航天产业引领太空经济
随着航天技术的不断发展和相关应用的不断深入，太空经济时代已经到来，新兴的太空经济正在改变地球上人类生活的方方面面。太空经济日益呈现出基础性、强关联性、高促进性和高增长性的特征，成为世界经济发展和人类生活的重要组成部分。我国通过航天技术和航天产业的跨越式发展，奠定引领太空经济发展的产业基础，保证未来我国拥有制天权和日益强健的太空竞争力。
迎接太空经济到来
2007年9月17日，美国宇航局局长迈克尔•格里芬在华盛顿发表旨在纪念宇航局成立50周年的演讲时说，“太空经济”(SpaceEconomy)时代已经到来，美国宇航局所主导的太空活动开创了新的市场空间和新的经济增长点，技术创新将成为太空经济持续发展的动力。
太空经济，是指各种太空活动所创造的产品、服务和市场，太空经济时代到来的一个显著标志是，人类从更多地关注航天技术本身的进步，转向更加注重其应用。太空经济除包括空间技术与产品、空间应用、空间科学三大部分所形成的产业外，还包括由于进入太空、探索太空、获取太空资源等而衍生的技术、产业和经济效益。
太空经济自前苏联发射第一颗人造地球卫星开始，现在全世界每年要发射50颗～60颗卫星，紧密关联的卫星应用等产业规模也急剧扩大，太空经济的规模在50多年时间里增长了上千倍，是迄今为止增长最快的经济形态之一，类似的有互联网经济、移动通信、生物工程等。
航天产业成为太空经济主战场
太空经济包括卫星通信(如无线电通信)及卫星电视、远程医疗、点对点的全球导航、天气预报与气候监测、保障国家安全的太空资产等，这些太空经济活动主要是各航天强国通过发展航天产业来实现，目前全球各国通过每年发射不同的航天器带动航天产业快速发展。
全球商业航天是构成太空经济的主体，主要收入包括空间基础设施、产品以及服务的收入。根据美国航天基金会最近的《2011航天报告》统计，2010年全球航天工业经济总规模达到2765亿美元，这一数字较5年前增长40%，主要包括军用、民用和商业三部分，其中商业卫星应用达1020亿美元，同时商业基础设施支持产业近年来发展迅速，2011年产值达874亿美元。
航天产业将给全球带来巨大经济和社会效益
作为太空经济主战场的航天产业目前已经成为新的经济增长点，呈现规模加大、速度加快的发展势头，据美国航天基金会统计，2010年全球空间产业规模达到2765亿美元，通信、导航、遥感等卫星的商业化进程进一步加快。
由于航天技术产品和服务的高附加值和对传统产业改造的辐射作用以及对其他产业的渗透性和交叉融合性，因而可带来巨大的直接经济效益，同时它还有巨大的军事、经济和社会效益。美国、欧洲和国内一些研究机构和团体采用不同模型和方法对航天技术产业的经济与社会效益进行过多项研究评估，各国政府在航天领域的投入产出比为1:7至1:14之间。也就是说政府在航天领域每投入1美元，未来几年至十几年内得到的直接和间接回报大约为7～14美元。
例如在整个商业卫星的产业链中，平均每发射一颗卫星，卫星制造费用约1.2亿美元，火箭费用约为卫星造价的25%，约0.3亿美元，发射费用也是卫星的25%，为0.3亿美元，保险费约为前三项的20%，0.36亿美元，总计约2.16亿美元，卫星的制造、发射及应用之间的收益比例大致为2∶1∶7。
航天产业不仅一个国家硬实力的重要表现，也是支配性实力的重要体现，同时也是军事力量、经济力量和科技力量的综合体现，因此，世界各主要国家对航天技术发展都非常重视，并制定了相关航天发展战略计划。
天宫一号对接标志我国开始步入航天强国
空间站简介及各国发展情况
空间站（SpaceStation），是一种在近地轨道长时间运行，可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。空间站分为单一式和组合式两种，单一式空间站可由航天运载器一次发射入轨，组合式空间站则由航天运载器分批将组件送入轨道，在太空组装而成。
空间站的发展历程分为：试验性空间站―简易空间站―永久性载人空间站。到目前为止，全世界已发射了10个空间站，其中苏联共发射8座，美国发射1座，以及在轨运行的国际空间站。
天宫一号发射引领我国步入航天强国
空间站建造是我国载人航天任务最重要的一个步骤，我国载人航天按“三步走”发展战略实施：第一步是航天员上天；第二步实现多人多天飞行、航天员出舱，实现飞船与空间舱的交会对接，并发射短期有人照料的空间实验室；第三步建立永久性空间站。
神舟5号和神舟6号载人航天飞行任务的完满成功，表明我国已经实现了“第一步”的战略任务，突破了载人航天基本技术。神舟七号载人航天飞行任务的圆满成功，表明我国掌握了航天员空间出舱活动关键技术，是“第二步”战略任务的重要里程碑。
因此，要实现“三步走”发展战略，还有许多关键技术需要突破，包括突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术，研制和发射空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题，建造空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。
目前任务是要突破空间交会对接关键技术，解决有一定规模、短期有人照料的空间应用问题，为实施“第三步”战略任务做准备。
我国目前的载人航天任务是实现第二步的后半部分，突破空间交会对接关键技术，解决有一定规模、短期有人照料的空间应用问题，为实施“第三步”战略任务做准备，天宫一号和神八对接将是实现这一关键步骤的主要载体。
天宫一号是我国首个空间实验室，将于今年三季度发射的目标飞行器，随后将分别与神舟八号、神舟九号、神舟十号飞船对接，从而建立第一个中国空间实验室。天宫一号实际上是空间实验室的实验版，采用两舱构型，分别为实验舱和资源舱，之后再发射神舟八号，神八是一艘无人的神舟飞船，与天宫一号进行无人自动对接试验。
在完成天宫一号和神舟系列飞船对接任务后，将在2011年至2015年之间发射天宫二号和天宫三号目标飞行器两个空间实验室，同时还将分别发射2艘无人飞船进行无人对接试验，然后再发射5艘飞船进行载人对接试验和载人驻留试验，预计在7年内连续发射7艘太空飞船。
天宫二号将主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。天宫三号将主要完成验证再生生保关键技术试验、航天员中期在轨驻留、货运飞船在轨试验等，还将开展部分空间科学和航天医学试验。
天宫一号和神八对接就是要突破空间交会对接这个世界性的关键技术，目前世界上有美国、俄罗斯、欧洲和日本研制的飞行器分别完成了与运行在地球轨道上目标飞行器的交会对接，但只有美国和俄罗斯掌握完整的交会对接技术，欧洲和日本交会对接技术方面分别靠美国或俄罗斯的技术支持。
我国航天产业发展进入快车道
半个多世纪以来，我国航天产业从无到有、从小到大、从弱到强，从仿制进程导弹到应用完成的地地、地空、海防导弹武器系统，从研制探空火箭到具备研制发射各种卫星和载人飞船的能力，航天技术从一片空白到跻身于世界先进行列。
天宫一号和神八对接标志着我国航天产业发展进入快车道，在发展过程中国家出台了很多支持航天产业发展的政策，如发改委在《关于加快培育战略性新兴产业有关意见的报告》中，对加快培育包括航天产业在内的战略性新兴产业做出了总体部署。
我国在2007年推出过《航天发展“十一五”规划》，它是一份航天领域第一个全面的发展规划，部署了包括载人航天工程、月球探测工程、卫星导航系统等九项主要任务。《航天发展“十二五”规划》目前正在制定中，预计会再次强调了航天产业发展方向，更加明确政府未来航天产业的侧重点。
与全球航天产业相比，我国航天产业的规模发展正处于高成长的前期阶段。首先作为全球世界的航天大国之一，我国航天产业规模与全球相比为1：14，占有率为7%左右，未来发展空间广阔；其次航天产业是兼具战略性和高科技性的尖端性行业，全球航天产业增长速度为10%左右，高于GDP增长1倍以上，我国航天产业近5年的增长速度为24%，也远高于同期GDP的增长。
