本文作者：趙鴻天工作單位：中國航天系統科學與工程研究院

科技期刊的文化歷史淵源

生產文化與精神文化相伴而生縱觀人類文明發展史,可以發現生產與精神文化是相伴而生的。遠古的人們在求生存的捕獵活動中,發明了各種簡單工具。在生產分工、相互合作及交流中,逐步形成了語言,提煉和總結出了種種知識和經驗并傳播、傳承。在新石器時代晚期,開始出現銅器。商代中期以后青銅工具的使用和社會分工進一步實現,促使農業和手工業的發展。甲骨文、金文隨之出現并逐步發展。使中國進入了有文獻可考的歷史時代,文明程度得以大大提高。人類在經歷了漫長的農耕農作和小手工作坊式的生產階段之后,終于迎來了工業革命。蒸汽機、電力、電子和信息時代的先后到來,使人類的想象力像插上翅膀一樣,在大自然中矯健地翱翔。理論的系統化、學科的多樣化,知識的普及化、組織的社會化為期刊的出現和發展奠定了必要的基礎；學術思想的爭鳴、交流和對文獻與記載的需求也促進了期刊的應運而生。期刊的出現是學科文化發展的標志隨著自然科學的發展,尤其是進入17世紀后,以書籍和通信為媒介的科學交流方式逐漸不能適應科學的發展和要求[3]。圖書的不便之處在于它不能及時地發表實驗和觀察的結果,因為出版一本著作往往是在實驗者積累了若干研究成果之后才能考慮的。科學著作的出版除了費時長以外,耗資巨大、效果有限。而當時通行的學術通信方式雖然比較及時,但它畢竟是一種非正式的交流方式。這樣,就使得許多科學發現、有價值的學說因為沒有得到及時的發表而湮沒。因此,需要有一種新型出版物媒介來完成科學交流的使命。在這樣的情況下,學術期刊應運而生。1665年1月法國人創辦了世界上第一本期刊《學者周刊》；緊隨其后,1665年3月英國出版了《哲學匯刊》[4]。不久,在意大利、德國、荷蘭、丹麥等國也相繼出現了一批科學期刊。到17世紀末,大約有30多種各學科期刊在歐洲各地出版發行。在中國,18世紀末,乾隆年間,隨著蘇州地區手工業逐漸興盛起來,使得那里人流密集,各種講學活躍。當時許多名醫,以醫會友,聚于一堂,各抒己見,析疑賞奇。我國最早的期刊——《吳醫匯講》也隨之而生,對當時江南一帶中醫學術經驗交流起到了較大的促進作用[5]。1900年,一本以化學學科為主的期刊——《亞泉雜志》在上海出版[6]。同樣,這反映出當時上海地區化學工業的發展情況。它緊跟世界化學界的動態,致力于國人化學基本知識的“掃盲”,積極介紹化學前沿發現,為近代化學在我國的傳播做出了積極的貢獻。

航天文化對航天期刊發展的影響

給與航天期刊深厚的底蘊目前,僅由航天科技集團和航天科工集團主管的公開發行的航天科技期刊就達50種左右。其中,絕大部分是20世紀70、80年代創刊的,這也客觀地反映出航天事業在那個時期得到了蓬勃的發展。70年代初最早創刊的《飛航導彈》、《宇航工藝材料》、《空間電子技術》、《導彈與運載技術》、《紅外與激光工程》、《微電子學與計算機》、《強度與環境》、《現代防御技術》等一批專業期刊隨著航天科技的崛起,就像雨后春筍一般紛紛問世[7,8]。應該看到,他們的誕生,不是偶然的,也不是一蹴而就的。從1956年航天事業創建到第一種航天期刊的誕生走過了10幾年的漫長道路。創業初期,伴隨著科研活動的開展、科學試驗的進行,科技人員需要從成功中總結經驗,從失敗中吸取教訓。在科研院所中逐漸形成了一些定期的交流材料和內部出版物,即正式期刊的雛形。它們的出現本身就散發著航天文化的特殊氣質,那就是后來被人們總結為“熱愛祖國、無私奉獻,自力更生、艱苦奮斗,大力協同、勇于登攀”的兩彈一星精神[9]。在排除了的干擾之后,航天期刊終于正式登臺。創刊初期,從整體上看,辦刊條件艱苦；專業編輯人員匱乏；編輯排版手段落后。但是,航天事業的迅猛發展賦予了航天期刊強大的生命力。伴隨著1970年我國第一顆人造地球衛星的上天,中國航天開始為世人矚目。緊接著返回式衛星的成功回收,地球同步衛星的定點成功,各種戰略和戰術防御型導彈試驗成功等航天成果的不斷涌現。在航天成就的鼓舞下,編輯人員不畏艱苦,以航天精神為動力,努力創造條件辦好航天期刊,不僅使其發揮出發表文獻與交流的功能,同時也形成了航天文化的一個重要組成部分——學術文化。許多老專家親自為期刊撰稿,他們實事求是的嚴謹學風為后人樹立了良好的榜樣。一線科技人員也踴躍在期刊上發表實驗成果,學術交流蔚然成風。實踐說明,正是這樣的總結和交流,使得航天科技與管理日臻成熟起來,為航天事業的發展打下了牢固的理論基礎。縱覽航天期刊,可以將它的文化本質概括為以下幾點。(1)科學實踐的結晶,理論歷練的熔爐,知識與經驗的記載。(2)航天精神的體現與見證。(3)企業文化傳播與倡導的園地。(4)與外界交流合作的平臺。給與航天期刊鮮明的特色深厚的航天文化底蘊使航天期刊從誕生的第一天起就以鮮明的特色呈現在世人面前。外表樸實無華,內容主題鮮明；航天人艱苦奮斗的作風在航天期刊的編輯工作中得到充分體現。20世紀70、80年代,在物質條件不足的情況下,辦刊是件十分不容易的事。科研經費十分緊張,仍然拿出一些經費來辦期刊,就顯得十分珍貴。編輯們懂得,絕不是為了辦刊而辦刊,而是要讓期刊為科研攻關、系統管理服務,要用有限的經費來辦出高質量的期刊。為此,編輯們想盡辦法。例如:有的期刊封面常常是全年一次印刷,然后每期套印刊期號。這樣,既保持了封面統一莊重,又節省了每期分次印刷的費用。還有,為了在有限的篇幅內發表更多的文章,編輯要求作者語言簡潔,直述主題。來稿后,編輯認真審讀,精心編排,盡量杜絕那些繁贅的文字表述。長此以往,航天期刊逐漸形成了一種樸素而簡明的學術風格。內容充實豐富,專業分工明確航天事業是綜合的大系統,涉及的領域之多,學科之眾,造就了航天期刊的多樣性。在50多種期刊中很少有專業學科重疊的現象,即使是相同的領域,而側重面又有所不同。它們分布有序,覆蓋面寬泛。從科學技術到工程材料,從綜合管理到質量標準,從軍民兩用到科普宣傳,從國際交流到未來決策,應有盡有。然而,隨著時代的發展,國際航天界面臨的共同課題和新興領域不斷涌現。例如:在空間碎片研究、深空探測等方面都是國際航天界越來越關注的領域。目前,我國尚沒有這些方面公開出版的專業期刊問世。航天期刊的豐富得益于航天事業的發展,隨著航天領域的不斷拓展,航天期刊方陣還會不斷發展壯大。學術水平較高,撰稿與編輯嚴謹航天事業是充滿高科技和高風險的事業。航天人在科研實踐中培養起的嚴謹認真、一絲不茍、質量問題歸零的工作作風和方法也體現在期刊工作中。撰稿人以科學的態度,認真做學問,以《宇航學報》為代表的一批學術、技術類期刊,載文水平較高,交流價值較大,受到國內外同行的關注；編輯工作者嚴格把關,在編輯過程中嚴格執行編輯規范,對于拿不準的技術問題,反復與作者溝通,保證不留差錯,不留遺憾。

