美国国家研究理事会公布《NASA空间技术路线图与优先研

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2024年2月8日发(作者：)

美国国家研究理事会公布《NASA空间技术

路线图与优先研发技术》报告

2012年2月，美国国家航空航天局（NASA）接收了美国国家研究理事会（NRC）的《NASA空间技术路线图与优先研发技术：恢复NASA的技术优势，为空间新纪元铺平道路》报告，报告为NASA未来空间任务的技术投资方向提供了全方位的建议，有利于NASA进一步部署优先发展的技术领域。

2011年，NASA向NRC提交了14个空间技术领域路线图草案，请求理事会为其筛选出优先研发技术。NRC已完成了对14个领域内技术的优先排序，并进行了全部领域的统一优先排序。

《NASA空间技术路线图与优先研发技术》公布了NRC的最终评审意见，明确了NASA未来任务中最优先的16项技术，这些技术将会使美国航空工业和国家受益良多。这16项技术选自NRC自主排名前83位的优先研发技术，而这83项优先研发技术则来自于路线图中大约300项技术。

优先研发技术报告确认了NASA 的目标，即拓展在低地轨道的可持续人类活动，探索太阳系的进化之谜和其他生命存在的可能性，加深人们对地球和宇宙的认知度。

报告认为，NASA的每次成功皆来自于技术的突破，先进技术的价值远超过在太空与地球的应用。美国保持未来的太空领袖地位需要可持续性技术发展的支持。

1. 主要技术目标与优先研发技术

NASA首席技术专家办公室（OCT）在全NASA范围开展分析与协同工作，根据NRC报告的结论与建议更新14项技术领域。这14项技术领域分别为：发射推进系统，太空推进技术，电力和能源存储空间，机器人、遥控机器人和自动化系统，通信和导航，人类健康、生命支持和居住系统，人类探索目标系统，科学仪器、天文台和传感器系统，入口、下降和着陆系统，纳米技术，建模、模拟、信息技术和加工，材料、结构、机械系统和制造，地面和发射系统加工，热管理系统。

为了合理利用有限的预算，就需要缩减优先研发技术项目。经过几轮筛选最终确定了今后5年中NASA的优先研发技术。这些技术分别归属于以下三个目标群组（表1）：

1）技术目标A：向低地球轨道之外延伸并延续人类活动。这些技术可使人类在太阳系的长途旅行中生存下来，到达预定目的地，并能高效工作和安全返回。

2）技术目标B：探索太阳系的演进以及外星生命存在的可能性。这些技术使人类和机器人能实时监测地球(天体生物学)和其他行星。

3）技术目标C：扩展对地球和宇宙的了解。包括实现从轨道或飞行平台或其他太空和陆基天文台，对地球和其他行星进行远程测量的技术。

表1 NASA主要技术目标包括的优先研发技术

目标A

减轻人类太空飞行的辐射乘客的长期健康

环境控制与生命支持系统

制导、导航与控制

（核）热推进

轻型多功能材料与结构

核裂变发电

进入/下降与着陆热防护系统

目标B

制导、导航与控制

太阳能发电（光电伏与热能）电推进

核裂变发电

进入/下降与着陆热防护系统原位仪器与传感器

轻型多功能材料与结构

极端地形活动性

目标C

光学系统（仪器与传感器）

高对比成像与光谱技术

探测器与焦面

轻型多功能材料与结构

低温系统的主动热控制

电推进

太阳能发电（光电伏与热能）

2. 未来技术发展建议

报告为NASA未来五年的技术发展提出了多项建议：

1）发展优先研发技术。未来五年，NASA技术发展主要集中在：（1）16项高优先研发技术和相关的尖端技术问题；（2）NASA应从目前项目预算中提出10%用于推进成熟度较低的新兴技术的发展；（3）当目标用户有足够的兴趣和愿意分担成本时，高成熟度技术可以进行飞行示范。

2） 先进斯特林放射性同位素发电机的运用。在执行太空低轨道任务时，NASA首席技术专家办公室在科学任务委员会和能源部的帮助下将先进斯特林放射性同位素发电机硬件应用到飞行示范中。

3） 寻找钚238。与国家研究委员会以前发布的钚238主题报告（NRC2010，NRC2011）的发现相一致，需重启紧急燃料供应。即使成功开发了先进的斯特林放射性同位素发电机，如果重启燃料供应的拔款计划不被批准，钚238 就无法在美国10 年后实施深空探测计划时得到应用。

4）低温存储和处理。减重低温储存和处理技术正接近一个“临界点”，NASA应该执行在轨飞行测试和飞行示范以提升技术成熟度。

在评估路线图草案后，结合OCT先进技术发展计划的战略目标，NRC还为OCT的职能给出了多条建议：

1）系统分析。OCT应运用自律系统分析，开展太空技术的管理和决策，特别应加深对技术替代、关联、优先排序、时间、可行性、选择、成熟度、投资需求、系统工程和效益成本比率等事项的理解，审核“假设”

情景，形成多学科评估、协调和整合的统一路线图。还应提早注意改善系统分析和建模工具。

2）关注高成熟度水平技术的发展。应建立起一套严格的程序，在竞争技术中选择适当的成熟度阶段的技术，以保障只有最有前途的技术能顺利进入到下一个技术成熟阶段。

3）基础技术基准。应重建学科导向的技术基础项目，利用NASA的技术中心和实验室、其他联邦实验室和学术机构，力图技术能力得到革命性的进步。

4）与新技术协同发展。应寻求与其他机构的高优先研发技术的协同发展，以提升NASA的技术影响力。

5）飞行示范和技术转移。应与其他NASA任务和外部合作者合作，定义、倡导、共同资助技术的飞行示范。还应准备技术转移计划，以及相关各方为飞行示范和保证预算完成的协议文件。

6）帮助行业获取NASA的数据。应帮助美国企业方便获取NASA过去和现在的太空任务和技术发展相关工程技术数据，其中包括那些现在并没与NASA建立合作关系的企业，以及一些希望从NASA科学和探索任务中获取商业目标的企业。为了未来实现这些功能，应向NASA提出革新建议，以便设计出便于数据获取的结构和方式。

7）找寻需要的设施。对于多数空间技术的研发，研究和测试设施的保障是必要的。在某些情况下，由于关键设施的缺失和损坏，且设施的需求超出了NASA首席专家技术办公室保障范畴时，需要找到合适的设施应对这些需求。

8）找寻项目平衡点。当技术研发计划的内容、方向或水平发生了意想不到的变化或相互重复时，会使研究效率大大地降低。OCT应寻找解决这一问题的途径，否则会使其阻碍其关键技术的平稳发展。

9）投资太空商业技术。OCT还应重视发展出于NASA自身任务需求的高价值的先进技术，也应与美国太空产业合作共同开发竞争前期的技术和寻找太空产业的发展良机。

10）开发交叉技术。必须拓宽每个路线图领域的内涵，特别是超出辐射效应的航空电子技术和空间气象学。还应在确保交叉技术在每个路线图领域各自高效发展的同时，建立一个全面的、系统的方式来协同发展高优先级的交叉技术。

陈 方 检索 郑 颖 编译自

/shuttle/nexgen/Nexgen_Downloads/NRC_Review_of_NASA_R&D_2012_rep_

本文标签： 技术优先发展