因此，预计未来3-5年由于随着我国航天产业进入快速发展的关键阶段，行业将将保持25%以上的增长速度，在全球航天产业中处于领先的水平。
投资策略：关注天宫一号把握航天主题投资
中国宇航学会副理事长、中国航天科技集团公司副总经理雷凡培，中国航空学会理事长刘高倬及珠海市领导出席会议并致辞。雷凡培在致辞中表示，本届论坛旨在为国内外航空航天界人士搭建一个平等开放、充分交流的平台，对于深刻认识全球航空航天领域发展趋势，促进更为广泛的合作交流具有重要意义。他指出，当前，全球航天技术飞速发展，航天产业发展壮大，人类航天文明步入了一个新的时代，以航天高科技为代表的科学技术已成为经济社会发展最活跃、最具有革命性的因素，成为推動人类文明进步的决定性力量。作为一个负责任的航天大国，中国政府始终坚持和平开发利用太空的发展方针，把科技进步同实现国家发展战略、经济发展目标、人民日益增长的物质文化需要紧密结合起来，全面科学规划航天发展战略，大力推動技术创新与工程研制，为航天高技术服务国民经济主战场搭建了重要平台。同时他表达了中国航天愿与世界各国深化交流、携手共进，积极探索和平利用太空的热切愿望。
中国航天科技集团公司副总经理张建恒以《创人类航天文明，铸民族丰碑，探索实践有中国特色的航天科技发展道路》为题，介绍了中国航天科技集团公司秉承造福人类、航天报国的信念，坚持战略引领、自主创新，全力实施以载人航天与探月工程为代表的重大航天工程，积极探索有中国特色的航天科技发展道路并取得成效的有关情况。
中国航天科工集团公司副总经理高红卫在论坛上作了题为《发挥航天系统工程技术与管理优势，服务社会发展与经济建设》的报告。在报告中，高红卫以航天科工运用复杂系统的建模与仿真技术服务于流行疾病防治、水利安全、粮食安全等为例，阐述了航天技术是如何服务经济社会建设的。他指出，以航天技术为基础、以系统工程技术与管理为载体的航天成果转化，已经实实在在地服务于社会发展与国民经济建设。
[关键词]核心技术领域测度社会网络分析中心度信息可视化航空航天
[分类号]G301 G358
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引言
“核心技术”被认为是一种能够带来竞争优势的技术资源和能力，是一种难于模仿的、不可替代的技术竞争力。对核心技术进行测度将为产业R&D资金投入决策和科技人力资源配置提供辅助决策，具有重要的理论意义和现实意义。国内外学者对核心技术竞争力、核心技术创新、核心技术能力、核心技术的获取战略、核心技术的确认方法。等进行了一些研究，但这些研究成果主要采用定性研究方法进行，尚缺少实证支持；少量的定量研究成果也只是尝试探索核心技术领域的确认和识别等问题，未探讨核心技术领域的测度问题。
社会网络分析方法(Social Network Analysis，SNA)，曾被普遍用于人际关系网络的研究，但运用SNA对技术进行研究的成果并不多，笔者尚未发现运用SNA方法测度核心技术领域的研究成果。本研究运用社会网络分析方法和世界权威专利数据库《德温特创新索引》的专利数据，以2009年全球航空航天产业技术为应用实例，进行实证分析和研究。
2 核心技术领域测度方法与指标选择
在世界权威专利数据库《德温特创新索引》中，到经过德温特专业技术人员的标引，具有逐级细分的技术分类体系，具体在专利文献中的表现是每条专利数据可以通过使用多个分类号详细描述专利的特质。如果一项专利涉及N个技术领域，数据库的技术标引人员就会在技术分类项目中同时标注N个技术领域，这就意味着这N个技术领域共现了一次。将技术领域视为节点，共现关系产生了边，有了节点和边，技术领域之间就形成了共现网络。专利所属的技术领域越多，技术共现网络就会越密集，《德温特创新索引》为技术共现网络的绘制提供了比较理想和规范的专业数据。
基于社会网络中心性原理，国内外学者曾将中心度指标用来测度科学引文网络中的核心文献或关键文献以及学科领域的核心人物或代表人物。笔者认为，社会网络中心性原理同样可以应用到技术网络的研究中。在技术网络中，代表技术领域节点的中心度越高，表明该技术领域与其他技术领域共现的次数越多，该技术领域的辐射能力也越强，这样的技术领域可以被认为代表了某个产业的核心技术。
3 核心技术领域测度方法与指标的应用
本研究数据来源于美国科学情报研究所IsI的网络检索平台Web of Science的《德温特创新索引》(DII)数据库，笔者选择了专利国际分类代码IPC，选择航空航天技术领域B64，检索时间范围是2009年。检索结果共得到3 660条专利数据，数据下载日期为2010年1月1日。
采用“德温特指南代码”(Derwent Manual Code，DMC)对2009年全球航空航天领域专利申请的热点技术领域进行可视化分析。DMC是由德温特的专业人员根据专利文献的文摘和全文对发明的应用和重要特点进行独家标引的代码，该代码可用于显示发明中的新颖技术特点及其应用，能提高检索的全面性和准确性。关于DMC代码的准确性和合理性，笔者于2010年11月20日在深圳大学城举办的“国内外专利文献的检索与分析”专题讲座过程中，请教了Thomson Reu―ters中国办公室科学解决方案顾问、“专利信息用户组(patent information user group，PIUG)”中国分会的发起者吴正先生，吴正先生解释说，由德温特专业人员细分的DMC代码，具有比《国际专利分类表》(IPC分类)更长的发展历史，其准确性和合理性是值得信赖的。通过对DMC进行分析，可以比较准确地掌握一个产业领域涉及到的、主要的热点产业技术集群。
通过运用瑞典科学计量学家Persson开发的大型文献处理软件Bibexcel ，对2009年全球航空航天领域专利文献的DMC进行处理，得到的专利申请共涉及1 435个不同技术领域，选取出现频次10次以上的87个技术领域，运用netdraw绘制出2009年全球航空航天领域技术网络图谱，如图1所示：
图1显示出2009年全球航空航天的专利技术主要分布在以下三个重点领域：通讯技术领域(w大类：Communications)、聚合物技术领域(A大类：Plasdoc)、计算与控制技术领域(T大类：Computing and Con―tro1)。图l的中心性分析结果显示，网络中节点中心度最高值为46.512，对科技成果产出数据的选取一般取3―5年为宜，评价时可以根据数据的可得性综合进行处理，一般年度越近的截面权重越高。512，该节点所代表的技术领域是2002年兴起的代码为T01-J07D1的“交通工具微处理系统”(vehicle microprocessor system)技术。中心度明显高于其他技术领域的前6位技术领域的DMC代码、中心度、频次和具体所代表的技术领域，如表l所示：
由表1可知，中心度最高的前6个技术领域中，w类占了5个，该结果与笔者所做的2008年波音公司技术前沿探测研究的结果是一致的，通讯技术已经成为当前世界航空航天领域重要的核心技术领域。
选择中心度作为测度核心技术领域的指标，是因为中心度高的技术领域与其他技术领域共现的机会多，对其他技术领域的影响也相对较大。在一个产业领域的技术网络中，一个对其他许多技术领域都有影响的技术领域，会成为该产业的核心技术领域。
4 结论与不足
本研究主要有以下初步结论：
・社会网络分析方法是一个比较好的对核心技术领域进行测度的可视化方法，可以用来绘制技术共现网络，并进一步对全球某一个产业或某企业的核心技术领域进行可视化分析。
・技术共现网络中心度指标，可以作为核心技术领域的测度指标。该指标可以测度一个技术领域与其他技术领域之间的关系，可以测度一个技术领域在技术共现网络中的地位和作用，中心度高的技术领域，会成为一个产业或企业的核心技术领域。但正如专家所言，核心技术和“中心度”不能完全画等号，“中心度”高的，也可能是因为技术的渗透性强。比如，信息技术具有较强的渗透性特点，因此，DMC图谱分析中，信息技术可能会有一定的优势。
