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【戰(zhàn)略前沿】美國宇航局空間技術(shù)路線圖與優(yōu)先級再現(xiàn)

作者:來源:發(fā)布時(shí)間:2017-01-05

摘要

  從歷史觀點(diǎn)上說,在政商兩界,美國已經(jīng)努力成為世界航天領(lǐng)域的引領(lǐng)者。成為航天領(lǐng)域引領(lǐng)者的一個(gè)關(guān)鍵因素是在太空領(lǐng)域不斷發(fā)展先進(jìn)技術(shù),這對美國在太空領(lǐng)域的雄心壯志,其中包括載人登錄火星任務(wù)來說,尤其重要。美國宇航局(NASA)利用一份路線圖進(jìn)程確定技術(shù)需求并提升對相應(yīng)技術(shù)開發(fā)投資組合的管理能力,以此執(zhí)行一系列航空與航天技術(shù)計(jì)劃。2010年,NASA創(chuàng)建了一套14大技術(shù)路線圖草案,用于指導(dǎo)空間技術(shù)的發(fā)展。這些路線圖是由美國國家科學(xué)、工程、醫(yī)學(xué)研究院進(jìn)行綜合外部評審的主題[1]。那次評審形成了2012年美國國家研究委員會(huì)(NRC)報(bào)告――《NASA空間技術(shù)路線圖及優(yōu)先事項(xiàng):恢復(fù)NASA的技術(shù)優(yōu)勢,為太空新紀(jì)元鋪平道路》[2]。如報(bào)告所述,“隨著國家太空任務(wù)的寬度拓展,必要的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)變得不太清晰,需要更多的努力來評估一個(gè)前瞻性技術(shù)開發(fā)計(jì)劃的最佳路徑”(譯者注:報(bào)告原文第11頁)[3]。

  2015年,NASA發(fā)布了一套修訂版的路線圖。更新版路線圖的一個(gè)新的重要方面是,依據(jù)載人探索與運(yùn)行任務(wù)局以及科學(xué)任務(wù)局一直致力于通過的特定設(shè)計(jì)參考任務(wù)(DRMs),通過列出支持與加強(qiáng)這些任務(wù)的技術(shù)清單,努力評估這些技術(shù)的相關(guān)性[4]。同樣在2015年,研究院被請求對2015路線圖中列出的而在2012年NRC報(bào)告中未被評估的優(yōu)先事項(xiàng)進(jìn)行評估[5]。受命組織起來完成這些評估的NASA技術(shù)路線圖委員會(huì),還承擔(dān)了推薦一種為未來NASA技術(shù)路線圖更新而 “開展獨(dú)立審查”方法論的任務(wù),預(yù)計(jì)每4年更新一次?! ?/p>

技術(shù)領(lǐng)域分類結(jié)構(gòu)

  2015版NASA路線圖的目錄使用4級技術(shù)領(lǐng)域分類結(jié)構(gòu)(TABS)組織。第1級代表技術(shù)領(lǐng)域(TA),是路線圖的標(biāo)題: 

  • TA 1,發(fā)射推進(jìn)系統(tǒng)
  • TA 2,空間推進(jìn)技術(shù)
  • TA 3,空間電力與儲能
  • TA 4,機(jī)器人與自主系統(tǒng)
  • TA 5,通信、導(dǎo)航,以及軌道碎片跟蹤與表征系統(tǒng)
  • TA 6,人體健康、生命保障與居住系統(tǒng)
  • TA 7,載人探索目的地系統(tǒng)  
  • TA 8,科學(xué)儀器、觀測與傳感器系統(tǒng)
  • TA 9,(火星大氣)進(jìn)入、下降及著陸系統(tǒng)
  • TA 10,納米技術(shù)
  • TA 11,建模、仿真、信息技術(shù)與處理
  • TA 12,材料、結(jié)構(gòu)、機(jī)械系統(tǒng)與制造
  • TA 13,地面與發(fā)射系統(tǒng)
  • TA 14,熱管理系統(tǒng)
  • TA 15,航空技術(shù)

