、技术密集、高度集成、协调复杂、风险性高的高新技术系统工程。因此,江苏要对大型民航飞机研制项目的协调发展的现状和未来,进行科学的评价、合理规划,积极借助上海打造航空产业的集群效应,成立航空航天研究机构与大规模的并行工程团队,并在已有产业园区基础上,完善政策及技术服务,积极支持和主动参与大型客机项目的协作配套,全力打造航空制造产业集群。
加快集聚产业发展的资源要素。按照国家航空工业的总体战略部署,紧密围绕江苏航空工业的发展规划,在适当的前提条件下,制定优惠政策,努力打造中外航空航天企业交流合作的重要平台,营造良好的投资和行业发展环境,加快集聚产业发展的资源要素。例如,对研发投入以及风险投资给予支持和鼓励;制订吸引国内外航空科技专家、企业家参与航空领域高新技术开发和创业的优惠政策,推进航空科技研发及航空科技成果转化、科技企业孵化以及高新技术产业化;通过引进国际先进航空技术和一批国外航空制造重大技术装备项目落户江苏,承接航空企业的跨国转移,与世界接轨,为企业提供良性的竞争环境,鼓励其间的公平竞争,互相促进提升自主创新能力,从而整体提高省内现有航空航天产品的质量水平和竞争实力。
积极搭建航空产业平台。产业政策与区域政策相结合,制定相关发展规划,确定一批有条件有基础的区域作为航空航天制造业的重要基地,通过政策倾斜、依托园区平台,在产业园区内进行合理的分工协作,有效提高航空航天制造业的区域化集聚水平。在园区建设时,要避免过去不相关企业简单堆积现象,根据地区比较优势与企业特有优势,引导航空工业相关企业进入园区,建立产业分工体系,设立相应的研发机构、人才服务机构、融资平台等,实现航空工业经济信息、基础设施等资源共享,降低生产要素成本,有效发挥区域化经济优势。总之,面临来自周边省份的有力竞争,江苏必须抢先一步,通过建立航空产业园等方式搭建平台,积极投入,力争在竞争中抢占先机。
大力促进航空航天制造业发展的民。目前,江苏拥有不少具有军工背景的航空航天制造企业,如凯联航空发动机(苏州)有限公司、中国航天科工集团南京晨光集团有限公司、常州兰翔机械有限公司、常州飞机制造有限公司等,都具有较好的物质基础和一定的比较优势。为了大力促进航空航天制造业发展的民过程,江苏应在市场化改革中建立军民统筹体制机制,不断创新联合思路,实现投资主体的多元化、组织形式股份化,继续进行区域化集团的建设,通过多种形式的联合,实施技术资源和生产能力的优化配置,把军民产业在航空工业体系内有机统一起来,形成良性互动,带动全系统的共同发展,共同托起航空工业的未来。
【关键词】:航空航天;主题教育;学风建设;辩证关系
航空航天产业是关乎国防安全和大国地位的重要战略性产业。随着我国经济实力和综合国力的不断提升,航空航天事业取得了丰硕成果。代表航空先进技术的C9飞机的立项研制,载人航天技术的关键性突破,无不令国人欢欣鼓舞。对学生开展航空航天主题教育,将进一步激发学生的爱国爱党热情,培养航空航天情结。学习是学生的天职,加强和改进学风建设是高校教育的长线工作。如何将航空航天主题教育和学风建设有机结合起来,把握二者的辩证关系,是航空类院校学生工作者思考的关键性问题。
一、航空航天主题教育的内涵
高校大学生主题教育活动是“推进校园文化建设的强大动力【1】”。对于航空类高校来说,航空航天主题教育是特色教育活动。航空航天主题教育是以航空航天为教育为主要内容,以弘扬航空航天精神为导向,采取集中观看、主题座谈、主题征文、知识竞赛、科普教育等形式对大学生开展的主题性教育活动。它是情境教育中的一种方式,航空类院校学生活动中较为常见。旨在使大学生在以航空航天为主要内容的情境中,接受教育,荡涤心灵,建立以情境为导向的感性认识,以此内化为成长成才的内在动力,达到引领积极向上的自我教育的目的。航空航天主题教育具有主题性、内化性和实效性等鲜明特征。
二、学生学风建设的内涵
学生学风,从广义上讲就是大学生在治学精神、治学态度和治学方法等方面的风格,也是大学生的知、情、意、行在学习问题上的综合表现。学风建设就是从教、学、管三方面入手,以提升教师教学水平、激发学生的学习主动性和加强学生日常管理等为切入点,在外在教育和内在激励两方面双管齐下,加强和改进学风的系列举措。学生的天职是学习,学风建设旨在改变的是学生的学习状态,激发的是成才意识。学风建设同样具有主题性、内化性和实效性等鲜明特征,这与航空航天主题教育基本相同。
三、航空航天主题教育与学风建设的辩证关系
航空航天主题教育和学风建设,两者不是独立的,而是互相作用、互相补充的。作为一种主题活动方式,航空航天主题教育为学风建设营造有利氛围,发挥情境育人的内化作用。另一方面,航空航天主题也能从更大程度上激发学生爱校爱专业的热情,从而为学风建设提供原始动力源泉。作为航空类高校的一项重点工作,学风建设将为航空航天主题教育提供必要的思想保障。对于航空类院校的学生来讲,只要认识到了学习的重要性,以积极地态度参与到学习当中,必然有利于航空航天主题教育活动的有效开展。
1.航空航天主题教育为学风建设提供环境条件
航空航天主题教育作为情境教育的一种方式,必然通过营造良好的环境氛围来内化人的心灵,达到认同教育效果的最终目的。比如开展集中观看神舟九号发射等活动,基于发射活动本身再加上活动氛围的营造,势必将激发学生的爱国热情,并形成持久的激励作用。从中可以看出,氛围营造的作用是无穷的。学生深感航空航天事业的迅猛发展直接来源于祖国科技的强大,对学习、对理想、对成才的追求也就更加地强烈,这就是情境育人的作用所在。作为校园文化的一部分,航空航天主题教育必然为学风建设提供必要的环境条件。通过主题教育活动,逐步引导学生把“个人理想融入到建设社会主义现代化共同理想【2】”中, 以此强化理想信念教育,对学生建设具有重要的推动作用。
2.航空航天主题教育为学风建设激发兴趣动力
对专业的认同是提升学风兴趣的关键所在。对于航空院校的学生来讲,有些学生所录取的专业并非是第一志愿专业,有的甚至是参考专业。其中一部分学生为调剂录取。这些学生的专业认同感是不强的,或多或少的对专业认识不清,就业方向不明确。上述缘由使这些学生或多或少失去了学习的兴趣和动力,更谈不上具有成长成才意识。主题教育必须与群体特征相互适应【3】,对航空类院校的学生开展航空航天主题教育,将更有效地激发学生爱校爱专业的热情,从而激发出原始的学习动力,增强学习的针对性和实效性。航空类高校可根据学生工作现状,适时组建航空航天科普宣传团队和未来飞行器设计团队。前一团队是面向中小学生源基地,组织学生团队到学校开展航空航天科普教育,发挥学生的专业优势,增强学习专业的信心和动力。后一团队是组队参加校级或省部级以上的未来飞行器设计大赛,培养学生的专业实践能力。类似于上述活动的开展势必使学生增强对专业的正确认识,以切身行动投入到活动中,学习的动力更足了。
3.学风建设为航空航天主题教育奠定思想保障
对于初到大学的学生而言,刚刚完成由高中到大学的转变,身虽已到大学,但心却还在高中,思想的转变需要一段时间的适应。生活上的不适应,学习方式上的差别,是刚入学的新生所面临的首要问题。在这当中,也定会产生一定的心理落差。因此,对于刚入学学生的学风建设来讲,首先应解决思想认识上的问题。采取切实可行的方法和举措,让学生主动去接触新生事物,去学会适应新的环境和学习方式,应该说是学风建设的首要任务。思想问题解决了,态度端正了,学习也就主动了。其实对于学风建设整个工作,思想认识应该是根本问题。误区的纠正为自主学习清除了不利障碍,也为学生培养综合素养及航空航天情结提供了思想准备。打消了思想顾虑,学生也就愿意去思考自己的专业以及与专业相关的问题也更愿意投入到航空航天主题教育活动中去。
4.学风建设为航空航天主题教育提供方法指导
学风建设的基本方法对于航空航天主题教育活动的开展具有重要的借鉴意义。从一般意义上讲,学风建设的基本方法和策略有主题教育、结对对接、兴趣引领、动力激发等。如此的策略和方法也同样适用于主题教育,为之提供方法上的指导。主题教育是航空航天教育的常用方式,结对对接可以用在开展学生科研实习活动中,兴趣引领和动力激发是学风建设和航空航天教育的通用策略。
四、结论
学风建设是高校学生工作的永恒主题,在实际的工作中,我们必须正确处理好学风建设与航空航天主题教育的辩证关系,发挥彼此的促进作用,为做好人才培养工作提供必要条件。在理顺好两者的辩证关系后,如何利用这种辩证关系并实现两者有效嫁接是个关键性问题。
参考文献:
1.王贵锋、徐忠杰、胡国庆. 《大学生主题教育活动及其品牌化研究》.《职教探索》,2012.11.
2.白义香.《大学生主题教育活动模式的探讨》.《湘潮》,2007.9.
3.周彩根、刘锁娣.《建设主题教育体系 创新和延伸大学生思想政治工作》.《常州学院学报,2011.6.