关键词：航天科技；发展战略；科技项目管理
前言
航天科技是国家科研的重要前沿，但是随着科技发展的不断深入与科技含量的不断提高，使得航天科技研发的周期、风险与经费都大大增加，同时航天科技发展的不确定性也越来越高，为更好的促进航天科技的发展，需要在分析现有的航天科技管理模式的基础上对体制进行改革，以使得其能够适应现今快速发展的航天科技的战略需要。
1 航天科技管理发展现状
航天科技对于经济、科技的发展有着重要的促进作用。在国外，航天科技已经形成了较为完备的航天科技的管理体系以及航天科技/技术与装备的发展战略策略。但是在国内，对于航天科技的发展战略的研究还处于初步探索阶段，并未将航天科技管理作为一个主题来进行研究，仅仅在航天科技工业的发展战略研究中有一定的涉猎。在航天科技的发展过程中，通过引入创新发展战略，通过完善航天科技管理制度与管理机制，做好航天科技项目的立项与项目管理，以此来使得航天科技项目从立项、研究直至得出成果都有一套完善的航天科技管理制度来对其进行保驾护航，促进航天科技的发展进步。现今在航天科技的管理中缺乏系统性的航天科技战略管理框架，缺乏系统性的研究从而使得航天科技的管理长期以经验管理为主，其中，在航天科技的管理中主要以战略分析和战略制定为主要管理模式，忽视了对于航天科技管理战略实施监督控制，使得航天科技的战略管理并未取得良好的成果。因此，需要在分析借鉴国外同行成熟、先进的航天科技战略管理经验的基础上建立起符合我国航天科技战略管理需要的航天科技管理新模式，因此来提高航天科技项目的战略管理效率与效益，促进我国航天科技的高速、稳定的发展。
2 国外在航天科技与装备发展战略管理研究中的现状
国外在航天科技与装备战略发展中建立起了一套完善的管理机制，其中以美国和欧洲的航天局为主要代表，下文将对其航天科技与装备发展的战略管理模式进行分析介绍：（1）美国国家航空航天管理局对于航天科技与装备的战略发展主要分为三个层次，其中第一层次是管理局的战略管理，通过对航天科技项目的发展从规划、实施再到监督与控制，建立起一个完善的航天科技项目监督管理反馈回路以确保航天科技项目的规划和项目实时的紧密贴合，并对航天科技项目的实施进度进行监督与反馈控制，以确保航天科技项目的顺利实施。在航天科技项目战略管理的过程中，其主要依靠的是航天科技项目的战略管理原则，以确保航天科技项目研究工作的顺利展开。在航天科技项目的管理过程中通过三委员会的相互作用来构建起航天科技项目的监督管理体系。在战略规划阶段主要通过科学的研究确定NASA的近期及远期的发展规划并做好航天科技项目的战略管理与战略框架责任的安排。在项目实施阶段，则主要负责实施计划的责任安排。在航天科技项目的监督与控制环节，则主要通过内部的评估与评审，建立其内、外部的评价矩阵，负责航天科技项目实施的监督与控制。在第一层的航天科技项目的战略管理中，需要建立起精益治理、责任与决策以及考核与平衡、财务管理等方面的协调与管理，以确保航天科技项目的顺利实施。
在航天科技项目的第二层战略管理阶段，需要做好对于NASA下属企业的航天科技项目战略管理的延伸，在NASA总体战略的指导下，对科技项目的管理流程尤其是战略规划流程进行详细的细化和划分，确保航天科技项目的顺利实施。第三层为航天科技组件的战略管理，做好对于航天科技的实施计划、技术战略的应用以及商业化和教育战略的实施和布局，确保航天科技项目战略的顺利实行，与此同时，NASA对于航天科技项目的群和项目的组合管理的应用也十分重视，通过制定程序文件来对其进行专门的指导和规范。在欧洲航天局（ESA）中为航天科技的发展制定了终点-终点的航天科技战略管理框架，在航天科技的战略管理中主要从以下几个方面入手：为未来航天科技的发展项目建立和准备相应的技术储备、建立起完善的航天科技技术创新奖励机制、支持航天科技的发展并积极参与外部市场的竞争、做好关键技术的独立研发与掌握、积极做好航天科技在非航天领域的应用与商业化方向的应用。同时在航天科技项目的战略发展中，还需要将不同类型的技术项目群整合到统一的技术规划流程中，确保航天科技项目的管理流程更为透明、高效。ESA是多个国家共同组建的，因此在航天科技的管理中需要做好各方的协调，为保障技术发展战略的顺利实施，ESA通过建立欧洲航天技术平台来完成各成员国之间的协调与技术的一体化，在航天科技的战略管理上，ESA在其航天科技项目的战略管理框架中都有着明确的要求与体现，为做好航天科技项目的规范化管理建立起了良好的管理体系。
3 做好我国航天科技项目的管理
相较于国外成熟、完善的航天科技项目的管理体系，我国在航天科技项目的管理上欠缺的是系统性的航天科技战略管理框架，且长期处于以经验管理的状态，其中对于航天科技项目的管理的重点放在战略分析和战略制定上，对于航天科技战略的实施和监督与控制有所欠缺。因此，在研究和借鉴NASA和ESA等在航天科技项目发展与战略管理方面的经验，在了解其在理论研究、战略管理模式以及战略管理原则等方面的研究进展的基础上对国内航天科技项目的管理进行补充与完善，从管理机制与治理结构方面入手，明确在航天科技管理中各职能层、企事业层等的职责与特点，建立起符合我国航天科技发展需求的战略管理框架与管理原则，并以此为基础指导航天科技项目的战略管理，促进航天科技项目的顺利实施。
4 结束语
航天科技项目的战略管理对于促进航天科技项目的发展有着重要的意义，文章在分析了NASA和ESA发展特点的基础上对如何做好我国航天科技项目的战略管理提出了几点建议。
参考文献
[1]朱煜明，等.国际航空航天科技与装备发展战略管理经验及其对我国的启示[J].机械制造，2010，2.
【关键词】深空探测 自主导航 天文导航 脉冲星导航 图像匹配
【中图分类号】 V11 【文献标识码】A
【DOI】10.16619/ki.rmltxsqy.2017.05.006
深空探测是人类航天活动的重要领域，是人类了解太阳系和宇宙，进而考察、勘探、利用甚至定居其他星球的第一步，是继卫星应用、载人航天之后的又一航天技术发展新领域。深空探测对一个国家的科学研究、经济发展和军事应用都有无比重要的作用，已作为衡量一个国家综合国力和科学技术发展水平的重要特征与标志，引起世界各国的极大关注。美国、欧空局、俄罗斯、日本以及印度等世界主要航天大国都提出了未来的深空探测计划，要对各大行星及其卫星进行载人或无人探测。
2007年10月24日，我国成功发射嫦娥一号探月卫星，实现了中华民族的千年梦想。2013年12月2日，我国发射嫦娥三号探月航天器，它不仅成功地在月球表面实现了软着陆，并且还在月球上释放我国首辆“玉兔”月球车，对月面进行巡视勘察，获取月球物质成分，发回数据和图像供进一步分析研究。此次探月成功开启我国航天的新篇章，使我国成为继美俄之后第三个在月球实施探测器成功软着陆的国家。2016年11月3日，随着我国大型长征5号运载火箭成功发射以及其他深空探测技术和经济实力的提高，我国已具备探测火星甚至更远太阳系行星的能力，正在开展以火星、金星、小行星探测等太阳系行星探测任务的实施方案论证。
目前，深空探测器的导航主要依赖于地球上的深空测控网进行遥测遥控。由于深空探测器距地球遥远、飞行速度快、运行时间长，这种基于地面测控的导航方法在导航精度、实时性、覆盖性、可靠性等诸多方面受到限制，难以满足深空探测对高精度实时导航的迫切需求。自主导航是指不依赖地面支持，而是利用航天器上自备的测量设备，实时地确定自身位置和速度或进行相关的轨道确定和导航参数解算。深空探测器实现自主导航一方面可以克服地面测控导航在实时性、运行成本和资源上的限制，增强深空探测器的自主生存能力；另一方面可与地面测控相互补充，共同提高深空探测器的导航精度和实时性。因此，深空探测器自主导航技术受到了国内外广泛的关注，是当今航天科技与应用优先发展的关键技术之一，也是深空探测器自动飞行控制技术发展的趋势。