 

  每個(gè)路線圖描述了第2級技術(shù)子領(lǐng)域、第3級技術(shù)集,以及第4級研究任務(wù)。2012版的NRC報(bào)告注重在第3級技術(shù)集方面的審查。2010版NASA路線圖草案的TABS(技術(shù)領(lǐng)域分類結(jié)構(gòu))包括了320個(gè)第3級技術(shù)集。在2012版NRC報(bào)告中修訂過的TABS中,包括了340個(gè)第3級技術(shù)集。目前,2015版NASA路線圖的TABS包括了340個(gè)第3級技術(shù)集。在不同版本的TABS中,技術(shù)集數(shù)量的凈增長由許多因素造成:一些技術(shù)增加了、刪除了、修改了、或合并了等等。針對2010、2012、2015年TABS中各種技術(shù)的詳細(xì)對比(見原文附件B),顯示了本報(bào)告中有42種技術(shù)被確定為“新”技術(shù)而符合審查條件。關(guān)于這些新技術(shù)所屬技術(shù)領(lǐng)域標(biāo)題的分布如下: 

  • TA 1,發(fā)射推進(jìn)系統(tǒng)(11種新技術(shù))
  • TA 4,機(jī)器人與自主系統(tǒng)(11種新技術(shù))
  • TA 5,通信、導(dǎo)航,以及軌道碎片跟蹤與表征系統(tǒng)(4種新技術(shù))
  • TA 7,載人探索目的地系統(tǒng)(1種新技術(shù))
  • TA 9,(火星大氣)進(jìn)入、下降及著陸系統(tǒng)(3種新技術(shù))
  • TA 11,建模、仿真、信息技術(shù)與處理(8種新技術(shù))
  • TA 13,地面與發(fā)射系統(tǒng)(3種新技術(shù))
  • TA 14,熱管理系統(tǒng)(1種新技術(shù))

高優(yōu)先級技術(shù)

  基于2012版NRC報(bào)告記錄的優(yōu)先級流程,委員會(huì)對新技術(shù)進(jìn)行了審查,5個(gè)新技術(shù)集被列為高優(yōu)先級。

評審結(jié)果1基于對在2015版NASA路線圖中出現(xiàn)的42個(gè)第3級新技術(shù)的評審與分析,42個(gè)新技術(shù)中有5個(gè)已被添加到2012版NRC報(bào)告中83個(gè)高優(yōu)先級技術(shù)集清單中(按數(shù)目排序):  

  • 4.3.7,抓捕
  • 4.4.8,遠(yuǎn)程交互
  • 9.2.7,地形相關(guān)傳感與表征
  • 9.2.8,自主定位
  • 14.3.2,熱防護(hù)系統(tǒng)建模與仿真  

技術(shù)4.3.7,抓捕

  抓捕系統(tǒng)被列為高優(yōu)先事項(xiàng),是由于它們能夠物理捕獲小行星或小行星產(chǎn)生的巨石、把上述對象附著在機(jī)器人宇宙飛船上,以及捕獲自由飛行的航天器。因此,抓捕技術(shù)可以支持把小天體從其自然軌道向月球軌道的運(yùn)輸,支持航天員在月球軌道從巨石上采集并返回樣本,減少軌道碎片,保護(hù)地球免受小行星天體的撞擊,以及為未來的探索任務(wù)提供大型航天器的在軌組裝等。潛在的商業(yè)用途包括在商用空間資源運(yùn)營方面,用來獲取巨石大小的小行星樣本以便詳細(xì)采樣或處理,以及獲取失效的衛(wèi)星用于返回、處理、救助或維修等。最近簽署的《美國商業(yè)太空發(fā)射競爭力法案》,賦予美國公民有權(quán)訪問任何小行星或擁有從空間資源上獲得(或抓取并返回)資源的所有權(quán),這一舉措將在商業(yè)小行星采礦方面激發(fā)興趣。盡管如此,由于其他相關(guān)的政府組織和企業(yè)不太可能滿足NASA的特殊需求,尤其是鑒于小行星捕獲任務(wù)的進(jìn)度表,NASA關(guān)于抓捕技術(shù)的開發(fā)是一項(xiàng)高優(yōu)先級事項(xiàng)。

