航天知识问题模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇航天知识问题，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

作者简介：陆必应（1976-），男，安徽舒城人，国防科学技术大学电子科学与工程学院，副教授；王建（1981-），男，湖北宜城人，国防科学技术大学电子科学与工程学院，讲师。（湖南 长沙 410073）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）25-0141-02

“航天测控”是国防科学技术大学电子工程专业本科生的一门专业必修课程，同时也是通信工程和信息工程专业本科生的选修课程。课程重点讲述基于无线电的航天测控系统的概念、体制、组成和工作原理，引导学生了解现代航天测控技术的发展动态和方向。[1，2]作为一门专业课，一方面要传授学生航天测控系统的专业知识，另一方面要培养学生对复杂电子系统的分析能力并掌握设计方法，加强学生的工程素养。航天技术的发展及其在军事和国民经济中日益广泛的应用，特别是我国载人航天技术的跨越式发展，激发了学生学习本课程的热情，同时对课程的教学也提出了越来越高的要求。[3]本文先分析“航天测控”课程特点和教学中存在的问题，随后介绍以教学内容、教学方法、教学实践环节相配套的教学改革探索和实践，以实现专业知识学习和工程能力培养兼顾的教学目标。

一、课程特点与教学现状

“航天测控”课程教学具有如下特点：一是基本概念多，涉及领域广 。包括天文学基础、航天器轨道运行基本原理、无线电测距定位原理、高速无线数据传输原理等。二是基本原理复杂，涉及的理论基础宽，包括随机信号分析、信号与系统、雷达原理、通信原理等。三是系统复杂，安排实践环节困难。航天测控系统是复杂的电子系统，而先修课程偏重基础知识的学习，对电子系统的介绍偏少，学生很难通过一两个简单的实验课达到理解和掌握复杂航天系统的目标。以上特点决定采用传统的方法进行教学时，教师讲授难度大，学生学习理解困难，学习效果差。

该课程教学现状与存在的主要问题有：

1.教学内容多，课时少

本课程内容包括航天测控的基本原理、统一载波测控系统、跟踪与数据中继卫星系统、全球定位系统及其在航天测控中的应用四大部分，仅统一载波测控系统就包括跟踪测轨分系统、遥测分系统、遥控分系统。上述每一门技术都具有相对的独立性，涉及的理论、方法和系统都有其独特的内容。国防科学技术大学（以下简称“我校”）电子科学与工程学院早期设有航天测控专业，上述内容安排80～120课时讲授，现行的教学大纲仅安排了40课时，教学内容却没有减少，要完成教学任务，学生学习上存在较大困难。

2.教材相对陈旧，新技术介绍少

本课程的教材编写于1998年，内容上继承了航天测控专业所用内部教材的精华，重点内容为统一载波测控系统的原理、系统分析和系统设计。其优点是基本概念清楚，理论推导详实，系统分析深入，但也存在如下几个问题：一是内容过多，部分内容分析得过于深入，基础稍差的学生掌握起来有困难；二是近年来航天测控技术进步迅速，不断涌现出新概念、新方法和新技术，航天测控体制也从传统的统一载波测控体制加速向以跟踪与数据中继卫星系统为代表的天基测控体制发展，而教材没有充分反映航天测控技术的新发展。

3.教学手段单调，实践环节不足

原先的课程教学以教师板书讲授为主，配合以少量的幻灯片和课后习题作为辅助手段；学生的学习停留在阅读教材和参考书目、做课后习题上，缺少必要的实践环节。这种以讲授为主的教学模式无法充分调动学生的学习兴趣和积极性，缺少必要的实践环节，学生对理论和技术的理解无法深化，学生的主观能动性没有充分发挥，分析问题、解决问题的能力和工程素养得不到提高。

二、教学改革探索与实践

1.突出教学重点，合理选择教学内容

综合考虑航天测控技术的发展现状，并结合电子工程专业本科生的预修课程以及学时数，对教学内容进行了重新安排，修订了教材。将教学内容根据测控体制划分为统一载波测控系统、跟踪与数据中继卫星系统、全球定位系统的原理及其在航天测控中的应用三个部分。对统一载波测控系统部分内容进行了三个方面的删减：一是与先修课程内容有重复或雷同的，如跟踪测轨技术中的角度测量技术，在先修课程“雷达原理”中已有讲述，直接删除；二是要求具备比较专业的预修知识而学生又不具备的，如遥控编码体制，对电子工程专业的本科生来说由于不具备相应的预修课程，理解存在较大的困难，进行了删减，并提供相关的参考书籍供有兴趣的学生参考；三是难度太大的内容，如测控信道的设计，这部分内容要求学生在理解信号调制理论的基础上，结合特定工程实际设计出最佳波形，对大部分学生来说要求过高，也进行了删减。根据航天测控技术的发展趋势，对跟踪与数据中继卫星系统的组成、工作原理以及采用的新技术等部分内容进行了扩充。调整后的教学内容，既重视基本原理的教学，也重视测控系统的分析，还涉及测控新技术的介绍。

2.采用多种模式教学方法，提高教学效率

对课程的总体教学目标和教学所包含的知识点进行了分析，并对教学方法和教学过程进行精心设计。针对不同的教学内容，采取多种形式的教学方法，包括课堂理论教学、比较教学、案例教学、讨论教学等，并有机地结合起来。

基本原理如测控信号基本理论、测距原理、GPS工作原理等内容采用课堂理论教学，开发了多媒体教学课件，除传统的公式推导和文字描述外，配以适当的图片、动画，直观地说明理论分析结果，使学生对一些重要的结论留下深刻的印象，强化教学效果。

航天测控系统的教学若采用简单的讲授教学，由于学生工程实践经验少，往往不能深刻领会系统的内涵，抓不住重点，因此采用案例教学法与比较教学法相结合的教学方法。选择航天测控系统中较为简单但具有代表性的“单通道锁相接收机”作为教学案例，先对系统作简单介绍，使得大家对航天测控系统有一个感性认识，然后提出问题，供同学们分组分析、讨论。如跟踪测轨系统锁相接收机与一般雷达系统接收机进行比较，通过比较启发学生思考二者结构上的根本区别是什么，工作原理有什么不同，航天测控系统采用这种特殊类型接收机的原因是什么。通过比较学生较易理解航天测控跟踪测轨系统与一般雷达系统的异同，达到触类旁通的效果。通过开设讨论环节，营造生动、活跃的课堂气氛，培养学生思考问题、解决问题的能力，变被动接受为主动思考。最后以科研成果进课堂的形式对案例进行总结，同时引导学生了解航天测控系统设计基本方法。将教学团队在航天测控接收机领域所作的科研成果——某改进型航天测控接收机实物搬进课堂，分析传统接收机存在的缺陷，改进型接收机性能有哪些改善，从哪几个方面着手进行改善，如何进行改进等。通过这一具体案例，充分激发了学生的积极性，对航天测控系统设计方法这一难点也有了初步的认识。

在教学手段上，除采用计算机辅助教学外，还充分利用校园网资源，开展网络教学。编制适合网络教学的课件，提倡学生网上提问，进行网上答疑，对课外拓展性的内容提供更多的学习资料和参考文献。此外，利用网络教学可部分缓解教学内容多而课时少的矛盾。

3.重视实践环节，提高学生工程素养

“航天测控”是一门理论较深、实践性强的课程，提高学生的工程素质也是本专业课的一个重要学习目标。航天无线电测控系统是一个复杂庞大的系统，没有条件开展针对整个系统的实践性教学，但在基本原理和分系统教学过程中增加了实践性环节，如简单的实验设计、开放式研究性习题设计等。另外，对深空测控、小卫星测控、星座测控等测控领域的新课题、新技术、新发展，根据情况开设一两个专题讲座，使学生了解航天测控技术的最新发展，提升学生应用能力。

4.加强教学团队建设

作为一门专业课，虽然面向的专业范围窄，学生层次相对统一，只要一两名老师就可完成课程的教学任务，但不能因此就忽视教学团队的建设。作为教学活动中的关键要素之一和教学活动的具体实施者，教师本身的专业理论知识、实践能力、教学能力、科研能力对课程的教学效果有决定性的影响。因此，我校建立了一个由教授、副教授、讲师等不同层次教师组成的教学团队。团队中所有成员都从事航天测控领域的科研工作，由同时具有丰富科研经验和教学经验的副教授担任主讲老师，由教授开展航天测控领域新技术、新发展专题讲座，其他成员的科研成果为教学案例提供支撑。同时通过“跟、帮、带”，促进年青教师的成长，保证教学团队教学水平的稳步提高。

三、结束语

随着航天技术在国防、国民经济中日益广泛的应用，航天测控技术也获得了快速发展和广泛重视，对“航天测控”课程教学提出了越来越高的要求。本文对“航天测控”课程存在的问题进行了分析并提出了切实可行的改进措施，通过教学内容、教学方法、教学过程和师资队伍建设的改革，精简了教学内容，采用了以比较教学法和案例教学法为主导的多样化教学方法，充分调动了学生的学习积极性和主动性，培养了学生自主学习能力、分析解决问题能力，达到了专业知识学习和专业技能培养并举的目标。

参考文献：

篇2

近年来，我国航天发射任务明显增加，载人航天、深空探测、二代导航、对地高分、新型运载火箭试验、多平台发射等新任务连续不断。航天发射将呈现出零窗口发射、连续多窗口发射、快速密集发射、一箭多星发射、应急快速发射等发射新局面，参试人员兼岗、多任务并行情况普遍。高密度航天发射带来参试人员的不足，也对测试发射人才素质能力提出更高要求。航天发射试验任务涉及部门多，直接参与试验任务的指挥和技术人员众多，往往需要各级指挥机构组织协调并联合决策。航天发射试验是国家政治、军事、经济利益的集中体现，要求万无一失，而决策的问题往往是隐藏很深的技术问题，决策难度大。为了较好地实施靠前决策和联合决策，指挥层次日趋扁平化、管理日趋精细化，应急指挥情况越来越复杂、决策能力需求知识面越来越宽，迫切需要院校培养新型指技复合型人才。航天测试发射专业培训对象主要来自（或即将分配到）总装备部三个航天试验基地、相关研究院所、二炮部队和联合作战相关部队。岗位范围包括操作手岗位、指挥岗位、机关作试参谋岗位及其他与测试发射相关的试验技术岗位。具体岗位涉及测试、发射、指挥、地面设备管理及气象保障和勤务保障任务以及与之相关的组织指挥、总体协调、任务分析、诸元计算、遥外测及其数据处理任务等。航天测试发射专业人才培养包括任职教育和学历教育。任职教育包括现职干部任职教育和生长干部任职教育，学历教育包括本科生教育和研究生教育。不同的培训对象对知识、技能的需求不同，只有掌握不同培训对象的特点，才能在教学过程中科学施教，提高教学水平。

