解析颠覆性航天技术的内涵分类和显示方法

　　1 颠覆性航天技术的内涵和分类
　　颠覆性技术的一般概念
　　颠覆性技术这一理论概念最早由美国哈佛商学院教授克莱顿克里斯滕森提出，他在1995年出版的《颠覆性技术的机遇浪潮》一书中首次使用了颠覆性技术这一词汇。所谓颠覆性技术，是指一种另辟蹊径、会对已有传统或主流技术产生颠覆性效果的技术，既可能是完全创新的新技术，也可能是基于现有技术的跨学科、跨领域的创新型应用。颠覆性创新通常发端于非主流的低端市场或新市场，基于新概念或技术的新应用，以新产品或新服务替代传统产品或服务，并在相关领域产生革命性变革，带来新的领域性增长。
　　颠覆性航天技术的内涵
　　航天技术很大程度上受到用户对航天系统性能理解和期望的影响。颠覆性航天技术与其他领域颠覆性技术相比，主要存在以下三点差异：①开发时间。航天技术开发时间长，因此颠覆性航天技术的过渡时间也长。②飞行试验历史经验。主导技术已经有较长时期的飞行试验历史经验，一个新的航天技术备选方案必须体现出对主导技术的显著改进才能证明为它所付出的风险和成本是值得的。③市场特征。航天是一个高度受政府影响的复杂市场，新技术的开发和使用常常与政治动机、国防工业政策和其他社会因素相关。颠覆性航天技术同时也更多受到市场因素(用户)的影响，市场(用户)的改变推动了技术的颠覆。
　　综上，结合颠覆性技术的一般定义，颠覆性航天技术可以定义如下：颠覆性航天技术是能够根本改变现有航天技术的状态，以更好满足用户需求的技术，它是一种全新的技术或对现有技术的创新应用以及创新技术(性能属性)的不同组合等。
　　从定义可以看出，颠覆性航天技术具有如下的内涵：
　　1)能够根本改变现有航天技术的状态，即是颠覆性的，而不是渐进性的创新;2)它以更好地满足用户需求为目标，包括国家安全、军事航天任务需求以及空间科学和空间应用等用户需求;3)既可以是一种全新的技术，也可以是对现有技术的创新应用，还可以是创新技术的不同组合。关于颠覆性航天技术可以是性能属性的不同组合。与传统卫星相比，小卫星在技术性能上并无太大优势，但它能用更低成本(雷达图上得分越高越有优势)和更低复杂性来实现功能组合，体现出它对某些特定用户的价值。
　　从雷达图中可以看出，颠覆性航天技术可以是性能属性的一个不同组合，它们能够在发展成熟变为主导技术并改变市场之前先行打造一个小型市场，例如一个特定的科学任务。
　　1 颠覆性航天技术的分类
　　目前，关于对航天领域破坏性、间断性或根本性技术创新的分类术语并不统一。欧洲航天部门采用颠覆性技术术语;英国开展了地平线扫描，发布了《科学技术地平线扫描》白皮书;美国流行改变游戏规则的技术这一术语，例如，美国智库发布《游戏规则改变者：颠覆性技术与美国国防战略》报告，美国国防科学委员会发布《支撑2030年优势的技术与创新》报告，美国国防部开展技术监视/水平扫描(TW/HS)项目，监控全球潜在的颠覆性技术等;在材料和基础物理等基础领域更倾向于使用突破性发现。
　　德国航空航天中心和欧洲航天局的专家于2012年给出了航天领域颠覆性创新的金字塔结构。可以看出，其将航天领域颠覆性创新归为三类，即突破性发现、颠覆性航天技术和改变游戏规则的创新。三类颠覆性创新分别主要出现在材料和基础物理领域，系统、分系统和部组件层级，以及任务级、航天体系架构级和系统的系统级。
　　2 技术显示度曲线在颠覆性航天技术的现状和发展预测显示上的应用
　　技术显示度曲线由著名的技术研发与咨询企业高德纳公司(Gartner)提出，是一个呈钟形的曲线，横轴表示时间，纵轴代表技术价值的显示度或技术期望。技术显示度曲线由2条不同的曲线合成，其中一条呈钟形的曲线反映了技术显示度水平的变化过程，人们在开始阶段往往会对一项新兴技术的发展过于推崇和乐观，使得该技术的显示度水平达到顶峰，但由于新技术的应用通常难以达到人们的预期，又会使得技术的显示度大幅下降到一个较低的水平;另一条S形曲线则反映了技术的成熟过程，开始阶段技术的成熟速度较慢，随着知识的积累和投资的增加，在达到一定的拐点后技术会加快成熟，最终随着技术性能达到极限，该技术将实现完全成熟。