  技術(shù)4.3.7的內(nèi)容,抓捕,與4.6.3對接和捕獲機(jī)制與接口有部分重疊。然而,技術(shù)4.6.3,對接,關(guān)注一個(gè)航天器與另一個(gè)對接,而4.3.7,抓捕,也包括與自然對象的交互,諸如與小行星以及來自小行星的巨石。小行星是巨大且翻滾的目標(biāo),具有非結(jié)構(gòu)化的物理性質(zhì),新的抓捕技術(shù)需要既能捕獲小型小行星也能捕獲來自一個(gè)大的小行星產(chǎn)生的巨石。

  對NASA機(jī)器人或載人任務(wù)來說,捕獲、預(yù)加載操作以及從小行星表面搬運(yùn)的巨石上取回樣本,代表著一系列前所未有的任務(wù)。國防部或其他涉及航天研究與開發(fā)的組織,都無可借鑒之處。抓捕技術(shù)在增強(qiáng)物理捕獲以及預(yù)加載巨石、其他自然物體及航天器等方面的發(fā)展,將極大簡化全面抓捕系統(tǒng)機(jī)器人控制的需求。TA4路線圖中對本技術(shù)缺乏細(xì)節(jié)介紹是一個(gè)問題。只提出了一個(gè)簡單的第4級研究任務(wù),與第3級描述相比,它的描述提供了較少的附加細(xì)節(jié)。另一個(gè)第4級研究任務(wù)可以是一個(gè)針對抓捕那些大型的旋轉(zhuǎn)對象(比如,觀察依附于可調(diào)節(jié)系鏈上的抓捕設(shè)備)以降低轉(zhuǎn)速并為航天器固定對象(或?yàn)閷ο蠊潭ê教炱骷捌湟妫┑鹊姆莿傂蕴幚矸椒ā?/p>

技術(shù)4.4.8,遠(yuǎn)程交互

  遠(yuǎn)程交互被列入高優(yōu)先事項(xiàng)是由于它被確定為提供控制和通訊方法,使人能夠遠(yuǎn)程操作自主系統(tǒng)與機(jī)器人。為控制機(jī)器人的行為,監(jiān)控通過利用高級目標(biāo)而不是低級指令,組合了技術(shù)需求,因此需要機(jī)器人具有半自主或自主行為。這項(xiàng)技術(shù)將支持顛覆性科學(xué)與探索任務(wù)的設(shè)計(jì),比如在邊遠(yuǎn)區(qū)域的新機(jī)器人任務(wù)以及減少人類監(jiān)督的同步機(jī)器人任務(wù)。遠(yuǎn)程交互還包括使遠(yuǎn)程系統(tǒng)能夠手動(dòng)控制以及使操作員能夠監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)的技術(shù),評估任務(wù)進(jìn)展,感知遠(yuǎn)程環(huán)境,以及做出明智的操作決策,如戰(zhàn)術(shù)計(jì)劃等。