航天测试发射教研训一体化研究

教学理论研究按照航天测试发射任务对不同层次人才知识和技能的需求，探讨并构建了测试发射方向的“多层次、多目标、一体化”人才培养体系。通过定量化培训目标，设计培训方式、培训内容、考核方式等，构建具体课程、专题的详细完整的内容体系，严格课程设计、课堂设计、课件设计、试题库设计，制定考核方式等。修改完善了研究生、本科生的培养方案和课程体系；创建了生长干部任职培训、试验中级指挥干部任职培训、测发总师系统研讨班等教学对象的培养方案与课程体系。航天测试发射人才培养主要服务于部队航天发射试验任务，因此，针对航天发射试验任务现实存在的各种问题开展讨论和分析，提出解决问题的思路和具体技术方法，全面拓展“贴近部队、深入部队、服务部队”的教学研究。针对测试发射领域知识广、测试发射可靠性安全性要求高的特殊性，研究并创新了“网络型、实践型、团队型”教学手段。利用现代网络信息技术构建“网络型”教学平台，通过网络课程弥补传统课堂教学存在的不足。按照学员培训需求和培养目标，积极组织开展实地参观、模拟训练等“实践型”教学，使其通过切身感受，扩展解决问题的思路和方法。通过研究团队教学的特点及优势，创建了“团队型”教学模式。通过集体讨论、集体备课，高度凝练了教学内容；通过集体指导、重点检查，大幅提升了课堂设计水平；通过集体监督与标准化考核，有力督促了年轻教员的成长。教学方法研究在教学中探索了“问题型”专题教学方法，实现了从“收集现实问题——确定教学内容——组建专题教学组和评估专家组——设计教学专题——组织学员研讨——完善教学专题——正式进入课堂”，已建成《航天试验技术》系列专题、《航天发射安全性可靠性》系列专题、《航天试验指挥》系列专题、《航天装备应用》系列专题等。在教学中强化了“案例型”专题教学方法，航天测试发射是一项复杂的大系统工程，在过去的几十年中积累了大量的实践经验与教训，将这些典型实践进行归纳，挑选合适的实践作为案例教学。为此，针对航天测试发射教学，探索了“案例型”教学。案例教学的关键是选择好的案例，在选择案例时应注重启发性、典型性、真实性和故事性。例如在《航天发射故障诊断》、《可靠性工程》、《安全性工程》课程时，通过典型的国内外大量的卫星发射、载人航天、载人探月、星际探测等航天任务实际案例，极大地调动了学员主动思考问题、解决问题的意识，激发了对航天发射事业的热爱。对测试发射重大现实问题创建了“研究型”教学方法。测试发射专业教学中除了通过集体授课解决共性问题，更多是采取课题研究的方式解决个性问题，即采用“研究型”教学方式。通过组织观摩优秀教员的授课、精品课程的建设，组织学习优秀论文，探讨提高教学的思路和方法。通过资助教员开展教学研究课题，针对教学的经验和问题进行总结。对于任职教育学员，按照预先收集的测试发射相关领域的现实问题，学员自愿组合成课题研究小组，导师负责指导学员组针对特定问题进行研究。对于学历教育，采用课程小论文的形式，针对某一个特定问题开展研究，提高其解决问题的综合素质。师资队伍建设研究构建了“首席教授+专业方向带头人+中青年骨干”教研训团队。学科师资队伍由17人构成，拥有多个独具特色的研究方向，为人才培养保证了充足的师资力量。由航天测试发射学科首席教授牵头，以各专业方向责任教授为组长，以高职和中青年骨干为核心，构建多个教研训团队。通过定期召开会议，总结经验，发现问题，共同商讨解决问题的措施和办法，并为学院教学改革出谋划策，从而极大地发挥了教研训团队的集体力量。采取“调研+代职+参与任务+进修+引进+外聘”方式强化师资力量。通过组织和鼓励教员走出校门，进入航天试验部队、航天工业部门代职锻炼、接受培训，了解学员所需，了解产品、了解工程化过程。目前，航天测试发射专业师资队伍的知识结构比较完善，覆盖了从装备的使用操作、工程技术到顶层设计与规划等方面的知识，基本满足了任职教育和学历教育的需求。制定“传帮带+竞争上岗+公平考核”激励制度。教学质量的提升也取决于合理的激励制度。对于经验丰富的高职教员，要发挥“传帮带”的作用，要对搞得好的高职教员实行合理奖励。同时，对于授课教员，采用“竞争上岗”的方式，促进高职教员，鼓励年轻教员，提高整体授课质量。对于教学质量的评估需要做到“公平考核”，由授课质量专家组、学员按照一系列指标打分，结合教员自评，给出综合评定成绩。另一方面，通过净化竞争环境，制定合理的奖惩制度，积极调动教员的积极性，杜绝“等、混、差”的消极思想。教研训一体化平台建设研究为提高测试发射教学质量，需要为教员、研究生学员和总师班学员的科研和技术推演提供一个平台；需要为学历教育和生长干部任职教育学员的指挥、操作和技术学习提供一个平台；需要为轮训班学员学习测试发射新技术提供一个平台；需要为中级指挥学员进行指挥演练提供一个平台；需要为多层次学员联合演练提供一个平台。为此，开展了航天测试发射教研训一体化平台构建研究。通过将已有试验设施设备、科研试验设备、学科建设新购设备、教学科研训练软件系统，按照模块化、功能化、系统化、网络化等原则集成，构建了航天测试发射教研训一体化平台。使得测试发射方向的基础设施设备得到系统改造，教学环境得到进一步完善，科研环境得到极大加强，训练环境得到全面升级。航天测试发射教研训一体化平台主要新建项目包括：航天测试发射指挥模拟训练系统、新一射场测发信息检测分析系统、CZ-3A系列运载火箭多路测试信息采集处理系统、运载火箭遥测数据判读系统、CZ-3B运载火箭控制系统模拟器等。如航天测试发射指挥模拟训练系统用于对运载火箭测试发射操作、组织指挥级技术勤务保障等方面的训练，系统主要包括发射站指挥所分系统，以及运载火箭控制、动力、利用、遥测、外安、勤务等模拟训练分系统。该模拟训练系统为本科生、研究生、生长干部、测试发射中级指挥干部等提供了良好的训练环境。

篇3

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）21-0051-02

一、引言

目前诸多高校针对空间工程、飞行器系统与工程、导弹工程等多种航天专业设置的本科生课程，可划分为力学、航空宇航、电子、信息与控制等多个系列课程。同时，航空航天等技术领域内很多问题，其研究对象可能既是航天问题又是力学问题，具有与多学科多专业广泛交叉、相互渗透，与实际工程结合紧密的特点。基于上述原因，为了提高航天专业本科人才的培养质量，如何在有限的课时计划内、在有限的课程数目内有效设计航天专业固体力学系列课程，是一个值得探讨的问题。

随着高校内部增大学生的实践比重、面向工程能力培养的呼声日渐高涨，笔者所在的教学组借鉴了起源于美国麻省理工MIT的国际工程教育模式――CDIO模式，在航天专业的固体力学系列课程的设计与应用中进行了相应的教学探索与教学实践，期望通过该模式在教学实践中的正确引入与有效发展，更新教师教学理念与实践手段，增加课程实践比重，充分调动学生学习效率与积极性，为航天或力学专业工程师的培养提供参考。

二、CDIO模式与航天专业力学系列课程的结合途径

国际工程教育模式CDIO，是以产品、过程和系统全生命周期的开发与运用为背景，包含了构思、设计、实施和运行（Conception，Design，Implementation，Operation，简称CDIO）4个教育和实践训练环节。它与航天专业力学系列课程的有机结合，可以考虑如下几个途径：

（一）CDIO模式的起源

CDIO是一种基于传授航天领域技术知识与培养预备工程师能力而起源产生的工程教育模式，其创始人是美国麻省理工MIT航空航天系Edward Crawley教授，其发展初期在2004年左右。可见，将CDIO模式与航天专业力学系列课程的结合，则具有一定的合理性和先天优势，是一种积极有益的尝试。

（二）基于CDIO教育理念形成课程观

CDIO模式是基于“做中学”的教育理念，是一种将实践过程与理论教育相结合的教育理念，结合该模式在航天专业力学系列课程的设计中可形成两种课程观：首先，是一种凸显了“社会需求”的课程观，即根据工程师的社会角色与责任，培养工科毕业生具备较好的工程能力与深厚的技术基础知识，在课程体系与课程内容上，并不是按照严密的学科知识体系来组织课程，而是强调基于社会现实需求来选择和编排；其次，亦是一种强调了“学生为主体”的课程观，即学生的学习效果侧重于从学生的实践感知和实践经验出发来构件知识和能力，基于“做中学”强化学生探究兴趣和实践能力，从而体现了学与做的结合、知与行的统一。

（三）明确实践对象与执行方案

CDIO工程教育模式主要特点是深化技术知识基础和实际职业能力的二元学习经验模式，且该模式的基本原则是反复强化实践，因此CDIO模式的实践必须包括两个或者更多的设计与实施环节。具体来说，航天专业固体力学系列课程体系的实践对象包括如下三类环节：第一个是突出导论性基础课程，即引导学生入门工程实践，领略工程技术的魅力；第二个是初级的实践环节，即针对核心基础课程《工程力学》开展课堂一线教学改革研究；第三个是高级的实践环节，即针对来源于科研任务的设计综合项目进行教学改革实践。

三、CDIO模式下航天专业固体力学系列课程的具体设计与教学实践

教学理念的转变最终体现为课程设置、教学内容与实践对象的改革。在我校2012本科人才培养方案中，我院结合CDIO模式对航天专业固体力学系列导论课程进行了具体设计与教学实践的工作，主要包括如下三个方面：

（一）导论性课程的设置

导论性课程是一个早期的基础工科课程，我院针对航天专业的大一新生设置了导论课程《空天工程导论》，要求选课学生具有一定的数理基础即可。该课程内容主要介绍飞行简史、工程学简介、航空器飞行原理、结构与动力系统等基本概念、基本知识，通过它为入学新生搭建了航空航天器设计、构造、应用所需的知识框架。同时，课程还提供了一个初级的设计―实现的实践，让学员参与水火箭或LTA飞行器的设计与制作。

设置导论课程的主要目的快速引导学生了解航天器的基本构造及工作原理，让学生参与入门的工程实践，从而激发学生兴趣和后期加强学习的主动性。

目前，我院30学时的《空天工程导论》课程已经成功申请为我校的精品视频课程，主讲教师的授课教案和讲义脚本已经完成，且授课视频录制已完成一半以上。

（二）《工程力学》课程的教学改革

首先，调研了近年来国内高校在《工程力学》课程中的改革研究：例如，天津科技大学的李秋h在建构主义教学基础上建立“刨设问题情境”教学法[1]，山东英才学院的来小丽实施项目驱动教学法[2]，哈尔滨学院的张田梅探索了研究性教学法在工程力学课程教学中的实践。上述内容从不同方法与形式来提高学生处理分析和解决工程实际问题的能力，均可作为低年级核心力学课程改革的组成部分。

其次，调整了我院的《工程力学》教学内容：在静力学部分中重点介绍构件的受力分析、简化与平衡规律；在材料力学部分中以杆件的轴向拉压、扭转和弯曲三个基本变形为研究目标，以“内力分析―内力计算―应力应变计算”为逻辑分析主线，结合强度理论、稳定性分析或能量法来优化组织教学内容，并删除了图乘法和摩尔圆等内容。

