航天强国核心技术研究与思考

祁振强、张柳、王晓军 /中国运载火箭技术研究院

60多年来，我国航天事业在党中央的坚强领导下，经过几代航天人的自力更生、艰苦奋斗，实现了从无到有，掌握了一批核心关键技术，取得了以航天“三大里程碑”为代表的优异成绩。近年来，我国完成了以载人航天、月球探测、火星探测、“北斗”导航为代表的航天重大工程，从地月系走向行星际，不断刷新中国航天发展新高度。以“长征”五号、六号、七号、八号为代表的无毒无污染新一代运载火箭陆续发射应用，在轨卫星数量达到500多颗，陆地观测系列卫星、“风云”系列气象卫星、通信广播卫星等性能达到世界先进水平，我国已成为航天大国，能力水平迈进世界前列。

习近平总书记指出，“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。只有把关键核心技术掌握在自己手中，才能真正掌握竞争和发展的主动权，才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全”。核心技术是一个国家或者企业技术实力的最直接体现，也直接决定了其核心竞争力，在国家发展和企业竞争等方面发挥着至关重要的作用。在当前由航天大国到航天强国奋斗的伟大征程中，只有把关键技术掌握在自己手中，才能牢牢掌握创新发展的主动权。

一、航天强国核心技术的概念与内涵

核心技术一般是指在生产系统或技术系统中起关键核心作用的技术。在企业层面，核心技术是指处于行业领先位置，竞争对手难以模仿，且在一定时期内难以替代的技术。在国家层面，核心技术是指对国家的科技、产业及国家安全等产生重大影响的技术，在国家发展中起到战略性作用。核心技术一般具有以下几个主要特征：一是技术复杂性，核心技术一般具有较高的技术复杂度，具有高门槛，在一定时期内难以模仿和追赶；二是不可替代性，核心技术符合行业或者领域的发展需求，在可预见的时期内难以替代，具有广阔的发展前景；三是高投入性，核心技术一般都需要企业或者国家持续投入大量的研发资金和人力资源才能突破掌握。此外，还包括战略性、高风险性、长周期性、高价值性、知识缄默性、颠覆性等特征。

航天强国核心技术区别于一般意义上的核心技术，其应具有更强的目标属性，能体现航天强国能力的物化实现和目标导向。从一般的核心技术概念出发，结合国家层面核心技术的战略性重要特征，航天强国核心技术是指符合我国航天强国发展战略，在重点航天产品研制生产中起关键核心作用，支撑航天重大任务实现，能显著增强保障国家安全、进出太空、利用太空、认知太空、治理太空能力，促进航天科技和产业持续发展，在国际航天领域具备长期竞争优势的技术。

为系统梳理并准确识别出航天强国核心技术，首先要确定其评价指标体系。根据一般核心技术的价值评价原则，结合航天强国核心技术的概念，航天强国核心技术评价指标按以下3个原则设置：一是目标导向，体现航天强国能力的物化实现和航天强国战略的目标导向，应对未来航天强国建设起指引性作用；二是系统全面，各项评价指标都应有明确的内涵，立足当前，面向未来，能保证系统全面、客观准确地对核心技术进行评价；三是合理可行，评价指标体系应尽可能明确、简单、规范，使整个评价指标体系合理，具备可操作性，可按照一定的方式对技术进行量化评价。

依据航天强国核心技术评价指标设置原则，评价指标体系应从3个方面分别反映技术的外部价值、内部价值以及技术可行性。航天强国核心技术评价指标如图1所示。

图1 航天强国核心技术评价指标

1.战略重要性

符合航天强国发展战略和领域发展方向，在航天领域、型号及关键产品中具有重要地位，能够带动整体技术水平及能力的大幅提升。具体可从3个方面衡量。

（1）战略价值。符合航天强国发展战略和领域发展方向，立足于2030年和2045年2个时间节点，能支撑我国航天领域重大战略任务实施和航天强国能力实现。

（2）经济价值。该技术具有较好的投入产出比，在投入一定的资源进行研发并掌握后，投入应用能够提高产品性能，提升产品质量和生产效率，降低成本，能够带来比较好的经济效益。

（3）技术带动价值。能提升本领域技术水平及能力，促进产品研发，扩大整体技术优势，提升竞争力。

2.技术先进性

该项技术的科学原理比较先进，能代表未来发展方向，是对现有技术水平的跨越式突破，竞争对手很难超越。具体可从2个方面衡量。

（1）技术水平。该项技术本身的科学原理比较先进，具有通用的、规范的技术标准。

（2）发展前景。该项技术符合未来技术发展方向，是对现有技术水平的跨越式突破，具有不可替代性，相对于竞争对手具有独有性。

3.技术可行性

对该项技术进行研究开发的基础和风险进行评估，综合衡量发展该项技术的可行性。具体可从2个方面衡量。

（1）技术基础。指掌握该项技术的程度，或开发该项技术的基础性条件，包括理论水平、设计工具及知识积累等，应能支撑2030年、2045年我国航天领域重点产品研制和航天强国能力实现。

