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日本航天发展展望

http://www.sina.com.cn 2003年09月24日13:37 新浪科技

  1978年,日本宇宙开发委员会制定了日本第一部航天长远发展规划《日本宇宙开发基础大纲》。宇宙开发委员会是日本首相在航天政策方面的一个常设咨询机构,由5人组成,科技厅厅长兼任委员长。它所作出的决策一般被认为是国家最高决策的反映。

  第一部《基础大纲》自公布以来,每隔5~6年要修订一次。每次修订前,日本都要编写一份未来30年航天发展预测的长远展望报告。去年7月日本发表了第4份这种报告,其内容将在
明年将要进行的《基础大纲》修订中被采纳。本文将综述这份文件的主要内容。

  冷战期间,世界航天活动主要受美苏为了国家威望和军事优势而展开的航天竞赛的支配。冷战后的今天,航天活动需要有新的策略和理由。目前各国都十分重视空间开发的经济性和有效性,且更为强调民用航天的重要性。对于影响人类未来的重大航天项目,如为保护环境而开展的对地观测项目,各国还将广泛进行国际合作。

  日本的航天活动也已进入了一个新的阶段。与美国和前苏联相比,日本航天起步较晚。为了增强航天实力,日本做出了很大努力,并且在空间科学领域取得了举世公认的成果。在实际应用方面,日本在某些领域已达到了国际水平。日本目前正在充分利用它的技术优势进一步推动航天的发展。根据上述国内外形势的变化而编制的新的展望报告全文约80页,分两部分。第一部分是综述,第二部分则详述了对未来各领域航天活动的展望。本文仅介绍第一部分的内容。

  一、发展航天的宗旨和意义

  日本一直把民用领域的和平利用作为发展航天的唯一目的。其它国家,尤其是冷战后的美国和俄罗斯,也正在把航天的重点逐渐地从旨在提高国家威望的项目转向旨在把军事航天技术转为民用的项目,同时也在开发着眼于人类未来繁荣与发展的先进的航天技术。日本发展航天的宗旨与世界航天发展的总体趋势是一致的。

  1.宗旨

  航天(或称“空间开发”)的基本宗旨应是“进入广袤的庆空,把太空无限的潜力作为全人类的共同财富加以利用,全力而有效地为地球上人类的持久繁荣做出贡献。”如果有关的国家在开展航天活动时都能遵循这一宗旨,将加深彼此之间的理解和信任,从而促进国际社会的发展和稳定,有利于世界和平。

  有许多将在空间部署的系统可以通过全球规模的合作和协调来建立,从而为全人类提供一个共同的社会或经济基础。从这个意义上讲这种系统可以作为“全球社会经济基础设施”的一部分来建设。这类空间系统的发展工作必须得到加强。

  2.意义

  发展航天的意义可以从它的必要性上看出来。在21世纪的前25年里有必要开展的工作有:

  (1)通过在空间内开展科学研究争取回答人类一些最基本的问题(如宇宙及太阳系是如何起源的?其构造如何?地球上的生命是怎样起源和进化的?),从而扩展科学前沿,创立新的文化。

  (2)扩大人类的活动范围,延长的寿命,包括:

  ·在保护环境的同时,利用对地观测技术改善自然资源开发和土地利用工作;

  ·通过部署通信与广播卫星、车、船、飞机用的导航辅助系统及天气预报和灾害监测用气象和对地观测卫星,提高生活质量,建立起更安全、更有活力的社会和经济体系;

  ·在太空独有的环境在开发和生产新材料和新药品。

  (3)通过开发先进的航天技术,在计算机、电子、机器人、通信、信息处理和环保等领域创立新的地球上的技术和工业。

  (4)通过大规模的多边航天项目,增进国家间的相互理解和信任,使国际社会更稳定、更发达。

  (5)激发下一代的想象力和好奇心,通过航天促进人类社会在科技及诸多其它知识领域的进步。

  二、日本对航天的基本态度和政策

  根据冷战后国际航天领域出现的新趋势,日本有必要澄清其对航天的基本态度和基本政策。在严格遵循空间开发仅限于和平目的这一原则的条件下,日本将按如下原则加强其航天工作。

  (1)积极开展宇宙探索,加深对地球的了解。

  (2)努力发展可供下一代继承,用以扩大人类在空间内的活动范围的创新技术。

  (3)努力使国际社会都能接受上述的航天的宗旨和意义,以增进国际合作。

  以上是日本对航天的基本态度。日本对航天的基本政策方案是:

  (1)日本渴望涉足未知的新领域,因而将进一步发展现有的航天技术,并努力开发创新技术和系统,以促进世界航天事业的发展。

  (2)日本将通过以下途径促进国际合作:

  ·利用已掌握的技术参加国际性的航天活动。日本今后将尽一切可能多向国际伙伴提出合作建议。

  ·在对地观测和空间科学等领域,将通过合建观测系统、在他国的卫星和空间探测器上共同装设观测用的遥感器、彼此交换观测数据和建立全球数据网来促进国际合作。

  ·从方案论证到研制过程结束,将尽力为交流意见和进行磋商创造机会。日本将对与亚太各国的航天合作给予特别的重视,为此将给予这些国家更多的空间研究和参与合作的机会。

  (3)日本将努力创造一个有利于人们广泛利用空间开发成果的社会环境。日本空间开发机构应积极鼓励研究人员与用户建立密切的联系,以保证用户的要求能得到最大限度的满足。

  (4)为了使各种航天活动能被看成是人们日常生活的一部分,有必要降低空间开发的成本。为此日本将尽一切可能开发出有效而经济的空间系统,大幅度降低发射费用和空间段的运行费用。

  (5)日本将继续贯彻提高和改进不载人航天系统功能的航天发展方针。在载人航天方面,日本将在建造和使用国际空间站方面与他国合作。在国际空间站不再使用之后,日本将谋求在国际载人航天活动中起更积极的作用。

  (6)未来的航天计划必须进一步考虑空间环境的保护问题。新的空间系统在设计上应尽可能减少空间碎片的产生。

  (7)必须尽力确保空间开发得到社会的广泛理解和认可,以获取公众的充

  分支持。这项工作可以采取系统而有效的方式进行,如由宇宙开发委员会在项目实施过程中进行适当的评估和审查等。

  三、目标和时间安排

  1.基本目标

  以下是今后15年日本在航天方面的主要任务:

  (1)建立全球观测系统日本将采取步聚,在2010年前后完成国际性的全球观测系统(GEOS)的建设工作。日本的目标是负责研制出该系统中约四分之一的卫星。作为亚太地区的国家之一,日本将与该地区其它国家一道建设数据网络,以分享和有效地利用观测数据。

  (2)促进先进空间科学计划的实施在空间科学领域,日本将进一步扩大对行星和太阳系中其它小型天体的探测活动。目前正在研制的M-5运载火箭将用于发射中型探测器。在21世纪的头10年中,日本将用H-2火箭发射大型科学卫星,以进行前所未有的行星科学研究,包括对比木星还远的行星的研究。

  在探月方面,日本将研究实施连续、系统的不载人探月计划的可行性。这项计划将包括用卫星进行月球观测和用着陆器和漫游车到月面上进行探测。

  (3)利用在轨实验室充分开展空间活动国际空间站计划将极大地影响21世纪的世界航天发展,为此日本将尽全力使这项计划取得成功,并将加强与各参加国的合作。国际空间站上的日本实验舱将成为日本第一个在轨实验室。日本将建立一个综合性的研究系统,以更好地对日本实验舱中的研究活动与地面上的实验进行协调。这必将促进空间环境的利用研究,并开创出新的学科和技术领域。同时,日本还将努力积累载人航天经验,并建立相应的技术基础。遵照增加与亚太地区国家合作的机会这一目标,日本将在日本实验舱中开发能满足这些国家需求的研究工作。在国际空间站进入稳定运行阶段之后,日本将研究把文化、艺术、人文和社会科学领域的专家以及普通公民送入太空的可能性。

  (4)建立和使用新的航天基础设施日本将继续改进和优化其H-2运载火箭,以满足21世纪头10年中的各种发射需求。日本还将开始研制H-2火箭的一种先进型号(H-2A),以进一步降低运输费用、提高运载能力。H-1A将能把约20吨的有效载荷送到低地轨道或把4吨的有效载荷送到地球同步轨道。日本将继续追求发展不载人、带翼的希望号转运与回送飞行器,以向国际空间站运送补给和进行微重力试验。

  2010~2020年,日本将争取大幅度地降低航天运输的成本,把发射费用降到比目前低一个量级。为此,日本将继续围绕采用新型设计方案、可全部重复使用的航天运输系统进行预先研究和开发。

  日本将通过国际合作系统地进行其它研究和开发活动,包括进行空间环境利用及在轨设备更换方面的试验等。要研究的系统包括不载人空间平台、轨道维护机器人或飞行器以及地面站与卫星之间的通信网(数据中继与跟踪卫星系统)等。

  2.其它目标在未来30年间,随着空间环境下工作经验的积累,日本还可能要实施以下一些项目:

  (1)月球探测约从2010年起,日本将在由几个国家共同进行的不载人探月活动的成果的基础上,通过国际合作,在月面上建起一座天文观测台。日本将通过承担适当的研究与开发工作来为开展这一合作做准备。

  (2)通信、广播与导航通信、广播与导航领域目前发展很快,业务种类也在不断增加。为满足新的业务需求,日本将在个人和移动通信、数字式三维高清晰度电视直播以及飞机、船舶和汽车导航等领域开发新技术。除利用现有技术在大型卫星和日本实验舱上进行验证外,日本还要进一步开发小型的中型卫星,利用它们技术上的特点和规模经济优势,并研究专门供这类系统使用的更先进的技术。日本政府将实施成功的可能性很大的一些计划。在这方面,如何划分政府和私营部门各自应起的作用将得到重视。