然后，改革了我院的《工程力学》教学方法与成绩评定：理论讲授采用了习题讲解、启发式、研讨式、案例式等多元化教学方法；实验操作侧重学生动手能力培养，要求学生按照2～3人合作或单人独立完成课程内13项实验内容，同时实验室采取了鼓励课外开放式实验的机制；成绩评定是将考核点分布于教学全过程中，即由平时成绩、课堂讨论、实验操作、实验报告、科技小论文、期末成绩等考核点综合评定最终成绩。

最后，给出《工程力学》课程近年内取得的成绩：2015年《工程力学》评为校优课程；2015年委托科学出版社再版了《工程力学》教材；2015年成功申报了36学时的MOOC课程《工程力学》，目前主讲人和授课内容已确定，2015年完成了省精品课程《工程力学》复核工作，并向湖南省高校数字教学资源中心提交了课程教学视频、课件、教学大纲、电子教案、教学案例、试题习题、文献资料、教学成果、软件工具等电子材料整理；2015年该课程主讲老师分别获得了学校教学质量新星奖和学校本科教学优秀个人一等奖；2015年实验室新增加了XL3418K互动式普及型材料力学实验装置，完成了12个虚拟实验的材料整理。

（三）大学生创新实践项目与本科毕业设计综合项目的优化

CDIO模式将顶峰级实践体验作为本科教育的顶点。该实践环节往往侧重于学生对以前所学知识的综合运用以及创新能力的培养，要求学生在大三或大四年级中申请了综合项目实践，以团队或个人形式承担来源于科研项目的、更为复杂的实际任务。

我院高年级本科生顶峰级实践环节大多数包括大学生创新实践项目与本科毕业设计综合项目两类。例如，为了优化本科毕业设计模式，笔者所在课题团队采取“双团队设计项目”的集成教学方法进行了如下实践工作：首先，成立了以航天方面的学科带头人为核心，包括结构动力学与设计、振动控制、姿态控制、电子电路共5人组成的教师团队；将总体设计、主控分系统、姿控分系统、动力学建模与分析、帆板振动分系统、星体结构设计等六个子项目形成课题任务书，让学生自主选择，并形成了自然分工、相互合作的学生团队；之后，学生会在教师的指导下，按照任务书计划在规定的时间段内（两个或多个学期）逐步完成开题审查、中期检查、方案设计、理论推导与计算、设计制造、实验验证、撰写报告、项目验收或毕业答辩等步骤。

在课题团队的努力下，近年来取得了如下可喜的成绩：2015年课题团队成员指导的省级大学生创新实践项目《座椅弹性缓冲器等效刚度分析与实验研究》顺利验收，并且验收结论为优秀；课题团队指导了2015年国家级大学生创新实践项目《非对称复合材料拉伸-扭转耦合结构设计》，目前为在研阶段；继续完善了学校级的基础力学虚拟仿真实验教学分中心、应用力学虚拟仿真实验教学分中心、力学与航天工程虚拟仿真实验教学中心的工作，并且在省实践教学示范中心的基础上，实验室2016年成功申请为国家级力学与航天工程虚拟仿真实验教学中心。

四、结束语

对航天专业固体力学系列课程进行设计与应用的教学实践表明，由于航天航空领域内很多问题是多学科交叉融合、与实际工程联系紧密的问题，应用CDIO教育理念中深化技术知识基础和实际职业能力的二元学习经验模式，对于学生掌握扎实的专业知识和技能，感受鲜活的科学研究过程，激发创新意识起到了良好的促进作用。

篇4

今天我们学校组织三四年级去参观航天展。中午吃完饭我们就盛着大巴向着科技馆出发。因为中午玩累了，所以我在车上睡了一觉。“到科技馆了喽”有人喊道，果然科技馆到了。科技馆位于翠湖西路一号，这里的景色很迷人，湖上不时出现几只玩耍的鸭子，偶尔一只小船划过来，在水中央荡起了波纹，几只鸭子围着小船游两圈“嘎嘎”地叫两声，游走了。

进了博物馆，一位叔叔给我们做解说员。他先介绍了一号到四号，又介绍了一级助推器到三级助推器，最后还介绍了各国的卫星和空间站，听完以后我们又了解了更多的知识。我们还体验了宇宙失重的感觉。我心想当宇航员真辛苦，穿那么重的宇航服，体重还不能超标。我们都听完了航天知识以后，我们又到外面去参加航天知识有奖问答。回答问题了，我把手举的高高地，可主持人就不点我。我心想：这些问题我都会，为什么不点我后来我们班的李传良同学答对了问题获得了一架玩具直升飞机。我们都高高兴兴地回学校了，到了学校李传良玩起了他的直升飞机，很得意。

这次活动可真有意义，不仅让我们学到了航天知识，还让我们知道了航天器材的功能与用处。通过这次参观，我了解了中国的航天发展又有了新的提高，并且名列世界前茅，我身为一名中国人，为此感到骄傲。

篇5

一、重视“数形结合”的数学思想

数形结合的思想，其实质是将抽象的数学语言与直观的图像结合起来，关键是代数问题与图形之间的相互转化，它可以使代数问题几何化，几何问题代数化。于是用代数方法解决几何问题或借助几何图形性质解决代数问题的思想方法――形数结合的思想方法诞生。

例如：直线L的方程为：x=-p/2(P)0)，椭圆中心D(2+p/2，0)，焦点在x轴上，长半轴为2，短半轴为1，它的左顶点为A。问p在什么范围内取值，椭圆上有四个不同的点，它们中每一个点到点A的距离等于该点到直线L的距离?

[分析]由抛物线定义，可将问题转化成：p为何值时，以A为焦点、L为准线的抛物线与椭圆有四个交点，再联立方程组转化成代数问题(研究方程组解的情况)。

[解]由已知得：a=2，b=1，A(p/2，0)，设椭圆与双曲线方程

[注]本题将曲线有交点的几何问题转化为方程有实解的代数问题。一般地，当给出方程的解的情况求参数的范围时可以考虑应用了“判别式法”，其别要注意解的范围。另外，“定义法”、“数形结合法”、“转化思想”、“方程思想”等知识都在本题进行了综合运用。

平面解析几何要完成的两大任务：一是，根据曲线的几何条件，把它的代数形式表示出来；二是，通过曲线的方程来讨论它的几何性质。

关注1：怎样把几何问题转化为代数问题?

首先，在复习中，要主动地去理解几何对象的本质特征。这是实现几何问题代数化的基础和落脚点。平面解析几何毕竟是几何，决不能忽视对几何对象的几何特征的认识与理解。其次，完成好几何问题向代数问题的转化，还要善于将几何性质通过代数形式表达出来。教师在教学中要有意识地找一些几何对象的常见、比较典型的几何特征，进行有针对性的代数化训练。

关注2：提高将“代数结论”向“几何结论”的转化的意识和能力。在解析几何的复习中，只有重视对以上两个问题的关注，才能深刻领悟到解析几何的思维方法，并努力尝试应用这种思维模式去解决问题，如此才有可能使解析几何的最后复习落到实处。

例如：(2006年上海春卷)学校科

技小组在计算机上模拟航天器变轨返

回试验.设计方案如图：航天器运行(按顺时针方向)的轨迹方程为x2+y2=1，变轨(即航天器运行轨迹由椭 圆变为抛物线)后返回的轨迹是以y轴

为对称轴、M(O，64/7)为顶点的抛物线

的实线部分，降落点为D(8，0)．观测 点A(4,0)、B(6,0)同时跟踪航天器。

(1)求航天器变轨后的运行轨迹所在的曲线方程；

(2)试问：当航天器在轴上方时，

观测点测得离航天器的距离分别为多少时，应向航天器发出变轨指令?

二、用数学思想方法指导平时的教学

在问题解决中运用思想方法，提高学生自觉运用数学思想方法的意识。

注意分析，探求解题思路时数学思想方法的运用。解题的过程就是在数学思想的指导下，合理联想提取相关知识，调用一定数学方法加工、处理题设条件，逐步缩小题设与所求问的差异的过程。也可以说是运用化归思想的过程，解题思想的探求是运用思想方法分析解决问题的过程。注意数学思想方法在解决典型问题中的运用。

例如已知椭圆c的方程为y2/b2=1的两条渐近线为l1、l2，过椭圆c的右焦点F作直线l，使ll1，又l2与交于P点，设l与椭圆c的两交点从左到右依次为B、A(如图所示)。

求：|PB|/|PA|的大值，取得最大值时椭圆c的率心率e的值

[解]解析：设C的半焦距为c，由对称性，不妨设l1。：y=b/ax，l2：y=b/ax 由

的右准线a=a2上.

设点A内分有向线段FP的比为l，由定比分点坐标公式求出点A的坐标为

点A在椭圆c上，将点A的坐标代入椭圆方程化简，整理，有(c2+λa2)λ2a2=a2c2(1+λ)2，两边同除以a4。由 e=a/e得(e2+λ)2，=e2(1+λ)2

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doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.06.055

[中图分类号]V11 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）06-00-03

0 引 言

国内外航天产品研制发展历史表明，航天工程研制具有极端的复杂性和风险性，航天事业事关国家安全、形象和地位，“质量是政治、质量是生命、质量是效益”是中国航天的质量理念，反映了中国航天事业质量的重要性和航天人的价值观。

辩证唯物主义认为，事物的发展是螺旋式上升或波浪式前进的过程。中国运载火箭技术研究院（以下简称一院）建院以来，一院人充分认识到了航天工程的复杂性、科学性、创新性，始终把握型号飞行试验成功的工作目标，把成功作为一院人的信仰与追求，认真履行国家和民族赋予一院的历史使命，不断追求型号产品的高质量、高可靠、高安全，同时在系统工程理论的框架下，持续推进型号质量与可靠性工作的实践、创新、再实践、再创新。

航天一院在型号研制历史上，也经历了不少失败，失败之后的整顿或强化措施，对于扭转当时的被动局面，发挥了重要作用，但是痛定思痛，为什么整顿不能永久保持型号和组织的成功和持续成功？为什么不能第一次就把事情做对？航天型号项目管理是落实系统工程理论的成功典范，但周期性的管理低谷，说明一院对系统工程的研制规律把握上还有差距，应对复杂系统的复杂问题，特别是解决管理与控制的全面性和有效性方面还缺乏有效的方法。

2011年，一院在总结和反思其发展历史上重大挫折的同时，提出要用“维度、深度、细度、力度”等“四度”的工作标准来提高系统工程理论在方法应用层面的有效性，来衡量组织的工作成效，实现由型号成功向组织成功的转变。

“四度”明确了零缺陷系统工程的工作标准，提出了研究复杂系统的分析、认识、保证和评价方法。

1 “四度”的含义和要求

20世纪末，世界著名管理专家朱兰博士在美国的一次几千人参加的大会上，以90岁高龄作了告别全世界企业界和管理界的主题发言。他说：“将要过去的20世纪是生产率的世纪，将要到来的21世纪是质量的世纪”，所谓“将要过去的20世纪是生产率的世纪”，是指在20世纪关注点聚焦于产量、产值和生产效率，是粗放型的。所谓“将要到来的21世纪是质量的世纪”，就是说在21世纪关注点聚焦于产品质量，着眼于质量产生的综合效益。因为市场经济的本质是竞争，竞争的核心是质量，竞争的本质是质量观念、素质、技术、条件、服务及价格等一系列综合的评价、比较和改进，产品质量是综合素质和整体能力的综合反映，是集约型的。因此，人们不仅要关注质量，更要关注质量的有效性，那么就要提高关注的全面性、关注的深度、关注的细致程度，以及投入多大的精力和资源，才能实现质量制胜战略。