目前，我国2030年前深空探测总体规划已经完成，第一阶段的火星探测任务实施已经启动。基于此，本文对深空探测器自主导航方法、自主导航关键技术、发展趋势以及方案设计等问题进行讨论与分析。
深空探测自主导航方法
天文导航。天文导航是以已知星历的自然天体作为导航信标，利用光学导航敏感器对导航信标进行成像，通过图像处理算法对导航信标进行识别定位，根据导航信标的星历信息或特征信息，结合光学导航敏感器的内外参数，提供高精度的惯性视线指向，从而进行载体姿态位置确定的一种导航定位方法。天文导航无需地面无线电设备参与，自主性、安全性和隐蔽性强，对行在深空中无法依赖地面测控的探测器而言，有着得天独厚的应用环境。根据观测天体信息的不同，天文导航可分为基于太阳和行星天文导航以及基于小行星的天文导航两种。
（1）基于太阳和行星天文导航。利用太阳和行星进行自主导航是最为成熟的天文导航方案。将太阳和行星作为导航信标，确定探测器导航参数。由于太阳和行星在任意时刻的位置可根据星历获得，通过探测器上安装的天体敏感器观测探测器与行星之间的夹角、行星与恒星之间的夹角和行星视线方向等，并通过滤波算法即可确定探测器的位置姿态信息。
将太阳和行星作为导航信标，被动接收这些天体自身辐射的光学信息进行导航，太阳和行星在空间的运动规律不受人为改变，从根本上保证了这种导航方式的自主性和可靠性。而且，天文导航可以同时提供导航位置和姿态信息，导航精度高，导航误差不会随时间积累，并且仅利用探测器上安装的天体敏感器件（太阳敏感器、行星敏感器、星敏感器以及红外地平仪等），无需额外增加其他硬件设备，设备简单造价低，便于推广应用。
早在20世纪60年代，美国“阿波罗”登月计划中就已经使用了这种导航方法。1982年美国JPL实验室研制的自主导航系统用于木星的飞行任务，它是利用光学敏感器测量恒星与行星之间的夹角进行导航。2004年JPL研制的“勇气号”火星车，是利用太阳敏感器测量太阳方位角和高度角来进行导航的。
（2）基于小行星的天文导航。小行星是太阳系中类似行星环绕太阳运动的天体，由于其体积和质量比一般的行星小很多，因此称为小行星。利用探测器在飞行过程中遭遇到的近距离小行星进行定位，可以大大提高导航的精度。
基于小行星的天文导航技术中，非常关键的一步是导航小行星的筛选，导航小行星的选择在探测器发射前期就需要完成。首先，利用设计探测器的标称轨道和小行星的星历，筛选出对应时间区间的小行星列表；然后根据绝对星等约束，筛选出满足导航目标亮度要求的小行星列表；之后，根据探测器相对小行星视线方向和探测器当前的期望姿态，考虑到相机的安装位置和可能成像到相机的恒星数，可以给出对应时间区间的可用小行星列表；最后，优化导航小行星列表，保证每个观测窗口对导航小行星拍照所需要的机动时间最小。
基于小行星的自主导航已经成功地应用在了“水手号”“旅行者号”和近期的“深空一号”探测器中。深空一号通过扫描星体和小行星，从而确定自身所在的位置。我国发射的第二颗探月卫星、第二颗人造太阳系小行星“嫦娥二号”，在完成了一系列工程与科学目标，获得了分辨率优于10米月球表面三维影像、月球物质成分分布图等资料，如图1所示。2011年4月1日，嫦娥二号拓展试验展开，在完成绕月探测和日地拉格朗日L2点科学探测任务后，对深空4179号小行星（图塔蒂斯）进行近距离飞越探测。为确定小行星的精确运行轨道，2012年5月至12月，中国科学院国家天文台兴隆站、紫金山天文台盱眙站和云南天文台丽江站等3个台站参与了4179号小行星观测任务，共获得175组高质量观测图像，为复核确认和自主确定小行星的高精度轨道提供了有效数据支持。
基于序列图像的自主导航。基于序列图像的自主导航是利用成像敏感器获取天体表面图像序列信息，通过对该序列图像进行处理分析从而获取探测器的位置、速度和姿B等导航信息。根据所采用敏感器的不同，基于序列图像的自主导航可以分为两类：主动式和被动式。
基于序列图像的主动式自主导航是采用激光雷达主动成像敏感器感知探测器着陆环境。首先，激光雷达可以直接测量着陆器相对着陆区域的斜距信息，然后将激光雷达测量的数据和着陆器当前位姿估计结合，生成数字高程图。最后，利用相关性方法或模式匹配方法，将获得数字高程图与着陆器存储的参考地形库进行比对，从而得到着陆器的绝对位姿估计。
相较于主动式导航，以光学相机为敏感器的基于序列图像的被动式导航也是深空探测着陆过程中非常有效的一种自主导航手段。由于探测天体的表面分布着大量形状各异的陨石坑、岩石和纹理等天然陆标，利用这些路标图像信息能够获取完备的探测器位置和姿态信息。
2000年美国NEAR小行星探测器首次进行了采用陆标光学图像的导航。2004年美国的“漫游者”火星探测器通过下降图像运动估计系统（DIMES），在着陆过程中通过跟踪3幅序列图像中的相关图像块，实现对探测器水平方向速度的估计。中国的“嫦娥三号”月球着陆器在接近段飞行过程中，首次利用光学相机观测预定着陆区实现月球软着陆粗避障。
X射线脉冲星自主导航。脉冲星是高速旋转的中子星，是一种具有超高密度、超高温度、超强磁场、超强辐射和引力的天体，能够提供高度稳定的周期性脉冲信号，可作为天然的导航信标。X射线脉冲星是高速自转的中子星，具有极其稳定的周期性，被誉为自然界最精准的天文时钟，特别是毫秒级脉冲星的自转周期稳定性高达10-19-10-21，定时稳定性为10～14/年。利用X射线脉冲星导航能够提供10维导航信息，包括3维位置、3维速度、3维姿态和1维时间。将脉冲星作为导航星，在全太阳系可见，不存在任何遮挡问题，并且也没有人为的破坏与干扰，是一种绝佳的导航星。因此，脉冲星能够成为人类在宇宙中航行的“灯塔”，为近地轨道、深空和星际空间飞行的航天器提供自主导航信息服务。
基于脉冲星的自主导航原理是：探测器飞行过程中实时接收空间中不同方向的脉冲星X射线信号，并测量到达光子的时间、强度、流量和相对于探测器的方位，再对比星上保存的脉冲星星图，利用导航算法获取探测器的位置速度和姿态等信息。图2为脉冲星导航原理示意图。
1976年，搭载X射线探测器的Ariel-5天文观测卫星发现了首颗X射线脉冲星，目前发现和编目的脉冲星已经有2000多颗。美国1999年搭载X射线探测器的ARGOS卫星发射升空，用于导航方案的实验验证。2004年初，美国提出了《基于X射线源的自主导航定位验证》（XNAV）的预研计划。2013年，欧盟启动了利用脉冲星信号为进行实时导航和精确授时的项目研究计划。我国在X射线探测上也进行了多方面研究。2016年11月10日，我国在酒泉卫星发射中心用长征十一号运载火箭，成功发射了脉冲星试验卫星。该星主要用于验证脉冲星探测器性能指标和空间环境适应性，积累在轨试验数据，为脉冲星探测体制验证奠定技术基础，这也是世界上首颗脉冲星导航试验卫星（XPNAV-1）。我国后续还计划用5～10年的时间，建立精确的脉冲星导航数据库。
深空探测自主导航的关键技术
量子惯性测量器件。在深空探测任务中，惯性导航系统也是不可缺少的导航方式，尤其在变轨和着陆阶段，惯性敏感器可用于测量探测器自身的转动角速度和受外力产生的加速度，经过导航解算之后可以提供探测器的速度、位置和姿态信息。传统惯性测量器件受体积、精度等的限制，在深空空间辐照、电磁干扰条件下，精度更是难以保证。近几年来，美英科学家提出了基于各种量子效应和微加工技术的新型惯性导航技术，称为量子导航。量子导航的关键器件主要包括原子陀螺仪和原子加速度计。
（1）原子陀螺仪。原子自旋陀螺是利用碱金属原子自旋的拉莫尔进动来实现角速度的测量。原子陀螺仪可分为原子自旋陀螺和原子干涉陀螺两类。原子干涉陀螺与光学中的Sagnac效应类似，经过激光深度冷却以后，原子会产生较强的相干性，物质波属性变得明显，利用这种物质波的干涉可以实现角速度的敏感测量。原子自旋陀螺有两种实现方案：一种是利用双核素法的核磁共振原子自旋陀螺，一种是工作在自旋交换无弛豫态下的原子自旋陀螺。