技術(shù)9.2.7,地形相關(guān)傳感與表征

  通過近期新視野號任務(wù)造訪冥王星,NASA成功地完成了對太陽系的調(diào)查。NASA進(jìn)入一個(gè)表面探索的新時(shí)代,持續(xù)增加對行星的探索。這項(xiàng)技術(shù)將產(chǎn)生“高速、高精度測量,使算法能夠達(dá)到在高科技興趣或預(yù)部署資產(chǎn)區(qū)域附近安全精確著陸”[6]。因此, 9.2.7將有助于這個(gè)新時(shí)代中的很多關(guān)鍵任務(wù)完成,并產(chǎn)生許多令人驚訝的意外發(fā)現(xiàn)。地形相關(guān)傳感與表征是路線圖TA9中第3級技術(shù)集評審中最有前途的技術(shù)。它是一項(xiàng)顛覆性技術(shù),將在未來20年里啟用當(dāng)前無法執(zhí)行的重要新任務(wù)。它在多個(gè)任務(wù)領(lǐng)域影響多個(gè)任務(wù),包括載人和機(jī)器人。它也會(huì)產(chǎn)生廣泛的跨航空航天界影響,并且已經(jīng)影響了商業(yè)和軍事上的自動(dòng)車輛,諸如在無人駕駛飛行器方面取得的突飛猛進(jìn)。

技術(shù)9.2.8,自主目標(biāo)跟蹤

  與技術(shù)9.2.7地形相關(guān)傳感與表征高度耦合的自主目標(biāo)跟蹤技術(shù),也被列入高優(yōu)先事項(xiàng),是因?yàn)樗且豁?xiàng)有潛力的顛覆性技術(shù),將能開展重要的新任務(wù),諸如幾項(xiàng)新前沿任務(wù)。當(dāng)星際距離給遙控導(dǎo)航帶來困難或不可能實(shí)現(xiàn)時(shí),通過改善交通工具在面臨著陸和探索時(shí)對地形的評估和描述的能力,這項(xiàng)技術(shù)將使下一代自主目標(biāo)跟蹤成為關(guān)鍵技術(shù)。即使一個(gè)運(yùn)載工具用于完成一項(xiàng)載人任務(wù),這項(xiàng)技術(shù)對有助于確保安全著陸至關(guān)重要。正如技術(shù)9.2.7,這項(xiàng)技術(shù)將對跨航天界產(chǎn)生中度影響,但主要將影響商業(yè)和軍事領(lǐng)域的自動(dòng)駕駛方面?! ?/p>

技術(shù)14.3.2,熱防護(hù)系統(tǒng)建模與仿真

  熱防護(hù)系統(tǒng)(TPS)建模與仿真被列入高優(yōu)先事項(xiàng),是由于在強(qiáng)輻射沖擊建模時(shí)的不確定性,是高速進(jìn)入地球、火星或其他星體大氣層時(shí)有效熱防護(hù)設(shè)計(jì)的一個(gè)主要局限。早期的熱防護(hù)系統(tǒng)(TPS)設(shè)計(jì)主要是依靠經(jīng)驗(yàn),基于廣泛(且昂貴)的在地球大氣層進(jìn)行直接的測試。由于與進(jìn)入大氣相關(guān)的極端環(huán)境,在地面的試驗(yàn)設(shè)備測試也很困難且昂貴?;谖锢砟P偷挠?jì)算方法,包括材料建模,正在通過實(shí)驗(yàn)室和試飛進(jìn)行驗(yàn)證,以及對TPS系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)而改善,這可以更可靠地預(yù)測TPS的性能。然而,還需要進(jìn)一步發(fā)展,以便樹立信心,能夠大大減少設(shè)計(jì)裕度、實(shí)現(xiàn)節(jié)省重量。主要挑戰(zhàn)存在于增加基于物理的進(jìn)入(大氣層時(shí))沖擊、熱輻射及其與燒蝕防熱罩相互交互情況建模的準(zhǔn)確度和精密度上,通過這項(xiàng)技術(shù)可以解決這些挑戰(zhàn)。目前,火星采樣返回任務(wù)的不確定性是+80%/?50%;其他目的的任務(wù)有不同的不確定性范圍[7]。擬開展研究的技術(shù)14.3.2的目標(biāo)是降低所有行星任務(wù)的不確定性至25%以下。這種不確定性降低將使所用的防熱罩重量減輕,從而減輕航天器的重量和/或增加可搭載的有效載荷的重量。這項(xiàng)技術(shù)與2012版的高優(yōu)先排序的跨領(lǐng)域技術(shù)X.5,包括剛性與柔性兩個(gè)系統(tǒng)在內(nèi)的進(jìn)入、下降及著陸TPS技術(shù)密切相關(guān)。為實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)揮其潛力,必須改善建模。正如路線圖TA14指出,“這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)是,可用的飛行與地面測試數(shù)據(jù)有限”(TA14,第93頁)。  