航天事业发展伴随着国家和经济社会发展变化而变化，由以军事国防为重点的单一发展方向，向军民一体、服务对象多元化发展方向转变，对企业成功的评价也向以组织成功发展为重要评价体系转化。航天型号研制是复杂的系统工程，在看待和思考复杂系统问题的过程中，必须要找到系统解决方案，从而顺应市场化竞争的需求，使企业从粗放管理向精细化管理转变。

“四度”理念方法正是运用系统的视角，从多维度，用量化的概念和方式去评价组织、项目和任务工作成效的系统工程方法，即通过牢牢把握“维度、深度、细度、力度”实现航天系统工程项目内各环节管理的精准，从而从根本上解决工作有效性不高的问题。

“四度”的理念方法是从不同视角关注复杂系统的过程中，从多维度、多角度认识与把握复杂工程系统的内在规律，系统性提高工作有效性的思想方法。

第一，维度，强调工作的系统性、全面性。事物是多维度的，例如，为了保证飞行过程识别要素的全面性，提出了飞行时序动作确认方法，即要保证按飞行时序的相关要素的全面性和解决相关飞行动作在空间上、在环境上的相互影响问题。又如，为了控制系统的接口，提出了ICD（Interface Controlling Document）和IDS（Interface Data Sheet）接口控制方法。

“维度”要求在技术上消除认识上的盲区，在管理上，杜绝失控和工作漏洞，在产品质量管控上，能够识别关键特性、识别风险源，开展有针对性的工作。

“维度”强调了工作的全面性、覆盖性及协同配合，包含两方面的内涵与要求：一是产品的“维度”，航天工程涉及的专业技术广、产品类型多。对于航天产品全寿命周期中发生的问题，都要用系统工程的方法从多维度、多角度全面、系统地看待，从整体上考虑问题并解决问题，由“吃一堑长一智”提升为“吃一堑长多智”，不能头疼医头、脚疼医脚，要综合权衡，周全考虑，坚持目标导向，在时间维度、空间维度、业务维度和知识维度上系统思考解决发展中面临的问题。二是工作质量的“维度”，组织的任何部门和每一个员工都有自己的工作质量，都有自己的质量职责，不同工作具有各自不同的质量属性，质量管理渗透到组织的所有部门和全体员工。产品质量与服务质量已不是一个部门所能单独完成的，而是由许多组织共同协作完成的。各级组织在各个“维度”都要关注、识别、评价和改进各自的质量特性，不断适应企业发展和产品竞争的需求，从各个方面、各个层次、各个维度解决组织结构中各个要素的协同性，使方方面面的质量要素共同作用，指导产品质量的管控，最终在产品上反映不同工作的质量属性，在产品上凝聚企业质量理念。因此，企业的各项工作都要围绕产品这一核心，以追求产品价值最大化、提升核心竞争力为目标，以用户为导向，按照市场经济规律持续优化资源配置方式。各相关部门要持续改进工作质量，加强相互之间的协调配合，不断提升产品质量保证能力。

第二，深度，强调要把工作做深、做透、层层分解落实到底。事物是分层次的，从系统、分系统、单机、到元器件，按照唯物主义观点是无限可分的。通常航天型号质量要管控到影响系统特性的层面上，例如：某型运载火箭首飞失利是一个元器件引起的，引起元器件失效的原因是内部电气互联工艺在金导线与半导体芯片的铝电极连接面发生了金铝扩散效应，形成的金属间化合物降低了连接强度，导致界面脱开，引起失效，由于质量没有管控到这个层面，因此付出了失败的代价。

“深度”强调了层层落实到底，要把工作做深、做透、精益求精，特别是要对产品持续进行再分析、再设计和再验证，同时要解决工作标准层层衰减的问题。“深度”代表了工作的系统性，以型号质量保证工作为例，要对每个层次的产品形态及其质量要素，如系统、单机、器件、原材料、工艺过程、设备等各个环节、各个层次进行精细化管控，通过责任链条的层层分解与深化落实，实现产品质量，保证水平的提高。尤其是要将单点失效识别与控制、拧紧力矩量化、测试覆盖性分析与控制等量化工作进行到底，要将不可测、不可检环节转化为过程的可测、可检，产品过程质量控制工作深入下去，管得彻底。以科研生产计划质量工作为例，要综合考虑各方面因素，不断优化设计上下游传递与流转关系，在空间维度、时间维度、成本维度上精确管理各项协同性工作，提升计划管理质量。

第三，细度，强调要学会把工作做细，养成做细工作的习惯，找到做细工作的方法。事物的表征是可以量化的，细度主要解决一个量化问题。“细度”强调要养成做细工作的习惯、找到做细工作的方法，注重在过程中量化评价各项质量要素。细度就是量化，达到一定细度的量化是管理成熟度提高的表现。以型号产品研制工作为例，“细度”要求型号研制队伍对设计、仿真、试验等摸清余量，找到边界；对生产、装配和检测等环节要实现精确度量，各方面的工作都要有量化值。以财务及成本质量管理工作为例，要细化分解产品研制流程，全面、准确设置成本控制点，在性能维度、材料维度、工时维度、能源维度上实现成本精确可控。同样，各职能部门都要深入一线，结合基层实际需求，科学管理，统筹安排。

第四，力度，强调要提升识别、发现与解决问题的能力和勇于担当、坚决执行、扎扎实实把工作做到位的工作作风。事物是相互作用的，解决问题，是事物的内部矛盾发生改变，才能有本质的变化，事物间的相互作用力没有达到一定的程度，没有量变的持续积累就不能发生质变，就不能推进事物的发展与目标的实现。从管理上讲，“力”有两方面的解释，一是执行力，二是能力，两者缺一不可。执行力不代表言听计从，而是正确把握工作目标，将工作落实到位。

“力度”强调要提升发现问题、解决问题的能力和执行力。在人员素养上要具备识别、发现和解决问题的能力。对于已经认识到的问题，就要有一个时间表，下决心去彻底解决；对于已经有要求和相关标准的工作，必须坚决的、不折不扣地严格执行和贯彻落实，这是确保成功的基本要求。纵观航天型号产品发生的问题，很多都是重复性问题，说明举一反三工作的力度不够，一方面说明人们对问题的原因分析不透彻，纠正和纠正措施不具体的情况，缺乏对质量问题的总结提炼；另一方面也说明人们普遍存在漠视别人的问题，不能主动吸取别人的教训。

2 “四度”为质量要素的把握指明了方向

航天系统工程是组织管理航天型号规划、计划、预研、研制、试验、生产以及人才、物资、保障条件、经费的科学体系与方法。航天系统工程管理本身具有多维性，包含时间维、空间维、业务维和知识维。其中，时间维是指研制流程的各个阶段；空间维是指系统的分解、配套组成；业务维是指型号管理的各项业务；知识维是指型号研制过程中各种专业、不同素质人员的知识组成。航天系统工程是面向型号系统，从方案可行性论证、方案设计、工程设计、工程研制到设计定型和生产装备的全过程，在技术、计划、组织、进度、质量等方面，对人、财、物、技术、信息与知识等多个基本要素实施的管控。

“质量”是一个广义的概念，既包括微观质量，例如产品质量，也包括宏观质量，例如经济运行质量和绩效，其外延构成包含诸多要素：①实物产品质量；②系统管理与运营质量；③人员质量，如素质、知识、技能；④工作质量，如设计、制造；⑤规划质量，如战略方向、产业布局；⑥计划质量，如计划完成率、资源利用率；⑦服务质量，如技巧、态度；⑧财务质量，如效益、收益；⑨成本控制质量；⑩培训质量，如对员工的重视等；协同质量；知识产权质量；品牌质量；创新质量，如组织、机制、管理、技术；质量优先性；注重环境保护和相关方利益。

“四度”揭示了航天产品质量的评定法则，其不能简单用“好”或“不好”这一概念，而是各个质量要素识别、分析与综合评价的结果。产品的综合质量指标可用下式表示：

f（Q）=f（Q1）*f（Q2）*f（Q3）*f（Q4）*f（Q5）*f（Q6）*…*f（Qn） （1）

其中，f（Q1），f（Q2），f（Q3），…，f（Qn）分别代表实物产品质量、系统管理与运营质量、人员质量、工作质量、规划质量、计划质量、服务质量、财务质量、成本控制质量、培训质量、协同质量及创新质量等各项工作质量要素的分立指标，其量化取值范围为0～1。综合质量指标（f（Q））是各分立指标的乘积，其极限值为1。从公式1可以看出，只有各项质量工作相应的分立指标均向满分为1的极限逼近，综合质量指标才可能实现“零缺陷”的最终目标。并且，随着用户需求的提升和企业认识水平的提高，分立指标是动态发展、不断扩充的。

“四度”的四个核心要素――“维度”“深度”“细度”“力度”四者具有内在的辩证关系，即存在“维度”“深度”“细度”的渐进与递推层次、螺旋上升，并通过“力度”保证其他“三度”在推进过程中的全面性和有效性。在提高工作有效性的过程中，首先，要抓“维度”，即把工作项目识别全面，完成无遗漏；其次，要抓“深度”，即把确保工作项目完成的所有活动识别到底，并逐项严格执行；再次，要抓“细度”，即把活动所要达到的目标进行量化，并据此对活动的效果进行评估；而“力度”，是启动各项工作的初始要求，并且始终伴随着工作持续改进的过程，确保了组织工作有效性的持续提升。

3 “四度”与系统工程的辩证关系

航天工程包括运载火箭、航天武器、可重复使用运载器、卫星等多个工程系统。其中任一工程系统的研究、设计、开发、生产都是一个复杂的组织管理过程，首先，必须考虑到从概念研究到部署、使用全寿命周期活动的要求；其次，必须综合集成多种学科和专业技术，包括一些必须事先攻关的前沿技术；再次，必须组织成千上万科技人员和管理人员在十几年的研制过程中协同工作；最后，必须保持在整个研制过程中技术、经费和进度的协调进展。航天工程系统极端的复杂性和风险性要求必须建立一种“组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法”，这就是航天系统工程管理。它是航天工程顺利实施的前提和基础，是组织管理航天型号系统研制工作的唯一选择，也是航天领域必须系统解决的问题。

质量是企业竞争力的核心要素，质量管理是企业管理的纲。质量职能可以用“螺旋上升过程（PDCA循环）”来检验，螺旋形上升过程的旋转是从产品研究与开发开始的，在这旋转的末端，再发动一个新的螺旋形旋转，以进一步改进，质量管理的过程就是质量改进的过程。质量改进是质量管理的精髓，也是系统工程管理的问题导向。质量改进与质量管控要素在维度上是一致的，同样包含实物产品质量改进、系统管理与运营质量改进、人员质量改进、工作质量改进、规划质量改进、计划质量改进、服务质量改进、财务质量改进、成本控制质量改进、培训质量改进、协同质量改进及创新质量改进等各项工作质量改进。

在唯物主义的观点下，系统工程与“四度”二者的核心理念和目标是一致的，都是要实现“复杂系统的质量改进”和“零缺陷”；二者的实现途径也是一致的，都是要“建立高效有序的组织管理方法”。