传统的陀螺仪零偏漂移最好可以小于，而原子陀螺仪的理论精度可达，可以大大提高惯性测量的精度。目前国外已经研制了样机原子自旋陀螺，并正在发展低功耗、小型化的原子自旋陀螺，我国北京航空航天大学也在开展原子自旋陀螺的研制工作。对于原子干涉陀螺而言，体积相对较庞大，稳定性也有待提高，因此后续的工作主要集中在小型化和提高稳定性等方面。
（2）原子加速度计。原子加速度计、重力仪或重力梯度仪也是利用冷原子干涉效应来实现的，因此其发展通常是伴随冷原子干涉陀螺仪的发展始末。其零偏漂移可以小于，比传统的加速度计低5个量级。利用高灵敏度的加速度计感应作用在探测器上的非重力，进而实现对随机扰动的建模或者补偿。
目前高精度的原子加速度计实验样机已经成熟，但是如何从实验室样机到实用的高精度加速度计测量设备、如何减少体积功耗以及成本、如何增强原子加速度计的稳定性是未来研制的重要方向。
X射线探测器。X射线脉冲星自主导航是一种精度极高的自主导航方式，而X射线探测器是脉冲星自主导航系统的关键部分。目前，研制中的X射线探测器主要分为三种，分别为气体探测器、闪烁探测器以及半导体探测器。复杂的深空探测环境以及深空探测任务要求X探测器具有高能分辨率、高时间分辨率、大面积、重量轻、体积小、无需低温制冷等特点。这就需要进一步提高探测器单位面积的探测效率，研究大面积MCP探测器拼接技术，解决碘化铯的潮解问题、缩短镀膜的时间和装配时间，提升探测器的信噪比等。
光学成像敏感器。深空探测自主导航系统对于光学敏感部件的精度和灵敏度较高、体积小，因此对于光学敏感器的光学、结构、机构、热控和杂光消除等有着严格的标准，对于这些关键性技术的改进将会推动深空光学敏感器研发工作。小型化和低成本是未来航天器发展的主要方向之一，因此微小型甚至纽扣式星敏感器必然会出现在未来的探测器中。利用纳米光学技术设计微小型星敏感器光学系统将是未来突破现有星敏感器成像机制的关键研究技术。此外采用新的高性能微型图像传感器，也是微小型星敏感器研究的重点研究内容。在探测器对姿态控制精度要求不断提高的情况下，提高星敏感器姿态测量精度是一项关键技术。采用多视场的光学敏感器感器设计方法，可以在不改变探测星等的情况下减小视场，保证星敏感器的姿态测量精度；提高星敏感器光电探测系统的动态性选用高灵敏度的探测器，减小电路噪声以及在轨高动态情况下杂散光对星敏感器的影响。
在深空探测器对姿态控制精度要求不断提高，对于光学敏感器的体积、光学结构、热控系统等有着严格的要求。为了减小敏感器的体积，实现敏感器的微小型，研制高性能微型图像传感器、利用纳米光学技术设计微小型星敏感器光学系统将是突破现有星敏感器成像机制的关键技术；多视场光学敏感器感器可以在不改变探测星等的情况下减小视场，保证星敏感器的姿态测量精度，也是目前研究的一项重点技术。为了进一步提高星敏感器姿态测量精度和动态性，如何减小电路噪声、如何减小在轨高动态情况下杂散光对敏感器的影响也是亟待解决的关键问题。
自主导航信息处理算法。导航信息的自主获取与处理是实现自主导航与控制的前提。为了提高自主导航系统的性能，必须对获取的各种传感器信息进行合理处理，从而提取高精度的导航信息。对于光学成像测量和图像导航，图像处理是是获取高精度的导航天体信息的核心；而对导航信息的处理，多信息融合算法是提高导航精度的关键。
目前深空探测任务大多应用光学成像敏感器进行观测，光学导航信息的获取与处理是一项核心技术，其主要包括三个方面：图像预处理技术、高精度形心提取技术和亚像素处理技术。图像预处理的目的是去除图像的噪声，保证目标之间的对比度。由于光学成像敏感器自身存在缺陷并且电子设备噪声也会引入图像噪声点，这些噪声点都会改变目标天体之间的强度对比，影响后续的图像处理结果；在星图成像过程中，诸多的噪声因素会影响质心定位的精度，以及星图质心中心的提取精度，这些都会影响敏感器最终的测量精度。
深空复杂环境下，探测器缺乏地面站有利支持，探测精度、可靠性及生存能力受到严重制约，任何单一传感器很难对环境有准确的描述。因此，需要将信息融合处理算法引入到自主导航中，利用多个传感器获得的多种信息特性，从而获得对环境或对象特征更全面、正确的认识。信息融合算法是一种能够同时利用多种观测信息，并通过信息融合将他们有效地结合起来的导航算法。根据对敏感器观测数据处理方式的不同，可分为批量处理算法和递推处理算法两种。
批量处理算法从原理上说是根据某时刻得到的一批观测数据进行反复的迭代运算得到下一时刻的最优状态估计。探测器初始轨道的确定经常用批处理算法，深空1号利用最小二乘的批量处理算法估计了探测器的轨道参数；递推处理算法通过实时观测实现数据实时更新，并通过数据处理得出新的估计数据。该算法通常用在轨道观测实时处理阶段。
自主导航与控制的仿真验证技术。由于深空探测是一项历时久、风险大、成本高的一项大型工程，尤其是一些载人的深空探测任务。因此，在计划实施之前，需要对所设计的导航控制方案的有效性、可行性和实用性进行反复验证，以提高任务成功概率，节约成本，更是对航天人员生命安全的保障。
为了验证所设计的深空探测自主导航与控制方案的有效性、可行性和实用性，必须针对深空天体探测任务的特点，建立完善的地面仿真试验验证系统，也是深空探测自主导航与控制技术能够转入工程实施的基础和前提。这就需要构建完善的星座数据库、模拟探测器的实际飞行运动环境以及构建完善的仿真系统可行度评价体系。
深空探测自主导航技术的发展趋势
提高导航软件的集成化和模块化。深空探测计划中，由于每次发射任务的探测器所要完成的任务不同，一些探测器会经历巡航段、目标捕获段、飞越段、环绕段和着陆段等，而一些探测任务探测器只经历其中一部分A段。这些探测任务特点不同，但是导航手段却有着相似之处。例如提取分析导航信息、解算导航参数、补偿校正误差以及评估导航性能等，所用算法和流程都是相同或相似的。因此，未来高度集成化和模块化的导航软件是发展的必然趋势，这不仅可以缩短研发周期、减少工作量，而且可以降低成本、提高软件的可靠性。
提高小型化传感器的环境适应性。随着深空探测技术的不断发展，空间任务更强调规模化、小型化、高精度、低成本和低功耗。因此，微型化、高精度、高环境适应性是未来的深空导航敏感器的主要发展方向。此外，由于深空环境是复杂多变的，空间中的等离子体、高能粒子、空间辐射及振动、温度变化等空间因素无法准确预测，会直接影响传感器正常工作，因此，提升敏感器环境适应性也是自主导航技术中一个重要的发展方向。
实现多源异质信息融合。随着深空探测器导航技术的发展，越来越多的导航方式被引入，有效的传感器也越来越多，比如星敏感器、摄像机、惯性器件、X探测器等。这些不同传感器测量原理不同、输出的信息频率不同以及输出时间不同步等。多源异质信息融合旨在任何环境下，建立统一的信息融合理论，将这些不同传感器的信息进行融合，甚至实现传感器的即插即用功能。在此基础上，构建复杂环境下的多源异质信息融合性能评估准则，进一步优化融合算法和系统导航方案。
实现故障自动检测。组合导航并不是简单地将各种导航系统集合在一起，而是将所有参与测量的导航系统的输出信息，通过导航计算机，形成了一个有机的整体。通过有效的数据融合手段，校正误差、优化导航结果。深空探测过程中，一些导航设备进入复杂未知的环境之后，有可能会出现故障，从而导致组合导航无法进行。因此，未来的自主导航系统会朝着故障自动检测的方向发展，当系统检测到故障时，自动隔离故障子系统，自主切换组合模，实现系统自我修复，保证导航持续进行，进一步确保深空探测任务的成功实施。
深空探测自主导航方案
根据不同的飞行阶段，深空探测器飞行可以分为发射段、分离段、巡航段、捕获段、环绕段、着陆段、巡视段等阶段，其中发射段距离地面最近，通常采用地面无线电测控技术，不需要自主导航。在其他不同的飞行阶段，由于探测器所处的空间环境不同，因此自主导航所用导航敏感器、观测对象、图像处理方法以及信息融合算法也不尽相同。