关键词 现代控制方法 人工智能控制 最优控制
中图分类号:TP18 文献标识码:A
0前言
现代控制理论是以解决航空航天领域的科技问题所诞生的一种拥有特定意义的理论,随着科学技术的不断进步,各种现代控制方法被逐渐研究出来,为了使现代控制方法更好地应用于航空航天领域,因此人们逐渐加深对现代主要控制方法的研究现状及未来发展趋势的探索分析。
1现代控制理论概述
现代控制理论的基础是状态空间学,然后结合了线性代数、微积分方程等数学方法,从而形成的一种控制系统。该理论自上世纪五十年代诞生以来便受到人们的广泛关注并且得到快速的发展。该理论最初主要运用于航空航天领域,是为了解决如何使用最少的燃料和最短的时间将宇宙火箭或者是人造地球卫星发射到预定的轨道等问题,随着这些问题的逐渐解决,控制理论的范围也逐渐扩大,经过半个多世纪的发展,现代控制理论已经产生了多种不同的控制理论分支,应用于社会生产生活的各个领域。
2现代主要控制方法
目前应用于航空航天领域的现代控制方法主要有以下几种。
2.1人工智能控制
人工智能控制中又衍生出多种不同的控制方法,主要有:
(1)神经网络控制。神经网络一般是用于对信息的处理及控制。神经网络的结构具有分层的特性,在每个神经元之间都可以进行输入与输出的连接,但是在不同层次的神经元则无法实现连接。神经网络具有不同的网络形式,其中以BP网络和RBF网络形式最为典型。自八十年代以来,神经网络在控制理论中的广泛应用已经可以解决控制理论中的绝大多数问题,成为社会上关注的焦点。例如建模与辨识系统、配置极点、控制内膜、自适应控制等。而神经网络可以对航空航天领域进行智能控制,主要归功于神经网络具备的学习能力,从而减少了适应环境的变化,能够十分方便地对控制系统进行在线离线的控制。而且神经网络具备计算的特质,可以准确高效的完成计算处理。同时信息的分布式储存和处理结构,有较高的泛化与容错能力。
(2)模糊控制。模糊控制的理论基础是计算机的模糊集合论、模糊逻辑推理和模糊语言变量这是中模糊理论。目前,模糊控制理论可以对不确定的控制对象模型进行满足系统非线性的操作,同时模糊控制系统可以将枯燥难懂的数学变量变为语言文字信息,方便人们进行理解。模糊控制理论是对人的思维进行高度的模拟,以此根据人在航空航天工程建设中积累的经验进行模糊推理。
但是,模糊控制理论中仍存在一些问题,例如:模糊控制器的工作原理相对复杂,影响到系统运行的稳定性,而且模糊控制同鲁棒控制的对比关系还需进一步进行研究,因此模糊控制理论还在在不断的完善发展中,在未来模糊控制理论将更趋近于专家模糊控制、智能优算法相结合的模糊控制等。
2.2最优控制
最优控制理论又被称为动态最优化或过程最优化理论,在满足各类式对初始、过程以及终端的制约条件的情况下,找到最优的控制策略,确保系统的性能指标可以符合规定的性能指标式,以此来实现对系统最优化的操作。
极值原理、微分对策以及动态规划是现阶段最优控制下形成的主要理论,我们在使用最优控制时所使用的数值方法主要有:梯度法、伪谱法、遗传算法等,我们也可以将不同的算法进行组合,融合每种算法的优点,打破只用一种算法的局限性,从而提高整体算法的控制水平,可以有效地对一些更加复杂的最优控制问题进行解决。
目前最优控制理论主要应用于航空航天工程中的一些问题,例如:如何解决线性二次型指标的最优问题、伺服机构问题、跟踪问题等。但是随着时代的发展,社会的进步,我们对最优控制的要求也越来越高,需要使用最优控制解决的问题也越来越多,因此在未来,最优控制的对象将会变的多样化,系统的结构也会更加复杂,从而使最优控制理论可以解决一些更加复杂的不确定性的系统问题。
2.3自适应控制
自适应控制理论下的系统通常带有明显的不确定性,所谓的不确定性指的是被控制对象的环境模型是不确定的,其中包含着一些随机因素和未知情况。因此,在自适应控制中需要对系统的工作状态进行自动的调节,所以自适应控制主要是对控制法则进行修改调整,对控制器的可变参数进行在线调整,对性能指标或辨识对象的动态特性进行在线测量,从而实现对系统的自适应控制。根据应用领域的不同,我们建立的自适应系统也存在一定的差别,但是自适应系统所完成的功能都是相同的,我们建立的自适应系统控制模型主要分为两种:一种是模型参考自适应系统和无模型参考自适应系统。
3结论
综上分析可知,现阶段我国在航空航天领域所使用的现代主要控制方法有:人工智能控制、最优化控制、自适应控制等,我们只有加深对现代控制方法的研究,将现代控制方法的作用最大限度的发挥出来,才能提高现代控制方法对航空航天领域的控制水平,才能促进我国航空航天领域的进一步发展。
参考文献
[1] 史国庆,高晓光,吴勇,等.航空航天领域现代主要控制方法的研究[J].南京航空航天大学学报,2014,18(1).
寻找目标是关键
专家们一致认为,为宇航员寻找一个合适的小行星目标物,是所有小行星探索任务的重中之重。虽然,目前人类已探测到的近地天体已经超过了7000颗,但是有多少可以进行探索,它们的物理结构如何,这些仍是未知数。
美国航空航天局宇航员汤姆・琼斯说:“现在我们登记在册的目标物很少。为了最大化任务灵活性,我们需要更多候选对象。”研究人员表示,这么做可大大降低任务和机组成员面临的风险。
美国航空航天局当前的目标是在2025年把宇航员送上小行星,这是2010年美国总统奥巴马提出的新太空探索计划的核心思想。它象征着美国航空航天局的探索目标发生了重大转变,该局此前的目标是让宇航员重返月球。
2010年4月,奥巴马在佛罗里达州美国航空航天局肯尼迪航天中心说:“我们希望,到2025年能借助用于长途飞行的新飞船,进行首项超越月球的载人深空探索任务。届时我们将把宇航员送上一颗小行星,这是划时代的第一次。我认为,到21世纪30年代中期我们就能安全把宇航员送人火星轨道,然后再把他们安全送回地球,随后就是登陆火星。”
最近举行的“直击近地天体:为人类进行近地轨道外探索提供一个切实可行的近地天体”学术研讨会的组织者是乔治・华盛顿大学艾略特外交学院太空政策研究所和美国科罗拉多州鲍尔航天科技公司。行星学家琼斯认为,小行星是太空探索中的“天然垫脚石”,能为未来几十年的太空任务提供一个切实可行的探索方向。琼斯表示,借助小行星可以降低深空探索的风险。它对科学发现、行星防御目标、利用太空资源和提高前往火星的操作技术都有好处。
小行星大小很关键
为人类未来的空间探索寻找合适的小行星候选对象,地面望远镜和太空红外观测是很必要的。太空岩石科学家越来越清楚地意识到,要进行载人小行星探索任务,小行星的大小很关键。
研究人员表示,由于太阳系的小型太空岩石还在不断增加,让宇航员乘坐一艘比目标小行星还大的飞船前往目的地,似乎有违我们的探索意图。而且美国航空航天局顾问、小行星研究方面的权威人士亚尔-哈里斯表示,有些直径小于50米的物体,最终被查明是人造太空垃圾――以前进行的探索任务丢弃的东西。他说:“显然,没人想把一个上面写着人类字迹的人造垃圾当做自己的探索目标。”而且,大部分近地天体是一些超高速旋转的微型世界,宇航员很难对其进行研究。必须全面了解小行星
科学家需要对一颗小行星有多少了解,才能发射载人任务,准备降落在这个目标太空岩石上呢?关于这个问题,目前还存在一些争议。遥控探测器事先可以收集的有关小行星的旋转速度、大小、形状和成分等信息,在人类到达以前是否都应该准备齐全?美国航空航天局经验丰富的宇航员安迪・托马斯在宇航员办公室深空探索项目组工作,他表示,毫无疑问,把宇航员送上小行星并不是轻而易举就能做到的事情。
安迪・托马斯说:“往、返都需要很长的时间,这本身就是一大挑战。”除此以外,呆在狭窄的空间里、辐射问题和没有实时通讯,都是小行星探索任务需要面临的问题。要想取得成功,“我们必须对生命保障系统进行很大改进。现在空间站技术还做不到这些”。安迪・托马斯表示,让空间站与小行星保持联系,避免机组成员和飞船遇到危险,也是目前需要考虑的问题。“抵达目的地后的生活和工作会很艰难。”
风险水平
托马斯提到了公众和美国国会参与近地天体项目的问题。他说:“这些任务非常非常危险,它们的风险性绝不亚于20世纪六七十年代开始的‘阿波罗’任务。试图通过把它出售给公众来获得科学回报,这么做可能靠不住。”人们也许把行星防御(学习如何避开正在逼近地球的小行星)看成一个非常紧迫的因素,但是事先需要把送人前往小行星存在的问题一一说清楚。托马斯要求学术研讨会参与者详细列举出必须把人送上近地天体的可信原因,如果没有这些,就会很难获得资助。
小行星项目资金不足
麻省理工学院的行星学家理查德・本泽尔教授表示,进行近地天体研究、行星防御项目和载人小行星任务一直以来因为缺少资金的支持,进展相当缓慢。他说:“很简单,人类进行星际飞行的第一步是确定目的地。调查工作是最基本、也是花费最少的一个环节。就这么一个最简单的环节,为什么美国航空航天局的筹划者仍未做到呢?”
本泽尔表示,小行星调查工作已经持续了20余年。“由于缺少资金,当前的努力很难顺利进行下去。现在,尽管国家顾问委员会的建议、国会的书面训令以及当前的形势都需要进行深空探索和行星防御,但是这项努力并未获得新的资助来源,行政官员也不想为这笔费用买单。解决这个问题迫切需要责任感。”
探索小行星还未付诸行动
曾是美国航空航天局宇航员的爱德-卢现在是硅谷的一名高科技顾问,他赞同本泽尔的观点。爱德・卢说:“不幸的是,美国航空航天局的历史和过去20年的计划使我们对这失去了兴趣,不再关心它们。”他表示,有关近地天体一直以来没有改变的事实是一“尽早发现它们,尽早发现它们,尽早发现它们”。“但是,如果人类近地天体任务向前发展了,这三件最重要的事情将变成‘从现在开始,从现在开始,从现在开始’。你等待的时间越久,它变成一纸空文的机会就越大。”卢表示:“我们不仅需要从现在开始,而且需要加快进程。也就是说,我们需要尽快看到一个个重大转折点,而不是经过漫长等待,直到第一次成功出现。”
重大事件
Wen Xin, Zhang Wenhao, Qin Yuqi
Shenyang University of Aeronautics and Astronautics, Shenyang, 110136, China
Abstract: Discussed the problem of knowledge structure which Chinese colleges and universities facing problems at the present stage, combining with the aerospace and aerospace general education. By their own personal experience, the author summed up the content, meaning and purpose of the aerospace and aerospace general education. Based on the analysis of various problems related to the “Introduction to aerospace technology” as a liberal textbook, this article given the teaching improvement and reform proposals about the textbook of aerospace and aerospace.