进一步讲，“四度”在方法论层面上，强调了观察事物和解决问题的系统性，是对系统工程理论的深化和细化的表现方式，是精髓与高度概括，在实际工作中具有很强的针对性、指导性及操作性。

因此，“四度”与系统工程理论二者是一个有机整体，不可分割。“四度”是运用系统工程学，是研究复杂系统的分析、认识、保证和评价方法，是从本质上解决组织有效性的一种工作方法，是系统工程在航天工程领域的新发展。“四度”是项目成效改进工作指导思想的高度概括，精炼阐述了工作标准，指明了改进工作的具体方法。

4 零缺陷系统工程的应用情况及前景

在系统工程思想方法的指导下，将维度、深度、细度、力度等“四度”作为零缺陷系统工程的工作标准纳入质量文化，并深刻解析其准确内涵和具体要求，为运用系统工程学对复杂系统进行分析、认识、保证和评价，并从本质上为提高组织有效性提供了一种科学的工作方法，为系统解决航天事业发展过程中面临的困难与瓶颈，始终保持型号矩阵式质量管理工作纵横均强、相互促进、相互制约、和谐发展的发展态势，“确保成功、永葆成功”，提供了思想方法基础，明确了工作标准，指明了改进方向。

今天中国的航天技术已经从试验阶段走向应用阶段，而国民经济建设、科技进步和国家安全对航天型号在技术水平上、质量上、数量上也提出了更高的要求。面对新机遇、新挑战，为了保持航天的持续发展，有必要重新认识航天科技工业整体发展目标，进一步调整系统结构和组织管理模式，提高工作效率，缩短研制周期、合理利用资源，降低研制成本、满足性能指标要求，确保产品质量。航天产品及其服务，需要以质量和技术为顾客、社会、国家创造价值，同时以质量和技术来体现自身价值和合作伙伴的价值。

质量是民族素质的体现，是做人做事的基本要求。在后续的航天型号研制中，要坚持运用系统工程学的科学方法，遵循“维度、深度、细度、力度”四度工作方法，清晰认识新世纪航天事业的风云变化，深入分析航天工业系统复杂的发展规律，系统解决航天事业发展过程中面临的困难与瓶颈，始终保持型号矩阵式质量管理工作纵横均强、相互促进、相互制约、和谐发展的发展态势，“确保成功、永葆成功”。

主要参考文献

[1]栾恩杰.航天系统工程运行[M].北京：中国宇航出版社，2010.

[2]许达哲.树立航天可靠性工作理念、推进零缺陷系统工程管理[J].质量与可靠性， 2007（2）.

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在江苏省淮阴中学风景如画的校园里，有一座设计独特，建设标准相当高的航空航天科技体验馆，学生们可以在这里领略人类对飞行的远古期盼，感悟这一梦想实现的艰辛，知晓航空航天技术的不断演进。馆内陈列的不少实物，是在中国航空史上占有重要地位的文物级展品。徜徉在这个馆里，你能体味到筹划者的良苦用心。在走进淮阴中学之前，笔者始终怀着这样的疑问：是什么动机促使淮阴中学花费如此大的精力和费用，建设看似与学生的考试与学业并无直接关联的航空航天特色课程基地？这样的做法事实上又收到了怎样的效果？等到张元贵校长坐在我的面前，一切都有了答案。

记：淮阴中学为什么会选择航空航天作为建设特色课程基地的方向？

张：这个想法最早形成于2011年。当时江苏省教育厅提出支持各高中学校建设具有自身特色的课程基地。我们考虑了很久，最初也曾想过其他方向，但都觉得特色不够鲜明。经过广泛论证，我们认为航空航天是一个值得关注的方向。原因很简单，航空航天既凝结了人类最先进的科技成果，又有着悠久的历史脉络，它是人类对行梦想不断求索的结果，也是一个国家科技实力的集中体现。除此以外，我们更看重飞行这一活动本身所凝聚的探索精神和求知信念，飞行充满风险和变数，而人类正是通过科技的不断进步在逐步消除其中的风险，使其成为一种服务于人类的可靠技术。淮阴中学与南京航空航天大学素来有着密切的合作关系，这也是我们建设航空航天特色课程基地的有利条件。正是出于这一想法，我们将航空航天作为特色课程基地建设方向申报了上去。

记：建设这样的课程基地，其实在硬件和软件上都有非常高的要求，淮阴中学选择这样的方向，当初是否考虑过其中的困难？

张：当然考虑过。这一点不仅我们自己早已认识到，江苏省教育部门负责评审各校申报特色课程基地项目的专家组也有所考虑。最初我们申报时，一些专家认为，一所中学要建立这样的课程基地，很难做到高水准，因为这要花费大量的人力物力，并且短期内很难看到建设成效。但经过我们的不懈努力，淮阴中学的航空航天特色课程基地建设很快初具规模，在2013年的成果评审中，被评为全省10个优秀课程基地之一（全省第一批共计38个课程基地），并把省课程基地建设现场会议放在我校召开。这说明，我们的方向是正确的，我们的建设方法也是正确的。在建设过程中，我们在航空航天科技馆上花费了大量心血，不仅聘请了两位专业素养很高的专职科普教师任职，还筹措了700余万资金，用于置办各项陈列品，在展馆的设计上也独具匠心，整个展馆的参观脉络是从模拟的机场起飞线开始，经历人类航空史的各个阶段，最终到着陆区结束，在展馆最后的外部廊道上，绘制了广袤的星空壁画，寓意人类的星际探索之梦永无止境。所有参观展馆的学生都表现出浓厚的兴趣，他们真的乐在其中。除了这个展馆，我们学校的图书馆也专门开辟了航空航天类图书专区，学校每年拨款，有选择地购买优秀航空航天科普图书，当然也包括全套的《航空知识》，这些图书丰富了学生们系统学习相关知识的资源。

记：淮阴中学建设航空航天特色课程基地的宗旨是怎样的？

张：我们的原则是，要么不建，要么就建设成高标准的课程基地。我们当然可以降低标准，这样省钱省力，但学生们从中获取的东西就很有限，比如他们就没有机会亲自体验更专业的飞行模拟器，没有机会近距离看到这么多珍贵的航空用品乃至文物，更谈不上互动式和体验式学习。如果那样，他们获取知识的方式就很难与传统的书本和网络方式有所区别，特色课程建设就难以做到可持续发展。需要强调的是，花钱多少并不是标准高低的评判依据，你看到包括科技馆在内的整个特色课程基地的建设，我们都是花了许多心思的，在策划方案上更是反复论证，广泛听取专业人士和学生们的意见，再加上精心组织实施，才有今天这个局面。我们就是要让学生看到真正的特色，体验到别处难以获得的感受，享受整个学习的过程。

记：学生们在特色课程基地学习航空航天科技知识，势必要占用一定的时间和精力，如何来处理它与课业之间的关系呢？

张：这是一个非常重要的问题，我们从一开始就有所考虑。现在淮阴中学的做法是，面向全校学生开展的航空航天科普教育属于基本层次，主要是激发学生们对航空航天的关注与热情，普及一般的知识，占用时间不多。再往上就是航空航天社团，这个社团开展的教育更为深入和全面，但要加入社团，对基本课业成绩就有个要求，课业不构成负担的学生才可望加入社团，而且加入社团后我们要求成绩要保持稳定。当然，这也不是铁律，有些热情特别高但成绩稍差的学生，我们也会允许暂时加入，并对他们进行指导和督促，促使学生们的学习成绩同步进步。结果，所有加入航空航天社团的学生，课业成绩全部成上升态势，这正是我们希望看到的。

记：现在提倡素质教育，您如何看待航空航天科普教育与素质教育的关系？

张：淮阴中学多年来积极深化素质教育，努力追求把高考成绩作为素质教育的自然结果。我们得承认，现行高考选拔制度是有缺陷的，不够科学合理，既有一考定终身的弊端，也有考核片面的局限，但改革是个长期问题，现行高考制度的存续，反而越发迫切地要求素质教育水平和质量快速跟进。有人把素质教育理解为某些技能的培养，我觉得不够全面，我更愿意把素质教育理解为一种精神内涵的培养，这种精神包含的元素更为丰富，比如学习精神、探索精神、协作精神，以及挫折耐受力等等，这些精神才是学生成长道路上最可宝贵的财富，也是学习各种技能的内在动力。

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1.目标和基于问题的学习法的特点。

基于问题的学习方法的主要目标不仅仅是让学生获得知识，并且要运用知识。PBL重视模型和问题的解决。它试图模拟现实生活中的工程研究和开发过程。Barrows这样描述PBL的主要特点：（1）学习是以学生为中心的，即学生选择怎样去学习和他们想要学习的内容。（2）学习在小团体中展开并且提倡协作学习。（3）老师是促进者、引导者或教练。（4）问题形成组织重点并刺激学习。（5）问题是拓展真正的问题解决能力的工具。（6）新的信息是通过自学获得的。

2.PBL工程教育案例———麻省理工学院航空航天工程系。

几年前，在麻省理工学院的航空航天系成立了一个由教师和科研人员组成的新战略计划小组，专门负责课程改革。为了强调教育以学生为中心，讨论小组花费了一定的时间和精力通过对项目和学习成果进行验收，设计了新的教学方法，建造与之配套的实验室。尽管基于问题的学习是关键，但它不是课程组织的原则。新的航空航天工程课程以现实生活中产品完整的生命周期工程为背景，即构思、设计、实施和执行（CDIO），结合设计建造经验，贯穿于整个项目中。接下来就是从简单的项目到高度复杂的系统设计建立过程，以及从中取得的经验教训。第一年，在《航空航天设计导论》课上，学生们设计、构思并且试飞的由无线电控制浮空飞行器（LTA）。第二年，在《联立工程学》课上，学生们设计、搭建并且试飞了无线电控制的电推力飞行器。在一些比较深入的课程例如《空气动力学》课上，从工厂或者政府以往项目中提出航空工业中很常见一个实际的问题，像是以洛克希德•马丁战术飞机系统为模板提供项目设计方案。高级课程完全利用基于问题的学习方法，如：《实验项目实验室空间系统工程》、《CDIO高等课程》。在这些PBL体验中，学生发现自己感兴趣的问题，通过做实验找到解决方法，并用多学科方法设计出复杂系统。麻省理工学院航空航天系“复杂系统学习实验室”的主任提出了一个对于基于问题的学习方法的分类框架。它将问题分为四个等级，给出了解决基础科学及先进工程课题的系统方法。一级：问题集。问题集是指在大多数工程课程中发现的传统问题。它们往往具有一定的结构与较成熟的解决方案（至少问题的设计者知道）。所有学生解决同样的问题，有时独自解决，有时以小组形式解决。问题需要在相对较短的时间内解决。二级：小型实验。小型实验是指在结构化问题下的实验课。例如测量或观察某种工程现象或数据。这些问题在一或两个学期内解决，可以“重复地进行”，也就是说，每个学生团队解决与其他团队同样的问题。在麻省理工学院有许多例子，如《联立工程学》课上的桁架实验室，《空气动力学》课上对在风洞中的流速计的校准，《航空航天设计导论》课上对空气动力减速器的各种测试。三级：大型实验。比起前几个阶段，这个阶段的问题需要更长的时间去解决，可能会耗费几周或整个学期。到了这个阶段问题明显复杂了很多，需要更多的规划和教员支持。在麻省理工学院有许多如是例子：《实验项目实验室》课上的风洞试验、飞行器模型项目，《空气动力学》课上的机械项目，《航空航天教育导论》课上的轻于空气的飞艇，《联立工程学》课上的电动飞行器设计等。四级：顶级CDIO实验。这个阶段在系统中整合了核心工程的顶级实验。麻省理工学院的航空航天工程项目用构思-设计-实施-操作（CDIO）的方法来设法更接近于实际工程。在顶级实验中，工程的四个阶段都将涉及。顶级实验室的项目均为研究的重点，需要更多的资金，工程的复杂度和依赖经验的程度也很高。例如麻省理工学院的自主卫星光学阵列项目和磁控编队飞行器。四级的项目需要学生、老师和研究员花费三个学期去完成。可以看出三级和四级问题的解决过程是由学生主导的、不受约束的、复杂的、多方面的且具有很高的主动性过程，符合之前所说的PBL标准。然而一级和二级中的项目体验过程更结构化，在这个过程中学生体验到关于问题构想的有用指导，使用工具进行研究发现。基于问题的学习方法和设计-制造经验贯穿了整个麻省理工学院航空航天工程系的本科生阶段。使用四个等级的框架来层次化PBL体验过程确保了从高度结构化问题到无约束和复杂问题情况的合理推广。

