【摘 要】航天技术的间接经济效益包括三方面:航天技术对相关产业的需求拉动与投资所带来的效益以及航天技术引起的新兴产业与市场所产生的效益;航天技术向传统产业扩散与转化所产生的经济效益;航天技术促进基础科学和应用科学发展,促进知识的生产和传播所带来的效益。文章结合国内外具体案例论述了航天技术所带来的巨大间接经济效益。
一、国外航天技术的间接经济效益
1.航天技术转移及二次应用所产生的经济效益
航天技术转移及二次应用的领域较多,主要有通信/数据处理、能源、加工与制造业、医药、消费产品、运输、环境等。
登载在1987年《Spinoff年鉴》上的调查报告称:据NASA对在1978～1986年间441项航天技术转移案例的分析表明,美国航天技术二次应用效益在这9年内的实际效益是216亿美元。航天技术转移增加就业工作岗位35万个,共计有16种不同的转移途径,其中主要有:①NASA技术的直接使用;②NASA帮助“制造市场”;③靠NASA的测试或使用,使新产品商业化的过程加速;④NASA的工业应用中心帮助私营企业将航天技术转为民用;⑤通过NASA技术人员的流动,将航天技术转为民用产品;⑥将航天技术向其他政府部门转移;⑦通过NASA的日常活动将航天技术转为民用。
表1 航天技术转移及二次应用的实际效益 最 终 用 途 案例数 增加销售
或节约成本
案例数 实际效益(单位:万美元)
增加销售 节 约 总 额
运输 40 18 988786.5 11662.3 1000448.6
工业(制造与加工) 170 107 576764.9 6783.7 583548.6
医药 61 31 200303.6 3061.3 203364.9
消费产品 24 18 127829.4 52.4 127881.8
公共安全 27 16 34788.8 55.5 34844.3
通信/数据处理 51 32 17100.7 5196.4 22297.1
能源 30 13 20350.0 1561.3 21911.3
环境 16 11 1696.2 2178.8 3875
其他 22 13 165498.9 1023.2 166522.1
合计 441 259 2133119 31574.9 2164693.9
由表1可见,大约60%以上的技术转移案例可产生明显的经济效益。其中,67个案例是利用NASA技术经过二次开发,创造了一些新产品或新工艺,为企业建立新的生产线,或创建一家新的企业。
2.减少非常态经济即“灾变经济”造成的损失而隐含的经济效益
有学者认为经济包含着常态经济与非常态经济即灾变经济。人类为了把非常态经济造成常态经济的损失降低到最大程度,为此常态经济必须支付非常态经济索取的保险金,这笔资金就作为国家安全和救灾支付。据专家计算,摧毁20个经济脆弱点相当于摧毁最大的44个城市社会功能。利用航天技术保护这些经济脆弱点,这就防止或减少了灾变经济造成的损失,本身就隐含着巨大的经济效益。
3.航天事业发展导致了若干新技术群体的问世与应用
航天技术几乎博采了现代科学技术的最新成果,又不断对新技术的发展提出了更多的需求,提出了许多崭新的领域和高难度的课题,为一些技术的创新提供了机会,给科学技术的发展注入了新的活力,刺激了科学技术的发展,导致若干新技术的问世。
(1)促进电子计算机的诞生和发展世界上第一台电子计算机是为适应研制导弹的需要而诞生的。美国宾夕法尼亚大学的约翰·莫尼亚和约榆·艾儿凯克教授,为了适应导弹弹道计算的需要,于1945年研制出世界上第一台电子计算机“埃尼阿克”。世界上第一台巨型亿次计算机ILLIAC-5也是为美国NASA研制的。可以说没有航天工业的高需求也就没有计算机行业的今天。