Key words: quality-oriented education; general education; aeronautics and astronautics
随着高校课程改革的不断深入,通识教育在高等教育中的地位和作用越来越受到重视。与此同时,由于科学技术和经济的飞速发展,航空航天技术开始走进人们的日常生活,并影响着人们的思维和观念。特别是近几年来我国航天事业取得了世界瞩目的辉煌成就,更加引起人们对航空航天技术的关注。为了适应时展的需要,目前国内很多知名高校先后成立航空航天专业,如清华大学、北京大学、浙江大学和西安交通大学等高校。与此同时,一些普通高校,如南京财经大学,也将航空与航天(也有的学校称为航空航天技术概论或航空航天技术博览)作为通识课。笔者结合自己的授课经历和体会,并参考欧美高校开设通识课的教学模式,探究航空与航天通识教育教学内容、目的和方法等。
1 我国专业化教育模式的问题与通识教育
1.1 现阶段我国高校人才培养模式面临的问题
我国现阶段的专业化教育模式是高等教育在特定时期(20世纪80年代)和特定社会背景(生产力亟待恢复)中的选择,这个选择尽管在当时有合理性,并对我国社会发展起到了积极作用,但却不适应今天社会发展的需要。
我国目前的高等教育过分强调专业划分,把学生的学习限制在一个狭窄的知识领域内,不利于学生全面发展。过去大学毕业生就业中的“专业对口”已经不再是一个最优目标了,高等教育的专业化做得越好,学生就越难适应变换了的工作,面临的情况可能就越糟糕。
社会和技术发展日新月异,旧的工作岗位不断消失,新的工作岗位不断出现,高校里专业调整的步伐,无法跟上社会职业更新的速度。应对工作岗位的变化,既要培养学生的专业能力,又要培养学生的“一般”能力。
1.2 通识教育起源和目的
通识教育,国外称“General Education”,也称为“普通教育”“一般教育”“通才教育”等[1-4]。
通识教育源于19世纪[6-8],当时大学的学术分科过于精细、知识被严重割裂,于是提出通识教育,目的是让学生对不同学科的知识有所了解,将不同领域的知识融会贯通。20世纪,通识教育成为欧美大学的必修科目。今天,欧美大学仍在不断完善其通识教育。如哈佛大学的通识教育有着悠久的历史,目前已经经历五次较大的通识教育改革[7-10]。
在我国,通识教育的思想源远古代。《易经》主张“君子多识前言往行”,《中庸》主张做学问应“博学之,审问之,慎思之,明辨之,笃行之”。古人认为博学多识就可达到出神入化,融会贯通。《论衡》认为“博览古今为通人”。所以,通识教育旨在培养“通才”,它的培养目的是提高人的整体素质,强调整合不同领域的专业知识,重视培养人的思维方法及敏锐的洞察力,同时也重视培养人的情志等。
2 航空与航天通识教育的意义
航空与航天课程在我国一直是航空航天专业院校的公共必修课[1,2],其目的首先是为学生未来从事航空航天及其相关领域工作培养兴趣,更主要的是为学生专业课学习奠定基础,它在很大程度上起到了专业导论的作用。
近年来,我国一些普通高校将航空与航天课程纳入通识教育,其教学目的包括如下几个方面。
2.1 提高大学生的整体文化素质
大学教育的目的是培养全面发展的高素质人才,开展通识教育不仅能增加大学生专业课以外的知识,还可以拓宽学生的眼界。航空与航天课程,不仅可以帮助学生了解有关航空航天的基础知识,同时还能潜移默化地影响学生的世界观、人生观和价值观。
2.2 提升大学生的民族自豪感
中国作为东方的文明古国,向往飞翔的梦想由来已久,嫦娥奔月的美丽传说,万户飞天的勇敢实践,表明了古老的中国人渴望飞向蓝天的美好愿望。通过航空与航天课程的学习,让学生了解中国航天事业的发展和取得的瞩目成绩,学习伟大的航天精神,增强学生的民族自信心。
2.3 鼓励大学生在困难面前勇于攀登
学生通过航空与航天课程的学习,了解航天先驱身上所具有的优秀品质和坚忍不拔的毅力。在航天开拓者的眼里,“只有想不到的事情,没有做不到的事情”,通过这样的教育,激发学生努力奋进,敢于开拓创新。
2.4 启发学生规划未来人生
航空与航天知识可以启发和拓展人们的思维,尤其是航天器的出现,极大地推进了人类对宇宙的探索,人们对宇宙了解得越多,就越能感受到重新思索自身存在的价值的意义。飞过天的宇航员大多存在一个共识:“地球在宇宙中是非常渺小的,生命仅仅是宇宙形成过程中的一个产物。”记得有位美国宇航员说过,“昨天的梦想是今天的现实,今天的梦想是明天的现实。”随着人类对宇宙的认识,很多人开始重新思索这些问题,人类存在的意义何在?人类怎样存在?
3 航空与航天通识教育的教材问题与改革
3.1 教材方面的问题
航空航天技术在非专业大学生眼里,是十分神圣的,因为宇宙的奥秘神秘莫测,很多大学生对航空与航天课程比较感兴趣。作为通识课,目前我国没有一本适合通识教育的教材,大多采用“代用”教材,如《航空航天技术概论》《航空航天技术》等,由此带来很多问题。
(1)专业性很强
翻开《航空航天技术概论》教科书,插图不少,可是大部分是平面图、结构图、流程图和设计图。对于非工科专业的大学生而言,内容过深,尤其是文科学生,没有工程概念,理解起来非常困难。
(2)内容单调乏味
细看“代用”教材的文字内容,大多是定义和概念,枯燥乏味,对非专业学生而言,即便把这些内容熟记于心,又有何意义?另外,由于书本的空间有限,介绍性的内容往往类似于纲要。
(3)课后练习或思考题没有价值
思考题是运用大脑思考后得出答案的题目,而目前的“代用”教材章节后的思考题,不适应时代的发展,以第一章课后思考题为例,“试述直升机的发展史,试述火箭、导弹发展史”,很多学生认为是“百度题”,学生只要灵活运用手中的工具,就可以“百度”到答案,这类题能算是思考题吗?
(4)条理性很强带来的问题
航空与航天是两个明显不同的概念和领域,尽管有联系,但对于非专业的学生而言,不能混为一谈。目前的大部分“代用”教材在内容安排上每章都是以飞行器设计为主线,航空器、航天器和导弹与火箭等内容相互交叉[1,2]。如不管是火箭发动机还是航空发动机,统统纳入同一章节,对于非专业学生,理解起来稍显费力。再如,《飞行器构造》这章内容中,既有航空器的构造,也有航天器的构造,根据整体教学效果分析,这种航空航天结构的相互交叉会导致概念的混淆。
另外,由于中国基础教育多年形成的以学科为主导的教育模式,加之应试教育的长期导向作用,使基础教育在单一学科教育上越来越深入,学科分化加剧,基础教育功利性越来越明显,而在人文、心灵和智慧等通识教育方面却越来越弱化。基础教育已经走向思想单一、思维狭窄、僵化,缺乏思辨性、创造性思维的模式,对中华民族的智慧培养是非常不利的。
综上所述,航空与航天作为通识教育课程,不是必修课的陪衬,更不是专业课的附庸,其重要性并不比专业课低。“君子性非异也,善假于物也”,学好航空与航天课程,掌握其相关知识,有助于学生在以后的生活与工作中更好地开阔思维。
3.2 教材改革的建议
对于航空与航天课程,只有拓宽知识面,全面介绍不同学科研究对象的特点,才能更准确地反映这门课的内涵。为使学生具备开拓新领域的基础,课程内容应具有前瞻性,把本学科领域的最新学术成果、最新技术引入教学内容。在反映学科前沿的同时,拓宽学生的知识面。
航空航天技术涉及领域之广是其他学科无法比拟的。因此,如何保持课程的完整性也值得探讨。作为面向非航空航天专业学生的通识课,该课程内容应集知识性、趣味性于一体,需要教学内容丰富多彩,由风筝飞行延伸到飞机,由早期火箭延伸到各种导弹,由嫦娥奔月延伸到阿波罗飞船,由恐龙灭绝延伸到宇宙探索,让学生在感兴趣的实例中汲取航空、航天和航宇知识。国外有一本航天知识方面的书,名字起得非常好,叫“没有公式的航空航天技术”,值得我们借鉴。
以笔者在神舟飞船、卫星及空间防御领域的工作体会以及在北京、南京几所大学讲授航空与航天知识的教学经验来看,对于航空与航天的通识教育,其知识与内容应该注重“启蒙”,致力于开展大众化的教育,太过学术化反而会让人失去兴趣。教材应该具有趣味性,可以漫画的形式展开。现在已经有的《漫画线性代数》《漫画统计学》等一系列的趣味教科书,以漫画的形式将知识传授给学生,让学生在欣赏之余学习到很多知识,两全其美。航空与航天通识教育课程的教科书可以参照这种形式。
为期两天的南京航空航天大学2012年自主招生航模特长生考试于2月9日结束,来自全国各地的50多名航模特长生报名参加了考试。报考条件为:在航空、航天、航海模型运动项目上具有特长,获得过省级比赛冠军或全国比赛前三名。考试分外场飞行操作测试和室内手工制作。主要依据选拔测试成绩并结合学生特长与获奖等情况综合考虑,分类确定合格名单,最后经招生工作领导小组讨论审定。2012年参加测试的人数创历年新高,总体水平明显高于往年。考试结果于3月在网上公示。 (袁 伟)
北京航空航天大学2012年自主招生航模特长生面试
2012年3月11日,北京航空航天大学自主招生航模特长生面试在北京航空航天大学创新实践基地进行。2012年自主招生航模特长生考试分为笔试和面试两个环节,来自全国各地的6位航模特长生通过严格的笔试考试(已于2月12日举行)进入此次面试环节。由于笔试环节主要考查考生的基础知识、书面表达及综合应用等方面的能力,因此面试着重考察考生的制作能力,同时还包括对考生航空航天及航模等方面理论知识的提问环节等。考试结果随后将在网上进行公示。 (马家骏)