3.基于问题的学习方法的评估。

基于问题的学习方法的评估是多模式和长期性的。这些方法包括实验室期刊、技术简报、设计审查、技术报告、团队协作评估、设计作品、互评和自评。教师的角色主要是顾问和指导员，以及在学习过程中为学生提供大量反馈信息。在《航空航天设计导论》课上，学生们设计、制造并试飞由无线电控制的浮空飞行器，设计审查作品和最后的评估工作都是由飞行器竞赛的方式进行。在《综合工程》课的飞行器设计项目中，二年级学生分析在问题集中与气动性能、稳定性和推进装置有关的问题，并动手组装和试飞无线电控制的电推力飞行器。与第一年的课程相似，评估手段包括问题集、设计审查以及最后的一场比赛。除了评估认知能力的培养效果，情感变化也要被评估。评估学生们在问题处理过程中的信心、参与到解决具有挑战性问题中的意愿和控制问题解决进展的感觉也很重要。这些情感变化可以通过观察、访谈、作品、期刊和其他形式的自评进行评估。

二、小卫星平台与基于PBL的航天工程教育创新结合途径

在全球化大背景下，除去意识形态的差别，世界人才的标准正趋于统一。根据著名的CDIO（Con-ceive-Design-Implement-Operate，即：构想-设计-实现-运作）工程教育模型，工程教育包括以下几大培养目标：掌握深厚的基础知识和应用技术；善于构思、设计、实现和运作新产品或系统的能力；承担和实施复杂系统工程的能力；适应现代团队协作开发模式及其开发环境。这些目标是直接参照工业界的需求而制定的，它实际上定义了现代工程技术人员的素质构成。

1.小卫星作为航天工程教育的意义。

小卫星为空间发展提供了的一条新途径，这是与以往基于传统空间开发模式的“政府导向的大型项目”完全不同的。此外，NASA已经开展了很多项目为大学提供发射机会，让他们逐渐学会如何开发、运营卫星。超小型卫星计划是其中一个著名的案例，选定十所大学并给予他们项目资金，最终的成品将搭载航天飞机发射上天。凭借多年的项目经验，一些大学已经能够制造卫星，甚至出售卫星给其他大学或国家。小卫星为大型卫星上已经实现的一些任务提供了一条新的实现途径。一定数目的小卫星协作是一个非常重要的概念，通常被称为“星座”或“编队飞行”。这种多卫星体系的优点是容错量大、重构能力强、系统的可扩展性好。

2.基于小卫星平台的航天工程教育项目。

小卫星的操作训练为大学生的太空教育提供了一个特别的机会，让他们能够体验从任务创建、卫星设计、制造、测试、发射、运行，直到结果的分析的整个太空项目周期。同时他们还能从这些项目中学到项目管理和团队协作等重要技能。小卫星项目不仅对教育有益，而且有望成为太空技术发展与商业运营中的一名新成员。

（1）日本卫星设计大赛。

上世纪90年代初期，日本的大学小卫星研究项目远远落后于美国和欧洲各国。然而，在意识到了小卫星在教育和技术发展上的重要性后，日本国内开始大力推动高校小卫星设计-制造计划。第一个里程碑是“卫星设计大赛”。1992年三个学术社团共同成立了大赛组委会，他们分别是JSME、JSASS与IEICE。经过一年时间的准备，于1993年举办了第一届比赛。这项比赛的目的是为更多的大学生提供参与太空项目的机会，同时鼓励一流大学开始进行实体卫星的制造项目。评审项目分成两大类，创意类评审该项目的创意与想法，设计类评审卫星设计的可实现性。提交的项目首先会进行初步的评审，合格的项目才能入围最终的决赛。届时，将进行卫星模型的展示和评审。优秀的作品将获得“设计奖”、“创意奖”以及三大学术社团颁发的奖项。大赛每年都会收到20到30个创意独特的项目。

（2）大学空间系统研讨会（USSS）以及CanSat项目。

USSS始于1998年，每年11月由JUSTSAP小卫星工作组在夏威夷举办。研讨会的形式十分独特，出席会议的日本和美国的大学首先提出自己卫星项目的构想，以及各大学自身的科研实力，然后将具有相同兴趣、能力或科研实力的大学进行组队。各组展开讨论，在一天半的研讨会后，各组需要向其他组展示他们的项目设计书。这些项目要在USSS结束后的一年内实施，他们的成果将在下一年的USSS上展示。其中最成功的项目就是CanSa（t罐装卫星）项目了。CanSat项目是1998年由特维格教授提出的。在最初的计划中，每所大学都要制造一个350mL饮料罐大小的微型卫星，卫星将被发射到轨道上，在下一年的USSS上进行控制操作。

（3）立方体卫星。

立方体卫星项目由特维格教授在1999年的USSS大会上提出。立方体卫星为重1kg，长宽高均为10cm的微型卫星。每所大学制作的立方体卫星都被放在一个名为“P-POD”的盒形载体内，它由俄罗斯的“第聂伯”火箭装载发射升空。为了减少立方体卫星和P-POD之间的机械和电气接口，P-POD释放机制设置得非常简单：当P-POD的门打开，里面的立方体卫星就被P-POD末端的弹簧弹出。东京大学和东京工业大学已经开始了立方体卫星项目，并大致完成了设计和EM级别的模型制造。这些大学的学生已经在立方体卫星项目中获得了微型卫星开发的基本专业知识。但他们现在需要面临新的挑战：如何使用现成的廉价的部件设计可靠的空间系统，如何进行空间环境试验（如真空热或辐射试验）并获得试验结果，以及如何处理更大的风险，更多的人力资源、时间和成本。目前计划于2002年底发射第一个立方体卫星。

（4）欧洲大学生月球轨道航天器。

欧洲大学生月球轨道航天器ESMO是欧空局教育卫星计划的第四项任务，它是基于“欧洲大学生太空探索与技术倡议”计划中的“SSETI-Express”卫星。ESMO项目是为了吸引和培养下一代的月球与其他行星的工程师和科学家。航天器有效载荷包括：船载液压双组元推进系统，用船从地球同步轨道通过“日地系统中的拉格朗日点L1”转移到绕月运行轨道的过程，历时3个月；表面光学成像的窄角相机和一个用于测绘全球引力场的子卫星，将在历时超过6个月的时间里执行测量任务；可供选择的载荷还包括一个生物实验和一个微波辐射计。ESMO项目是未来欧洲的科学和勘探计划的一个强大的动手教育和公共宣传工具。它是一个面向大学生的项目，训练和培养了下一代的月球任务的工程师和科学家。

三、建立基于PBL的航天工程教育实验平台和培养范式

我国在“十二五”规划中提出了“创新驱动，实施科教兴国战略和人才强国战略”，要“围绕提高科技创新能力、建设创新型国家，以高层次创新型科技人才为重点，造就一批世界水平的科学家、科技领军人才、工程师和高水平创新团队。实施PBL教学是一项系统工程，由于受国情、传统教育教学模式和人才培养机制的约束，在中国工科大学中实施PBL教学存在问题案例少、实施成本高、评价方式单一和师生角色僵化等问题，因此，需要根据我国工程教育的现状和国情对PBL教学进行本地化处理，不能生搬硬套，具体来讲有以下几个方面需要注意。

1.树立以学生为中心的教学理念。

树立以学生为中心的教学理念是实施PBL教学的前提条件，PBL强调以学生为中心，作为PBL教学的实施者，教师必须要深刻认识到这一点。

2.根据具体航天任务设计问题。

丰富的问题案例是PBL教学成功的关键。每门专业课的设置都是基于学生已具备一定的先修课程基础为前提，但个体的差异不容忽视，教师或教师团队在进行某课程PBL问题设计的时候要充分了解学生的知识基础，结合具体的实施条件进行问题案例的设计。为了保持热情，学生们可以一种竞赛的形式开始项目，学生们互相分享自己的认识，用自己的双手选择出最吸引人并且最有意义的项目。

3.提高卫星实验平台的开放性与多样性。

除了教育实践空间项目对航空航天教育带来的价值之外，学生建造空间项目长期承诺创新型大学的任务是可直接有利于空间行业本身。目前，各大学中设立的大学或研究生开放实验室及其配套的开放创新基金都是一些很好的尝试，取得了很好的效果，但其范围需要扩大，让大学生能够进入一些比较前沿的和良好国际合作背景的研究型实验室，使其很早就能受到良好的学术熏陶，以促进其产生向更高层次发展的内部动机和欲望。

4.加强学习能力的培养。

发展学生的学习能力，使其成为高效、独立的终生学习者是PBL的重要目标之一。通过参加PBL学习，让学生明白学习不完全是个人的事情，在PBL小组中每个学生都担当一定的角色，并承担相应的责任，在小组讨论中无私贡献自己的学习成果，并吸取其他成员的学习成果，达到共同进步。

5.建立合理多样化的评估体系。

在实施PBL的过程中，可以采用学生自我评价、同学互评及教师评价相结合的办法，注重学生的过程表现，而不是结果。创新人才的多样性和创新思维的多样性决定了我们不能用一刀切的方法来评价学生，而是要采取灵活多样的评估体系，建立激发创新的长效机制。除了评估认知能力的发展和成就，情感变化也要被评估。评估学生们在问题处理过程中的信心、参与到解决具有挑战性问题中的意愿和控制问题解决进展的感觉也很重要。

篇9

【关键词】人工智能；航天测控技术；应用探究；智能化

【Keywords】artificial intelligence； aerospace measurement and control technology； application inquiry； intelligent

【中图分类号】V55 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）05-0141-02

1 引言

人工智能在航天领域的应用具有巨大潜能。航天测控技术实际上是通过测控，实现对卫星的控制，这是一份较为复杂的工作过程。随着卫星功能的不断增多，航天测控技术要求也越来越高。虽然我国已经在航天事业方面位于先进的水平，但是航天测控设备多只是实现遥控与测控的自动化，与智能化的实现还有一段距离。因此，人工智能的应用还有待挖掘，人工智能在航天测控技术中的应用还有待研究。

