精彩探月 宇宙胸怀——访中国探月工程首任总指挥栾恩杰

作为一位战略科学家,栾恩杰院士是我国月球与深空探测工程的开创者之一。从嫦娥一号到嫦娥五号,我国探月工程已实现“六战六捷”,作为中国探月工程首任总指挥,栾恩杰院士将为我们讲述哪些精彩的探月故事?记者:为什么要做月球探测?栾恩杰:我们从1998年开始,筹划中国航天未来发展规划时,就把空间技术,也就是火箭、卫星、地面设备等做了规划;还有一个是空间应用规划,也就是现在说的“通导遥”,通讯、导航、遥感对地观测等;再一个就是空间科学规划。

深空探测的发展和对我们的挑战——栾恩杰在深空探测专业委员会第一届学术年会上的讲话

20世纪五六十年代，在前苏联专家的帮助下，我国从各方面抽调人员，进行学习，不断摸索，积累了丰富知识和经验，从此中国的尖端事业——导弹事业开始起步了。这个列车一旦起步，必然按照它的规律向前发展。

栾恩杰:在工程与科学技术的融合中担当重任

工程、技术、科学三者呈互相依赖、互相依存、互相推动的融合体状态,共同发展,协同推进。未来,工程师将发挥更加重要的作用,作出更加卓著的贡献。科学技术创造于劳动,在科学和技术从人类活动中抽象出独立概念后,人们将人类有目标性的劳动、工具制造定义为广义的工程。从人的角度论,是先有劳动者、工程师,后有技术专家和科学家。工程师是先导者,工程师在工程与科学技术的融合中担当着异乎寻常的重要职责。

专刊序

中国宇航学会深空探测技术专业委员会(下称专委会)于2004年6月在北京成立。今年是专委会成立20周年,也是专委会会刊《深空探测学报(中英文)》创办10周年。习近平总书记指出“探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦”。深空探测作为人类航天活动的重要领域,对国家的科学研究与科技创新都有着无法比拟的特殊作用,是建设航天强国的重要途径。20年来,我国在深空探测领域取得了多项重大成果:探月工程“绕、落、回”三步走圆满收官,“天问一号”首次火星探测任务一次实现“绕、着、巡”目标,“羲和号”使我国正式步入“探日”时代。

我国卫星及应用产业发展研究

卫星及应用产业是国家战略性高技术产业,是我国战略性新兴产业高端装备制造业的重点发展方向。本文在对卫星及应用产业的概念及范畴进行界定的基础上,分析了国内外卫星及应用产业的总体情况、关键产品、产业链及产业环境,通过剖析卫星及应用产业发展面临的主要问题,结合国内外卫星及应用产业的发展趋势,提出了促进我国卫星及应用产业发展的政策建议。

国防颠覆性技术在航天领域的发展应用研究

本文从国防颠覆性技术入手,进行定性遴选,聚焦重大国防颠覆性技术并建立指标评价体系,对重大国防颠覆性技术进行定量分析。并以此为基础,重点关注能在航天领域中产生巨大影响的重大国防颠覆性技术。这些在航天领域的颠覆性技术有望极大地提升航天系统的效能、大幅降低研制成本,推动航天技术水平的跨越式提升。

提升我国航天装备制造能力的思考

本文从航天装备及其制造过程的特点分析了我国航天装备制造系统能力的构成,并结合我国航天装备制造的发展趋势,分析了我国航天装备制造存在的突出问题,提出了提升我国航天装备制造能力的对策建议。

中国经济社会发展对工程科技2035的需求分析

2035年经济社会发展对工程科技需求分析,是将我国工程科技发展与经济社会需求紧密相连,使工程科技发展真正与经济社会发展目标交汇、对接。本文介绍了开展工程科技需求分析的背景和国内外需求分析方法,采用核心人员访谈、问卷调查等研究方法,提出2035年我国经济社会发展的六大愿景和经济社会发展对工程科技的需求。