本刊点评:在国内四大自主招生联盟联考进行期间,一些具备航空航天相关专业的院校也同时开展了航模特长生自主招生考试。虽然各校在考试内容、形式及准入资格、要求等方面有所不同,但对在航模方面有突出特长的考生无疑增加了一次继续深造的机会。经过不断学习历练,入选的考生大都会成为各校在科研类全国航空航天模型锦标赛中的主力队员,其中的佼佼者还有机会投身我国航空航天尖端领域的科研工作。
机器狗狂奔视频引轰动
近日美国官方公布了一段关于军用机器狗在粗糙的路面上疾速狂奔的视频,展示出其惊人的活动能力和适应性,在互联网上引起轰动。这个形似机器狗的四足机器人被命名为“大狗(Bigdog)”,由波士顿动力学工程公司(Boston Dynamics)专为美军研究设计。这只机器狗与真狗一般大小,能在战场上发挥重要作用――为士兵运送弹药、食物和其他物品。其原理是:由单缸两冲程发动机驱动的液压系统带动有关节的四肢保持平衡与运动。每条腿有三个动力关节与一个“弹性”关节,均由机载计算机控制,根据内力传感器探测到地势变化来进行主动平衡控制。陀螺仪和其它传感器则帮助机载计算机规划每一步的运动。如果有一条腿比预期更早地碰到了地面,计算机就会认为它可能踩到了岩石或山坡,进而会相应调节运动步伐。最新款“大狗”可以承载40多千克的装备(约相当于其重量的30%),并能攀越35°的斜坡。“大狗”可自行沿简单路线行进,或通过远程遥控控制。据悉,未来的“大狗”-V3改进型每条腿上还将增加一个动力关节,使其以更快的速度攀越更陡的斜坡及地势更险峻的路段。
本刊点评:这款“机器狗”突破了以往人们对智能机器人行动缓慢的传统印象。它行动迅速、反应灵敏、动力和智能自动化程度很高,且非常结实耐用。虽然可能与实用阶段还有很大差距,但已经让世人看到了智能机器人的发展曙光。
■国际空中机器人大赛(IARC2012,亚太赛区) 将于2012年8月7~9日在北京航空航天大学新体育馆举行。国际无人机系统协会(Association for Unmanned Vehicles System International,AUVSI)于1991 年在佐治亚理工大学举办了首届国际空中机器人大赛(IARC),至今已走过21年的历程。为方便更多的大学参加比赛,2012年将设立亚太赛区,定在北京举行,与美国北达科他州的大福克斯赛区同步。两个赛区的比赛规则完全一致。IARC大赛至今已完成5代任务,每代任务相对独立,完成后进入下一代任务,2010年进入第6代任务,目前尚未完成,期待新的突破。有关比赛详情,可访问大赛官方网站:iarc.省略或亚太赛区网站:iarc.buaa.省略。
■2012年全国航空航天模型锦标赛 将于5月20~25日在河南省安阳市举行,将囊括自由飞、遥控及线操纵等各项目比赛。
■2012年全国青少年航海模型锦标赛与2012年全国航海模型锦标赛 初步拟定于8月在福建省厦门市举行。
■第十三届“我爱祖国海疆”全国青少年模型教育竞赛 分为选拔赛和全国总决赛。其中航海模型选拔赛将于2012年3~7月举行,全国总决赛拟定于8月初在福建省厦门市举行;建筑模型选拔赛将于2012年3~11月举行,全国总决赛拟于12月底择地举行。
■第十四届“飞向北京-飞向太空”全国青少年航空航天模型教育竞赛 分为选拔赛和全国总决赛。其中选拔赛将于2012年3~7月举行,全国总决赛拟定于8月中旬择地举行。
■第十七届“驾驭未来”全国青少年车辆模型教育竞赛 分为选拔赛和全国总决赛。其中选拔赛将于2012年3~11月举行,全国总决赛拟定于12月底择地举行。
■ 沈阳农民手工打造客机 2012年2月28日,辽宁沈阳市长白乡夏河村58岁的农民李京春(音)正在和家人手工打造一架客机。李京春是一名狂热的飞行爱好者,两年多来,他和家人已投入约4万元进行飞机制造。这架飞机长5米、翼展约4米、重达1吨,制作材料多数由买来的废弃钢材焊接而成。目前,这架“客机”已初见雏形并开始内饰装修。据李京春介绍,制作这架“客机”是为了圆儿时成为一名飞行员的梦想。
科学
在创纪录的任务中,他们开展了近400项惠及全人类的研究,使得美国航空航天局的任务达到前所未有的新高度。凯利和科尔尼延科参与了多项研究,使人们更加了解人体如何应对失重、孤立、辐射和长期飞行的压力。凯利的双胞胎兄弟之前是美国航空航天局的宇航员,他参与了同期地面研究,帮助科学家对比了解太空旅行对身体和心智的影响。
空间站的轨道覆盖了地球表面的90%,这也为其提供了研究和拍摄地球的绝佳机会。空间站上的工作人员不仅见证了新设备的抵达,还在研究暗物质特性和了解太阳系以及系外空间。他们还测试了卫星群运行时的网络荷载能力。
在这项任务中,美俄两国的紧密合作延续了15年来两国持续的全球合作,展示了语言、文化和工程哲学差异较大的国家间如何在科学和空间探索方面进行良好的协同工作。加强国际间的合作对将人类带入太阳系深处至关重要。
在两人返回地球后,科学家将开始分析他们带回的数据,可能需要6个月甚至6年时间才能公布成果。科学研究非常耗费时间,处理过去1年任务中带回的各项数据并非易事。另外,凯利和科尔尼延科的血液、尿液和唾液样本还在空间站的冷藏箱中,得等到SpaceX的龙飞船将其带回。在研究过程的最初阶段,科学家可以看到我们期待的一些迹象,但是最终结果要在两人返回地球很久后才能完成。
和其他成员一样,凯利经常通过社交平台分享自己的太空时光,比如Twitter、Instagram和Facebook。其中的精彩内容包括迷人的地球影像、正在进行的空间站科学实验的片段,甚至还有和美国总统的通话。
操作
在任务期间,凯利经历了6次与补给飞船的会面。他参与了SpaceX公司第六次商业补给时的机器人控制龙飞船任务,以及Orbital ATK公司第四次商业补给时的天鹅座对接。日本HTV货运飞船和俄罗斯“进步”号补给飞船也为空间站带来了数吨物资。
这一年中,包括与凯利和科尔尼延科共同飞天的根纳季・帕达尔卡,共有来自7个国家的13名宇航员在空间站协同工作。
在空间站的日子里,凯利三次走出太空舱进行太空漫步。第一次漫步时承担了一系列升级和维修任务,包括为迎接美国商业飞船抵达新的对接口铺设线缆;第二次成功配置了空间站的氨冷却系统,并使空间站完全恢复太阳能发电;第三次恢复了移动通信设备的功能。
返回
在凯利回到地球后,探索任务仍将继续。美国航空航天局的人类研究项目将根据计划在凯利返回后3个月和6个月时采集其太空旅行任务后的医疗数据。对于双胞胎研究项目,美国航空航天局会持续收集返回1年后的数据。
凯利在落地后24小时回到了位于休斯敦的艾灵顿基地,在美国土地上踏出了离别1年后的第一步。他登上美国航空航天局的飞机,参加了由家人、朋友和祝福者组成的欢迎仪式。美国第二夫人吉尔・拜登博士、白宫科技办公室主任约翰・霍尔德伦博士和美国航空航天局局长查尔斯・博尔登共同出席了欢迎仪式。
任务幕后的美国航空航天局科学社区讨论了这次任务的历史性成功,认为它充分应用了21世纪的科学技术来采集身体和心理变化的关键数据,也讨论了宇航员在更长时间的任务中面临的挑战。
2010年9月,在中关村科学城首批启动建设项目签约大会上,北京航空航天大学与北京市政府签署了共建“国际航空航天创新园”、“北航先进工业技术研究院”协议。时至今日,国际航空航天创新园建设已取得重要进展。
“国际航空航天创新园要重点打造‘导航与位置服务’和‘通用航空’两个战略性新兴产业聚集区。”北京北航科技园建设发展有限公司总经理李军介绍,北航将充分发挥“空天信”融合的学科特色,瞄准国家和北京市重大战略需求,在国际航空航天创新园内与科研院所、企业共建产业联盟、联合研究中心,开展高技术研究。构建校企协同创新体系。
然而,作为新探索领域。航空航天创新园的建设亦颇多波折。但北航在建设过程中,以体制机制创新为突破口,不断在探索中前行,瞄准战略性新兴产业培育,取得了骄人成绩。
合作共建如火如荼
李军介绍,国际航空航天创新园依托北航国家大学科技园进行建设。一期的柏彦大厦、世宁大厦和唯实大厦已投入使用。总建筑面积约17万平方米。二期建设包括北航南区科技楼(规划建筑面积约22.5万平方米)和北航北区科技楼(规划建筑面积约15万平方米)两部分,将在5年内分步建设完毕。
目前二期建设项目之一“北航南区科技楼”已于2011年11月20日开工。计划于2014年底竣工。北航南区科技楼建筑总体规模约为22,5万平方米。其中地上24层。总建筑面积约16.6万平方米,地下4层,总建筑面积约5.9万平方米,建筑高度99米。容积率达3.5,充分体现了盘活存量资源、土地集约利用的原则。
目前,国际航空航天创新园区内企业已达230余家。年总产值超过60亿元,并已有众多知名公司表达了强烈的入驻意向,其中包括合众思壮、国智恒、佳讯飞鸿、北京通航集团等行业龙头企业。
随着国际航空航天创新园建设的推进,进入园区的项目进展也十分迅速。
李军介绍。北航已与中国工程院签约承建“中国航空发展战略研究院”。该研究院将为工程院发挥国家工程科技思想库的作用提供支撑服务,为国家航空航天事业的发展制定总体战略和阶段性规划。
同时。北航也与合众思壮等11家单位共同发起成立“中关村空间信息技术产业联盟”。在国际航空航天创新园内打造“导航位置服务产业园”,形成产业集聚。与中航工业、民航系统等10家单位共同组建的“国家通用航空产业协同创新联盟”,将引领全国通用航空产业的发展。中石化、晋煤集团等单位共同发起“航空替代燃料产业协同创新战略联盟”。也将致力于支撑我国航空替代燃料领域的技术自主创新和产业健康可持续发展。