航天期刊對于航天文化的貢獻

本文作者：陳斌董海勝工作單位：航天醫學基礎與應用國家重點實驗室

航天食品工程研究的基本要求

航天食品工程包括航天食品與包裝工程二部分內容．航天食品的服務對象是航天員，航天食品必須是安全、營養、方便、高效能、可接受性好的食譜食品，它集營養供能、心理調節和機能調節三大功能于一身．航天特因環境，特別是失重環境對航天食品的使用性能具有特殊的要求，受到多種條件的限制．工程條件限制受運載火箭推力的限制，載人航天器的重量和體積是有限的，這樣分配給航天食品系統的重量和體積也必須精打細算，都是以“g”和“cm3”計，表1列出了美國不同型號和我國航天食品提供的能量、重量、體積及重量體積比．從表1中可以看出航天食品所受工程條件限制的嚴格程度．航天食品作為裝船產品還要經受航天發射、運行、返回過程中各種特殊環境因素的作用如振動、沖擊、泄復壓、加速度等，因此航天食品的形態、包裝形式、強度等都有嚴格的要求［1］．安全要求體現在航天食品的衛生安全和操作安全兩個方面，衛生安全包括物理因素如骨、刺等不可食用部分，化學因素包括農藥殘留、獸藥殘留、有毒有害物質等，生物因素如致病菌、生物毒素及過敏原等．這些可通過制定標準、過程控制和嚴格的檢驗評估來控制，從而促進了HACCP的產生和完善．操作安全是指航天員在食物準備和就餐過程中防止發生物理性傷害，與系統設計、產品加工和航天員操作的熟練程度直接相關［2］．如凡是航天員徒手操作能接觸到的硬件部位都要進行光潔處理，以防銳利部位引起創傷;又如刀叉勺之類的餐具若不慎脫離束縛或拋出，在失重狀態下很可能傷害航天員．營養要求航天食品的首要功能是提供營養素，營養素指能為人體活動提供熱能、維持新陳代謝及調節生理功能的營養物質，包括蛋白質、脂肪、碳水化合物、礦物質、維生素、水和膳食纖維七大類數十種物質．根據航天飛行任務的不同有所區別，如出艙活動期間就需要配置低產氣的航天食品．可接受性要求食品作為營養素的載體，其感官接受性直接關系到營養素的攝入量，國內外的歷次航天飛行實驗證明，除航天食品本身的感官品質外，食品的種類、食譜與飲食制度、航天員個人的飲食習慣及嗜好、航天飛行過程中味覺與嗅覺的變化、硬件支持設施與就餐環境等都會對航天食品的感官接受性產生直接影響［2］．保健功能要求從空間特因環境看，微重力、噪聲、振動、輻射、晝夜節律改變、狹小生活空間、有害氣體及心理應激等，這些都會直接或間接對人機體多個生理系統如骨骼肌肉系統、心血管系統、神經內分泌及消化系統等產生消極影響，長期航天飛行會導致航天員機體發生骨質疏松、肌肉萎縮、貧血癥、胰島素抵抗、食欲減退、免疫力下降、腎結石及便秘等一系列風險．針對機體生理功能發生的變化，需要開展相應的對抗措施研究，以減緩或避免上述失重生理效應的不良影響［2］．從飲食的角度，開發研制系列抗疲勞、抗輻射、抗氧化、延緩骨鈣丟失和肌肉萎縮、免疫調節等具有保健功能的航天食品，不但能為航天員提供必要的營養支持，而且具有特定的生理活性，無毒副作用，可長期服用，能作為航天飛行尤其是中長期飛行的有效防護措施，從一定程度上緩解航天特因環境對航天員的不利影響．使用性能要求航天食品使用性能要求主要包括在失重條件下使用的可行性、可靠性及方便性．要經過地面試驗驗證及模擬環境實驗測試，并符合人機工效學要求．航天食品的類型航天食品按用途可分為食譜食品、儲備食品、救生食品、壓力應急食品及艙外航天食品，以適用于航天飛行的不同環境工況［2］．食譜食品是指在軌道正常飛行期間供航天員食用的食品．根據航天員工作、生活和鍛煉情況合理地提供不同種類和數量的食品，它不僅要滿足航天員對食品的生理需求，還要盡可能滿足航天員的心理和感官要求，盡量符合航天員的飲食習慣和愛好．食譜食品是航天食品的核心，占有的重量和體積最大，使用期最長，類型和品種最多．儲備食品是考慮飛行計劃中可能會遇到一些意外情況需延長飛行時供航天員食用的食品，如著陸地區氣候條件惡劣不宜按時返回降落等．儲備食品的使用條件與食譜食品相同，又稱非壓力應急食品．因此，儲備食品的類型與食譜食品基本一致．壓力應急食品是指在乘員艙發生壓力應急時，航天員著航天服進行應急飛行期間食用的食品．根據壓力應急飛行時間的長短，壓力應急食品又分為航天服內進食和航天服外進食的應急食品．與食譜食品和儲備食品明顯不同，由于是在壓力應急情況下食用，與航天服間存在界面接口關系，必須與航天服相匹配．艙外航天食品是指航天員著艙外航天服進行艙外活動期間食用的食品．航天服內供食裝置由兩部分組成:一是流質供食器，二是固體供食器．救生食品是航天員返回著陸(或濺水)后等待救援期間食用的食品．由于救生食品是在返回后食用，所以不必符合失重時的進食要求，但必須考慮在地面可能出現的各種氣候條件下的進食要求，如在海上和沙漠地區．救生食品是從地面攜帶，返回后在地面食用，要求具有重量輕、體積小和熱能密度高的特點．