2 人工智能的应用概述

近年来，我国在人工智能的研究领域也有了较大的进展，不少国内学者发表了有实用价值的研究著作。人工智能在医学诊疗方面取得了广泛的应用。随着航天器的多功能发展，智能化的转变，成为发挥航天事业多用途、系统化的决定性因素。因此，我国逐步加大了人工智能在航天测控技术中的研究，希望航天测控技术能够自动处理探测故障、自行进行飞行规划和路线设计等[1]。

3 航天测控技术中的设备应用要求

第一，卫星轨道测试及其引导系统。第二，航天侧控技术的安全控制。第三，根据航天侧控任务要求对卫星的形态进行分析，对其卫星轨道实施控制。第四，航天侧控系统要实时监测卫星内部的设备工作情况。第五，航天侧控技术要求能够对卫星上设备发生的故障，及时采取定位、排除和检修。航天的侧控应用，对设备的响应速度与可靠性都具有很高的要求，不仅要具有极强的通用性质，还要能够在规定时间内完成对相关设备的检测与通信，使设备间保持联系，保证遥测技术数据正常处理流程。对设备故障等任务提出控制指令，进而进行执行[2]。

4 人工智能在航天测控技术中的应用意义

传统的航天y控软件是通过算法结构和计算机而实现推理功能的，对于很多问题还无法提供最精确的答案和描述，数值的计算能力也不够强，有时只能定性推理。而人工智能的应用，可以提升其生存能力，包括航天器的自主检修能力、故障排除能力、定位能力等。对于航天器的轨道设计，自动化网络智能预先对故障检测的定位等设置好，用编程进行控制。随着航天测控技术要求的不断提升，传统的编程控制已经不能满足当代的应用需求，若不向智能化测控技术进行靠拢，其航天测绘中的数据与通信的可靠性与有效性都会受到不同程度的影响，导致接收到的数据不准确、不完整。因此，我国很多专家专门成立研究小组，对航天测控技术进行数据分析，分析其指令的序列、故障检修、定位等信息，将人为的管理逐渐转化为智能化管理。

用人工智能控制航天测控技术，不仅能够提升航天工作的安全系数，还能够减少航天器的使用寿命，降低人工控制费用，减少人工管理精力，具有很明显的优势。第一，人工智能能够代替测控专家进行智能化操作与工作，减少专家的脑力劳动。第二，人工智能中收藏了所有测控专业的各项经验，整合了测控技术的专业知识。第三，人工智能使航天系统离开了人操控的固定模式，提高了操作的变通性和实时性，降低了人为操控影响因素。第四，人工智能使航天机械更容易操控，提升了工作效率。第五，人工智能使航天系统的解决问题能力提升。第六，节约了航天器测控的维持状态的人力和物力，配置速度加快[3]。

5 人工智能在航天测控技术中应用的可行性

人工智能的应用过程，实际上是将人的思维活动进行机械化，使机械具有类似人工的处理问题的能力。人工智能在航天测控技术中的应用，是航天系统模仿测控专家的思维和操作，进行推理判断，使操控程序能够如同专家处理问题的规则一样，及时提供解决措施，根据我国现有条件可知，人工智能在航天测控任务中的应用是可行的。测控系统的功能有数据库和知识库。前者包含遥测数据、指令和故障信息。后者包括用户的接口、知识获取、知识表达等。通过外部输入数据，转换成系统能够识别的信息，进行格式压缩和处理，实现对航天器的控制，利用人工智能实现测控技术控制，减轻了人为负担，也能够提升航天测控能力。

6 航天测控技术任务中的智能化应用分析

我国传统的航天测控技术是采用一般算法实现自动化，该种方式具有封闭性，不利于技术的发展和扩充，故障维护方面也要采用人工方式进行解决，不适用航天事业发展。根据我国航天测控技术现状，我们首先要确定测控设备智能化系统，选择有针对性的部位，融合测控专家的思维，实现人工智能操作[3]。其次，使用智能化系统，还要将专家测控系统嵌入到设备中，再改变原本的算法与结构，使其逐渐适应航天事业的改变与发展。对于智能化测控系统中，可以确定的系统由遥测信息处理系统、通信跟踪系统、故障诊断系统、检测系统等。这些都是容易实现人工智能的部分，能够使遥测信息处理中，清楚航天器的轨道等情况。

7 人工智能在航天测控技术中的应用环境与目标

为了使人工智能在航天测控技术中具有可靠的应用，要遵循一定的应用环境和目标。在开发环境上，要选取经验丰富的建造及测控专家进行系统融合，先借助小型机进行专家智能系统开发应用，再根据需求进行专家系统开发。在目标方面，不仅要开发全面、智能化的航天测控大系统，还要在开发通讯上更加便捷，统一通讯接口，面向广大用户，逐步升级系统故障排除方案。真正实现系统在线实时工作。同时，人工智能在航天测控技术中的最终目标是将地面测控设备小型化，再将其移植到航天事业中，提升卫星的控制能力。

8 结论

人工智能在航天侧控技术中的应用与开发，有利于我国智能化的进一步发展研究，对于提升航天测控设备的可靠性具有重要意义。希望本文的研究，能为提升我国人工智能在航天测控技术中的应用水平提供借鉴。

【参考文献】

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“火星一号”计划（Mars One）是荷兰“火星一号研究所”提出的火星探测计划，目的是在火星建立永久人类聚居地。该公司的负责人是荷兰科学家巴斯·兰斯多普。荷兰理论物理学家杰拉德·特·胡夫特也支持该计划。2012年7月，该研究所宣布了它的火星计划：

2013年：选出首批4名志愿者，建立火星人类聚居地的模拟装置用来培训志愿者。

2014年：建造首个通讯卫星。

2016年：在1月展开供给计划，用美国SpaceX公司直径5米的“龙”飞船将2500千克重的食物送至火星。如果该计划未能按时执行，备用计划是发射直径3.8米的“龙”飞船，或者将原计划延迟两年进行。

2018年：向火星表面发射一个火星地表探测车，该探测车将像美国航宇局的“勇气”号、“机遇”号火星车那样勘探火星沙漠般的地表，为将来的火星殖民计划寻找一些最合适的“殖民地”。

2021年：用“龙”飞船将人类聚居地的组成部分两个居住单元、两个生命支持单元和两个供给单元运至火星。

2022年：发射运送首批4名志愿者至火星的SpaceX公司飞船。

2023年：4月首批火星航天员登陆火星。

2025年：第二批4名志愿者登陆火星，正式开始他们的火星殖民生活。此后每两年，“火星一号”公司都将再派遣2名～4名航天员继续殖民火星。

2033年：建立一个至少拥有20名地球人生活的“火星基地”。

在目前的效果图中，定居点被设计成一组白色的太空舱，坐落在荒凉的火星表面，用于人类常住的舱体表面被火星的沙石覆盖，以抵挡辐射。舱体外，安置着几组面积庞大的太阳能电池板，为定居点提供能量。定居点内部则分为生活区、工作区、娱乐区，以及用来栽培蔬菜的温室。最初的一批定居者只能吃素食，但以后会考虑运送一些昆虫、鱼苗到火星，他们可以尝试自己养的鱼。

尽管这是一个“只去不回”的太空探测计划，定居者不仅要彻底放弃地球上的生活，在火星上度过余生，而且危险极大，很可能“壮志未酬，身先死”。但是，全球应征火星居民的热情十分高涨，成了历史上最吸引人眼球的工作，仅在两周内，“火星一号”就收到来自120多个国家的7.8万份申请书，其中包括上万名中国人。“火星一号”创始人兰斯多普十分高兴地说：“这些数字表明我们在正确的轨道上，希望最终能收到50万份申请。”可是，如果静下来仔细地想一下，就会发现很多问题。现在招募火星航天员成熟吗？作者认为这就像是一场“太空秀”，理由如下：

选拔工作太草率

首先，让我们看看是如何选拔“火星一号”航天员的吧！按照“火星一号研究所”的规定：任何18岁～62岁者，只需在“火星一号”计划官方网站上提交个人基本信息，回答一份问卷，再附上一分钟的个人视频简介，说明前往火星的动机，缴纳小额申请费就可以成为火星航天员的申请者。整个选拔过程分为四步：1）网上提交申请，历时5个月，截止日期为2013年8月31日；2）区域性面试，申请者要出具医院的健康证明等；3）心理面试，通过电视、网络转播，选拔委员会将考察申请者的团队合作、灵活性等；4）全球投票选举，最终选出24名～40名候选者。之后，这些人将开始进行为期7年的封闭训练，系统学习机械操作、搭建、种植等一切在火星上的必要生存技能。链接：什么人可以申请“火星航天员”

申请人资格：年龄18岁～62岁，性别不限，对教育水平、社会背景、国别、民族等无严格要求。

申请人具备的条件：身体和心理健康，没有慢性疾病，重要的是有好奇心、有创造力，能和团队融洽相处，适应性强、灵活。

申请费：根据不同国家的GDP水平，申请费不同，美国公民大约要支付38美元，中国公民11美元，卡塔尔公民75美元，非洲刚果公民仅需5美元

申请人提交内容：登录申请，需要提交申请人的基本信息，回答一份问卷，制作一段1分钟的视频，讲述为何要申请参加“火星一号”计划等。这些信息可以用英语、德语、中文等11种常用语言表述。

“火星一号”航天员的申请和选拔十分简单，就好像是举办一场“国际美女选拔赛”，甚至比美女选拔赛更简单，要求更低。这可能吗？我们知道航天员的选拔是一件十分严肃和严格的事。就拿现在航天员的选拔来说吧，在选拔前，要通过数十年科研人员的研究，制定出航天员的选拔方法和标准。然后，按照此标准，经过多次的严格身体和心理测试，尤其要通过模拟飞行条件的生理功能测试（如，前庭功能、心血管调节功能、超重耐力、缺氧耐力等）。为了预防潜在疾病的发生，还要进行疾病家族史的调查和基因检测，合格者才能成为预备航天员。火星探测条件恶劣、危险性大、飞行时间长，对火星航天员身体、心理要求远远高于低地球轨道飞行的航天员，其选拔标准也应该远远高于现在的航天员。荷兰的这家公司，根本不清楚火星航天员的身体和心理要求，没有进行火星航天员选拔标准的研究，没有制定出科学的选拔标准和详细的选拔程序，没有设立专门的选拔机构、医院和选拔设备就开始选拔工作，是否太草率？

在“火星一号”官方网站，主办方罗列了“航天员应具备的关键特征”，5个关键词并未涉及专业知识和技能，只是更倾向“高情商”。这也有很大问题，没有专业知识和技能作为基础，今后如何能掌握火星探测中需要的复杂科学知识和技能，7如何完成火星探测任务？如何在火星上生存？

虽然在申请的条件中也罗列了对候选人心理素质的要求，但用什么科学方法的来评价申请人的心理素质，只字未提。更可笑的是“火星一号”计划的专家只确定前三轮通过的名单，选出24名～40名候选者。最后一轮的选拔过是通过电视直播，由世界各地的观众投票来决定第一批火星定居者的最终人选。这样一个严肃、科学的航天员选拔工作，竟然用“选秀”的方式终结，真是绝无仅有的“创举”！专家认为：“星际旅行对航天员身心素质和知识、技能都有极高要求，登陆火星是一件九死一生的事，民间海选，只要达到18岁，只要没有慢性病，把报名要求降得这么低，不够严肃。”