最高優(yōu)先級技術(shù)

  2012版NRC報(bào)告依據(jù)其支持3大技術(shù)目標(biāo)的能力定義了最高優(yōu)先級技術(shù):  

  • 技術(shù)目標(biāo)A,載人航天探索:擴(kuò)展并維持地球低軌道外的人類活動(dòng)。該目標(biāo)關(guān)注載人任務(wù)。  
  • 技術(shù)目標(biāo)B,原位行星科學(xué):探索太陽系的演變以及潛在的外星生命。該目標(biāo)包括機(jī)器人任務(wù)與載人任務(wù)?! ?/li>
  • 技術(shù)目標(biāo)C,遠(yuǎn)程測量:擴(kuò)大對我們生活的地球及宇宙的了解。該目標(biāo)關(guān)注機(jī)器人任務(wù)?!?/li>

  這3大目標(biāo)包括了NASA在空間科學(xué)、地球科學(xué)及探索方面所作努力的全部范圍。2012版NRC報(bào)告對這些技術(shù)目標(biāo)未作評估或評價(jià)。

  2012版報(bào)告包括16項(xiàng)最高優(yōu)先級技術(shù)清單。然而,16項(xiàng)中有5項(xiàng)是相關(guān)技術(shù)組,特指自X.1至X.5??偣玻罡邇?yōu)先的16項(xiàng)技術(shù)(獨(dú)立技術(shù)或分組技術(shù))包含了31項(xiàng)獨(dú)立技術(shù)[8]?! ?/p>

  在2012版NRC報(bào)告最高優(yōu)先級技術(shù)集清單上,委員會(huì)增加了排在高優(yōu)先級的5項(xiàng)新技術(shù)中的3項(xiàng)。新的分組技術(shù)清單,包括2項(xiàng)在2012版NRC報(bào)告技術(shù)領(lǐng)域分類結(jié)構(gòu)(TABS)之外的技術(shù),展示在下面;同時(shí),新的最高優(yōu)先級技術(shù)清單展示在表S.1中。在清單和列表中,陰影部分表示新增項(xiàng)目?! ?/p>

  X.1,載人航天飛行輻射削減

  6.5.1,輻射風(fēng)險(xiǎn)評估模型 

  6.5.2,輻射削減[9]

  6.5.3,輻射防護(hù)系統(tǒng)

  6.5.4,輻射預(yù)測

  6.5.5,輻射監(jiān)測技術(shù) 

  X.2,輕型多功能材料與結(jié)構(gòu)

  10.1.1,(納米)輕型材料與結(jié)構(gòu)

  12.1.1,材料:輕型結(jié)構(gòu)

  12.2.1, Structures: Lightweight Concepts

  12.2.1,結(jié)構(gòu):輕型概念

  12.2.2,結(jié)構(gòu):設(shè)計(jì)與認(rèn)證方法 

  12.2.5,結(jié)構(gòu):創(chuàng)新、多功能概念

  X.3,環(huán)境控制與生命支持系統(tǒng)(ECLSS)

  6.1.1,ECLSS:空氣更新系統(tǒng)

  6.1.2,ECLSS:水回收與管理系統(tǒng)

  6.1.3,ECLSS:廢物管理系統(tǒng)

  6.1.4,ECLSS:居住系統(tǒng)