國外航天食品研究發展歷程

概述1961年4月12日，前蘇聯航天員加加林乘坐東方1號飛船首次航天飛行成功，人類從此進入載人航天時代［20］．美國已完成和正在進行的載人航天計劃有水星號、雙子星座號、阿波羅號、天空實驗室和航天飛機，1984年又開始了自由號國際空間站計劃，后因俄羅斯的加入，改名為阿爾法國際空間站．前蘇聯/俄羅斯已完成和正在進行的載人航天計劃有東方號、上升號、禮炮號、暴風雪號、和平號空間站，現參與國際空間站計劃．載人航天任務從簡單的體驗人在太空失重條件下生存的可能性，到完成各種科學研究、觀測、組裝、加工、維修等繁重科學實驗活動;航天飛行時間從十幾分鐘的亞軌道飛行到438天長期在太空生活和工作;航天器從簡單的單人飛船到多人長期航天飛行的國際空間站，載人航天事業取得了巨大成就［1］．在載人航天飛行之前，人們對這些特殊要求只能推測和想象．當時有些專家曾擔心，在失重條件下吞咽可能會很困難，食物可能會卡在咽喉處．前蘇聯的加加林和美國第一位航天員格林的航天飛行任務之一，就是在太空失重條件下進行進食試驗．隨著航天營養與食品工程研究的不斷深入，航天食品的類型和品種逐漸增加，食品的支持硬件也日益完善，當二者的復雜程度達到一定水平時，便形成了一個相對獨立的完整體系———航天食品系統．航天食品系統通常包括食品、包裝以及相應的儲存、制備、伺服、清潔、廢棄物收集與處理、漂浮物清除等一整套設備、裝置和用品［21］．航天食品系統的主要設計指標是安全、營養、方便、可靠，同時還要求重量輕、體積小、操作簡便、包裝要便于在失重條件下使用及較好的可接受性［21］．要達到這些目標，主要考慮三方面的因素:生物因素、操作因素和工程因素(見表2)，這些限制因素將3.2早期的航天飛行計劃以美國為例，航天食品系統是為滿足水星號和雙子星座號飛船工程設計的嚴格要求而發展起來的［23］．在水星號和雙子星座號計劃的短期航天中，食品的品種比較單一，由于沒有足夠的衛浴設施，加之食物貯藏能力有限，為減少排泄物，促進了低纖維食品的開發;后來，隨著飛行時間的延長，航天食品得以進一步發展，但此時的設計原則多是考慮到水的供給方法［21］．在阿波羅飛船上，水作為燃料電池的副產物可以充足供給，由此脫水食品得到廣泛應用．但當水是從地面運往太空再進行復水時，脫水食品的優勢則大大降低．“阿波羅”任務大大地推動了航天食品系統的發展，第一次在進食中使用了餐具，第一次使用了蒸煮袋，第一次食用輻照食品，這在美國航天食品系統的發展史上有著特別重要的意義［22］．天空實驗室計劃［24］天空實驗室食品系統是迄今為止最先進的食品系統，它包括冷凍、冷藏冰箱，食品的多樣性提高了感官接受性和營養價值．天空實驗室是美國第一個試驗型空間站，主要任務之一是研究長期失重對人體的影響，其中也進行了最廣泛的代謝研究，包括蛋白質，礦物質和水的代謝平衡研究．為了開展代謝平衡研究，天空實驗室采用了6天周期的標準食譜．食譜食品包括18種熱穩定食品，8種冷凍食品，3種中水分食品，11種干燥、輻照和自然型食品，25種復水食品以及10種復水飲料，并用這些食品搭配成代謝膳食．飛行前在地面密封艙內進行了3人56天的代謝實驗，對代謝膳食和實驗中37種營養素進行了分析．并從飛行前21天開始，到飛行后第18天為止，航天員一直食用航天食品，對飛行前、中、后的代謝樣品進行了6種特殊營養素的分析，提出了航天營養的基本要求．天空實驗室的食品系統比阿波羅、雙子星座和水星號計劃的食品系統有了很大改進．天空實驗室的內部容積比前幾個型號飛船都大，可居住空間為361m3(阿波羅為4.5m3，雙子星座為2.26m3，水星號為1.56m3)．天空實驗室上有相當大的貯藏空間，并配備了冷凍、冷藏箱和食品加熱器．天空實驗室食品系統的最大特點是包裝全面改觀，支持硬件配套齊全．如研制了折疊式聚乙烯飲水瓶，整蓋拉開式鋁罐包裝，配備了3種食品儲箱:一是食品普通儲箱，儲存溫度為5～30℃，用于儲存熱穩定食品、即食食品、復水食品和飲料;二是食品冷藏箱，儲存溫度為7℃，用于存放自然型食品中容易變質的食品和制備冷飲;三是食品冷凍箱，儲存溫度為－23℃，用于存放地面烹調好的冷凍食品和冰淇淋等．食品制備設備包括食品加熱器和水分配器;食品伺服設備包括餐桌、餐盤和餐具．餐盤用于固定一餐的各種食品．后改為食品加熱伺服箱，其表面有4大4小共8個凹槽，能卡住大小兩種鋁罐和復水飲料瓶．加熱器能將食品加熱到66℃，且有計時器可控制加熱時間．勺、刀、叉3種餐具和安全剪刀都經磁化，他們可被吸附在箱體表面，以防止飛走．這種設備和這種進食方法頗受航天員歡迎．航天飛機計劃［25］航天飛機是一種短期飛行的天地往返運載工具，可重復使用，代替一次性使用的運載工具飛船．具有將7名航天員和30t有效載荷運送到地球軌道的能力，由于航天飛機提供的質量和體積不大，可居住空間為74m3，而天空實驗室可居住空間為361m3，所以工程技術方面對食品系統的質量和體積限制要比天空實驗室嚴格得多，食品包裝和支持硬件也不同于天空實驗室，如電能和重量的限制排除了冷凍冷藏箱和微波爐的使用，用燃料電池水復水的脫水食品約占一半，其他由熱穩定食品、輻照食品、中水分食品及液體或半固體的調味品等組成．食品的總數要遠遠大于以前的任務階段，達150多種，大都不需要冷凍和冷藏的即食食品，或經簡單加水或加熱就可以食用的食品．在航天飛機上還為出艙活動研制了艙外航天食品和飲水，可提供2093kJ的14北京工商大學學報(自然科學版)2012年11月能量和1000mL的飲水．自STS－41D(航天飛機飛行任務編號)開始，航天員可以用標準食譜，也可從所列的150多種食品清單中選擇個人喜好的食品，來替換標準食譜中的食品，或自己設計食譜，但必須經營養專家的評價以滿足營養平衡的需要．在每次飛行中，還為每名航天員提供了2天的儲備食品，每天總熱量為8790.6kJ，以防著陸點惡劣天氣或不可預測的原因而需延長飛行時食用．由于在飛行中航天員有機會從儲備食品中自選點心或其他愛吃的食品，所以常常改變食譜．因此，在飛行中實際的膳食攝入情況與飛行前設計的營養平衡的食譜可能不一致，航天員很少抱怨食品質量或食品種類，但是，盡管如此航天員的營養攝入還是不足．在食品包裝方面，為減少食物系統所產生廢物的重量和體積，并考慮對廢物進行壓縮，對食品的包裝進行了改進，大量采用鋁箔包裝以降低包裝所占比例．隨著食品包裝的改進，進餐方式也發生了全新的變化．航天飛機廚柜是一個多功能食品支持設備．集成了包括食品儲柜、調味品儲柜、水分配器、強制對流加熱箱、餐盤和餐具儲柜、清潔衛生用品儲柜、廢棄物儲柜、個人衛生臺和食品制備臺．該廚柜的所有組件及內裝物品均采用了可靠的束縛、固定和連接裝置．水分配器可定量提供冷、熱水，強制對流加熱爐用于食品加熱．航天飛機食品系統的最大特點是趨于“地面化”，從食品的選擇到伺服方式都與地面接近，食品的種類和品種越來越豐富．由于航天飛機執行任務時間較短，沒有配備冷凍冷藏箱，復水食品采用燃料電池水復水．艙壓為一個大氣壓，在一定程度上可適當放寬對食品包裝的要求．航天飛機與和平號空間站聯合計劃［26］航天飛機與和平號空間站聯合飛行(Shuttle-Mir)計劃，是美國、歐空局、加拿大、巴西、日本和俄羅斯的一個合作項目，使用的是含有美國和俄羅斯食品的食品系統．美、俄航天員在和平號空間站上進行了111天至184天的長期飛行．和平號空間站的食品類型與航天飛機的類似，食品最短保質期為9個月．突出的特點是食品管理采用雙語(俄語和英語)數據庫，輸入兩國預先設計的食品條形碼，就餐時采用讀碼器掃描標簽并記錄食品攝入情況，用以進行航天飛行期間的代謝研究．國際空間站食品系統［27］國際空間站建造期間以航天飛機－和平號空間站型食品為主．居住艙提供居住和食品廚柜，包括放置不同食品的貯藏間，還有冷凍冷藏箱、微波爐．空間站的食品設計是盡可能接近地面食品，因此可接受性大大提高．國際空間站將利用太陽能電池帆板發電，部分水來自空間站的再生水循環使用，但不能滿足食品復水的需要．因此在空間站食品的設計時，大多數食品是不需復水的冷凍、冷藏食品和熱穩定食品，食品和水的補給多由俄羅斯的進步號貨運飛船運送，提供90天正常任務飛行的食譜食品和45天的儲備食品，以及艙外活動所需食品．食譜食品有冷凍食品、冷藏食品和常溫耐貯存的食品組成，按30天食譜周期設計，90天任務所需的食品放在多功能的后勤艙中，固定在軌道艙后再轉移到居住艙．居住艙中的食品櫥柜只能儲存14天的食品，每隔2周從加壓后勤艙取，沒有用完的食品要重新放回后勤艙中，以備后用．儲備食品要求盡可能小的體積和重量，但至少提供每人每天8732kJ的能量，保質期不少于2年．艙外活動食品與航天飛機相同．航天飛行期間的膳食攝入量研究營養攝入是航天員健康保證的基礎，美國從阿波羅、天空實驗室和航天飛機飛行期間對膳食攝入情況進行了監控，為了收集飛行中的數據，讓航天員在他們的日志中記錄食物攝入量，因手工記錄既不完全又不方便，后改用讀碼器掃描食品標簽，記錄下食品的名稱和一系列數據，同時輸入個人的ID碼及攝入量，自動記錄數據和時間．飛行結束后，根據記錄來計算營養攝入量［22］．天空實驗室任務進行了詳細的營養代謝研究，航天員的能量攝入量高于“阿波羅”和航天飛機計劃，達到推薦攝入量要求．阿波羅計劃中，航天員則由于廢物收集困難限制了他們的食物攝入［22］．航天飛機任務中，航天員沒有充足的時間去準備和進餐，加上空間運動病或沒有饑餓感，食欲有所下降［24］．在天空實驗室和航天飛機任務期間，與飛行前相比，航天員攝入的碳水化合物較多而脂肪少．天空實驗室計劃中的航天員每天消耗的流質食品更多．飲料和食物中水分的攝入充足，每天水的推薦攝入量大約是238～357mL/(MJ•d)或者最少2000mL/d，可有效預防脫水和腎結石的形成，但與飛行前相比，飛行期間攝入的水量仍然偏少［22，28］．在礦物質方面［29］，在天空實驗室和航天飛機任務期間，鈉的攝入量大約是4～5g/d，比1100～3500mg/d的推薦攝入量高，接近于各自飛行前的水平，分別為5141.7±886.8mg/d和3925±920mg/d，阿波羅計劃中，鈉攝入量低于其推薦攝入量，這也許是因為他們的食物攝入總量只達到規定能量要求的64%所致．天空實驗室飛行期間鉀的攝入量為3853.8±566.9mg/d，也超出其推薦攝入量．阿波羅和航天飛機計劃中航天員的鉀攝入量低于3500mg/d．骨中礦物質損失，尤其是在承重骨中，3個計劃中鈣的攝入量比1000～1200mg/d推薦攝入量低．在天空實驗室計劃中，鈣的攝入量(894.2±141.5mg/d)最接近規定值，這可能是因為航天員攝入了足夠的能量．阿波羅和航天飛機飛行中，航天員磷的攝入量在推薦攝入量內，但在天空實驗室中的攝入量則超過推薦攝入量．在天空實驗室和航天飛機計劃中，磷的攝入量比鈣攝入量的1.5倍(每日營養推薦量中磷的攝入量應小于1.5倍鈣的攝入量)要高．較高的磷鈣比不利于鈣的吸收．在天空實驗室和航天飛機計劃飛行中鎂和鋅的攝入與飛行前接近，但都是低于其推薦攝入量．低鋅會降低味覺和嗅覺的功能，進而會影響整個膳食的攝入．在微重力環境中，血紅細胞數量減少且血清鐵濃度升高．在航天飛機計劃飛行期間，鐵的平均攝入量為15.6±4mg/d，比飛行前(18±4.6mg/d)低，但是高于推薦攝入量．高鐵攝入有可能導致組織氧化損傷．鐵的推薦攝入量是航天飛行中持續關注的問題，尤其是在執行長期任務時．微重力會引起免疫系統細胞信號傳導的改變．航天飛行過程中乘組的能量及營養攝入量降低，直接的表現就是體重減輕，同時也觀察到免疫功能的改變．比如:分裂素的增殖反應降低與VB6、VB12、生物素、VE、銅或硒缺乏有關．遲發型超敏反應的降低與VB6、VB12、VC或鐵缺乏相關．蛋白質及個別氨基酸缺乏對多種免疫功能有深遠的影響．為航天員提供特殊營養是對抗航天飛行期間免疫功能失調最有效的措施［30－31］．航天飛行中VD、抗氧化劑(VA、VC、VE和β胡蘿卜素)及膳食纖維的攝入量沒有全面研究．關注VD是因為座艙內缺乏紫外線，紫外線是促進皮膚合成VD的關鍵因子．由于食譜和食品清單中VD偏少，需要額外補充．航天飛行使航天員暴露在比地面更大劑量的射線中，抗氧化劑可以防止因輻射引起的體內自由基損傷，所以研究它們的攝入量對航天員十分重要．以前報道表明，微重力環境條件下航天員出現便秘和航天運動病會影響胃腸道功能，膳食纖維和大量流質食物攝入有助于防止便秘［32］．膳食攝入監控研究表明，在攝入足夠能量的情況下，其他營養素都接近推薦攝入量．這可以認為航天飛行中營養素的生物利用率與在地面上基本相同．對于長期航天飛行，提供美味可口的食品，攝入足夠食物以滿足營養要求非常重要，需要鼓勵航天員盡可能廣泛食用食譜設計中的食品種類以確保營養平衡［33］．

