美国航空航天局公布2015年版《NASA技术路线图》
2015-12-18
美国航空航天局公布2015年版《NASA技术路线图》
NASA Issues 2015 NASA Technology Roadmaps
廖小刚（中国国防科技信息中心）
1 《路线图》研究制定的背景
2015年版《路线图》由NASA首席技术专家办公室联合NASA各研究中心及其他政府部门历时近2年共同完成。
组织机构
《路线图》的研究制定由NASA首席技术专家办公室组织实施，每个领域由一个专家组负责，专家组设两名主席，包括8～10名领域专家（主要来自NASA下属的研究中心和NASA的首席技术专家办公室）。在制定过程中，专家组还得到NASA载人探索与运行任务委员会（HEOMD）、空间技术任务委员会（STMD）、科学任务委员会（SMD）和航空研究任务委员会（ARMD）的技术支持。
制定过程
2013年6月，NASA召开由科研院所、工业界以及其他政府部门参加的技术交流会议，建议对2012年版技术路线图进行修订。2014年，NASA组建了各个领域专家组，开始《路线图》的起草工作。各领域专家组于2014年完成初稿后，NASA组织了《路线图》的内部评审，其下属十大研究中心也分别对《路线图》的候选技术进行了补充与调整；2015年春，《路线图》进行公示，征求其他政府部门、商业企业、学术机构和公众意见。
制定依据
《路线图》制订的依据主要有两个：一是基于载人探索与运行任务委员会、空间技术任务委员会、科学任务委员会和航空研究任务委员会提供的未来20年NASA将要执行和可能执行的所有飞行试验任务,其中包括8项载人探索任务、38项科学任务以及16项航空战略任务，各领域专家组据此提出各个领域完成上述试验任务所需要的能力，并基于对目前的能力缺陷与弥补缺陷所需要的潜在技术进行研究，最终确定了15大技术领域的候选技术。二是基于“NASA的能力驱动框架”确定非航空领域的候选技术。该框架主要用于指导除航空领域以外其余的14个技术领域研究工作的开展，其关注的是一系列核心的能力而非某个特定的飞行任务，其目标是通过渐进的方式实现载人登陆火星的终极目标。
主要用途
NASA发布《路线图》主要基于现实目的和理想意义两点考虑：最直接的现实目的是，该《路线图》可帮助指导NASA《战略性空间技术投资计划》（SSTIP）的制定。《战略性空间技术投资计划》是NASA为完成其任务、使命和国家目标，根据其技术发展战略制定的行动计划，将具体确定技术路线图中各项技术发展的优先顺序以及具体技术的投资数额；间接的理想意义则是希望《路线图》的发布，可以增强公众对NASA未来技术发展的认知度，创造出更多、更具创新性的解决方案，不仅帮助NASA发展更强大的空间探索和科学发现的能力，更是鼓励更多机构和人员参与美国未来的航天项目。
鉴于当今技术的快速发展以及NASA的需求变化，《战略性空间技术投资计划》每两年更新一次。其下一次修订将包括NASA所有技术领域以及更新后的技术路线图，并且将改名为NASA《战略技术投资计划》（STIP）。《路线图》将成为《战略技术投资计划》的基本组成部分。
2 《路线图》主要内容
《路线图》侧重于技术的应用研究和研发活动，而不涉及基础研究，全文共分16个分报告。第一分报告为概述，包括《路线图》的总论、交叉技术与索引等内容，简要介绍了《路线图》产生的背景、目的及形成过程，并重点阐释了一些涉及多个技术领域的交叉技术。第二至第十六分报告分别对应15个一级技术领域，每个一级技术领域的路线图自成一章，分别概述了各技术领域中最先进的技术能力、目标性能及推荐技术，并介绍了各技术的潜在影响并给出了各项技术所能应用的任务列表。
技术领域增加到15个
《路线图》采用“技术领域分解框架”对每个技术领域进行具体技术的组织与细化工作，分为四层结构：第一层为各个技术领域（也称1级技术）；第二层为该技术领域的下属子领域（也称2级技术）；第三层为各个子领域下属的技术集（也称3级技术）；第四层为各项具体的候选技术（也称4级技术）。每项候选技术都是一项独立的、具有支持NASA未来20年各个飞行任务的潜力技术，在其候选技术简介中包含以下三方面信息：技术简介，包括技术描述、技术挑战、附属技术、最先进的技术水平和技术性能目标；能力简介，包括能力描述，最先进的能力水平及其对应的目标性能；相关联的任务，任务对技术的需求时间，以及技术预计成熟时间。