此外,北航与北京合众思壮科技股份有限公司签约共建“北航一合众思壮卫星导航研究院”;与航天科技控股等单位合作,申报并获批建设“通用航空北京市工程研究中心”。
成果加速产业化
“依托北航雄厚的科研实力和优秀的科技成果。联合行业内优势企业,我们还在国际航空航天创新园内积极推动重大科技成果转化和产业化。”
李军介绍,依托北航“国家科技进步奖一等奖”、“国防科技进步奖一等奖”、“教育部科技进步奖一等奖”的关键技术。北航与园区内民航天宇公司、民航数据中心等企业共同进行“空地协同的通用航空飞行监视平台项目”产业化。
基于北航“国家科技进步奖二等奖”技术的基础上,北航与园区内的中航捷锐公司在国家级战略核心技术层面。打破了西方的技术封锁。开发和生产出具有我国独立知识产权的三轴一体光纤陀螺产品。提升了国家科技实力。
北航与中航重机等企业共同组建的“中航天地激光科技有限公司”,正在实施“大型钛合金结构件激光快速成型技术”产业化。该项目技术属目前国际热点研究项目,起点高,前景广,将极大推动航空武器装备领域新一代设备和技术的发展。并对相关应用领域的发展有很强的带动作用。
北航与北汽集团共同组建的“北京通用航空(集团)有限公司”。致力于具有自主知识产权的通用航空发动机、通用航空电子设备、通用飞机的产业化,以通用航空产品为核心,打造从产品技术研发、生产制造、销售以及通用飞机运营服务的通用航空产业链。将成为承载国家通用航空产业发展战略的北京通用航空旗舰型企业。
“未来5年内北航南区科技楼和北区科技楼的相继交付使用,一个以‘导航与位置服务’和‘通用航空’为特色的战略性新兴产业聚集区将会迅速形成。”李军表示。届时园区企业将超过500家。年产值预计可达300亿元。
改革如何做到位
事实上,国际航空航天创新园的建设。是北航科技园改革探索的举措之一。但如何保证将改革做到位,北航亦是苦恼之一。
“前几年,大学科技园很艰难,产学研合作受制于体制,爹不亲娘不爱,靠着做物业做服务。挣房租过日子。”回忆起多年大学科技园从业经历,李军至今还感到有些无奈。尽管他对于这种介于政府、大学和企业三者之间的角色感到游刃有余,但是对于大学科技园边缘化的身份却感到郁闷。
像他这样的大学科技园管理者。聚在一起曾戏谑地称自己是“第三类人”。大学的责任依次是人才培养、科学研究和社会服务;而高校产业又是社会服务中最边缘化的。
截至2011年底,北航科技园内依托北航科技成果创办的企业达53家。从绝对数量上来看并不如何显著。但是大学科技园在成果转化和项目孵化过程中所作出的贡献却不容忽视。2011年。北航科技园200多家企业的总收入为60多亿元,3年后,这个数字将超过300亿元。
一些大学科技园,使大学“名利双收”。前不久。科技部、教育部对86家国家大学科技园进行绩效评价,评出A类大学科技园17家,北航科技园位居其中。
这个成绩主要得益于北航的科技体制改革。2010年,北航进行了科研管理体制的改革,撤销原科技研发处。成立先进工业技术研究院。与大学科技园两块牌子、一个实体。共同实施科技成果转化和产业化。建立了从项目的筛选、中试、孵化到公司化运作的科技成果转化体系,通过采用研发专职化、管理职业化手段,理顺了学校科技成果转化的体制。
高校相比其他科研机构有一个突出的优势,就是可以利用校园内众多学科进行优化组合。通过跨学科的交流与合作形成科技创新的优势。因此高校在交叉学科的研究上具有优势。大学科技园则在交叉学科上寻找研究方向,这样。将可能促成新兴产业的诞生。而促进战略新兴产业的培育,正是《国家大学科技园“十二五”发展规划纲要》对大学科技园明确提出的任务。
北京智明星通科技有限公司是北航科技园中战略性新兴产业的典型代表。该公司创始人唐彬森为北航2008届硕士毕业生。在北航科技园种子基金的支持下,唐彬森与4个本科同学成立公司。经过4年的发展。智明星通已成为产值过亿元、全球拥有4个子公司、员工近400人的社交游戏以及互联网产品发行商,目前位居全球第五、亚洲第一。目标是成为互联网领域的“中国华为”。
李军认为。大学科技园未来的发展,除了深化成果转化和项目服务。深化服务同样重要。如今,“孵化+创投”的模式已经为大学科技园所普遍认同。因此。北航科技园希望未来能够成立真正的创投基金,加强对优秀项目的早期支持。
探寻大学科技园赢利点
1999年,北航大学科技园的重要主体——北航天汇科技孵化器有限公司正式成立。几乎与此同时。一场关于孵化器是否应该盈利的争论空前激烈。
“当时我们的观点比较鲜明,孵化器能盈利,做好以后是能够赚大钱的。”李军说。当时,北航天汇孵化器就开始探索如何对企业做深层服务。并尝试引进创业投资。“之后我们的观念也发生了一些变化,但这个思路没变。”
在全国孵化器中,北航天汇孵化器是少有的不收房租的孵化器,这使得它不得不在企业增值服务上下功夫。
“我们发现,国家对科技型中小企业的扶持力度越来越大。然而这些创新型企业建立之初往往是以技术为先导,在融资、管理、财务、人力资源等方面能力都较弱。这些缺陷影响了他们的发展。”李军说。由此,北航天汇孵化器也发现了提供增值服务的空间——帮助企业申请政策性融资,通过项目申报。帮助企业强化管理。
在为企业提供项目申报的过程中,他们又发现了一个新的增值服务点。许多在孵企业财务管理能力很弱。他们大多把相关业务委托给会计师事务所做。但会计师事务所擅长的往往是商务型企业的财务管理,对高科技企业的财务操作并不是很规范。这导致企业申报项目的难度加大。李军觉得有必要帮助企业把财务能力加强。现在。北航科技园财务部三四个人管理了将近30家在孵企业的财务。
1.顺利着陆
2012年8月5日晚,美国航空航天局的“好奇”号火星车成功在火星表面着陆。无论对“好奇”号任务本身还是未来的火星探索计划而言,成功着陆都是一次巨大成功,也是一项重要成果。“好奇”号采取的着陆方式不同于此前的任何方式,着陆过程中,火箭动力太空起重机利用绳索将“好奇”号降到火星表面。随后,太空起重机飞走,在安全距离外故意坠毁。美国航空航天局表示,这项技术将帮助未来携带大量有效负荷的探测器登陆火星,为人类在这颗红色星球上建造基地铺平道路。
“好奇”号在登陆火星时的精确度前所未有,这要感谢一个新型引导进入系统。未来的火星任务也将采用这一系统。“好奇”号的登陆地是一个椭圆形区域,长约20千米,宽约7千米。相比之下,2004年登陆火星的“机遇”号和“勇气”号的椭圆形登陆地长约150千米,宽约20千米。
2.测量火星辐射
“好奇”号一直在对火星的辐射环境进行测量,帮助科学家进一步了解危险的辐射可能对潜在的本地细菌以及人类访客造成的影响。“好奇”号的测量数据令人鼓舞,至少对未来的人类殖民者如此。“好奇”号对火星表面辐射进行的测量,是火星探索史上的第一次。数据显示,火星的辐射水平与国际空间站上的宇航员受到的辐射不相上下。
在8个月的太空飞行中,“好奇”号测量到的辐射水平不断提高。“好奇”号项目科学家表示,早期获取的数据显示宇航员能够执行持续时间较长的往返式火星任务,体内的辐射剂量不会达到令人担忧的程度。不过,一些正对火星的太阳爆发会让问题变得相当复杂。
3.发现古代河床
在登陆7周后,“好奇”号项目科学家宣布,“好奇”号发现一个古代河床。数十亿年前,这里曾经存在齐膝深的河流。这一发现说明火星上至少有部分地区曾经在数十亿年前出现宜居环境。在地球上,生命在存在液态水的地区非常兴盛。如果出现液态水,古代的火星也可能孕育出生命。
4.钻岩取样
2013年2月,“好奇”号利用冲击式钻头在一个名为“约翰·克莱恩”的出露岩层钻孔,深度达到6.4厘米。这是“好奇”号第一次在火星上钻岩取样,也是人类制造的探测器第一次在另一颗星球上钻岩取样。钻入地下取样进行分析,可以使“好奇”号研究数十亿年前的火星环境,可能让这辆火星车得出迄今为止最重要的科学发现。
5.证明曾出现适居环境
在“约翰·克莱恩”出露层钻取的灰色粉末样本中,“好奇”号发现了一些重要的化学元素,包括硫、氮、氢、氧、磷和碳。此外,这个细颗粒岩层中还存在黏土矿物,说明很久以前曾出现有水环境,可能是一个湖泊。研究人员表示,这个水体的PH值呈中性,含盐度不高。
鉴于已经掌握的证据,“好奇”号项目组在2013年3月初宣布,“好奇”号登陆地曾在数十亿年前出现适于生命存在的环境。“好奇”号项目首席科学家、加州理工学院的约翰·格罗泽格表示:“我们进行的研究显示火星一度出现宜居环境,能够支持生命存在,甚至有可能出现可以饮用的水。”
6.提高公众对行星研究的兴趣
“好奇”号让行星学走进普通大众,将公众对火星探索的兴趣提高到一个空前的程度。“好奇”号采用的大胆而富有创造性的着陆技术让人联想到科幻小说中的情节,也因此引起了很多人的兴趣。2012年8月5日晚上,人们聚集在纽约时代广场等场所,静候“好奇”号能否经受住穿过火星大气层时所谓的“恐怖7分钟”考验。
在成功着陆后的几个月时间里,人们对“好奇”号的兴趣有增无减,这要感谢“好奇”号项目组充分利用网络,尤其是社交网站的巨大力量。截至2013年3月,“好奇”号的官方Twitter feed已经拥有超过130万名追随者,“好奇”号项目组的tweet超过1900个。迄今为止,“好奇”号已经向地球传回超过4.9万幅照片,公众可以在“好奇”号任务的主页上欣赏这些照片。