我國航天營養與食品工程發展趨勢

本文作者：李昊李東旭陳善廣工作單位：中國航天員科研訓練中心人因工程國防科技重點實驗室

理論與方法基礎

雖然航天員艙外作業動力學具有特殊的物理背景，并且非常復雜，但究其本質，仍然符合普遍意義下的運動學和動力學規律，這些基本規律，構成了本文的研究基礎。非慣性系中的相對動力學根據動坐標系中對矢量求導的運算，有：（3）其中，n=μ/R3S姨為航天器平均軌道角速度，Δax，Δay，Δaz分別為Δa在相對軌道坐標系中的分量。式（3）描述了艙外航天員在與航天器固連的非慣性系中的動力學規律。多剛體動力學多剛體動力學研究中通常使用的方法包括：牛頓—歐拉法、拉格朗日法和凱恩法。文獻[9]對這些方法進行了比較。事實上，這些方法所建立方程中的運動變量可以通過數學變換證明是等價的[10]。換句話說，從數學角度，這些方法只是表達形式的不同，沒有本質區別；其主要不同在于方程在物理意義上的差異。由于著艙外航天服航天員多剛體模型的體段和關節較多，關節類型復雜，連接結構復雜，使用復雜的動力學方法難以給出其運動規律的直觀解釋，也不便用仿真實現，因此使用物理意義最為明確的牛頓—歐拉法建模。牛頓—歐拉法可以用如下方程組進行描述（4）其中，下標i表示體段編號，mi和Ii分別表示體段i的質量和慣量張量；第一個方程為牛頓方程，描述了該體段的平動動力學，第二個方程為歐拉方程，描述了該體段的轉動動力學。通過對系統中每個剛體的平動和轉動的迭代或回歸計算，就可以描述整個多剛體系統的動力學。對于式（4），若沿等號由左至右計算，則為正向動力學，若沿等號由右至左計算，則為逆向動力學。在實際應用中，通常根據已知條件和求解需要，選擇正向動力學或逆向動力學解算。

動力學建模

非慣性動力學環境建模根據節的分析可以發現，在以航天器為非慣r咬•圖1著艙外航天服航天員的幾何模型在該模型性動力學環境中，艙外作業航天員作為研究對象，時時受到非慣性環境的影響，因此，需要對一般在慣性環境中適用的動力學方程進行修改。修改后的牛頓—歐拉法所用的動力學方程變為：（5）其中，F軋t，C表示非慣性環境產生的牽連慣性力和科氏慣性力之和，h軋為該體段其質心到轉軸的矢量。按上述模型，將非慣性環境對艙外航天員的影響進一步轉化為一組時變的外力和外力矩的作用，能夠大大簡化整個系統動力學模型的復雜程度。著艙外航天服航天員動力學建模首先建立著艙外航天服航天員體段-關節的幾何模型。在傳統Hanavan人體模型的基礎上，結合著艙外航天服航天員的運動特點，建立幾何模型如圖1所示。圖中，小圓圈表示各體段之間的關節，小圓圈內的數字表示該關節的自由度數，該模型是一個具有16個體段、37個自由度的多剛體模型。在上述基礎上做進一步分析，可建立如圖2所示的拓撲結構模型。這是一個有向無環圖，能夠支持文獻所提出的動力學分析方法。任一體段的物理模型L定義為如下8元式：L=<ID,CG,m,IT,shape,scale,NoJ,PoJ>（6）其中：ID是該體段的編號；CG是該體段的質心坐標；m是該體段的質量；IT是該體段的慣量張量，用一個3×3矩陣表示，研究中為了簡化，一般只取其慣量主軸方向的值，即轉動慣量，因此這里的IT為一對角陣；shape表示該體段的形狀；scale表示該體段的大小；NoJ表示與該體段連接的關節的數目；PoJ表示與該體段連接關節的位置。根據對L的形式化表示，就可在仿真模型中為著艙外航天服的航天員各體段的物理參數。任一關節的物理模型J定義為如下7元式：J=<ID,DOF,B,F,position,orientation,range>（7）其中，ID是該關節的編號；DOF是該關節的自由度數；B是該關節所連接的基準體段；F是該關節連接的從屬體段；position是該關節的位置坐標，可以靈活地選取局部基準坐標系或B的體段坐標系作為參考坐標系；orientation是該關節的方向表示，通常以B的體段坐標系為參考坐標系；range表示該關節每個自由度的取值范圍。根據對J的形式化表示，就可在仿真模型中為著艙外航天服的航天員各關節的物理參數。航天服約束力建模艙外航天服除了對航天員的質量和運動屬性影響外，由于艙外航天服織物的作用，以及航天服工作狀態下內外壓強差的存在，導致航天服對航天員各關節的力/力矩表現出一種“遲滯”現象[11]，如圖3所示。針對這種“遲滯”現象，目前有許多模型可供使用，如表1。在上述模型的基礎上，深入分析艙外航天服的約束力特性，提出一種基于歷史信息的加權模型[4]，表示為：其中，τ表示艙外航天服的約束力矩，α表示與約束力矩相對應方向的自由度的關節角，集合｛αi｝表示α的歷史信息，集合｛βj｝表示其它自由度方向的關節角信息，qa，b為權值，通過物理實驗，參數分析等途徑獲得。使用此模型，能夠充分描述艙外航天服的“遲滯”效應，并適用于關節具有2個以上自由度的情況。圖4給出本文模型與美國EMU航天服肘關節的約束力測量曲線[12]的對比，可以看出二者曲線變化趨勢基本一致。

仿真實現

本文作者：劉黨輝蔡遠文王華陳景鵬工作單位：北京裝備學院

航天測試發射專業人才培養需求分析

近年來，我國航天發射任務明顯增加，載人航天、深空探測、二代導航、對地高分、新型運載火箭試驗、多平臺發射等新任務連續不斷。航天發射將呈現出零窗口發射、連續多窗口發射、快速密集發射、一箭多星發射、應急快速發射等發射新局面，參試人員兼崗、多任務并行情況普遍。高密度航天發射帶來參試人員的不足，也對測試發射人才素質能力提出更高要求。航天發射試驗任務涉及部門多，直接參與試驗任務的指揮和技術人員眾多，往往需要各級指揮機構組織協調并聯合決策。航天發射試驗是國家政治、軍事、經濟利益的集中體現，要求萬無一失，而決策的問題往往是隱藏很深的技術問題，決策難度大。為了較好地實施靠前決策和聯合決策，指揮層次日趨扁平化、管理日趨精細化，應急指揮情況越來越復雜、決策能力需求知識面越來越寬，迫切需要院校培養新型指技復合型人才。航天測試發射專業培訓對象主要來自（或即將分配到）總裝備部三個航天試驗基地、相關研究院所、二炮部隊和聯合作戰相關部隊。崗位范圍包括操作手崗位、指揮崗位、機關作試參謀崗位及其他與測試發射相關的試驗技術崗位。具體崗位涉及測試、發射、指揮、地面設備管理及氣象保障和勤務保障任務以及與之相關的組織指揮、總體協調、任務分析、諸元計算、遙外測及其數據處理任務等。航天測試發射專業人才培養包括任職教育和學歷教育。任職教育包括現職干部任職教育和生長干部任職教育，學歷教育包括本科生教育和研究生教育。不同的培訓對象對知識、技能的需求不同，只有掌握不同培訓對象的特點，才能在教學過程中科學施教，提高教學水平。