（2）技术风险。指技术的开发风险，即发展该项技术所带来时间周期、资金成本等方面风险，以及其它不可预测风险的可能性。

参照国内外技术评价方法及流程，以质量功能展开法（QFD）为基础，结合航天强国核心技术指标体系，制定航天强国核心技术识别流程：制定航天强国核心技术体系框架和评价指标体系，由领域专家审定；按照核心技术体系框架进行技术梳理，形成核心技术初集；依照评价指标体系设计QFD矩阵式评分表，对核心技术进行量化评价，并按照分数进行排序；进一步研讨分析，凝练整理形成航天强国核心技术体系。

二、航天强国核心技术的识别与梳理

将服务航天强国建设作为最终目标和根本遵循，依照航天强国及航天强国核心技术概念内涵，自上而下从能力目标、重大工程及重点产品到核心技术逐层分解，形成航天强国核心技术体系，如图2所示。

图2 航天强国能力及技术体系

航天运载技术是进出太空的基础；空间飞行器技术是利用太空、认知太空、治理太空的基础；空间应用技术支撑高效利用太空能力；空间科学技术支撑开展太空科学研究，拓展认知太空能力；共性基础技术是重大任务实施及重点产品研制的基础。5个方面的核心技术按照专业方向展开，具体如图3所示。

图3 航天强国核心技术体系架构

通过对我国航天领域科研院所、高校等进行调研，征集百余位航天领域专家，按照航天强国核心技术评价指标进行打分评价，梳理识别出航天强国核心技术104项，具体分布如图4所示。

图4 航天强国核心技术分布

以航天运载技术方向为例，围绕未来航天运输所应具备的高可靠、智能化、航班化等能力，支撑重型运载火箭、重复使用运载器等重点产品研制，共梳理识别出核心技术20项，包括重型运载火箭总体技术、大推力低温液体发动机技术、超大直径箭体结构制造技术、无人值守大承载发射平台技术等（见图5）。

图5 航天运载技术条目

在梳理这些核心技术时均逐条从技术内涵、研究内容、发展目标以及技术基础等层面详细展开，在宏观层面保证了技术梳理预见的全面性，微观层面逐条技术展开也提供了更加详实的参照，反应了立足当前时点对技术发展的认识，为未来技术发展战略布局提供参考。

为掌握我国当前航天领域技术水平，以及与世界航天强国技术水平的差距，以航天强国核心技术2030年发展目标为10分基准，对各项技术当前国外发展水平、国内发展水平分别进行打分。评估要素考虑当前技术指标、技术成熟度等，综合进行评分，以期掌握当前技术水平情况，为后续精准投入，锻造长板，补齐短板，发展核心技术提供支撑，航天强国核心技术水平分析如图6所示。

图6 航天强国核心技术水平分析

图中灰色部分为国外技术的当前水平，红色部分为我国当前技术水平。整体上看，当前我国核心技术水平与国外相比还普遍存在一定程度差距。尤其是液体发动机、空间机器人、环控生保和长期生存、航天共性软件、增材制造等技术差距相对较大，在航天量子通信、航天人工智能等共性技术方向差距相对较小。

三、思考与建议

从水平分析可以看出，我国航天强国核心技术设定的2030发展目标比当前国外最高水平均有领先，体现了前瞻引领性。但从整体上看，当前航天核心技术水平与国外相比还普遍存在一定程度差距，部分技术差距相对较大。要加快突破并掌握核心技术，支撑航天强国建设，应该从以下几个方面做好工作。

一是正视差距，提前布局。当前我国航天核心技术与世界航天强国相比还普遍存在差距，对标2030年发展目标，应围绕重大工程和重点产品，提前布局，加大精准投入，尽早突破并掌握航天强国核心技术，夯实航天强国建设基础。

二是加强基础科学和前沿技术攻关，支撑我国航天创新发展。针对目前差距较大的液体动力、材料、元器件等技术方向，加大攻关力度；加强基础科学和应用基础研究，推动从0到1的原创性发现；持续探索新概念、新机理、新技术、新手段，前瞻布局航天领域新兴学科、前沿学科和交叉学科研究。

三是搭建核心技术联合研究平台，聚集各类创新要素，集中力量开展技术攻关。国内航天领军企业、高水平研究大学、科研院所应在技术攻关、项目研究、人才培养等方面建立长期合作关系，搭建常态化技术共享平台，集智攻关，加快建设以国家实验室为引领的航天战略科技力量，推动航天科技迈向更高水平自立自强。