“链接”：“火星—号”航天员

心理素质的要求

1、承受力：拥有不屈不挠的精神，在最糟糕的现实情况下保持最佳的自我状态，随时具备“我能行”的态度；

2、适应性：清楚自己的极限所在，并懂得如何延长，开放且宽容地对待不同的意见和办法，并善于汲取不同文化的特性；

3、好奇心：深刻理解问题而不是简单地追求答案，能够与他人分享知识：

4、信任度：相信自己，信任他人，见多识广，信息量大，充满信心：

5、创造力：出现意外或危机来，临时灵活处理，对快乐的实质与精神有着深刻的体会，在适当情况下利用幽默感调节气氛。

实力不足

载人火星探测是人类有史以来最危险、最具有传奇性质的旅行。前往火星的行程大约是6437万千米，需要花费约200天时间。到达火星后，移民将面临布满陨石坑的贫瘠土地，二氧化碳占95%的大气和最高35℃、最低零下135℃的极端气温。到目前为止，只有美国的12名航天员在月球上匆匆留下脚印后就返回地球，还未建成月球人类的长期居住地，要登陆火星，在火星上建造人类的“殖民地”谈何容易！

移民火星的宏大计划不仅需要前沿的设想，更离不开扎实的航天技术人才基础和太空探索的丰富经验。因此，要完成这项艰巨的任务，必需由实力强盛国家支持的航天机构来承担。从目前来看，最先执行载人火星探索的国家，还是以航天大国美国为主，也可能需要全球各航天国家的联合支持才能实现。

美国的航宇局被认为是世界航天机构的领头羊，它下面有多个承担各种航天任务的研究所和航天发射基地，并有丰富的载人航天经验，美国航宇局也将载人登陆火星列为优先任务。美国航宇局局长查尔斯。博尔登曾说：“载人登陆火星计划是美国航宇局的工作重点，全部的探索项目都将向这一目标看齐，每一分钟、每一美元都应用于研发让我们可以前往比近地轨道和月球更远地方的技术。”美航宇局正在有条不紊进行各种载人探测火星的准备工作，目前已有“好奇”号等多个火星探测器登陆火星，还计划在2019年捕捉一颗重约500吨、直径约7米的小行星，将其带人靠近月球运行的绕月轨道，目的要建立深空探测的中转站，为未来登陆火星做准备。即使像美国这样一个航天大国，对载人探测火星也未敢贸然行事。美航宇局认为要实现载人火星探测这一目标，不仅时间紧迫，而且困难重重。无论在科学技术领域还是在政治经济层面，通往火星之路都面临着巨大的挑战。所以，该局提出的载人登陆火星的时间是2033年，比“火星一号计划”整整晚10年。

可是，像荷兰这样一个小小的私人研究所，却提出要在2023年载人登陆火星，有这个能力吗？目前世界上能自主发射并回收卫星的国家只有九个（俄国、美国、法国、中国、日本、英国、印度、以色列、朝鲜、伊朗），荷兰的卫星部是靠别国发射的。

说起这场闹剧的始俑者巴斯·兰斯多普是一位36岁的工程机械师，幼年时是一名狂热的太空爱好者，后来成为了风能企业Ampyx Power的创始人，2011年他在读过科学记者Mary Roach的著作《Packing for Mars》后，卖掉了自己在公司的大部分股票，并决定实现他幼年时关于星际旅行的梦想，两年前开始筹备这项大胆的计划。他受到电视界大行其道的真人秀节目的启发，决定展开这场火星移民的海选活动。这种突发的灵感作为一种设想是勿容置疑的，但是马上就要实施，却有些自不量力。

资金远不足

人类登陆火星的巨额经费正是科学家们最头疼的问题，其巨大的开销需要强大的财政和政治的承诺作为后盾。尽管“火星一号”计划是一个有去无回的单程票，但是第一阶段的火星殖民任务花费预算仍高达60亿美元，比美航宇局的“好奇号”火星探索计划还高出35亿美元。作为一个非营利组织，如何筹备这款巨额资金呢？从有关的报道看，“火星一号”计划将通过出售转播权、制作真人秀节目等方式筹集资金。

兰斯多普说：“除了捐款和报名费之外，唯一可以筹到足够移民费用的方法，就是制作一场‘真人秀’，一场空前的传媒盛事。不只选拔人员的过程，首批移民在火箭上的活动、在火星上的探索巡游，以及在定居点中开疆拓土的历险，都将被摄像机巨细靡遗地记录下来，经过剪辑后在电视和网络上播放。”

这样筹集“火星一号”资金的方法靠谱吗？可以说这只是他们的一厢情愿。发射“火星一号”的资金最主要的是先期投入，只靠报名费那点钱，能够启动“星光一号”吗？还没有发射成功“火星一号”，从那里可以筹集到这些钱。对于这种筹备资金的方法，专家们不停泼冷水，认为这是靠赚足眼球来吸金。下面摘录了一些知名人士和专家对这个问题的评论。

美国行星协会联合创始人路易斯·弗里德曼表示：“这当然是场‘秀’。如果他们能通过电视秀播出很多广告的话，也许可以赚到钱。但如果认为用这些钱就可以负担前往火星的任务，我会感到吃惊。而且，看起来，火星上的移民能活多久，是由他们能筹到多少钱来决定的。”弗里德曼表示，不相信他们的资金和时间表能完成这项艰巨的计划。

太空旅行者理查德·加里奥特评论称：“很多人都拥有有趣且可行的计划，但只有极少的人能筹到足够的资金来实施和贯彻。”

载人火星探测的倡导者罗伯特·祖布林称：“我不认为商业计划能完成在火星建立人类聚居地的野心，也许商业模式能筹到一些资金，但我并不认为真正对挣钱感兴趣的商人会投资这个风险很大的项目。”

工程技术难度大

要将航天员送到远离地球6000多万千米的火星，并安全地“安营扎寨”，首先需要解决的是工程技术问题。其实，在人类对火星发射探测器的几十年里，获得成功的几率并不高，大约只有60%的火星探测器到达火星，其余不是在发射时出现故障，就是在途中消失在茫茫宇宙中，或者通过火星大气时“光荣殉职”。在过去的50年里，美国宇航局和其它多个独立组织也制定过超过1000项详细的载人火星飞行计划，但没有任何一个真正得到实施。其中主要原因之一是载人火星探测技术不过关。从目前人类的航天技术来看，也没有达到可以在火星上定居的水平，“火星一号”研究所更是距之遥远。下面提出几点工程技术上存在的问题。

运载能力不够 在载人火星飞船中不仅要携带4名航天员，还要准备下他们2000多天的食品和生活用品，及在火星上生活需要的一些用品和设备，其质量必然大于载人月球飞船，而且发射轨道更高。所以，首先需要研制出比登月火箭土星5号推力更大的重型火箭才行。“星光一号”研究所将发射火星飞船个任务寄托在美国私营的太空探索技术公司研制的“猎鹰”火箭升级版上，可是，这个升级版在哪里呢？

飞船性能不够强 目前，人类只研制出绕着地球运行的卫星式飞船和飞往月球的登月式飞船，还没有打造出载人登陆火星的星际式飞船，因为它的技术难度和成本大大高于前两者。其中难度之一是飞船必须有很强抗辐射的能力，避免行星际飞行期间大剂量宇宙辐射对人体的危害。现有两个解决方案，一是加厚火星飞船的舱壁，其最大缺点是飞船质量太大，给发射带来巨大困难；二是在火星飞船四周产生人工强磁场，使射向火星飞船的辐射粒子偏离，其缺点是技术十分复杂，目前极难实现。

着陆难点 飞船在火星着陆时要耗时7分钟左右，而在这7分钟内，是没有办法和地面取得联系的，这也是最容易出现问题的7分钟，所以被称为“恐怖7分钟”。

定居火星难点 在火星上定居也有很多问题要解决。着陆后首先要解决能源供应，因为火星比地球离太阳远得多，靠太阳电池供电难以满足需求，而且火星的沙尘暴是地球12级台风的几倍，持续时间达几个月，容易覆盖太阳电池而严重影响其工作，所以光靠太阳电池供电难以满足需求。如用核电源，如何保证航天员的安全性是一个问题。火星沙尘暴对火星着陆器和火星舱外服的密封性、可靠性也是一个考验。另外，火星上的温度比地球低许多，这对火星着陆器温度控制系统提出了很高的要求。

舱外航天服 火星上的重力约是地球的1/3，在地球轨道使用的舱外航天服（120千克）以及月球航天服（引力为地球的1/6）部无法在火星上使用，所以必须研制出功能强、质量轻的火星航天服。

返回地球 从火星返回地球更为不易，因为火星引力较大，火星着陆器的上升级必须有较大的推力才行；火星飞船返回地球时的速度也比登月飞船快得多，所以难度大增，要严格控制进入地球轨道的角度和速度及时机，否则不是掠过地球就是坠毁在地球上。其次，从火星返程不同于从月球返回地球，必须要经历漫长的飞行时间考验。在返程过程中，确保航天员的生命安全以及太空环境对航天设备的辐射等都存在不少挑战，尤其在返回过程中，探测器进入大气层的速度更是一个技术难题。因此，载人火星的飞行在目前看来仅是一个长远的计划。”

医学问题大

载人火星探险中的医学问题很多，能否解决这些问题成为是否能够实现载人火星飞行的决定因素。最主要的有以下几方面：

宇宙线辐射 在火星探险时，航天员遭到的主要危险是宇宙射线。火星飞船在星际间飞行时，缺乏地球磁场的屏蔽作用，航天员可能接收到大剂量的宇宙线辐射。辐射主要有两大效应，即短期效应和长期效应。短期效应可引起恶心、血细胞减少，如剂量足够高甚至可导致死亡。长期效应是主要是白内障和癌症。到现在为止，还没有有效的防护措施可以预防宇宙辐射对人体的影响。

重力环境的变化 在火星飞行中，航天员从地面1g环境，要经历200多天失重飞行，然后到火星1/3g的重力环境下生活。已证明长期失重飞行可以引起航天员所有生理系统的变化，例如，出现神经系统紊乱、立位和运动耐力下降、心脏功能变化、肌肉萎缩、骨质疏松、免疫系统下降等，人在这种虚弱的情况下进人1/3g的火星能适应吗？人长期生活在1/3g的重力环境下会出现什么问题？目前这些问题都无答案，也没有找到很好的防护措施。

医学保障问题 在地球轨道飞行时，飞行中的医学保障问题还不十分突出，一般的疾病在地面医生的指导下，用一些船载药物治疗，就可以治愈。即使出现严重的疾病或外伤，通过空间站上备用的药物和医疗条件可以暂时稳住病情，然后送回地面治疗。但是，在火星飞行时，不仅患病的机会多，而且在发生严重疾病和外伤时，不可能将航天员送回地球治疗，要靠航天员自己来解决。因此，火星飞行的医学保障是一个严重问题。不仅要配备多面手的航天医生，还要有一定设备的“太空医院”。如何保证火星航天员整个飞行任务中的健康是一个很大的问题，这个问题目前也没有很好解决。