航天測試發射教研訓一體化研究

教學理論研究按照航天測試發射任務對不同層次人才知識和技能的需求，探討并構建了測試發射方向的“多層次、多目標、一體化”人才培養體系。通過定量化培訓目標，設計培訓方式、培訓內容、考核方式等，構建具體課程、專題的詳細完整的內容體系，嚴格課程設計、課堂設計、課件設計、試題庫設計，制定考核方式等。修改完善了研究生、本科生的培養方案和課程體系；創建了生長干部任職培訓、試驗中級指揮干部任職培訓、測發總師系統研討班等教學對象的培養方案與課程體系。航天測試發射人才培養主要服務于部隊航天發射試驗任務，因此，針對航天發射試驗任務現實存在的各種問題開展討論和分析，提出解決問題的思路和具體技術方法，全面拓展“貼近部隊、深入部隊、服務部隊”的教學研究。針對測試發射領域知識廣、測試發射可靠性安全性要求高的特殊性，研究并創新了“網絡型、實踐型、團隊型”教學手段。利用現代網絡信息技術構建“網絡型”教學平臺，通過網絡課程彌補傳統課堂教學存在的不足。按照學員培訓需求和培養目標，積極組織開展實地參觀、模擬訓練等“實踐型”教學，使其通過切身感受，擴展解決問題的思路和方法。通過研究團隊教學的特點及優勢，創建了“團隊型”教學模式。通過集體討論、集體備課，高度凝練了教學內容；通過集體指導、重點檢查，大幅提升了課堂設計水平；通過集體監督與標準化考核，有力督促了年輕教員的成長。教學方法研究在教學中探索了“問題型”專題教學方法，實現了從“收集現實問題——確定教學內容——組建專題教學組和評估專家組——設計教學專題——組織學員研討——完善教學專題——正式進入課堂”，已建成《航天試驗技術》系列專題、《航天發射安全性可靠性》系列專題、《航天試驗指揮》系列專題、《航天裝備應用》系列專題等。在教學中強化了“案例型”專題教學方法，航天測試發射是一項復雜的大系統工程，在過去的幾十年中積累了大量的實踐經驗與教訓，將這些典型實踐進行歸納，挑選合適的實踐作為案例教學。為此，針對航天測試發射教學，探索了“案例型”教學。案例教學的關鍵是選擇好的案例，在選擇案例時應注重啟發性、典型性、真實性和故事性。例如在《航天發射故障診斷》、《可靠性工程》、《安全性工程》課程時，通過典型的國內外大量的衛星發射、載人航天、載人探月、星際探測等航天任務實際案例，極大地調動了學員主動思考問題、解決問題的意識，激發了對航天發射事業的熱愛。對測試發射重大現實問題創建了“研究型”教學方法。測試發射專業教學中除了通過集體授課解決共性問題，更多是采取課題研究的方式解決個性問題，即采用“研究型”教學方式。通過組織觀摩優秀教員的授課、精品課程的建設，組織學習優秀論文，探討提高教學的思路和方法。通過資助教員開展教學研究課題，針對教學的經驗和問題進行總結。對于任職教育學員，按照預先收集的測試發射相關領域的現實問題，學員自愿組合成課題研究小組，導師負責指導學員組針對特定問題進行研究。對于學歷教育，采用課程小論文的形式，針對某一個特定問題開展研究，提高其解決問題的綜合素質。師資隊伍建設研究構建了“首席教授+專業方向帶頭人+中青年骨干”教研訓團隊。學科師資隊伍由17人構成，擁有多個獨具特色的研究方向，為人才培養保證了充足的師資力量。由航天測試發射學科首席教授牽頭，以各專業方向責任教授為組長，以高職和中青年骨干為核心，構建多個教研訓團隊。通過定期召開會議，總結經驗，發現問題，共同商討解決問題的措施和辦法，并為學院教學改革出謀劃策，從而極大地發揮了教研訓團隊的集體力量。采取“調研+代職+參與任務+進修+引進+外聘”方式強化師資力量。通過組織和鼓勵教員走出校門，進入航天試驗部隊、航天工業部門代職鍛煉、接受培訓，了解學員所需，了解產品、了解工程化過程。目前，航天測試發射專業師資隊伍的知識結構比較完善，覆蓋了從裝備的使用操作、工程技術到頂層設計與規劃等方面的知識，基本滿足了任職教育和學歷教育的需求。制定“傳幫帶+競爭上崗+公平考核”激勵制度。教學質量的提升也取決于合理的激勵制度。對于經驗豐富的高職教員，要發揮“傳幫帶”的作用，要對搞得好的高職教員實行合理獎勵。同時，對于授課教員，采用“競爭上崗”的方式，促進高職教員，鼓勵年輕教員，提高整體授課質量。對于教學質量的評估需要做到“公平考核”，由授課質量專家組、學員按照一系列指標打分，結合教員自評，給出綜合評定成績。另一方面，通過凈化競爭環境，制定合理的獎懲制度，積極調動教員的積極性，杜絕“等、混、差”的消極思想。教研訓一體化平臺建設研究為提高測試發射教學質量，需要為教員、研究生學員和總師班學員的科研和技術推演提供一個平臺；需要為學歷教育和生長干部任職教育學員的指揮、操作和技術學習提供一個平臺；需要為輪訓班學員學習測試發射新技術提供一個平臺；需要為中級指揮學員進行指揮演練提供一個平臺；需要為多層次學員聯合演練提供一個平臺。為此，開展了航天測試發射教研訓一體化平臺構建研究。通過將已有試驗設施設備、科研試驗設備、學科建設新購設備、教學科研訓練軟件系統，按照模塊化、功能化、系統化、網絡化等原則集成，構建了航天測試發射教研訓一體化平臺。使得測試發射方向的基礎設施設備得到系統改造，教學環境得到進一步完善，科研環境得到極大加強，訓練環境得到全面升級。航天測試發射教研訓一體化平臺主要新建項目包括：航天測試發射指揮模擬訓練系統、新一射場測發信息檢測分析系統、CZ-3A系列運載火箭多路測試信息采集處理系統、運載火箭遙測數據判讀系統、CZ-3B運載火箭控制系統模擬器等。如航天測試發射指揮模擬訓練系統用于對運載火箭測試發射操作、組織指揮級技術勤務保障等方面的訓練，系統主要包括發射站指揮所分系統，以及運載火箭控制、動力、利用、遙測、外安、勤務等模擬訓練分系統。該模擬訓練系統為本科生、研究生、生長干部、測試發射中級指揮干部等提供了良好的訓練環境。

航天測試發射教研訓一體化實踐

本文作者：史國棟翟源景工作單位：中國人民解放軍裝備學院航天裝備系

研制和操作各個階段的管理決策，決策問題包括設計替換、危害優化和減少風險方案的選擇；②必須針對各個項目采用與之相適應的風險分析方法，靈活、綜合使用各種風險分析方法；③先用定性分析方法（如危險分析、FMEA），在定性方法不能精確描述風險時再用定量風險分析方法；④必須逐步采用新的定量風險分析方法，并與舊的定量風險分析方法的分析結果對比，然后進行綜合評價。所使用的數據必須準確、可靠；⑤應跟蹤、評價和記錄各種減少風險的方案，如果實踐證明這種方案不可行，應采用其它風險減少效果好的方案，應收集各種元件每次風險分析數據供下次使用。

歐洲空間局（ESA）的風險管理

因此，ESA在標準中（PSS-O1-401）規定進行定量風險分析應說明用于風險評價的數據源的主、客觀性，并加以分類。用于風險評價的數據源有：①專家經驗數據（完全主觀的）；②相似工程中獲得的數據（部分主觀）；③從過去產品中得來的數據，如通用零件數據（客觀）；④直接從相關試驗中獲得的數據（客觀）。同時還應考慮如下因素，鑒別所用數據的可信度：①專家的數量與類型；②試運行數；③與系統正常使用有關的數據量。應規定一個可接受的最小數據置信水平，由此來決定哪些數據可用于分析，應使用所有的可接受數據（無論是主觀的還是客觀的），應考慮獨立的風險參數和主、客觀數據的置信水平，應給出分析結果數據的置信水平及其主、客觀性質。ESA還制定了降低風險的準則：①在保證系統完成任務的前提下盡可能地合理和符合實際地減少風險；②系統風險不應超過由相應系統環境引起的風險。項目經理應根據不同項目的特性采取相應的降低風險措施[9]。

我國航天試驗的風險管理現狀

正是由于風險意識薄弱，導致我國航天工業風險管理理論與方法相對于國外航天工業發展較慢。我國目前對于航天風險越來越重視，對于國外航天領域比較關注。在理論研究方面，主要是介紹國外的風險管理理論及方法，黃芬[11]在航天工業管理上發表了“國外大型航天工程的質量和風險管理經驗”文章以及一些學者寫出了有關可靠性與風險方面的著作[3,12-15]，介紹了航天領域風險分析的一些方法研究。我國發射場風險分析現在也是處于起步階段，大多是定性分析，缺乏評價的指標體系與系統性。XX試驗基地采用定性分析開展載人航天發射場可靠性安全性分析評價，針對載人航天發射場測發系統的危險源、危險時段和危險工序，按照風險評估方法，給出安全性評估結果，開始了我國航天發射場的風險評估進程。XX試驗基地開展了發射場試驗任務過程中的風險分析，采用故障樹方法和故障模式、影響及危害性分析方法進行了試驗任務彈上某產品的風險分析、辨識以及評估。XX試驗基地將風險管理納入質量管理體系中，通過任務前的風險預測和識別、風險排序及制定預防措施，任務中的風險跟蹤控制和任務后的風險總結，系統地對每一次任務進行全程風險管理。近年來，風險分析(風險識別與評估)同樣列為我國各類應用衛星、運載火箭和其他空間飛行器的概念研究和方案可行性研究的重要內容和評審項目。在新武器裝備、戰略導彈研制的可行性分析和方案認證時，必須進行風險評估、分析。