论工程在科技及经济社会发展中的创新驱动作用

从工程与科学技术辩证关系的角度,在四个方面讨论了工程在创新驱动发展中的作用和意义。从劳动与劳动工具对人类进化和发展过程中的关键作用入手,讨论了工程的本质以及科学、技术、工程三者的关系,认为三者处于"无首尾逻辑"的不断循环的融合体状态,三者互相依赖、互相推动,而工程直接联系着技术的应用和科学的基础,在这一循环中起着"扳机"和载体的作用。以中国航天经历仿制阶段、自主研制阶段、跟踪发展阶段以及开始步入创新驱动发展新时期的58年发展历程为例,论述了以重大工程带动科技发展对我国来说是一条成功之路。提出在未来的创新驱动发展中要坚持两项原则:一是坚持通过重大工程带动科技发展和社会进步;二是要将基础科研按其本身的特点并吸纳重大工程的成功经验制定发展规划。讨论了工程成果对于科学发展的基础作用,提出工程成果不仅是现代基础科学取得重大突破的必要手段和基础,还牵引着诸多基础学科的生成,完善和推动基础学科的发展;工程设施所提供的成果,既是设计成果、验证结果,也是运营的伴行装置;既是对象的物理表现,也是模型化认识的基础科学。对工程师的使命强调了三点认识:一是要依据系统工程的原则、方法和程序指导工程实践,一项重大工程系统在其运行中,必然要包括"非拥护性评审"以及相应的机会成本权衡;二是系统工程实施的第一步是工程需求论证,而复杂工程系统的需求论证必须是全域性的,涉及技术、经济、社会的诸多方面,否则可能造成巨大的损失;三是科技进步将人类社会推到高科技时代的同时,也把我们带进了为科技进步和工程建设而付出的各种代价之中,工程师要与科学家携手,通过"科学—技术—工程"无首尾逻辑的综合运用,共同解决当代民生难点课题,这是工程师的责任。

中国工程院院士、探月工程首任总指挥栾恩杰:我们朝向星辰大海

2020年12月17日,嫦娥五号返回器携带月球样品返回地球,标志着探月工程“绕、落、回”三步走规划圆满收官。中国探月工程在空间科学探测领域实现了多个“首次”:如获取了分辨率7米全月图;获得了首幅月球正面和背面地质剖面图;月球背面甚低频天文观测填补了国际空白等,推动我国深空探测向世界先进水平迈进。

提高对“三大规范”重要性的认识为振兴国防科技工业而努力奋斗——国防科工委栾恩杰副主任在国防科技工业“三大规范”经验交流会上的讲话

同志们: 国防科工委推进设计规范、工艺规范和试验规范的编制与实施工作已经近两年时间了,如果从航天行业推行'三大规范'编制与实施工作来算,时间就更长了,通过这一段时间的工作,应该说不但取得了很大的成绩,而且积累了非常丰富的经验。

国家重大工程是科技进步的牵引力——再论工程技术科学的关系

通过对工程、技术和科学关系的辩证思考,论述了国家重大工程是科技进步的牵引力。以2014年诺贝尔物理学奖和化学奖为例,分析了技术进步在科学发展中的基础作用;以六千年工程师历史为切入点,总结了历史上大型工程和现代科技工程中工程实践的特点,分析了工程对科技发展的牵引作用;通过分析现代高等院校科系分类和新型学科建立不甚合理的现状,总结了当今科技发展中跨学科跨领域发展的基本属性和基本模式,提出应重视重大工程的跨学科特征及其工程实施方法。

探索浩瀚宇宙 建设航天强国——纪念中国深空探测12周年

今年是中国航天创建60周年、中国开展深空探测12周年，又是“中国航天日”的设立元年，回顾这60年来几代航天人的持续奋斗和取得的辉煌业绩，心情无比兴奋和激动，其情难以言表。按照中华传统文化，60年一甲子，12年一轮回。转眼之间，作为我国深空探测起始标志的“嫦娥工程”已走过了12个年头，我说今年是“嫦娥工程”的本命年。回顾12年前，我们为“嫦娥工程”立项、研制、发射工作的情景又清晰地浮现眼前，在此我想就深空探测立项的论证和实践中的一些思考做一个记录。