分离段。为了及时修正深空探测器入轨偏差，保证后续巡航及交会等阶段的任务精度，需要精确确定探测器从地球停泊轨道逃逸后的轨道姿态运动状态。在逃逸分离段，地球和月球是探测器的最佳导航目标天体，因此分离段的自主导航系统主要采用基于地月及星光信息的自主导航。定姿方面使用星光观测结合惯性元件完成。
巡航段。巡航阶段，探测器运行在地球与探测目标天体之间的广阔空间，与地球及目标天体相距都在104km以上。由于与主要引力体相距遥远，且巡航阶段运行时间长，惯性导航测量仅适用于该阶段姿态确定以及中途修正的机动测量。天文导航和图像视觉导航是满足该阶段全程应用可行的方案，其中天文导航应用范围更广、成本更低，可靠性更高，因此已在多个深空探测任务巡航段飞行中获得应用。巡航轨道附近的行星、小行星甚至彗星都可作为导航观测目标，如深空1号的自主导航方法。
捕获段。在接近目标天体的捕获段，探测器与地球距离远、飞行速度快，持续时间比较短，依赖地面导航方法对深空探测器进行导航在实时性、覆盖性、可靠性等诸多方面受到限制，难以满足探测器捕获段对高精度实时导航的迫切要求。在此阶段，探测器距离目标天体较近，目标天体观测十分方便，因此使用天文敏感器连续摄取目标天体及其周围天体的图像信息，经图像处理后提取天体在敏感器成像面上的质心，结合探测器的惯性姿态和目标天体的星历确定探测器相对目标天体的轨道和姿态，以修正探测器轨道偏差，确保探测器顺利入轨。
环绕段。与捕获段类似，在探测器环绕段中，地面无线电双向时延大，地面基线短，因此依赖地面信号的导航方法无法用于探测器高精度导航。此外，环绕段还受到目标天体背面不可见因素的影响，天文自主导航方法存在导航信息缺失的区间。因此，为了提高环绕段自主导航精度和稳定性，利用探测器飞行动力学作为导航系统递推模型，以目标天体的视半径和中心指向等信息作为天文量测信息，估计轨道参数，从而实现探测器环绕段精确导航。
于1971年5月发射的水手9号火星探测器验证了捕获段和环绕段的自主导航技术。星上摄像机拍摄到的恒星背景下的火卫一和火卫二的科学图像被用于实时导航，帮助探测器顺利完成了火星捕获段和环绕段的导航任务。
着陆段。在深空探测器自主着陆或附着过程中，探测器需要根据目标天体的表面情况，自主选择安全着陆点，因此对探测器导航系统的精度和实时性要求很高。单纯依靠一种导航手段难以满足精度和实时性的要求。在此阶段，对地距离、速度及三维地形图像信息是容易获取的导航量测信息。因此，着陆段以惯性测量单元为核心导航敏感器，配以距离/速度/图像测量信息对惯性导航结果进行修正，可实现探测器精确着陆和自主避障。
我国的“嫦娥三号”自主导航系统就配备了惯性测量单元（IMU）、激光测距敏感器、微波测距敏感器、光学成像敏感器、激光三维成像敏感器，它利用多种敏感器的信息实现了探测器精确软着陆并自主避障。
巡视段。着陆之后巡视器在天体表面运动，开展各项科学探测活动。这一阶段，地面测控站的无线电信息时延大、覆盖范围有限，目标天体表面环境复杂，该阶段对长时间导航系统的自主性、精确性和可靠性要求高，因此，通常采用组合导航的模式。可利用视觉里程计或立体视觉相机，采集周围环境图像，通过图像分析确定环境对象和巡视器的相对位置，并识别障碍物；惯性导航系统同时提供位置速度和姿态，并通过天文敏感器测量一个天体的高度或顶距，可以获得有关巡视器的地理位置。将这三者的信息进行有效融合，就可以确定巡视器的导航参数。
2004年着陆火星的“勇气号”就配备了完善的导航传感器（如图3所示），包括立体视觉相机、IMU、里程计和太阳敏感器，用于巡视器的自主导航、路径规划以及障碍检测。
深空探测是人类开展航天活动的重要内容，也是我国太空战略的重要组成部分。自主导航技术作为深空探测中一项关键技g，是保障探测器安全、提高探测器精度、确保探测任务成功实施的重要因素。随着中国深空探测活动的不断开展，自主导航技术迎来了新的机遇和挑战。以牛顿理论为基础的传统导航观测模型已难以满足高精度观测的要求，广义相对论正在成为高精度大尺度时空计量的理论基础。以基于X射线脉冲星的自主导航、视觉导航以及基于原子量子效应的高精度惯性导航技术为代表的新型自主导航技术正在快速发展。因此，把握时机，加快自主导航的研究步伐，攻破技术难点，才能为我国深空探测事业做好技术储备，全面提升我国太空力量，为走向太空奠定坚实的基础。
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Leitz高精密高效率复合式测量解决方案，将先进的四轴联动技术、创新的FOP光纤测头技术以及Leitz PMM高效率高精度模拟扫描技术完美的结合在一起，实现航空发动机整体叶轮/叶盘等复杂工件高效、全自动测量，并将整体叶盘检测效率提升了95%。而FOP光纤测头特殊的测量长度延伸性能，解决了航空发动机双层盘类工件大尺寸底径复杂内腔的测量疑难。
用于叶片现场测量的B l a d eMaster–L车间型双激光测量技术可完成叶片高效率高精密全尺寸检测。
Leica大尺寸测量与扫描技术，在全球航空航天业拥有着极高的市场占有率，在复材的加工制造、大尺寸测量验证以及飞机柔性装配领域发挥着重要作用。洞悉分散在工厂各角落各环节质量数据信息背后的价值，将海量数据转化成直接用于工艺和生产决策的可视化信息，真正获利于数字化和信息化制造，是海克斯康计量MMS测量信息管理系统的中心。MMS支持MBD技术，兼容所有测量设备，涵盖从测量系统、测量工作、测量相关人员到全产品生命周期测量结果的关联性可视化信息的提取和传递，既简化车间操作且促进高层决策。
关键词 航天推进 推进新技术 电推进
中图分类号：V1 文献标识码：A
0引言
目前在各类航天器上应用最为广泛的是化学推进系统，其主要是靠液体或者固体燃料在燃烧室内燃烧产生大量气体，通过喷管向外喷出，在反作用力下推动航天器运动。从1926年美国人戈达德研制出以液氧、汽油为推进剂的液体火箭发动机至今。传统的化学推进系统已经走过了90多个春秋，其技术理论已经达到了比较成熟的阶段。由于化学推进可以提供大推力，其一直是航天器的主推进系统。但随着人类对宇宙空间探索范围的不断加大，传统的化学推进的弊端逐渐显露出来。传统的化学推进系统需要携带大量的燃料，目前的液体和固体火箭发动机所要携带的燃料质量占到了总质量的90%以上。同时，现在的运载工具需要有2-3级火箭的持续加速才能将航天器送入轨道。其燃料耗费多、速度不够高等缺点导致其无法满足深空探测要求。因此，有必要将目光从传统化学推挤系统上移开，寻找新型的推进技术，以满足未来太空探测的需要。
1新型的推进技术
1.1激光推进
随着激光器的发展，1971年，有美国学者提出了激光推进的概念。激光推进可提供很大的推理与比冲，据估计，一旦激光推进技术得到广泛应用，发射费用将降低两个数量级左右，这将会彻底改变传统火箭发射航天器的模式。激光推进的实质就是激光与物质相互作用，将远距离的激光能量导入推进器的推进剂中，使其温度急剧升高，形成高温高压气体或等离子体，然后从喷管中喷射出来，从而产生推力。与传统的化学推进相比，激光推进最为突出的优点是燃料携带量下降，航天器在大气层中飞行时，只需对大气层加热，穿过大气层后只需要少量工质即可工作。这样就可把有效载荷提高到15%以上，极大地降低发射费用。
1.2电推进技术
电推进是由太阳能或核能经转换装置获得电能，利用电能再加热推进剂或电离推进剂，加速工质，使其形成高速射流喷出而产生推力推进航天器飞行。电推进技术是迄今为止发展最为快速最为成熟的非化学火箭推进技术。电推进技术按照电能的获得方式可分为太阳能电推进技术和核电推进技术两大类。按照工质的加热方式，可分为电热式、电磁式、静电式和混合式。电火箭的比冲高、寿命长、重复启动性好等特点使其十分适合于深空探测。近几十年来，各国都在积极开发与利用电推进技术。也取得了一定的成绩，如2003年日本发射的隼鸟号小行星探测器就采用的是微波离子推进器，欧空局于2006年也验证了霍尔推进器。
1.3太阳帆推进技术