7.挽救行星研究计划
根据白宫建议的2013年联邦预算案,美国航空航天局的行星科学研究计划预算被削减20%,迫使其压缩机器人探索项目,退出未来两项由欧洲领导的火星任务。但美国航空航天局的官员和研究人员表示,“好奇”号能够帮助事态朝另一个方向发展,在预算紧张的情况下为行星科学研究注入动力。
2009年11月6日,来自北京、天津、西安和南京等多家院校的100多名大学生参加了2009年空中客车“让你的梦想展翅高飞”全球大学生航空创意大赛中国区的颁奖典礼。近30名参赛选手代表自己的参赛队接受了空中客车中国公司颁发的“绿色创意奖”和“最受员工喜爱作品奖”等奖项,并向其他高校师生代表介绍他们的参赛作品及参赛感受。
空中客车中国公司高级副总裁史向利(Pierre Steffen)、企业资讯副总裁米晓春和空客北京工程中心总经理加泰隆(Jose Catalu―na-Casanova)以及员工和工程师代表参加了颁奖典礼,与学生们互动交流。学生们还深入参观了空中客车设在北京的华欧航空培训及支援中心和空客北京工程技术中心,了解空客在中国的运营情况。
由空中客车公司发起的“让你的梦想展翅高飞”(Fly YourIdeas)全球大学生航空创意大赛在2009年首次举行,将每两年举办一次。大赛面向全球的大学生,鼓励他们运用创新理念勾画未来航空技术的宏伟蓝图,特别就如何建设环保型航空业提出大胆设想。本次竞赛受到全球各地大学生的热烈响应,共有来自130所大学的225个团队参加,报名人数近2400人。参赛选手来自82个国家和地区。
来自北京大学、北京航空航天大学、南京航空航天大学、天津民航大学和西北工业大学等多家院校的近300名选手组成76支代表队参赛,17队获得晋级第二轮比赛的资格。其中来自北京航空航天大学的5人团队“BHF”获得了由空客全球员工参与评选的“最受员工喜爱作品奖”。来自北京航空航天大学的4人团队“环保苹果(Eco-Apple)”虽然惜败第二轮决胜局未能进入决赛,但还是获得了空客中国公司颁发的“绿色创意”奖。
空中客车中国公司高级副总裁史向利表示:“我们很高兴看到大赛在中国获得各个大学的支持而且参赛学生反响如此热烈。这充分说明,年轻人对解决环境问题有着切实的兴趣。‘让你的梦想展翅高飞’航空创意大赛为学生们创造了一个难得的机会,使他们可以为未来的航空业以及全球的环境问题带来积极影响。中国的大学生在这次比赛中表现突出,参赛方案质量都非常高,我们期待将来能看到更多更好的来自中国大学生的创意。”
当地时间2012年4月17日上午,美国“发现号”航天飞机“匍匐”在一架经过改装的波音747飞机的机身上,从佛罗里达的肯尼迪航天中心飞往华盛顿。
“发现号”此次谢幕之旅经过特别规划,在华盛顿上空做了短暂盘旋,飞经当地主要地标建筑,其中包括阿灵顿国家公墓,那里也是美国5位航天飞机宇航员长眠之处,他们分别在1986年“挑战者号”和2003年“哥伦比亚号”事故中遇难。上午10时许,“发现号”降落在华盛顿弗吉尼亚杜勒斯国际机场。之后,它将安置在位于华盛顿的美国国家航空航天博物馆,成为永久性展品。
作为美国国家航空航天局(NASA)所有航天飞机中机龄最大、服役时间最长的航天飞机,“发现号”可谓功勋卓著。自1984年8月30日首飞以来,“发现号”曾搭载宇航员240人次,完成39次太空之旅,累计飞行365天,绕地球5830周,飞行距离约2.38亿公里。
1990年4月,“发现号”航天飞机升空,将大名鼎鼎的“哈勃”太空望远镜送上天,自此开启了一个新的天文观测时代。而“哈勃”的维护工作,比如换个电池、修修陀螺仪、取回数据什么的,无一例外都是由航天飞机带宇航员前来完成。现如今,“哈勃”仍在轨道上向故园地球默默致意,却再不会隔三差五地碰见当年的“老友们”了。
航天飞机的功勋与诟病
航天飞机只是外形像飞机而已,其实是往返于地球与外层空间的航天器。20世纪70年代,美国正式开始航天飞机的研制。1981年4月12日,“哥伦比亚号”航天飞机首次飞行,正式拉开了美国“航天飞机时代”序幕。
1984年8月30日,“发现号”首次飞行。在“发现号”之前,美国制造了“企业号”、“哥伦比亚号”和“挑战者号”航天飞机,“发现号”航天飞机是第4架,其中“企业号”仅用于地球大气滑翔试验,所以,“发现号”是第3架进入地球轨道的航天飞机。“发现号”之后,美国又制造了“亚特兰蒂斯号”和“奋进号”两架航天飞机。因为“挑战者号”和“哥伦比亚号”相继失事,所以“发现号”是现存最年长的航天飞机。
说起“发现号”执行的任务,最光荣的莫过于两次临危受命,拯救航天飞机的命运。
1986年1月28日,“挑战者号”从肯尼迪航天中心发射72秒钟后在1.5万米高空突然爆炸,7名机组人员全部遇难。975天后的1988年9月29日,“发现号”临危受命,进行灾难后的首次飞行。
2003年2月1日,灾难再度降临,载有7名宇航员的“哥伦比亚号”航天飞机在着陆点上空解体,7名宇航员全部遇难。此时,有人怀疑航天飞机的安全性缺乏保障,不适合再次飞行。两年后的2005年7月25日,“发现号”再次临危受命,进行了“哥伦比亚号”失事之后的首次航天飞机飞行。
美国研制航天飞机的初衷是可重复使用,以节约发射费用。但事与愿违,航天飞机发射和维护成本居高不下。美国国家航空航天局算过一笔账:自1972年以来,美国政府共为航天飞机项目买单1960亿美元,分摊到135次发射飞行每次约15亿美元。而在考量通胀因素后,美国花在航天飞机项目上的银子,已超过登月、制造原子弹和开凿巴拿马运河的总和。
航天飞机的天价费用,让美国国家航空航天局不堪重负。而除去失事的“挑战者”号和“哥伦比亚”号外,剩余的3架航天飞机已到了故障多发的暮年。在美国经济低迷财政亏空的大背景下,还有深空探测、登陆火星等耗费巨资的项目需要实施,每年烧钱40亿美元的航天飞机,着实让美国人感觉玩不起了。更要命的是,航天飞机的安全性和可靠性未免让人失望。数据显示,其134次飞行中就有两次事故、14人遇难。按照百万公里死亡人数计算的风险,这要比民航客机高138倍。2010年初,美国国家航空航天局正式决定现有航天飞机将全部退役。2011年7月8日,“亚特兰蒂斯”号第33次、也是最后一次升空,开始了美国航天飞机的绝唱之旅。
“后航天飞机时代”谁主沉浮?
航天飞机时代的终结,并不意味着美国载人航天事业的终止。航天飞机退役后,美国计划大力发展新一代航天器“猎户座”接棒进行载人航天活动。
“猎户座”可容纳4至6名宇航员,往返于地球与国际空间站之间。同时,该飞船还可充当空间站的对接舱或逃生舱。在设计方面,“猎户座”飞船将采用“落地”的方式返回地球,中途利用降落伞减速,可显著提升返回时的安全性。飞船可搭载“逃逸塔”系统,一旦遇到危险,可迅速将宇航员“甩”出去,借助降落伞安全着陆。2006年8月,美国国家航空航天局将该飞船的合同授予洛克希德?马丁公司,由其全权负责设计、开发及建造,并预计在2015年载人前往国际空间站。
然而,按照“猎户座”计划,至少未来4年美国的载人航天器将处于空白期,美国宇航员往返国际空间站,将不得不租用目前唯一能够运载宇航员与国际空间站对接的俄罗斯“联盟号”飞船。“联盟”系列飞船至今已使用40多年,可容纳3名宇航员,也可改造为货运飞船。与航天飞机相比,“联盟”飞船结构简单、技术成熟过硬、制造周期短,是经久耐用、性能良好的航天运载工具。更重要的是,“联盟号”总体上比航天飞机安全得多。
租用“联盟号”费用并不低。自美国2004年宣布结束航天飞机计划以来,俄罗斯已8次上涨运送宇航员的费用。目前,搭乘一趟“联盟号”的租金约为4340万美元。预计到2016年,“联盟号”每个座位的费用将高达6300万美元。但俄罗斯并不以“联盟号”为满足,从2009年起俄开始研制新一代载人飞船,暂定名“罗斯号”,计划2018年投入使用。“罗斯号”可飞往空间站和月球,能重复使用多达10次,将极大降低天地往返的运输成本。
如果说俄罗斯“联盟号”主要承担载人使命,那么日本航天器则可能承担向国际空间站运送物资的任务。日本太空货运飞船空间站转运飞行器系列产品1号(HTV1),曾于2009年9月前往国际空间站。该飞船能装载约6吨货物,飞船与运载火箭分离后能自主飞行至空间站。但比较遗憾的是,HTV系列飞船目前还难以回收使用。
作为有技术实力的后进者,欧洲正在载人航天领域奋起直追。与美俄日不同的是,欧洲航天局把未来载人航天的长期发展重心再次转向航天飞机。欧航局计划在2015年到2020年间制造出自己的航天飞机。欧航局名为“极光”的中长期计划雄心勃勃:在2020年到2025年,欧航局宇航员将登上月球;从2026年开始进行宇航员登陆火星的准备;2030年至2035年间,将向火星发射一艘载人飞船,实现欧洲宇航员登上这颗红色星球的梦想。
美国停飞航天飞机,看似是美国航天史上的一次重大休整甚至挫折。但如果从产业角度看,这几乎是一次从“输血”式发展到“造血”式发展的航天产业大跨越。目前,美国正采取多种手段鼓励美国民营企业开发制造火箭和宇宙飞船,用以和俄罗斯、日本甚至欧洲展开航天器研发竞争。预计不久的将来,美国将安排商业公司承担将宇航员送入近地轨道的任务,其运作模式将和美国国家航空航天局租用俄罗斯飞船运送航天员往返国际空间站类似。这意味着,未来太空领域将有更多民间资本介入。如果一切顺利,波音公司建造的CST-100,有望在2015年开展商业旅行活动。当然,美国航天项目的去政府化趋势还是有限,仍将受到政府严密监管。