可靠性工程的运行——关于扩展可靠性增长的理念

在可靠性工程运行中,可靠性增长是提高系统可靠性的重要手段。大型复杂工程系统由于受样本条件限制,难以严格依据统计模型开展狭义的可靠性增长。通过"举一反三"工作实施扩展的可靠性增长,成为大型复杂工程系统可靠性增长的重要理念。本文在深入解析狭义可靠性增长的"杜安模型"和"AMSAA模型"的基础上,论述了基于"举一反三"实施"扩展可靠性增长"的理论基础和数学模型,详细阐述了"举一反三"在可靠性增长模型中的数值贡献,以及其在工程实践中的现实意义,从而为大型复杂工程系统的可靠性增长提供了基本方法和思路。

卫星轨道近地点和远地点能量平衡式

地球卫星入轨后,处于地球的保守场中,在不计阻力损耗情况下,卫星的总能量是守恒的。由此,可以建立一个卫星轨道的能量平衡式。将提出的近、远地点能量平衡式应用到"嫦娥"一号工程的近、远地点参数的独立核算,结果是成功的。同时,对选择"长征"三号甲运载火箭用于"嫦娥"一号卫星的运载能力,以及"嫦娥"一号卫星所携带推进剂数量的合理性进行了核算。

复杂网络的功效性与脆弱性研究综述

随着人类社会日益网络化,人们对各种关乎国计民生的复杂网络的安全性和可靠性提出越来越高的要求,复杂网络的功效性和脆弱性自然成为研究焦点之一。本文首先从复杂网络功效性和脆弱性分析和结构优化两方面详细综述了目前复杂网络功效性和脆弱性研究的进展,最后对这方面研究存在的问题和未来发展的趋势进行了总结和展望。

一种新型火星定点着陆轨迹快速优化方法

针对火星定点着陆任务大气进入段的轨迹规划问题,给出了一种基于hp-Radau伪谱法的快速优化算法。综合考虑大气进入段的动力学约束、边值约束、以及着陆器的机动能力约束和安全性约束,结合hp-Radau伪谱法的配点特性,将轨迹优化问题转换成一个大规模多约束参数优化问题,给出了大气进入段轨迹优化问题的求解框架;为了提高算法的计算效率,给出了参数优化过程中雅克比矩阵的解析表达式;并通过数学仿真对本文算法进行了数值验证,结果表明:(1)hp-Radau伪谱法可有效应用于火星着陆大气进入段的轨迹规划问题,并且比Radau伪谱法具有更强的针对性和更高的计算效率;(2)与数值差分方法求解雅克比矩阵相比,引入雅克比矩阵的解析表达式能够将算法的计算效率和耗时稳定性大大提高,分别为58.75%和85.58%。

一种燃料最省的火星精确着陆动力下降段快速轨迹优化方法

针对火星精确着陆问题,给出一种燃料最省的火星着陆动力下降段快速轨迹优化方法。首先以燃料最省为指标建立了着陆器动力下降段轨迹优化问题模型,然后利用极大值原理对该模型的推力大小、推力方向与协状态变量之间的关系进行分析,得出着陆器推力只能以最大或最小推力工作、推力方向和与速度对应的协状态矢量方向相同的结论。并以此为基础,将原问题的状态微分方程和协状态微分方程转换为有限个推力为常值的分段函数,推导每段内微分方程的解析表达式,给出了动力下降段轨迹优化方法的算法流程;最后通过数学仿真将所提出的方法与凸规划、多项式制导方法进行比较。结果表明该方法不仅避免了多项式方法没有考虑推力约束及燃料消耗的缺陷,而且在计算效率方面较凸规划方法有大幅度提高。

关于创新生态的思考——兼论六条创新文化

习近平总书记2019年2月20日在会见探月工程“嫦娥”四号任务参研参试人员代表时指出:“实践告诉我们,伟大事业都基于创新,创新决定未来。建设世界科技强国,不是一片坦途,唯有创新才能抢占先机。”

新个体的加入及初始条件对疾病传播的影响

用复杂网络理论构建人群关系网,采用随机差分方程组等价描述SIS模型与SIR模型的疾病传播过程,通过方程组,理论上得到了某些一般性结论。然后讨论了由于新个体加入使网络变复杂的传播情况,通过仿真发现,新加个体的重要度及人群关系网的拓扑结构对疾病传播过程有影响。此外,研究了SIR模型中不同初始感染个体对疾病传播的影响,当初始个体是随机选取或来自不同k-center时,传播过程有明显的不同。而且对个体数目及平均度相同的网络,在相同条件下,网络的深度越小,感染的人数越多。