类似于帆船前进一样，太阳帆推进技术就是利用太阳光子和其他的一些离子流照射在展开的反射帆上，利用其反推力提供足够的动力驱动航天器飞行。第一代已经生产的太阳帆由平滑材料制成，外面涂敷反射涂层，由连接到中心毂上的超轻结构支撑。以这种形式的光压推进将主要用在深空探测器的姿态修正上，它的最大优点是不需要任何动力，理论上只要太阳存在，就可以持续提供动力来加速航天器。2005年世界上第一个采用太阳帆推进的航天器发射升空。虽然这次发射没有成功，但其向人们展示了太阳帆推进技术的光明前景。
1.4微波推进
微波推进主要依赖于微波发生器所产生的微波所携带的能量作为提供推进剂所需的能源。微波推进器可以利用内部、外部甚至远距离的微波束传来的能量。由于其推进系统与航天器本身分离，因此，利用微波推进系统将极大简化了航天器结构。其在使用寿命、性能、效率等方面都具有显著特点。其可使航天器进行轨道转移、姿态控制和星际航行等动作。尽管其目前还处于理论阶段，但它必将会有大好的应用前景。
1.5反物质推进
进行星际航行是人类多年以来的梦想，但以目前推进技术所能达到的极限而言，进行星际航行还是一个遥远的梦想。要进行星际航行，必须要使火箭的喷气速度达到接近光速才行。反物质推进被看作是进行星际航行最为有效的方式。根据爱因斯坦能量方程，质量和能量是不可分割的，质量可以全部转化为动能。因此可以利用物质与反物质湮灭反应可以将质量全部转换成动能。例如质子和反物质结合湮灭产生两个或多个介子，这些带电粒子在强电场作用下可以以极高的速度喷射，理论上可以达到光速，而且湮灭反应是自然发生的，并不需要复杂的设备。但是，在目前的条件下，大量反物质的生产和存储问题还没有得到解决，因此，该想法目前还处于设想阶段，真正实现也许还需要上百年的时间。
2结语
飞出地球去探索神秘的宇宙空间一直都是全人类自古以来的期望。20世纪以来，随着航天技术的不断发展，人们已经成功将宇航员送入到了月球，并且开展了有关火星的探测。但要进行更为深入的探测，目前的技术还达不到要求，需要我们提高航天器性能。所谓航天探路，动力先行，推进系统作为航天器最为重要的一环，自然成为世界各国突破的关键口。20世纪后半期，随着一些新型推进系统理论的成熟以及试验的成功，已经有不少航天器装载了相关的推进系统并且发挥出了其优势。虽然目前阶段，很多设想还处于理论阶段或者还不成熟，但相信随着科技的进步，人类深空探索与星际航行的梦想将不再遥远。
参考文献
在航天事业发展历程中，中国航天人不仅取得了以人造地球卫星、载人航天、月球探测为代表的伟大成就，也孕育形成了独具特色的航天传统精神、“两弹一星”精神和载人航天精神（以下统称“航天精神”）。广大航天工作者坚持以国为重、诚信为本、敬业奉献、团结协作，用智慧和汗水实现了我国航天史上一个个奇迹。
上世纪50年代，新中国满目疮痍、百废待兴，面临着帝国主义的封锁和挑衅，等党和国家领导人做出了发展国防科技工业的战略决策。1956年10月8日，我国第一个导弹火箭研究机构――国防部第五研究院正式成立。以钱学森、任新民等为代表的老一辈航天人怀着对祖国的无限热爱，毅然放弃国外优厚的工作生活条件，回国投身航天事业。创建之初，国家科技基础薄弱、条件简陋，又面临西方的技术封锁、苏联中止援助等困难，我们只能依靠自己的力量，刻苦攻关。老一辈航天人提出了“自力更生，艰苦奋斗，克服一切困难，为国争光”的口号，他们以惊人的毅力，战胜了难以想象的艰难险阻，攻克了一大批关键技术，相继实现了中近程地地导弹、“两弹结合”、人造地球卫星等多个划时代的壮举，打破了美苏等大国对航天尖端技术的垄断。党的十一届三中全会之后，我国航天事业蓬勃发展：遥感卫星多次发射、回收成功；远程火箭向南太平洋发射成功；一箭三星发射成功；潜艇水下发射运载火箭成功；静止通信卫星发射、定点成功；掌握了运载火箭捆绑技术和太阳同步轨道卫星发射技术；长征系列运载火箭进军国际卫星发射服务市场……我国航天技术在许多重要领域达到世界先进水平，形成了比较完善的科研生产体系。支撑并推动着航天事业飞速发展的动力是什么？那就是航天人在实践中形成并不断丰富的航天精神。上个世纪80年代，航天工业部党组把航天精神概括为“自力更生、艰苦奋斗、大力协同、无私奉献、严谨务实、勇于攀登”。1999年，中央在表彰为“两弹一星”作出突出贡献的23名科技专家时，将研制历程中孕育形成的“两弹一星”精神概括为“热爱祖国、无私奉献、自力更生、艰苦奋斗、大力协同、勇于登攀”。
伴随着经济全球化的发展，高科技与高技术产业日益成为反映一个国家综合实力的重要标志，成为一个国家发展战略的重要组成部分。1992年9月21日，中央做出实施载人航天工程的战略决策。这是有史以来国家科技含量最高、综合性最强、风险也最大的跨世纪工程。1999年11月20日，“神舟一号”试验飞船首次发射成功，并于次日安全返回；2003年，“神舟五号”实现载人首飞。在这么短的时间，圆了中华民族的飞天梦想，靠的又是什么？靠的就是“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的载人航天精神。
可以看出，航天精神是伟大民族精神和航天实践相结合的产物，具有鲜明的民族性和实践性，反映了不同时期航天工作者的精神风貌，已成为中华民族精神文化宝库中的璀璨明珠。
航天精神是社会主义核心价值观的具体体现
当前，全党全社会都在培育和践行社会主义核心价值观，那么，航天精神与社会主义核心价值观是什么关系？简单地说，航天精神与社会主义核心价值观是内在统一、根本一致的，是社会主义核心价值观在航天领域的具体体现。
航天精神彰显了“祖国利益高于一切”的爱国精神。对于航天人来说，祖国的需要就是人生的选择。航天人始终以献身航天、科技报国为己任，把强烈的爱国情怀体现在岗位上，落实在行动中。在他们当中，有新中国成立后，放弃国外优厚条件，历经万难，辗转回国，投身新中国建设的我国航天事业奠基人钱学森；有造了一辈子中国“星”，先后主持北斗导航、月球探测等航天重大工程建设，在耄耋之年依然坚守航天第一线的孙家栋；有潜心钻研技术，夜以继日，埋头不息，最终积劳成疾、英年早逝的技术带头人罗健夫；有在火箭发射出现故障的危急关头，将生死置之度外，两次冲进残存剧毒燃料的火箭贮箱排除故障、最后壮烈牺牲的技术工人魏文举。正是这样一批人前赴后继，舍家为国，用生命诠释着爱国精神。如今，“以国为重”、“国家利益高于一切”已成为航天精神的价值核心，成为每一位航天人的行动标尺。
航天精神彰显了立足岗位、追求卓越的敬业精神。敬业是职业行为准则的价值评价。航天事业之所以能够从无到有、从小到大，就是因为航天人始终把履行职责作为崇高使命，扎扎实实工作，默默无闻奉献。主要表现在：一是自信自强的精神追求。航天事业起步时，有人讥笑中国：“中国人穷得连裤子都穿不上，还搞导弹！”航天人“人穷志不短”，鼓足干劲，加班加点。针对技术瓶颈，大家找准定位，像剥竹笋一样，一层一层地分析问题、研究机理、吃透规律，通过优化设计、性能试车和仿真试验等方式，反复验证和改进，硬是靠自己的双手把导弹研制了出来。二是求真务实的工作态度。我们从我国国情出发制定航天事业发展规划，在量力而行中努力奋斗，在打好基础、循序渐进中提高我国的科技水平，使中国航天真正做到了“少花钱、办大事”。三是百折不挠的坚强毅力。作为复杂庞大的系统工程，航天型号研制具有高风险性和挑战性。对航天人来说，成功是一种考验，失败更是一种考验。历史一再告诉我们，“退”是没有出路的，“怯”是难尝胜果的，惟有大付出，才有大收获；惟有大境界，才有大成就。真正的失败是败而失志、一蹶不振，中国航天事业的一次次成功都来自从失败中奋起、在逆境中前行。四是超越进取的创新意识。创新是航天事业发展的不竭动力，创新文化的因子渗透在航天事业发展的每一个阶段。