  X.4,制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制(GN&C)[10]

  4.6.2,相對導(dǎo)航算法(用于自動(dòng)交會(huì)與對接)[11]

  5.4.3,星載自動(dòng)導(dǎo)航與機(jī)動(dòng)(用于定位、導(dǎo)航與授時(shí))

  9.2.7,地形相關(guān)傳感與表征(用于下降與定位)

  9.2.8,自動(dòng)定位(用于下降與定位)

  X.5,進(jìn)入、下降與著陸(EDL)熱防護(hù)系統(tǒng)(TPS)

  9.1.1,剛性熱防護(hù)系統(tǒng)

  9.1.2,柔性熱防護(hù)系統(tǒng)

  14.3.1,上升/進(jìn)入TPS(熱防護(hù)系統(tǒng))

  X.6,抓捕、對接與處理

  4.3.6,樣品采集與處理(以前是機(jī)器人鉆探與樣品處理)

  4.3.7,抓捕

  4.6.3,對接與捕獲機(jī)制及接口  

表S.1:2016年委員會(huì)最高優(yōu)先級技術(shù)清單最終版,按技術(shù)目標(biāo)排序,包括17個(gè)獨(dú)立技術(shù)及分組技術(shù),每項(xiàng)技術(shù)列出高達(dá)9項(xiàng)目標(biāo)  

  技術(shù)目標(biāo)A:載人航天探索的最高優(yōu)先級技術(shù)

  技術(shù)目標(biāo)B:原位行星科學(xué)的最高優(yōu)先級技術(shù)

  技術(shù)目標(biāo)C:遠(yuǎn)程測量的最高優(yōu)先級技術(shù)

  載人航天輻射削減(X.1)

  GN&C (X.4)

  制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制(GN&C)(X.4)

  光學(xué)系統(tǒng)(儀器與傳感器)(8.1.3)

  宇航員長期飛行健康(6.3.2)

  太陽能發(fā)電(光伏發(fā)電與光熱發(fā)電)(3.1.3)

  高對比度成像與光譜技術(shù)(8.2.4)

  環(huán)境控制與生命支持系統(tǒng)(ECLSS)(X.3)

  電推進(jìn)(2.2.1)

  探測與焦平面(8.1.1)

  GN&C (X.4)

  制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制(GN&C)(X.4)

  核裂變發(fā)電(3.1.5)

  輕型多功能材料與結(jié)構(gòu)(X.2)

  (核)熱動(dòng)力推進(jìn)(2.2.3)

  進(jìn)入、下降與著陸(EDL)熱防護(hù)系統(tǒng)(TPS)(X.5)

  低溫系統(tǒng)的主動(dòng)熱控制(14.1.2)

  輕型多功能材料與結(jié)構(gòu)(X.2)

  原位儀器與傳感器(8.3.3)

  電力推進(jìn)(2.2.1)

  核裂變發(fā)電(3.1.5)

  輕型多功能材料與結(jié)構(gòu)(X.2)

  太陽能發(fā)電(光電與熱)(3.1.3)

  進(jìn)入、下降與著陸(EDL)熱防護(hù)系統(tǒng)(TPS)(X.5)

  極端地形條件下的機(jī)動(dòng)性(4.2.1)

  

  抓捕、對接與處理(X.6)

  抓捕、對接與處理(X.6)

  

評審結(jié)果2基于對5項(xiàng)已增加到高優(yōu)先集技術(shù)清單里的新第3級技術(shù)的評審,其中3項(xiàng)(4.3.7、9.2.7、以及9.2.8),連同另外2項(xiàng)技術(shù)(4.3.6和4.6.3),之前出現(xiàn)在2012版NRC報(bào)告中的臨時(shí)最高優(yōu)先級技術(shù)清單中,已被列入16項(xiàng)最高優(yōu)先級技術(shù)清單中,如下所示:  