航天試驗集成訓練模式

（一）統一訓練模式，創新集成訓練方法航天試驗集成訓練理論研究包括基本定位、主體對象、主要內容、方法步驟等。航天試驗集成訓練定位于提高受訓學員的航天試驗任務遂行能力，受訓主體對象包括航天試驗指揮團級指揮、營級指揮、參謀業務和生長干部任職培訓學員，訓練的主要內容包括航天試驗指揮想定作業、綜合研討和綜合演練。據此，確立了“以航天試驗任務為背景，以指揮綜合演練為核心，以想定作業和綜合研討為支撐，各專業方向各層次學員集成訓練”的訓練思路，明確了“想定引導、實裝接入、仿真系統支撐、多級指揮機構協同演練”的集成訓練模式。（二）緊貼試驗任務，著眼崗位能力培訓開展航天試驗集成訓練，必須緊貼航天試驗任務實際，依照航天試驗任務編成確定訓練編組，將訓練對象融合為有機整體。航天試驗集成訓練按照“總部—基地—部站”三級分別設立總部指揮控制中心、基地指揮所（含發射基地與測控基地）和站指揮所（發射站、測控站、通信站）等11個指揮所，分“規劃論證—任務實施—總結評估”三個階段進行，突出航天試驗任務的指揮、協調和應急事件處置等訓練內容，著重訓練學員組織計劃、指揮協調和應急決策等崗位任職能力。（三）堅持指技融合，突出任務集成訓練開展高水平的航天試驗集成訓練，必須堅持指揮與技術融合。航天試驗工程技術密集，技術狀態決定任務進程。充分發揮試驗信息的匯集與處理、指揮信息的生成與決策能力，促進各種試驗力量、試驗裝備的有機融合，是提高試驗部隊整體試驗能力的重要因素。航天試驗集成訓練的實質，就是依照航天試驗任務目標與流程、技術與指揮崗位職能，充分發揮信息系統的信息資源支持與實裝設備信息接入功能，由多級“參試”人員參與，完成一個完整的任務過程演練，學員得到崗位體驗和崗位鍛煉，使指揮與技術在這一過程中得到充分融合，提高在一定技術條件下的任務組織指揮能力。

航天試驗集成訓練方法

（一）統一規劃航天試驗集成訓練內容以復雜環境條件下典型航天試驗任務為背景，以航天試驗任務流程與指揮程序為主線，著眼司、政、后、裝、技各類型崗位任職需求，整體規劃航天試驗集成訓練內容，編寫集成訓練企圖立案、基本想定、補充想定等，為實施想定作業、綜合研討、綜合演練、指揮所研討提供依據和指導。（二）分層次開展想定作業與綜合研討任職培訓學員在完成專題學習后，按照航天發射、航天測控兩大專業方向，區分航天團級指揮、營級指揮、連級指揮、參謀層次，依據系列想定開展航天試驗指揮想定作業，圍繞航天試驗任務中的故障、突發事件處置等熱點、難點問題開展綜合研討。（三）基于模擬系統實施綜合演練實施綜合演練時，按照總部、基地、團站三個層次設置全航區指揮機構，根據任務實際設置各指揮所編組，明確每名學員的崗位與職責。基于研發的模擬靶場，在導演部的導調下，各指揮所實施航天試驗任務的組織指揮與突發事件處置。（四）按指揮機構開展跨專業綜合研討綜合演練結束后，各指揮所結合演練過程中的各種問題與演練結果，開展跨層次的綜合研討，總結理論學習、集成訓練的收獲，剖析自己崗位任職能力水平與不足，提出航天試驗部隊建設發展的對策建議等。

航天試驗集成訓練平臺建設

（一）以任職教育需求為牽引，科學確定項目建設目標為實現航天試驗集成訓練，組成跨專業專家組成的專門論證小組，深入基地調研，組織受訓學員座談會，整合學院軍事航天學科專業資源，研制航天試驗集成訓練平臺，組建航天試驗訓練中心，確定航天試驗集成訓練平臺的建設目標：從實際出發，按照實驗室中心化、集約化建設思想，以人才培養需求為牽引，綜合運用計算機網絡技術、仿真技術、系統集成技術等先進技術，建設一個集航天試驗指揮、測試發射、測量控制和試驗通信系統于一體的半實物分布式模擬靶場，作為軍事航天學科群的教學科研基地，以滿足多專業、多層次教育訓練和科學研究的需要。（二）結合實際優化頂層設計，集智攻關設計總體方案平臺建設的關鍵是抓好頂層設計。航天試驗訓練中心總體組提出了總體建設思路，確定“中心化、集約化”的建設原則。經過綜合論證分析，確定航天試驗集成訓練系統主要由試驗指揮、測試發射、測量控制、試驗通信、遠程教育訓練、系統管理等6個分系統共計33個子系統組成，并擬制了總體技術方案和6個分系統技術方案、建設實施方案等（如圖1所示）。（三）強化項目管理，嚴把質量關，組織精兵強將實施建設為保證集成訓練目標的實現，召開航天試驗訓練中心工作會議，成立航天試驗訓練中心建設領導小組、總體組、項目辦公室和6個分系統建設小組等組織機構，共有5個單位的50余人參與了研究建設。為保證航天試驗訓練中心建設質量，項目實施工程化管理和文檔資料配置項管理，并嚴格按照《總裝備部軟件工程技術規范》進行軟件方案設計、模型設計、詳細設計、測試和評審，實裝設備按照主流試驗裝備構建。參建人員結合專業，立足指揮，深入調研，不斷深化對航天試驗任務的認識，主動了解部隊任職崗位需求，積極探索院校開展航天試驗集成訓練的方式方法。（四）注重理論、技術、方法創新，建設功能完善模擬靶場高度重視理論、技術與方法創新，圍繞集成訓練發表學術論文40余篇，積極采用信息化、網絡化手段，基于HLA技術，建成了集航天試驗指揮、測試發射、測量控制和試驗通信于一體的半實物分布式模擬靶場。其中，測試發射分系統主要建成了飛行器控制半實物仿真實驗室、CZ-3B控制系統模擬器、航天測試發射全數字仿真系統；測量控制分系統研發了測控指揮一體化訓練平臺、飛行器動態模擬器、遙測中頻信號記錄設備，引進了新型USB設備終端；試驗通信分系統改造了SP30程控交換系統，購置了SDH光纖傳輸系統、時統服務器、指揮調度系統，研制了航天通信模擬訓練系統；試驗指揮分系統建成了航天試驗指揮專業教室，研制了總部、發射基地和測控基地三個指揮所的航天試驗指揮模擬訓練系統；系統管理分系統研制了訓練任務管理與導調、運載火箭模擬、衛星模擬、基礎信息庫等15個軟件，實現了航天試驗集成訓練的集中控制與管理功能。中心建設集成了200余臺套測發、測控、通信專用設備和700余臺套通用設備，實現了互聯、互通，形成了功能完善、性能先進的模擬靶場（如圖2所示）。共設置了訓練崗位5類91個，可同時容納91人開展訓練，能夠用于設備級、子系統、分系統和全任務集成訓練。

摘要：隨著國家不斷加強航天事業的力量，航天企業的生產任務也日益增加，其中外協外包占據了很大的比重，外協外包產品的質量水平關系到航天產品的質量水平，提高外協外包產品的質量水平是保證航天產品質量水平提高的有效方法。本文結合實際經驗，主要探討了航天產品在外協外包中存在的風險,風險產生的原因，及其對這些風險的控制措施。

關鍵詞：航天產品；外協外包；風險控制

隨著國家對航天事業的大力投入和航天技術的快速發展，航天技術也被提出了更高和更多樣化的需求。航天企業逐漸向“企業化、市場化”的方向轉型，任務需求進一步增長，任務難度也進一步加大。為滿足任務要求，在不大幅增加投入的情況下，擴大研制生產規模，實現產品配套能力快速增長，實施外協是一條有效的途徑。然而隨著外協任務規模和協作單位數量的增長，因外協而引發的質量、進度等問題日益突出，不僅給項目的研制造成了較大影響，同時也對企業自身的外在形象和長遠發展造成了較大影響，因此做好外協外包過程中的風險控制十分重要。本文對航天產品外協外包過程中存在的主要風險及風險成因進行了分析，并提出了防控措施，對航天產品外協外包過程中的風險控制具有一定借鑒意義。

一、外協外包中存在的風險及影響

航天產品外協外包風險主要包括外協外包單位選擇風險和外協產品質量風險。（一）外協外包單位選擇風險。如果對外協單位資質、能力建設監督審查不到位，容易導致外協產品質量存在隱患或計劃執行滯后的問題。特別是對一些長期承擔配套任務的分工定點外包單位的資質、科研或生產加工能力認識不充分，往往會導致外協單位不能適應高密度條件下的航天型號產品科研生產任務要求的情況發生,而在個別新技術的研發中，由于涉及部分非優勢的專業技術外包，在尋求外部協作單位時，容易出現關鍵技術流失、利益輸送的問題。（二）外協外包產品質量風險。1.制度程序不完善。航天系統的管理體制和產品的性能特點決定了外協配套單位相對比較穩定和集中，許多其它領域的合格供方都是僅此一家，缺乏競爭力。而這些外協單位良莠不齊，一些單位人員素質和質量意識薄弱，對航天企業的質量管理要求理解和執行不到位，自身又缺少行之有效的質量管理體系及完備的控制手段，可能造成產品質量可靠性不高的問題。如果對外協單位產品執行質量管理要求不嚴格的現象難以得到有效控制，有可能會出現某些關鍵的外協外包產品重復出現重大質量風險。2.過程監控不到位。大部分外協單位不屬于航天系統內部單位，導致航天企業對對外協單位產品要求的落實情況無法及時監控或是監控不到位，無法全面掌握產品質量控制過程。3.技術溝通與信息反饋不充分。對于外協單位，對承接的外協件缺乏透徹的理解和過程分析，特別是對新加工的產品，沒有仔細消化和理解技術文件就急于加工，一旦發生了產品加工質量問題，還不清楚，致使外協件質量處在失控或半失控狀態。如果供需之間、生產過程的各道工序之間信息傳遞不暢，外協單位在加工過程中對出現的過程質量異常情況沒及時向航天企業進行反饋，則會導致相關系統的技術性能不能滿足設計要求。4.外協交付節點不按時。外協單位出于企業經營的考慮，承接了大量的生產任務，而加工設備、崗位人員、原材料供應等環節均不具備相應的能力，或是因業務外包過程中出現了設備損壞、安全事件等意外事件導致不能按計劃節點交付，致使型號產品交付、試飛進度拖延。