北航科技园常务副总经理、北航天汇科技孵化器有限公司总经理、北航留学人员创业园主任李军接受记者采访时,神采飞扬,如数家珍。记者道出了科技园的特色――
自主创新:打造品牌核心竞争力
作为国家科技部、教育部认定的国家大学科技园之――北航科技园坐落在北京航空航天大学校园内、占地面积4公顷,目前已聚集了近200多家高新技术企业及相关机构,其中39多家研发机构,3500多名研发人员;拥有专利和专有技术近千项,国家各类科技项目近50项;2006年园区企业实现销售收入超过30亿元。
2000年5月,北京北航天汇科技孵化器有限公司被北京市科委认定为“首批高新技术产业孵化基地”,并成为北京市孵育协会创始单位;2003年9月,北航留学人员创业园获得北京创业孵育协会颁发的“2003年度持续发展能力最佳奖”;2004年10月,成立南通―北航孵化器;2004年11月,北航天汇孵化器被科技部评为“国家高新技术创业服务中心”;2005年3月,北航天汇与北京双高人才发展服务中心共同成立了“北航双高工作站”;2005年5月,与云南省昆明科技创新园共同组建“昆明-北航软件产业创新孵化中心”;2005年7月,作为创始单位与海淀园等10家孵化器共同成立了创业孵化共同体;2006年2月,北航留学人员创业园被认定为“北京留学人员创业园”;2006年5月,北航天汇被海淀区认定为海淀区“电子环保 循环经济”示范工程废旧线路板分解、处理基地;2006年北航天汇被北京市科委认定为
创新机制:“三位一体”管理模式
大学科技园的优势在于其能够整合多种资源,建立各种服务平台。为了将这种优势转化为核心技术,北航科技园探索出了一套先进机制,形成了有别于一般科技园的特色。
北航国家大学科技园、北航天汇科技孵化器、北京留学人员创业园三位一体的创新性资源整合,为在孵企业提供了丰富资源和完善的服务。这一管理模式不仅充分利用了北京航空航天大学的科技资源优势,加快科研成果转化的速度和效率,而且孵化器和在孵企业技术的需求和一部分技术成果也能够快速反馈到大学,直接形成逆向技术转移。创业园的建立和运行借助了北航天汇孵化器的企业孵化经验和孵化资源。创业园不仅将孵化器中的留学归国人员创业企业统一规划管理,而且还借助其专业化的服务方向为孵化器聚集了大量海归创业企业资源,扩大孵化器客户源。
孵化器行业同其他行业一样,随着创业企业对通用技术平台和专业技术服务的需求日渐迫切,孵化行业也将越来越朝专业化方向发展。北航天汇在已有的软件专业化服务平台的基础上,不断加强专业化服务建设,整合政府、北京航空航天大学、北航科技园、其他科研机构、企业等机构的资源,使各种社会资源形成互补与合作,推动“官、学、研、产”一体化模式。使软件成为北航天汇孵化器和创业园最具孵化特色的优势行业。
北航科技园不仅给北航师生一个放飞理想的天空,而且源源不断地把北航的人力资源与科研项目输送到入园高新企业。清元盛康公司是第一批入园的留学人员创业企业,总经理马杰告诉记者,他就是看到科技园拥有雄厚的实力,才入驻进来的。因为在北航科技园,企业遇到技术难题,可以得到科技园有关部门的帮助。
创新服务:持久吸引力
“北航科技园最大的品牌价值在哪?在环境、在服务,在于拥有一个优秀创业企业可汲取丰富营养的沃土。”李军告诉记者。经过近10年发展,北航科技园通过整合各方面资源,对所孵企业提供投融资服务、专业服务及阶段,促进创业创新企业健康、快速发展。
为使园区品牌具有持久吸引力,北航大学科技园摸索出一套为处于不同生命周期阶段的企业提供专业化投融资服务解决方案。10年来,孵化器和创业园累计对入园企业投资24家,累计投资额超过1000万元;累计为入园企业申请各级政府无偿资助类资金累计超过4000万元;累计为企业吸引各类风险投资超过5000万元。
专业化孵化一直以来都是北航天汇孵化器和北航创业园既定的发展方向,由于孵化器和创业园运行依托北京航空航天大学和北航国家大学科技园,而软件又是北京航空航天大学和北航科技园的特色和优势。所以软件企业一直是在北航天汇前几年企业孵化的重点。随着“北京国家软件出口基地”在北航科技园的牵头下成立,“软件出口平台”的建设完成,吸引了越来越多软件企业和越来越多软件方面合作项目,如用友、金山、大用等知名软件企业已入驻北航科技园,与英国、爱尔兰等国家的软件出口合作交流项目达多项。
科技型中小企业存在着不同的发展阶段,虽然处于孵化器中的企业大多是初创企业。但是随着时间的推移,其中一部分企业必然会进入一个高速发展阶段,也就是进入所谓的“成长期”。对于处于不同发展阶段企业,北航天汇孵化器和创业园根据其特点提供针对性阶段式孵化服务。
北航科技园在集群化发展方向上,加强同在园企业的联系,同时帮助园内企业之间的联系与合作,使之形成多点对多点的交流。
由于园内不仅有数量众多的初创中小企业,同时还拥友像用友、金山、大用等知名大企业。科技园一是帮助中小企业之间的合作,使他们之间能够形成信息、知识互通的交流机制,并希望在这一基础上形成企业的分工与协作;二是帮助中小企业与大企业建立一定的联系,使中小企业能够在与大企业交流中学企业显性、隐性知识,技术、管理经验等,并建立商业上的联系,实现大企业、小企业、孵化器三方三赢。
展望未来:打造国内一流孵化器
为深入打造临空经济示范区,发挥自贸+保税+临空+跨境+航权+口岸等综合性平台优势,丰富区内航空产业业态格局,完善区内基础性配套设施,现对国内主要大型航空主题科技馆发展现状进行调研分析,具体如下。
一、现有国内主要航空科技馆介绍
(一) 北京航空航天博物馆
1、简介
北京航空航天博物馆的前身是北京航空馆,是我国首个航空航天科学技术的综合科技馆,位于北京航空航天大学学院路校区内,博物馆展区面积8300平方米。是航空航天科普与文化、北航精神以及青少年爱国主义、国防教育的重要基地。
2、展馆情况
2012年10月21日北京航空航天博物馆正式开馆。博物馆展区分为长空逐梦、银鹰巡空、神舟问天、空天走廊4个展区。
展品包含世界上仅存两架的P-61夜间战斗机(外号“黑寡妇”)中的一架、我国第一架轻型旅客机“北京一号”、世界上第一种垂直短距离起落飞机-“鹞”式垂直起降战斗机、二战名机波-2轰炸机等300多件国内外公认的航空航天文物精品,以及结构机件、发动机、机载设备等珍贵实物。
(二) 西安阎良航空科技馆
1、简介
西安阎良航空科技馆是由西安航空职业技术学院根据西安阎良国家航空高技术产业基地(以下简称国家航空基地)建设规划而建的公益性项目,建筑面积4700平方米,是目前西北地区最大的航空科技馆。建设航空科技馆重在普及航空科技知识,展示陕西航空科技成就;重在满足人民群众高层次文化需求,提高公民科技素质,发展航空文化旅游产业;重在打造航空人才培训基地,发挥人才服务功能;重在推进航空产业和区域经济发展;重在推动航空职业教育的发展,推进校企合作、工学结合。
2、展馆情况
航空科技馆分为世界航空发展史和中国航空发展史两个专题馆。在室外展区,观众可以近距离观看各类实体飞机。在馆内大厅,歼5、运5等三架珍贵的实物飞机在展馆的中心区形成三角矩阵。
除了具备参观体验功能,航空科技馆内还设置有航空类专业实训实习基地,主要完成飞机发动机拆装实训、飞机维修实习及航空服务类专业实习实践教学。
通过与国家航空产业基地培训学院合作,为航空企业员工进行航空技术培训和相关技能鉴定。这项工作的开展,将进一步完善我省航空产业链,推进各类航空人才的培训与教育。同时,航空馆还将为学生及社会航空爱好者提供科技创新活动的场所,定期举办航空创新科技大赛。
(三) 湖南省航空馆
1、简介
湖南省航空馆位于长沙航空职业技术学院,是中国中部地区第一个航空科普主题的博物馆。航空馆将利用收藏的上百架各种型号的飞机、导弹等航空武器向公众尤其是青少年展示近代以来中国航空科技的发展历程。
2、展厅情况
整个展馆由主馆、文物飞机陈列馆和航空装备展示坪三个部分组成。
主馆占地面积是七千五百二十六平方米,一共包含着三层,第一层为“鹰击长空”军用航空展区,展品包含中国军用航空、世界军用航空等相关知识;第二层为“云端之上”民用航空展区,展品包含民用航空、通用航空、湖南航空等相关知识;第三层为“使命与梦想”航空产教融合展区,展品包含学院校史、航空职业教育与技术协同创新中心、百年航空趣事展区等相关内容。
文物飞机陈列馆包含展品有二架功勋战机,杜-2轰炸机和乌米格-15教练飞机。
航空装备展示坪展品主要有十七种三十六架飞机,包含有战斗机、轰炸机、运输机、强击机、教练机、无人机、客机、高炮、雷达和导弹。
(四) 海口航空科技馆
1、简介
海口航空科技馆位于美兰机场海口航空旅游城三层西侧,是一个以航空科技、航空文化、航空游乐为核心,集航空科普、实景体验、寓教于乐为一体的科技体验馆。
2、展厅情况
主要分为航空文化展示区和航天文化展示区两大部分,馆内共设飞天缘起、碧空硝烟、冲上云霄、自由飞翔、宇宙探索等十一个展厅,从飞机起源与发展到航空航天事迹,依次在每一个展厅展现。馆内还设置了专业的互动飞行模拟器、体感互动游戏、大型客机逃生装置、360°穹幕影院等娱乐设施,使航空科普教育更具趣味性与娱乐性。