在2012年版技术路线图的基础上，2015年版《路线图》新增航空技术领域（这主要是因为航空领域也属于NASA的研究范围），这样1级技术就从14个增加到15个。除增加1项1级技术外，同时还新增2级技术7项、3级技术66项、4级技术1273项。其中4级技术在2012年版中并未出现，此次是全新增加。
15个技术领域（1级技术）分别为：发射推进系统；空间推进系统；空间电源与能源储存；机器人与自主系统；通信、导航、轨道碎片与编目系统；人员健康、生命保障与居住系统；载人探索目的地系统；科学仪器、观测与传感器系统；进入、下降及着陆系统；纳米技术；建模、仿真、信息技术与处理；材料、结构、机械系统与制造；地面与发射系统；热管理系统；航空。
关注交叉技术领域的候选技术分析
在对2012年版技术路线图的评审过程中，美国国家研究委员会认为，很多候选技术可以属于多个技术领域，只将其划分为一个技术领域是不完整的。针对国家研究委员会的评审意见，《路线图》专门设立交叉技术领域章节，首先确定出9个跨多技术领域的交叉技术领域，然后详细分析每个交叉技术领域的技术特征，并详细列出了可支持该交叉技术领域的候选技术。这9个交叉技术领域分别为自主系统与人工智能技术、航空电子、出舱活动、信息技术、原位资源利用技术、轨道碎片、辐射与空间气象、传感器、热防护系统。
根据作用的发挥，支持特定交叉领域的候选技术还分为两类：一类是使能技术，即该技术可满足任务需要，并符合特定飞行试验任务的成本与时间进度要求；另一类是增强技术，即不直接服务某个特定任务，但可极大提高整体的技术状态与水平。
各候选技术领域中支持“渐近火星行动”的关键技术组合
重点关注支持“渐近火星行动”的候选技术
“渐近火星行动”（EMC）是NASA正在开展的一系列系统分析，以确定人类登陆火星所需的能力，以实现人类在21世纪30年代登陆火星。这些系统分析将有助于制定更灵活的、与能力发展和科学发现以及不断变化的政策环境相适应的发展战略。
续表
好奇号火星车在火星探测
准备进行试验性飞行的“猎户座”飞船
3 几点看法
为支持美国总统奥巴马提出的“登陆火星”的目标，NASA积极发展载人航天创新技术，推动国家航天探索整体能力提升。为加强技术发展的顶层规划，NASA通过定期发布和更新《NASA技术路线图》，详细规划与指导具体技术的研发与投资。相比2012年的技术路线图，2015年版《路线图》不仅在内容上进行较大的调整和充实，其指导NASA未来技术研发工作如何开展的意义更大。
一是《路线图》介绍的候选技术不仅全面而且更加具体。《路线图》基本涵盖了NASA未来发展的所有技术领域，并首次从交叉技术领域、“渐近火星行动”等维度对各个候选技术进行阐述；首次详细对外公布1273项候选技术（4级技术），包括技术描述、技术成熟度、能力目标等相关内容，便于公众和各研究机构更充分地了解NASA未来的技术研发，使得整个《路线图》更具可操作性和可实施性。
二是《路线图》的战略指导性更加明确。《路线图》的制定原则明确是以任务为牵引、能力为基础，关注的是美国未来20年及更长时期重点发展的技术方向，所有候选技术都是可以帮助完成NASA 的2015-2035年的飞行试验任务，同时又可以提高NASA的核心探索能力，以最终实现载人登陆火星这一终极目标。
三是《路线图》的引领作用更强。《路线图》是以NASA为主导，充分吸纳其他政府机构、科研机构、大型企业等意见形成的，未来还会通过美国国家研究委员会组织的独立评审，因此能够确保继续引领美国民用航天技术未来的正确发展方向。
综上所述，《路线图》制定依据非常清晰，对NASA未来实际工作的指导意义十分明确，且介绍的候选技术更加全面和详细，对于分析与预测NASA未来技术发展，乃至NASA未来开展的火星探测活动、星际殖民等活动具有巨大的借鉴意义。
未来的“航天发射系统”构想图