航天精神彰显了严慎细实、以质取信的诚信精神。作为航天企业，诚实劳动、信守承诺、打造高品质的航天产品是我们履行神圣职责、赢得市场的安身立命之本。这种诚信精神体现了航天人尊重科学规律、一丝不苟的工作态度和职业行为，是强烈事业心和高度责任感的具体体现，是航天产品高质量、高可靠的有力保证。经过多年实践，航天事业积淀了深厚的质量文化底蕴，它融合了航天人的成功经验和失败教训，是我们宝贵的精神财富和无形资产。集团公司把诚信建设与科研生产、经营管理相挂钩，实施“零缺陷”质量管理，不仅追求最终产品的“零缺陷”，更追求第一次就达到“零缺陷”；坚持预防为主，确立了“三不带”原则（不带故障出厂、不带疑点转场、不带隐患上天），认真开展“双想”（质量回想、事故预想）活动，查漏补缺，消除隐患；推行以“质量是政治、质量是生命、质量是效益”为核心的质量文化，以诚实守信的态度来追求产品高质量、管理高效率、发展高效益。
航天精神彰显了团结协作、同舟共济的友善精神。航天工程是规模宏大、高度集成的系统工程，涉及的科学领域广泛，参与单位和人员众多。以载人航天工程为例，工程涉及众多技术领域，全国数千个单位、十几万科技大军参与其中。只有团结协作、同舟共济，才能将最优势的力量、最宝贵的资源凝聚在一起。在航天事业发展的每一个历史阶段和重大转折关头，航天人都提倡讲大局、讲原则、讲风格、讲团结，提倡互谅互让、主动支援、主动担责，引导科研人员牢固树立整体观念、全局观念和“一盘棋”思想，培育形成了完备的系统工程管理思想、理论和方法。正是依靠团结协作、同舟共济精神，我们才能在短时间内取得历史性突破，实现了“一代人干成了几代人的事”的壮举。
航天精神是建设航天强国的不竭动力
在航天精神的推动下，经过几十年的发展，中国的航天事业取得了巨大进步。但与航天强国相比，我们还有一定的差距。圆航天梦，我们仍然必须积极培育和践行社会主义核心价值观，弘扬航天精神，培育航天文化，以实际行动肩负起党和国家赋予的神圣使命。
坚定政治信念，强化责任担当。航天梦是中国梦的重要组成部分，实现航天梦是党和国家赋予航天人的历史责任。当前，我国航天事业正处于加速发展的关键时期。在新的历史条件下，在全面深化改革的进程中，要把我国建设成为世界航天强国，必须坚定理想信念，坚守共产党人的价值追求，坚持走中国特色社会主义道路，以“创人类航天文明、铸民族科技丰碑”为己任，不断攀登航天科技高峰，努力构筑以洲际战略核导弹为标志的国家战略安全基石，圆满完成载人航天与探月工程、第二代全球卫星导航系统、高分辨率对地观测系统等国家科技重大专项任务，切实提升我国的国防实力和国际影响力，为实现中华民族伟大复兴中国梦贡献我们的力量。
“神九”的准备阶段
第一阶段
2012年4月9日，神舟九号飞船已通过出厂测试，运抵酒泉航天发射场。
第二阶段
2012年5月9日，用于发射神舟九号飞船的长征二号F运载火箭已通过评审，9日运抵酒泉卫星发射中心，进行在发射场的各项测试准备工作。
5月11日至6月6日，完成火箭状态恢复、吊装对接、总检查测试、火工品测试及安装；逃逸塔进场，完成技术准备。
6月3日，神舟九号飞船完成扣罩工作。
6月7日，船罩组合体转运至垂直总装测试厂房，与火箭完成对接。
6月7日，为改进型长二F火箭安装逃逸塔。
6月8日，火箭完成技术区所有准备工作。
第三阶段
2012年6月9日，执行我国首次载人交会对接任务的神舟九号飞船、长征二F遥九火箭组合体已从酒泉卫星发射中心载人航天发射场技术区垂直转运至发射区。标志着天宫一号与神舟九号载人交会对接任务已进入最后准备阶段。
第四阶段
2012年6月12日，“神九”已经完成全系统联合演练。2012年6月13日，发射之前最后一次检查完成。检查的结果显示，不管是飞船的系统、火箭系统、发射场系统都是正常和良好的。下一步将进入到火箭的加注。离“天宫一号”和“神舟九号”载人空间交会任务对接越来越近，各项工作都在有条不紊地进行。航天员的饮用水和食品已装入飞船。
2012年6月13日，神舟九号任务开始正式进入火箭加注准备阶段，发射测试站地面设备技术室工作人员进行了最后一次模拟加注演练。
2012年6月14日，执行天宫一号与神舟九号载人交会对接任务的各大系统在酒泉卫星发射中心进行联合演练。联合演练从进入发射前3小时程序开始，航天员、发射场、载人飞船、运载火箭以及测控通信等系统全部参加，按照实际发射程序从综合信息检查、火箭点火、助推器分离直到最后的船箭分离，指挥员口令准确，技术人员操作熟练。
根据天宫一号运行轨道计算，神舟九号飞船将于6月16日下午18时37分31秒发射。理论发射误差时间10秒。
“神九”的航天员
“神九”发射与“神八”没有太大区别，最大不同就在于将实施手动交会对接，而这是必须掌握的关键技术。正常情况下一般都是自动交会对接，可一旦软件等出现问题，就需由航天员手动操作。
这对航天员的身心都是极大的考验，对眼手协调性、操作精细性、心理素质等要求非常高。所以，对于航天员的选拔也就显得十分重要。
航天员飞行乘组成员
在这次的航天员选拔中，中国人民航天员大队男航天员景海鹏、刘旺和女航天员刘洋组成飞行乘组，执行这次载人交会对接任务。
景海鹏，男，汉族，山西省运城市人，中共党员，硕士学位。1966年10月出生，1985年6月入伍，1987年9月入党，现为中国人民航天员大队特级航天员，大校军衔。曾任空军某师某团司令部领航主任，安全飞行1200小时，被评为空军一级飞行员。
1998年1月正式成为我国首批航天员。经过多年的航天员训练，完成了基础理论、航天环境适应性、航天专业技术、飞行程序与任务模拟训练等8大类几十个科目的训练任务，以优异成绩通过航天员专业技术综合考核。2005年6月，入选神舟六号载人飞行任务乘组梯队成员。2008年9月，执行神舟七号载人飞行任务，获得圆满成功。2012年3月，入选神舟九号任务飞行乘组。
刘旺，男，汉族，山西省平遥县人，中共党员，硕士学位。1969年3月出生，1988年8月入伍，1988年6月入党，现为中国人民航天员大队二级航天员，大校军衔。曾任空军某师某团某飞行大队中队长，安全飞行1000小时，被评为空军二级飞行员。
1998年1月正式成为我国首批航天员。经过多年的航天员训练，完成了基础理论、航天环境适应性、航天专业技术、飞行程序与任务模拟训练等8大类几十个科目的训练任务，以优异成绩通过航天员专业技术综合考核。2012年3月，入选神舟九号任务飞行乘组。
此次“神九”将搭载3名航天员奔赴深空，并将首次出现女航天员，打破中国从未有女航天员进入太空的纪录。而这位最引人注目的首飞女航天员确定为刘洋。
刘洋，女，汉族，河南省林州市人，中共党员，学士学位。1978年10月出生，1997年8月入伍，2001年5月入党，现为中国人民航天员大队四级航天员，少校军衔。曾任空军某师某团某飞行大队副大队长，安全飞行1680小时，被评为空军二级飞行员。2010年5月正式成为我国第二批航天员。经过两年多的航天员训练，完成了基础理论、航天环境适应性、航天专业技术、飞行程序与任务模拟训练等8大类几十个科目的训练任务，以优异成绩通过航天员专业技术综合考核。2012年3月，入选神舟九号任务飞行乘组。
“神九”的突破
被称为“改进型”飞船的神舟八号、九号、十号与之前的飞船相比，主要变化是配备了交会对接相关设备，飞船的轨道舱增加了前舱门，数据管理和控制的计算机功能更强大，太阳能帆板发电效率更高，回收舱进行了可靠性和安全性的再设计。此外，飞船内部的环境设计也更为人性化。
手控交会对接系统
神舟九号飞船的航天员系统的手控交会对接控制的模式、控制的机构、控制神舟九号及天宫一号内部结构示意图的界面，更加符合人的心理和生理的特点、认知特点。手控交会对接的模拟设备，可逼真地反映手控交会对接的程序、方式和方法。配备了交会对接相关设备，如对接机构、交会对接敏感器等，飞船的轨道舱增加了前舱门，航天员可以打开舱门进入天宫一号目标飞行器。
航天医学空间实验体系
神舟九号飞船的航天员系统增加了生理监测的指标，同时设立了20多种医学预案，一旦出现问题，能够进行天地协同，快速支持，保障航天员在飞行当中保持良好的身体状态；一旦出现紧急情况，也会得到及时的处置。
健康维护和保障技术
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