二、風險解決方案

本文作者：張成楊海成莫蓉王曉君陸小蕊工作單位：中國航天科技集團公司

項目化程序模型的構建

本文以航天技術應用產業發展所面臨的環境為背景，以項目管理的思想，通過實踐總結和邏輯思考，將企業運營過程中重復性的作業看作合同或單次活動（受時間、進度、質量、成本約束）的一次性項目，采取項目化下“責任人”的管理方式，建立一個項目化的程序框架模型，研究航天企業在一個體系、兩套模式下實施航天技術應用產業的內部運營管理機制，以期在一定程度上適應市場的需要。（一）項目化管理的定義、特點和目的定義：項目化管理就是在項目管理的理念、方法、工具上對非項目類工作、任務進行識別，采取責任人管理的一種企業運營管理模式。特點：（1）以合同或單次活動為依據；（2）賦予責任人對于項目實施過程中需要的人、財、物等資源的支配權力；（3）實施過程是一個PDCA的閉環管理過程。目的：（1）劃分責任，滿足客戶的要求；（2）加強內部橫向聯系，控制生產成本；（3）實現企業戰略，提升企業信譽。（二）項目化程序模型1．項目的評審和立項項目管理并非萬能管理，項目以及項目管理有其明確的范圍和特點。開始一項新的項目之前，首先需要判斷是否適于使用項目管理，這是航天技術應用產業項目化實施的首要環節，也是關鍵環節。只有從完善、加強項目初期評審和立項的工作開始，才能更好地規劃、把握市場需求，為今后項目化的實施、發展做好基礎工作。（1）結合企業特點進行市場調研，確定立項內容傳統的項目管理側重于“如何做”，項目責任人是執行者，項目完成后，再尋找用戶。而現在更應該重視“做什么”，重視對市場和用戶的需求分析，所以應就某一項目進行充分的市場調研，能夠準確地描述市場和用戶的需求，并能結合企業特點提出立項申請，以便企業能夠掌握準確信息，為確定是否立項提供依據，真正達到項目的宗旨。（2）市場導向下的經濟可行性分析項目確定后，必須進行經濟可行性分析。一個項目或產品在開發出來后，能否達到或低于現行市場需求價格是其經濟可行性的重要指標。若能夠低于這個產品的市場價格，那么至少在價格上，此產品具有優勢，這個項目就是可行的。經濟可行性分析就是以“做什么”的態度，在充分重視市場研究的基礎上，通過對立項項目進行成本、費用、市場的分析，力求在其價格、成本上論證其可行性。（3）企業內部技術條件可行性分析技術的可行性對于項目能否順利、高質量完成起著很重要的作用，通過技術可行性分析，項目也有可能從設計、工藝角度進一步降低制造成本，能夠更好地滿足市場對其價格的需求，為經濟可行性的進一步確定提供技術保障。2．項目的實施（1）選擇項目實施方法如何使項目責任人的管理更具有吸引力，更能發揮人的主觀能動性，針對不同類型的項目可采取不同的管理方法。第一，新產品開發項目經費包干法。對此類項目采取總經費包干使用，由項目組自行支配，在項目完成后，節約經費作為項目組獎勵，超支經費作為項目組處罰。企業對于研發的項目，可采取項目經費包干法，充分調動研發人員的積極性，在高質量完成項目的同時，減少研制經費。項目組成員不僅在技術上得到了提高，而且在物質上也得到了滿足。第二，承攬項目成本控制法。對此類項目企業在產品生產過程中，嚴格控制生產周期、產品質量、目標成本。超出成本的項目，給予相應比例的處罰，實現節約的項目，給予相應比例的獎勵。第三，重大項目目標驗收法。對于企業的一些重大項目，如質量體系認證、技改等，為了能夠按預定目標完成，企業確定該類項目的責任人，并與其簽訂項目責任書，規定其目標值。最終達到目標的，按項目節約費用的比例給予獎勵；不能達到目標的，按項目發生費用的比例進行處罰。（2）確定項目責任書內容項目一旦經過評審通過后，項目責任人管理部門受企業委托，就評審過程中經濟指標和技術指標會同有關業務部門與責任人或責任單位簽訂項目目標責任書。責任書中應該明確以下內容：項目名稱、責任人、完成目標（經濟指標或技術指標）、項目經費、項目責任人職責、完成日期及獎罰政策。（3）實施項目追蹤管理項目責任人管理單位對所簽項目應實施動態追蹤管理，及時了解項目進展情況，便于及時協調、解決項目在廠內的運行問題。責任人也應就項目運行進展情況與項目責任人管理單位積極配合，為項目的良好運轉提供保障。3．項目驗收總結工作項目在達到目標后，驗收總結工作也是一個必不可少的環節。項目在進行過程中不僅產生了一定的實物，同時也產生了大量的資料、信息。整理歸類這些資料信息對于項目的鑒定驗收具有舉足輕重的作用。作為責任單位應該將這些材料保存完整，這樣才能夠使項目管理部門對項目完成情況給予客觀、公正的評價，并為今后類似項目提供參考。（1）驗收前的準備工作項目責任人管理單位按項目要求的完成時間，提前向項目責任人通知，并根據所簽項目責任書發出項目驗收的內容提要，負責召集有關單位進行驗收評審前的一系列準備工作。（2）嚴格執行責任書規定內容項目簽訂后就應嚴格按其內容履行，這是為了維護項目責任書的嚴肅性。同時應該讓責任人清楚意識到，完成較好的項目可以得到相應的物質獎勵；相反，完成不好的項目，延誤生產進度，毀損企業形象，責任人則會受到相應的經濟處罰。（3）文件資料的歸檔項目在完成過程中會形成一些有用的信息資料，這些是企業的無形資產，應予完整保存。作為項目閉環管理的最后一環，重要性是非常突出的，應要求項目組按企業檔案管理要求及時收集、整理、上交資料，為項目的最終完成做好收尾工作。通過以上項目化在航天企業內部管理的實踐總結，建立項目化程序模型圖，見圖1、圖2。

應用實例

基于項目化程序模型，按照航天某企業的內部組織架構，本文建立了項目化程序模型。針對2010年同為青海鹽湖海納公司轉化器產品標的為5346萬元的承攬合同，企管處按照工廠項目化管理辦法，對本次承攬合同提出了項目化立項申請，通過廠領導的審批，起草了《青海鹽湖海納公司轉化器產品承攬合同項目責任書》，其內容為：（1）項目名稱：青海鹽湖海納公司轉化器產品加工制造。（2）責任人：容器分廠廠長。（3）完成目標：按合同要求按期、保質交付。（4）項目經費：合同預算。（5）責任人職責：項目資金和與項目有關的廠內相關資源的調配和使用。（6）獎罰政策：成本控制法。第一，合同額的1％作為項目組的獎罰基數。第二，成本降低額的10％作為外協外購人員的獎勵基金。第三，進度提高或延遲1天，合同額1％中的20％作為獎罰基數。通過該項目的實施和運營，結合2007年項目的原有模式，運營效果對比如表1所示。通過項目化管理的運用，降低了近10％成本，提高了交貨期近2個月，達到了很好的效果。

在航天技術應用產業所處的特殊航天體制下，一方面在優選和界定項目的基礎上，通過對項目責任人的確定、項目實施和驗收各環節全過程的追蹤管理，并采取簽訂項目責任書的形式來落實項目的目標，能夠促進項目的圓滿完成，滿足客戶的需求；另一方面通過項目化的管理方法，調整企業內部管理機制，解決由于特殊體制造成的航天技術應用產業的發展瓶頸，提高勞動生產率，降低生產成本，實現了企業的發展目標，能夠為同類型企業的運營管理提供一種思路和方法。

航天研究所是主要針對航天科學技術而設置的研究中心，是國家重點扶持的對象。與其他類型的研究所相似，航天研究所的人員構成以航空航天相關專業的技術研究人員為主，此類人群的學歷較高，且具有較強的創新力，并具有明確的職業訴求和發展方向。在航天研究所人才管理工作當中，薪酬管理是一大重點內容，合理的薪酬結構不僅可以保證航天研究所內部的穩定性，減少因為薪酬不合理所引發的內部矛盾，同時也是航天研究所吸引人才、留住人才的關鍵所在，甚至將影響到員工的工作積極性和創新性。由此可見，加強薪酬管理工作的分析研究，對于推動航天研究所的穩定發展具有一定的現實意義。