　　技术显示度曲线可以分为5个阶段：①技术萌芽期。新技术概念开始传播并吸引媒体的关注，风险资本开始介入以期获取先发优势。②显示度顶峰期。人们对新技术的期望达到顶峰，并广泛见诸媒体，企业资本蜂拥进入。③幻想破灭期。过高的热情导致新技术的应用难以达到预期，公众的失望开始扩散，媒体呈现负面报道。④显示度复苏期。早期的进入者继续开展技术研发并获益，技术性能逐步提升。⑤生产力高原期。市场化应用获得成功，技术价值得以实现。技术显示度曲线这一工具可以比较直观地看出某领域各项技术所处的状态，以及未来发展态势(技术突破可能需要的时间)。该方法也可以应用到航天颠覆性技术的现状分布和未来突破时间预测等方面的显示。
　　3 航天领域颠覆性技术创新的独特性
　　航天颠覆性技术创新需要跨越研发投入的死亡谷阿波罗时代之后，世界航天部门相对趋于保守，更多关注低风险的创新而非突破性、颠覆性创新，这主要源于航天活动的高风险、高成本和严酷的环境条件约束。许多新技术由于缺乏持续的研发投入，跨不过技术开发的死亡谷而夭折。死亡谷是用来形象地比喻介于基础技术开发(技术推动，达到技术成熟度4/5级)和应用技术开发(技术拉动，超过技术成熟度6/7级)之间的投资缺口。要跨越死亡谷就必须在技术开发的早期阶段，对该技术未来是否能通过颠覆性创新带来能力的飞跃进行评估。最有可能成功并带来颠覆性创新的航天技术被称之为颠覆性航天技术。
　　航天技术因其固有特点，使鼓励颠覆性创新的文化受到影响
　　随着技术研发和创新的不断开展，航天领域的技术能力持续提升。然而，创新活动虽然频繁，对技术性能提升的力度却不够大，这主要是受到了保成功文化的影响。航天领域的研发和创新的扩散与其他领域不同。宇宙空间环境恶劣，新技术面临的环境适应性挑战大，例如，航天新技术需应对真空、微重力、高辐射、极端温度环境、微流星体和轨道碎片等影响，发射后的修复和调整机会受限等，加上航天产品小批量、高成本的特点，需要满足更加严格的质量和可靠性要求，在创新和保成功的平衡中往往倾向于后者，对颠覆性技术创新文化形成了一定的冲击。
　　航天领域的市场结构与其他高科技领域差别很大，具有自身的独特性
　　航天领域的市场动力学受到参与者及其相互关系的影响。技术开发中通常有两类客户-卖方关系，一是用户需求驱动市场，二是政府需求(军事或科学)驱动市场。两类情况下的创新动力学不同。航天科学任务属于买方市场，政府是相关航天技术的主要投资方，军事航天任务与其相似，而商业航天更接近垄断市场。大众消费市场中，产品或技术通常由最终用户来使用，而大部分的航天技术并非如此。以卫星通信为例，卫星运营服务提供商是航天技术的用户，将其服务提供给最终用户(个人、机构、公共用户等)，如果没有外部因素推动的话，运营商一般没有足够的动机来承受新技术的测试和使用风险，这意味着与其他领域不同，航天领域的颠覆性技术更多地要依靠政府进行投入和培育。
　　颠覆性航天技术更多产生于技术推动主导的基础技术开发领域
　　航天领域的基础技术开发和特定任务技术开发应加以区分，基础技术开发属于技术推动，特定任务技术开发属于需求牵引。技术推动下的投资会带来技术突破，而需求牵引下的投资产生渐进的创新。技术推动下的投资更多涉及基础研究和新材料应用，而需求牵引下的投资更多是对现有技术或设计的改进。航天领域要培育颠覆性技术，应更多关注技术推动方面的基础与前沿研究并加大投入。然而，有2个主要因素阻碍了技术推动投入：一是在技术开发项目的选择过程中成熟技术更受欢迎，由此导致了技术开发的僵局，形成了技术创新的障碍;二是采用新技术需要进行测试和飞行试验验证，飞行试验验证是应用新技术的一个最大藩篱。低风险承受力是航天领域的特点，在商业卫星通信和导航任务中，需要测试和飞行试验验证的创新技术常被排除在外。科学和对地观测任务是更加容易创新的领域，这一领域的用户通常是科学家，他们需要更先进的航天传感器，因此在任务中使用成熟度不高的创新技术，提供了飞行试验数据并应用到将来的商业卫星中。欧洲航天局过去曾采用的颠覆性航天技术已经在科学和对地观测任务中达到了成熟水平。例如，土壤湿度和海洋盐度卫星(SMOS)关键参与者项目中的干涉仪辐射线测定技术、赫歇尔(Hershel)项目中的金刚砂反射镜技术和盖亚(Gaia)项目中的金刚砂结构技术等。