  (3)空间环境利用在国际空间站未开始工作之前,日本将继续最大限度地利用现有设施(落塔、飞机、探空火箭、不载人的返回式自由飞行器以及美国航天飞机),并在需要时通过国际合作来进行微重力试验。日本将制订一项综合研究计划,以使宇宙开发事业团和各国立研究机构在开发研究活动时能全面合作。在国际空间站开始工作和日本实验舱全面投入使用之后,日本仍有可能需要比日本实验舱更佳的微重力环境来进行试验工作。在这种情况下将使用希望号和永久停留在空间的不载人空间平台。载人空间平台的发展将通过国际合作来进行。日本准备在下一代国际空间站的建造和部署过程中扮演更重要的角色。日本还将利用日本实验舱和其它空间平台进行空间太阳能应用的验证试验。

  (4)载人航天活动在不久的将来,日本将需要与其它发达国家进行载人航天方面的国际合作。近期内日本还要通过使用日本实验舱先积累载人航天经验。要重点解决的其它技术还有载人航天的遥控和遥科学保障技术、受控环境与生命保障系统技术以及航天医学(包括宇航员保健管理和加深对航天病的了解)等。在国际空间站不再使用后,将全面利用载人航天技术和经验,通过国际合作,为未来的发展项目(如建设下一代国际空间站和开展载人登月活动)做好准备。

  (5)建设和使用航天基础设施日本准备按共同使用的原则建设和使用其各种航天基础设施,使基础设施内的系统也能够支持其它国家的航天活动。

  (6)运输系统日本将为研制水平起降并能进入地球轨道的试验性空天飞机开展基础研究和预研工作。这项工作将作为21世纪第二个10年将实施的一项国际项目的一部分。

  (7)保障系统日本将为H-1火箭的改进型号H-2A建造一座发射场,并为希望号小型航天飞机选定着陆场。日本还可能要研究利用海外发射场作为国内发射场的补充的可能性。日本将于2005年前后与其它国家一起联合建立和使用用于监视日益增加的太空碎片的系统和用于预测宇宙射线活动的系统。

  四、人才培养与航天宣传

  1.研究与工程技术人员日本要通过在与航天有关的地球科学、航天医学、空间材料科学和生命科学等领域对其研究人员和工程技术人员实施系统的教育和培训来培养未来航天计划所需的人才。另外还要在人文学与社会科学、空间法和航天心理学等方面进行培训。年轻的一代是今后挑战未知世界的生力军,将肩负起航天未来发展的重任。为了培养他们对航天的兴趣,在教科书中应有适当的航天教育材料。应尽可能多地为教师和学生们提供到现场了解航天技术的机会,比如组织航天夏令营等,从而造成一个能激励青少年从事航天事业的社会环境。日本将为大学和学院里的青年研究人员利用小卫星进行试验和与海外学者进行交流提供全面的支持。鉴于日本要扩大其与亚太地区各国的航天合作,它将为这些国家的研究人员和工程技术人员提供支持。

  2.争取公众的理解与其它科技项目相比,航天需要比较大的投资。所以,公众的理解和合作对于航天的发展是必不可少的。日本认为坦白地告诉公众日本航天计划的真实情况是一种明智而有效的选择,但政府和私营部门必须在加强宣传方面通力合作,以获得最佳的宣传效果。

  五、鼓励私营部门参与航天活动日本的航天设备制造商参与的大多是国家的航天计划。与西方国家的航天企业不同,他们很难开展起自己的航天计划。要提高他们的能力,扩展其商业航天活动,还有很多很多的工作要做。为此,日本政府要为私营部门加强其在航天方面的作用创造一个良好的环境。

  六、加强有关机构的活动

  1.宇宙开发委员会

  宇宙开发委员会将通过制订中期航天计划、对开发活动进行适当评估和向公众宣传日本的航天计划等方式完善其航天政策。

  2.航天机构

  为了使空间开发工作取得显著的成果,必须明确各航天机构的职责,并应加强这些机构间的联系以及他们与用户和研究人员之间的合作。以下是需要开发的一些工作:

  (1)在开展先进空间科学计划时,宇宙科学研究所和宇宙开发事业团要相互配合,同时两者还要与其它有关研究机构(如国家天文台)共同分担相应的工作。

  (2)目前日本在对地观测、地球科学和空间环境利用项目方面尚未建立起相应的管理体系。在这种情况下需要进一步加强开发部门与用户机构之间的合作关系。

  (3)创新是影响日本航天未来发展的一个十分重要的因素。从长远的观点看,把新概念引入基础研究和预研工作中是极为重要的。这就要求宇宙科学研究所、航空宇宙技术研究所等国立研究机构以及宇宙开发事业团等政府研究机构特别重视创新研究。一些大学和学院也可望开展相应的研究活动。

  3.经费保证

  尽管预算相对较少,但日本的航天项目总的来说还是成功的。从现在起对这些项目给予强有力的保障是极为重要的。

  从1995财年开始的未来15年内,日本对航天的投资估计约为7万亿日元,具体分配是:先进空间科学计划1.2万亿日元;对地观测/地球科学、通信、广播和导航2万亿日元;国际空间站活动、空间环境利用和载人航天活动1.8万亿日元;航天基础设施2万亿日元。日本今后的航天项目将根据这一预算方案以一种系统而灵活的方式实施,并将适时地进行进一步的评估和审查。王萍;孙广勃


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