其中,飞行模拟器引进塞斯纳172飞机和波音737飞机模拟驾驶区,体验者在此处区域可以模拟体验真实的驾驶操作。此外,大型客机逃生装置中还配备了 1:1的波音747飞机机头及部分舱体真实空间、真实座椅及舱内设施,旨在让体验者能在真实可控的空间内模拟飞机紧急逃生,潜移默化中学习逃生知识,以亲身体验增强记忆效果。
(五) 上海航空科普馆
1、简介
位于上海市闵行区沪闵路7900号,是全国、上海市和闵行区科普教育基地、中国大型客机项目宣传基地,专门从事航空航天科技知识的宣传普及工作。
2、展厅情况
外场展区大约10000平方米,拥有歼-8、DC-8等十余架不同类型的实物飞行器。
四个室内展厅共2000平方米,并有一个3D环幕影视厅和数台飞行模拟器等互动展品。
二、区内发展科技馆的必要性
(一)国民教育基础配套
随着我国经济的持续快速发展以及人民生活水平的不断提高,提高国民的科学文化素质已成为各级政府的重要大计。学校教育是普及科学知识的主要场所,目前我区内已经规划建设一系列学校,除此以外,对于广大民众来说,科技馆已成为他们学习科普知识的重要阵地。
(二)完善临空经济区域配套
空港新城旨在发展临空经济,打造国际化航空城市,因此完善区内配套设施,丰富区域内经济业态对于区域未来的发展具有重要意义。航空科技馆不仅可以作为航空产业配套的延伸,同时也可丰富区域内的基础配套,对于城市的全面发展起到不可获取的作用。
(三)带动旅游经济发展
打造具有名片效应的文化旅游景点,可带动周边经济的腾飞,带来更多的人流量,产生流量效应,为区域内的旅游经济发展提供助力。
三、国内发展科技馆面临的问题
我国的科技馆建设事业具有起步晚、发展快的特点。目前加强社会公益性科技建设已受到各界普遍关注,主要存在如下典型问题。
(一) 资金紧张
我国现在多数科技馆都存在运营资金短缺的问题。科技馆不是一个营利性机构,但它的日常维护和对展品的更新等等无一不和金钱有关系。门票价格过高会让普通百姓 望而却步,科技馆的存在就没有了意义;价格低又无法满足政策经营。资金问题会导致管内展品的更新速度率第,直接造成参观人数下降,对科技馆的政策运营更是雪上加霜。
(二) 参观对象单一
理论上讲,科技馆的对象应该是全体民众,参观者无论年龄及学历差距,都能够在馆内接受适合自己的科技知识。但是,目前国内参观对象主要以青少年为主,并且多数都是由学校集体组织的参观活动,主动参观的人数较少。
(三) 受多元化娱乐方式影响
随着互联网的普及以及人们休闲娱乐方式的多样化发展,人们更多去选择影院、酒吧、商场购物等大众化的娱乐方式。很多民众目前还不了解科技馆的发展,甚至有很多人不了解科技馆的存在和意义,科技馆的概念并未深入人心。
四、科技馆未来特点和发展趋势
为顺应市场发展潮流趋势,应对未来挑战,科技馆需打造新的商业增长点。
(一) 创建旅游新城市名片
设法把科技馆打造成一个旅游新城市名片已是各地科技馆未来发展的趋势和发现。当前文化旅游收到愈来愈多的欢迎,如何打造有特色文化底蕴的景点成为未来的思考方向。科技馆在宣传科技展品的同时,也应该发掘具有文化价值和纪念意义的周边产品,打造自己的文化圈层,同时也能增加辅营收入,一举两得。
(二) 积极借鉴国外的成功经验
1、资金来源
目前,我国科技馆的运营资金主要由政府承担,但随着社会的发展和人民科普意识的增强,政府资助、社会捐款及自身创收等多种手段筹集资金的方式将是科技馆必然的发展趋势。
2、运营模式
科技馆的运营不再局限于室内,可延展至户外进行。例如组织野外考察,品牌合作等新的模式,不断为科技馆的发展注入新活力,打造过硬的品牌。
把一颗小行星带回地球轨道,还有助于创建一个能够重复使用的载人航天飞行基地。
将机器人送入太空,抓住一颗小行星,然后把它带回地球轨道―这听起来是一个相当疯狂的计划,但是美国加州理工学院的科学家和工程师们不久前对此进行了非常认真的讨论。在那次为期4天的研讨会上,各位专家研究了捕捉近地小行星至地球轨道,让其在未来充当载人航天飞行任务的一个基地的可行性以及必要的条件。科学家们所设想的这一计划并不是遥不可及的,按照目前人类所拥有的科学技术,应该能够在10年之内将此变为现实。
并非痴人说梦
机器人探测器捕捉小行星的方法有许多种。如果小行星主要是由镍铁构成,可以使用磁铁;如果小行星主要由岩石构成,可以使用鱼叉或专用爪,然后利用太阳能动力将小行星推动起来。对于体积比较大的小行星,也可以使用一艘大型的宇宙飞船将其拉离原有的轨道,向着地球的方向前进。
“这是一个完全可行的想法。”美国航空航天局(NASA)喷气推进实验室的工程师约翰・布罗菲说。他参与组织了那次研讨会。
事实上,此类想法多年来一直是美国航空航天局所实施的诸多地球防御计划中的一部分,其主要研究对象就是那些可能会对地球构成威胁的星体,不过目前还没有发现什么潜在的目标。根据美国航空航天局的估计,在距离地球2800万英里(约4500万公里)的范围内,一共存在着约19500颗至少有330英尺(约100米)宽、利用望远镜足以观测到的小行星。虽然对天体进行重新布局这一做法多少有些过分,但是这一行动也有其优点。奥巴马政府已计划把宇航员送到近地小行星上,他们需要在一个微型航天器里待上3到6个月,同时还要面临深太空航程可能遇到的所有风险。相对来说,使用机器人不仅能够近距离接触小行星,而且只需一个月的时间就能抵达目的地。
可以把小行星停在地球和太阳的引力平衡点(即所谓的“拉格朗日点”)上,成为人类探索外太空的一个固定基地。这一工程具有许多优点,其中之一是,从地球向太空发射物体需要大量的电力、燃料和资金来使发射物摆脱地球的引力,而利用小行星上开采的资源,则能够非常容易地在太阳系中穿行。
许多小行星都能够为人类探索外太空提供不少帮助。比如行星上的金属元素(例如铁)可以用来建造空间基地;有些行星上含有大量的水,不仅能够用于维持生命,而且可以将其分解成氢气和氧气,用于制作燃料。同时,宇宙飞船船体周围的小行星风化层能够屏蔽来自深太空的射线辐射,从而保证飞船能够更为安全地前往其他行星。小行星也可能成为人类在月球上建设营地的补给站之一,为基地提供足够多的资源,以便人类对太阳系进行更加深入的探索――行星协会的创始人之一、加州理工学院研讨会的另一个组织者、工程师路易斯・弗里德曼说。此外,小行星上还有许多潜在的矿产资源可以被开采后带回地球。即使是一个体积比较小的小行星,其含有的金属可能都会是人类历史上所开采的全部金属量的30倍左右,估计价值70万亿美元。另外,天文学家也有机会对太阳系的早期星体进行近距离的观察和研究,从而获得一些重要的科学数据。
虽然这一计划在技术上是可行的,但是要移动小行星并不是一件容易的事,因为小行星的重量基本上都在百万吨以上。大多数小行星的形状是不规则的岩石块,它们沿着不规则的轴进行无序的自转,这要求工程师们能够对这个具有巨大潜在危险的“大家伙”进行绝对的控制。行星协会的工程师马尔科・坦塔蒂尼说:“这和行星防御完全相反,如果做错了某件事情,那么可能会酿成另一起‘通古斯事件’。”他所提到的“通古斯事件”是一起于1908年发生在俄罗斯地区的由流星或彗星引起的巨大爆炸事件。当然,根据计划,任何一颗被带回地球的小行星将会足够小,以避免发生类似的悲剧。
尽管如此,对于那些喜欢克服各种潜在困难的工程师们来说,这些问题都有可能被一一解决掉。工程师路易斯・弗里德曼说,小行星移动计划将有助于展示人类在外太空中的空间基地工程建设能力。例如,该计划将告诉工程师怎样去捕获一个不合作的目标,而这对于未来的行星防御来说是一种非常好的前期实践。而如果捕获一颗比较大的小行星的任务过于艰巨,研究人员可以首先以那些体积较小的行星(例如直径在6至30英尺之间)为目标。然后随着工程师各项技术的提高,再处理大一些的小行星。
肯定物超所值
2010年,工程师约翰・布罗菲曾帮助美国喷气推进实验室进行过一项有关的研究,探讨了将一颗宽6.5英尺(约2米)、重2.2万磅(约10吨)的小行星带到国际空间站的可行性,这项任务将能够帮助宇航员和工程师学会如何在太空中处理小行星上的有关材料和矿石。喷气推进实验室的研究表明,机器人使用一些简单的工具(例如用凯夫拉纤维制成的大袋子)就能够捕获到小行星,并将其带到空间站或放置在“拉格朗日点”处。当然,这样的小物体不会对大型目的地产生什么大的影响。美国航空航天局兰利研究中心的工程师丹・马扎内克说:“美国航空航天局并不会想去那些比自己的宇宙飞船还要小的地方。”
不论捕获体积大还是小的小行星,实施这些计划都需要巨大的投资。据估计,即使捕获一颗很小的小行星也需要至少10亿美元;而对于那些大一些的小行星来说,可能需要上百亿美元。因此怎样去说服纳税人通过这些方案将会是一件非常棘手的事情。考虑到任何一颗小行星上都会存在一些可以利用的资源,民营企业可能会有兴趣参与到该计划中来。一个可能的方案是首先完成计划的第一部分――把小行星推到近地轨道上,然后通过商业竞价让胜出的开发商登陆小行星进行有关的开采。
虽然这一科研计划已经足以使人兴奋,但这并不是专家们的最终目的。单纯地判断那些小行星被带回地球轨道后所产生的价值是不够的,因为小行星还有助于人类对太阳系进行更深入的探索。美国航空航天局戈达德航天中心的化学家约瑟夫・纳斯说,利用无人驾驶的机器人进行的任何一项太空探索活动都比较省钱。约翰・布罗菲说:“最终,我们将实现这样一个目标――帮助人类前往太阳系的其他地方。”