一、薪酬體系的設計原則

從某種角度來看，航天研究所的薪酬體系取決于研究所自身的研發效率和經濟回報率，即經濟效益的增加可以帶動薪酬總額的增加。薪酬體系的設計強調均衡、公平原則，其主要包括以下幾個方面：一是業內公平。薪酬的高低將影響到人才的最終流動方向，航天研究所需要保證自己的薪酬結構在業內屬于平均水平。二是所內公平。眾所周知，不同的工作崗位、資歷及能力將影響到員工的薪酬等級，航天研究所的薪酬體系需要盡量保持所內公平，但要根據崗位和能力的差異性適當調整薪酬結構。三是員工公平。航天研究所需要設置公開、客觀的績效考核體系，依據員工的績效成績來決定薪酬等級和獎金數量。

二、航天研究所在薪酬管理方面存在的問題分析

從航天研究領域的發展現狀可以看出，首先，人才流失是每一個航天研究所面對的主要問題。相關調查顯示，導致人才流失的主要原因包括前途不明朗、薪酬不合理、工作模式不合理、改革落實不到位、形式主義過于嚴重等。同時，航天研究所長期存在著內部分配不合理的情況，其內部分配核心更加傾向于在研究所工作多年的老員工，即并非以能力高低來進行分配，而是以資歷高低進行分配，尤其是航天研究所的核心團隊成員，會因為薪酬差距而產生心理落差。其次，航天研究所的激勵體系也存在不合理的問題，過于單一的激勵體系無法達到激勵員工的效果，且現有的激勵方式主要以獎金、福利為主，而涉及固定薪酬、崗位晉升的激勵內容則相對較少。最后，航天研究所長期將工作重心集中在核心業務方面，而對于薪酬管理等配套管理工作的認識程度較淺，現行的薪酬管理體系存在諸多的不合理問題，與員工的實際需求和特殊需求相脫節。從某種角度來看，當航天研究所為員工發放的福利與其實際需求之間缺乏聯系的情況下，員工并不會因為福利的發放而提高工作積極性。

三、給予航天研究所薪酬改革的建議

盈利效率比較

近5年來4家公司凈利潤的變動情況，從中可以看出2011年超碼科技凈利潤率達14.39%，是凈利潤率最高的一家，并且自2009年以來一直保持領先地位；襄陽化學凈利潤率自2009年開始快速攀升，2011年達到11.59%，比2009年提高7.3個百分點，位居第二；中天火箭凈利潤率保持在10%以上，2011年為10.53%，位居第三；航天材料近3年的凈利潤率保持在6%左右，2011年為5.87%，比超碼科技的凈利潤率低8.5個百分點，位居最后。4家公司凈利潤率的差異，一方面源自于行業和市場競爭程度的差異。例如，從能夠直接體現公司產品獲利能力的毛利率指標看，2011年超碼科技與航天材料的差異達8.8個百分點，與凈利潤率的差異幅度保持了一致，如圖2所示。這主要是因為超碼科技的主導產品——氫化爐用炭/炭熱場材料，在可靠性、穩定性和節能降耗等指標上大幅度領先于國外同類產品，國內市場占有率超過70%，具有一定的市場壟斷性優勢。而航天材料使用航天防腐技術研制出的雙金屬復合防腐管道產品主要應用于國內石油行業，但主要是用于替代傳統石油運輸管道，屬于競爭較為激烈的行業，同時鋼材、銅材等主要外購原材料的價格持續攀升影響到復合管產品的毛利率。另一方面，凈利潤率的差異也源自于管控能力的不同，各公司對于營業費用、管理費用和財務費用等控制的差異程度也是造成盈利能力差異的重要因素。例如，2011年中天火箭與航天材料的毛利率非常接近，但兩者凈利潤率的差距卻達4.7個百分點，這主要是航天材料的管理費用占收入比率、財務費用占收入比率分別比中天火箭高出3.8個和1.5個百分點所致，而中天火箭的期間費用占收入比率在4家公司中最低，為13.55%。此外，綜合圖3~5的情況來看，超碼科技、襄陽化學、航天材料3家公司的期間費用占收入比率均在17%左右，這也使3家公司間凈利潤率差異與毛利率差異的幅度大致保持了一致。

財富創造能力比較

凈資產收益率是企業盈利能力的核心指標之一，也是最具綜合性和代表性的指標，并且不受行業的限制、適用范圍強。凈資產收益率越高反映了管理層運用股東投入資本帶來的收益越高，資本的運營效率越高，體現了管理層創造財富的能力。圖6列出了4家公司的凈資產收益率情況，其中2011年襄陽化學的凈資產收益率達32.61%，成為最高的一家，高出第二位中天火箭11.7個百分點，而凈利潤率和毛利率位居第一的超碼科技，2011年的凈資產收益率只排到第三，比襄陽化學和中天火箭分別低20和8.4個百分點。為了進一步分析影響凈資產收益率差異的原因，按照杜邦分析法將凈資產收益率指標進行因素分解，即凈資產收益率=凈利潤率×總資產周轉率×權益乘數。由于凈利潤率之前已經分析過，下面著重分析總資產周轉率和權益乘數的影響。總資產周轉率反映了企業全部資產的使用效率，在銷售利潤率為正的情況下，總資產周轉越快，企業的盈利越多、為股東創造的價值越高。圖7列出了4家公司近年來總資產周轉率的變動情況，從中可以看出，2011年中天火箭和襄陽化學的總資產周轉率比較接近，分別達0.94和0.91；而航天材料和超碼科技的總資產周轉率整體呈現下降趨勢，2011年分別為0.71和0.65。航天材料資產周轉率低的原因在于存貨量大且增長快速，其存貨金額從2007年的3千多萬元快速增長到2011年的8千多萬元，2011年存貨占流動資產比率達22.3%，比其它公司高出5~6個百分點；同時，航天材料2011年的固定資產周轉率也僅為4.35，遠低于中天火箭的7.87。超碼科技總資產周轉率低的原因主要在于其固定資產占總資產比率最高，為23.79%，而固定資產的周轉率最低僅為2.73。權益乘數是總資產與所有者權益的比值，權益乘數越高，反映了企業使用了更多的外部資產（債務資本）來進行運營，也就提高了企業自有資產（權益）的盈利能力；但是權益乘數越高，企業的負債程度越高，財務風險也越大。圖8列出了4家公司近年來權益乘數的變動情況，從中可以看出，襄陽化學始終保持了較高的權益乘數，2011年達3.08；航天材料和中天火箭2011年的權益乘數比較接近，分別為2.08和2.11，超碼科技最低為1.35。襄陽化學由于2008年9月~2009年7月自籌資金近2千萬元建設百萬套汽車安全氣囊生產線，導致公司權益乘數在2009年達到最高峰4.39，此后實現了持續下降，但權益乘數持續遠高于其它3家公司，也體現出管理層利用財務杠桿加快發展的決心和對債權融資的偏好，當然也與公司的債務成本較低密切相關。而超碼科技的權益乘數長期在4家公司位居最低，更多地體現出管理層比較謹慎的財務政策。為了定量地分析各因素對4家公司凈資產收益率的影響，筆者引入航天動力技術研究院2011年和2007年有關指標數據作為分析基準值（2011年各項基準值與2007年相比均有改善），運用差額分析法分別計算了凈利潤率、總資產周轉率和權益乘數對凈資產收益率指標變動的影響，計算結果分別見表2和表3。2011年的定量分析結果表明，襄陽化學的高凈資產收益率得益于公司較高的權益乘數和資產周轉率，中天火箭較高的總資產周轉率也有助于凈資產收益率的提升；超碼科技雖然擁有凈利潤率優勢，但是較低的資產周轉率和相對保守的財務杠桿使其凈資產盈利能力沒有得到最大化的體現；航天材料的凈利潤率偏低和總資產周轉率落后是導致其凈資產收益率落后的主因。與2007年的定量分析結果相比，襄陽化學凈資產收益率提升源自三大影響因素的全面改善；超碼科技凈資產收益率提升源自凈利潤率的大幅提升，但資產周轉率的反向變動卻部分抵消了這一影響；航天材料凈資產收益率的改善主要源自凈利潤率的改善；中天火箭凈資產收益率提升主要源自資產周轉率的大幅提升。

結論分析

通過對凈利潤規模、凈利潤率和凈資產收益率的分析，對于各公司如何進一步改善管理、提升盈利能力，筆者的判斷與建議如下：超碼科技作為毛利率水平和凈利潤率最高的公司，相信通過加快資產周轉、進一步提高財務杠桿使用比例，其現有優勢將可以得到充分發揮，盈利能力將可以得到較快的提升。航天材料公司應從加強基礎管理著手，嚴格控制管理費用、降低材料采購成本，加強技術創新，進一步擴大產品的技術優勢和提高毛利潤率；同時，科學合理控制庫存水平、提高資產周轉速度也是當務之急。襄陽化學作為盈利能力提升最快的公司，由于財務杠桿運用比例很高，進一步提升盈利能力的難度較大，未來改進方向應在合理控制負債水平基礎上，加強內部管控、嚴格控制管理費用開支。中天火箭作為營銷費用、管理費用和內部管控方面能力最強的公司，又擁有較高的資產周轉率，未來將有能力繼續保持較強的盈利能力，同時較低的財務杠桿也為提升快速盈利能力預留了空間。