　　4 颠覆性航天技术发展的建议
　　顶层设计，完善机制，在航天技术创新体系中将颠覆性技术发展形成制度化
　　颠覆性航天技术是航天技术创新体系的生力军，应在航天技术创新体系的顶层设计中，将颠覆性航天技术发展形成制度化。一是在组织机构和制度建设上，应培育形成颠覆性航天技术创新的常态化机制。美国国防高级研究计划局(DARPA)是发展颠覆性技术的典型机构代表，培育和推动重大颠覆性技术并取得了成功;俄罗斯2012年成立国防高级研究基金会，捕获包括颠覆性技术在内的新兴前沿技术机遇等。二是在研发经费投入上，应加大对颠覆性技术发展的自主投入，并积极争取政府更多的投入，推动一些科技重大专项和重大航天工程的立项实施。
　　三是培育鼓励颠覆性技术创新的文化环境。
　　以市场为导向，以需求为牵引，共同推动颠覆性航天技术发展
　　颠覆性技术需要在竞争的环境下、在较短的时间内脱颖而出，实现对传统技术的取代和颠覆。因此，颠覆性航天技术的发展应以市场为导向，发挥市场在资源配置中的决定性作用，同时以满足国家战略需求和经济社会发展需求为牵引，促进对颠覆性技术的发掘、培育和发展，完善创新成果转化应用机制，营造有利于孵化颠覆性技术的生态环境，通过市场导向和需求牵引，共同推动颠覆性航天技术发展。
　　产学研结合，强化基础前沿和交叉学科研究，助力创新驱动发展
　　颠覆性技术往往源于各项技术的融合，未来科技发展也将越来越依赖多种学科的综合、渗透和交叉，跨学科研究、学科交叉研究将孕育出颠覆性技术新的生长点。基础与前沿领域是航天技术更新换代和新兴产业发展的核心。通过产学研结合，建立创新战略联盟，强化基础前沿和交叉学科研究，加速突破未来颠覆性技术(如量子、信息、认知科学、通信、电子、材料、能源动力、先进制造等领域)，大幅增加技术储备，助力创新驱动发展。
　　人才为本，激励保障，加强颠覆性技术创新队伍、激励机制建设
　　人才是推动创新驱动发展的内核，是颠覆性技术创新的根基。通过选拔培养，将创新人才聚集到创新队伍中，营造充满活力的创新环境，打造梯队合理、相对稳定、流动有序的创新队伍，培养一批关键领域创新领军人才和战略科学家。建立科学合理的考评体系，运用先进的激励理念，物质、精神和情感激励有效结合，建立符合航天创新人员多层次需求的有竞争力的激励机制。将保护颠覆性技术创新人员权益的相关措施固化到制度文件中。
　　方法辅助，流程科学，积极采用技术识别的方法工具和组织实施流程
　　对颠覆性技术的挖掘和识别可以借鉴技术识别的方法和工具。例如，国外采用了文献计量法、专利分析法、德尔菲方法、专家会议法、情景分析法、头脑风暴法等一些通用的技术识别方法。美国兰德公司采用了快速证据评估方法(REA)为英国国防部选择未来技术，美国国防部技术监视/地平线扫描项目当前仍较多采用了文献计量、专利分析、专家研讨、现场汇报以及参观访谈等人工方式，正在建立未来自动化分析的系统架构。实施流程上，欧洲航天局开展技术预见的三阶段方法值得借鉴。对其现状和发展的显示可以采用技术显示度曲线方法等。
　　把握整体，双轮驱动，实现颠覆性技术和渐进性技术的协调发展
　　颠覆性技术不会一夜之间彻底颠覆主流技术，必须把握航天未来发展整体需求，实现颠覆性技术和渐进性技术的协调发展。美、俄等国在航空动力领域，一方面取得涡桨、涡喷、涡扇等颠覆性技术进步，与此同时，长期、持续、渐进地开展技术革新工作，确立了在航空动力领域的国际领先地位。因此，必须坚持颠覆性技术创新和渐进性技术创新双轮驱动，推动其协调发展。