  • 技術(shù)組X.4,制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制(GN&C)已擴(kuò)展,包括技術(shù)9.2.7地形相關(guān)傳感與表征(用于下降與定位)以及技術(shù)9.2.8自動(dòng)定位(用于下降與定位)。技術(shù)9.4.7制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制(GN&C)傳感器及系統(tǒng)(用于進(jìn)入、下降與著陸),在2015版路線圖TA9中沒有技術(shù)內(nèi)容,已被刪去?! ?/li>
  • 新創(chuàng)建了一個(gè)技術(shù)組:X.6,抓捕、對接與處理。該組包含:4.3.6,樣品采集與處理(以前是機(jī)器人鉆探與樣品處理);4.3.7,抓捕;以及4.6.3,對接與捕獲機(jī)制及接口。X.6組已增加到技術(shù)目標(biāo)A載人航天探索的最高優(yōu)先級技術(shù)和技術(shù)目標(biāo)B原位行星科學(xué)的最高優(yōu)先級技術(shù)集中的最高優(yōu)先級技術(shù)清單之中。  

未來的獨(dú)立評審

  本報(bào)告提供了為未來更新NASA的航天技術(shù)路線圖開展獨(dú)立評審的方法論。該方法論考慮了自最近的路線圖綜合獨(dú)立評審過之后,一代代人在執(zhí)行路線圖時(shí)預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)的變化程度等因素。該方法論概括為以下4個(gè)建議?! ?/p>

推薦未來獨(dú)立評審方法論

  建議1:當(dāng)有重大變化時(shí),應(yīng)對路線圖進(jìn)行獨(dú)立評審。NASA技術(shù)路線圖修訂周期預(yù)計(jì)為每4年一次,但當(dāng)NASA的發(fā)展方向有重大變化時(shí),需要更頻繁的評審。評審應(yīng)為以下兩種類型之一:對全套路線圖(包括TA15)的綜合評審,比如2012版的作法;或者重點(diǎn)評審,比如本報(bào)告。因?yàn)橹会槍傮w技術(shù)組合的一個(gè)子集,重點(diǎn)評審可以使用更多的有限資源。在提出關(guān)于評審方法論建議時(shí),未來每一次獨(dú)立評審應(yīng)關(guān)注為接下來的評審所使用的方法論,而不是進(jìn)行涵蓋多個(gè)評審的長期規(guī)劃。

  建議2:在下一次獨(dú)立評審之前,NASA技術(shù)執(zhí)行委員會(huì)和技術(shù)委員會(huì)中心(NTEC/CTC)依照其章程,應(yīng)把將要進(jìn)行評審技術(shù)的優(yōu)先順序排好。NTEC/CTC應(yīng)向下一次獨(dú)立評審委員會(huì)說明優(yōu)先級排序的結(jié)果及理由。優(yōu)先級排序過程應(yīng)考慮的因素包含在附錄C所描述的優(yōu)先級排序過程中。還應(yīng)考慮一些額外因素,比如提供關(guān)于設(shè)計(jì)參考任務(wù)(DRMs)中技術(shù)關(guān)系的簡明列表,包括技術(shù)評估在內(nèi),作為支持或強(qiáng)化;相對于替代技術(shù)對任務(wù)的利益,使用系統(tǒng)分析的方法構(gòu)建所采用的技術(shù)對任務(wù)產(chǎn)生的利益;以及關(guān)于技術(shù)優(yōu)先級與預(yù)期投資、所需開發(fā)計(jì)劃二者之間的相關(guān)性研究。

  建議3:作為優(yōu)先級排序過程的一部分,NTEC/CTC應(yīng)對下次獨(dú)立評審時(shí)(在技術(shù)領(lǐng)域分類結(jié)構(gòu)(TABS)中第3級或第4級)的每項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行分類,分為引領(lǐng)、合作、觀察、停滯。此外,NASA首席技術(shù)專家辦公室(OCT)應(yīng)更新NASA電子技術(shù)數(shù)據(jù)庫、技術(shù)項(xiàng)目信息查詢系統(tǒng)(TechPort),這樣,不論NASA是否開展研究,都能明確每項(xiàng)技術(shù)處于引領(lǐng)、合作、觀察、停滯的哪個(gè)階段。在共同合作努力方面,OCT應(yīng)在TechPort的細(xì)節(jié)之中包含合作性質(zhì),包括儀器設(shè)施、飛行測試以及跨領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展在內(nèi)等。

  建議4:如果路線圖以及/DRMs(設(shè)計(jì)參考任務(wù))有重要變化,下一次獨(dú)立評審應(yīng)當(dāng)是一次全面評審;或者,如果在下一版路線圖中,新技術(shù)再次在總體技術(shù)數(shù)量中組成一小部分的情況下,應(yīng)當(dāng)僅針對新技術(shù)開展重點(diǎn)評審。評審范圍應(yīng)該包括以下幾點(diǎn):  

  • NTEC/CTC完成的技術(shù)優(yōu)先順序及排序過程,用于開展優(yōu)先排序的過程。  
  • TA15航空技術(shù)路線圖。  
  • 首卷技術(shù)路線圖,包括TA0介紹、跨領(lǐng)域技術(shù)及索引。  
  • 針對設(shè)計(jì)參考任務(wù)(DRMs)作為支持或強(qiáng)化的相關(guān)技術(shù)。  
  • 此外,下一次評審應(yīng)將推薦接下來的評審將使用的方法論。  

  原文題目:NASA Space Technology Roadmaps and Priorities Revisited

  資料來源:http://www.nap.edu/23582

  

  (黃銘瑞、王化編譯,殷永元審核)

    


  [1] 2015年7月1日起,該機(jī)構(gòu)被稱作美國國家科學(xué)、工程、醫(yī)學(xué)研究院。本文中關(guān)于美國國家研究委員會(huì)(NRC)的參考文獻(xiàn)是指在歷史背景中此日期之前的活動(dòng)。

  [2] NRC,2012,《NASA空間技術(shù)路線圖及優(yōu)先事項(xiàng):恢復(fù)NASA的技術(shù)優(yōu)勢,為太空新紀(jì)元鋪平道路》,美國國家科學(xué)院出版社,華盛頓特區(qū)。

  [3] NRC,2012,《NASA空間技術(shù)路線圖及優(yōu)先事項(xiàng)》。

  [4] NASA,2015,《技術(shù)路線圖》,介紹、交叉技術(shù)、以及附件,第i-61到i-67頁。

  [5] 此項(xiàng)研究不是航天技術(shù)的綜述。這些觀點(diǎn)首次提出于2015年路線圖中,所以,2012年版的NRC報(bào)告與此不具備比較的基線。

  [6] NASA,2015,NASA技術(shù)路線圖:TA 9,進(jìn)入、降落和著陸系統(tǒng),華盛頓特區(qū),第TA9-25頁。

  [7] NASA,2015,技術(shù)路線圖,TA14:熱管理系統(tǒng),TA14第32頁。

  [8] 獨(dú)立技術(shù)及分組技術(shù)的相對優(yōu)先級從一個(gè)技術(shù)目標(biāo)到另一個(gè)有所變化,如表S.1所示。

  [9] 2015版路線圖中改名為輻射減輕與生物對策。

  [10] 技術(shù)9.4.7,制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制(GN&C)傳感器及系統(tǒng)(用于進(jìn)入、下降與著陸),是2012版NRC報(bào)告中X.4分組技術(shù)的一個(gè)元素,由于其在2015版路線圖TA9中沒有技術(shù)內(nèi)容,已被刪去。

  [11] 在2015版技術(shù)領(lǐng)域分解結(jié)構(gòu)(TABS)中改名為GN&C算法。

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