(2)促使集成电路的诞生和发展50年代,美国为了争夺空间优势,适应研制新型导弹和空间飞行的需要,在五角大楼和NASA的大力资助下,集成电路才得以诞生和成长起来。1960年,在美国集成电路开始大规模投产,1962年的产品全部被军方购买,1965年军方购买量占总产量的一半,到70年代末期,降到10%。集成电路是随着航天事业发展的需要而诞生和发展的,而后逐渐推广应用于其他领域。
(3)促进环境保护和新能源的发展据国际石油研究机构计算,按现在的消耗量,从1998年起,再过42年,世界上现已探明的石油储量9991.2亿桶就会被开采完了(有资料说要70年,也有的说要100年)。矿物燃料属于非再生资源,终有一天会被消耗贻尽,而且矿物燃料的大量使用,正在造成越来越严重的环境问题。面对地球将发生的能源危机、环境污染、资源短缺,人类必须寻求新的且不会给环境带来污染的能源。在地球上开发洁净能源受到各种限制,大气层中的云和地球的昼夜循环严重制约着太阳能的采集,核能的开发则受到核废料问题的困扰。利用空间高真空高洁净环境可以高效率地采集太阳能,从地球外天体可以采集优良的聚变材料。显然,航天技术为解决上述问题提供了新的途径。当前航天技术在环境保护和新能源领域的应用成为世界航天界的热门话题。
(4)促进新材料新工艺的开发应用航天事业促进了一大批新材料、新工艺的开发应用。新型复合材料、高性能合金结构材料、烧蚀材料、阻尼材料、密封材料、机敏材料等一大批新材料随着航天事业的发展而涌现出来,进而推广应用到国民经济的其他领域。空间微重力环境又为高性能材料的生产开辟了更广阔的前景。
(5)促进海洋科学技术的发展从阿波罗计划结束后,美国的一批航天企业转向海洋开发,有力地推动了海洋科学技术和海洋开发的迅速进展,使美国在海洋开发方面处于世界领先地位。目前,美国是唯一作好海底开发准备的国家,它已向开采铁锰结核矿的六国国际财团投资,其海洋石油开发也从浅海发展到了深海。
(6)促进通信技术的发展卫星技术的发展促进通信技术发生革命性的突破。卫星通信实现了信息传递技术的一次质的飞跃,使信息可以快速、高保真、大容量地传递,全球通信网的建立使得地球上任何两地之间的通信成为可能。迅速发展的卫星全球导航定位技术,正在改变着地球上一切旧有的交通、通信、联络方式,改变着人类生活的方方面面。
4.航事业发展更新了人类的知识体系
航天事业的发展极大地更新了人类的知识体系和知识结构,在知识的广度和深度上都取得了极大的进展。
(1)促进系统工程管理科学的诞生和发展系统工程管理软科学也是伴随着导弹技术、空间技术的诞生而发展起来的。如今该学科已经广泛地用于政府部门、科技、经济、军事以及企事业机构的决策和预测工作,对工程和技术的可行性进行论证和评估,把决策科学化提高到前所未有的高度。
(2)促进基础科学的发展航天事业在各个方面促进了基础科学的发展。应用数学、高能物理学、天文学、天体物理学、地学、微重力物理学、材料学、空间生物学、空间医学、信息学、微电子学,等等,均伴随着航天事业的发展而壮大起来。
二、我国航天技术的间接经济效益
作为高技术产业之一的航天技术,为科学研究开辟了许多新的领域和新的学科。我国的航天技术在向国民经济各部门的渗透应用中,带动了其它新兴学科和工业部门的发展,产生了二次效益。
1.航天技术对中国高技术产业群的带动作用
航天技术的发展需要一系列支撑技术,因而通过技术发展的“需求效应”带动了一系列新兴产业和新技术的发展。航天技术的发展对信息技术、新材料技术和新能源技术不断提出了新的要求,从而有力地促进了它们的发展,拓宽了它们的研究范围。对于海洋开发和生物技术来说,航天技术为其提供了新的发展工具和研究手段。航天技术的发展还带动了空间科学、微重力研究与实验等科学研究领域的巨大发展,如阿尔法磁谱仪实验将开创空间科学研究的一个全新领域。
由于远程导弹和运载火箭600多种新材料的国产化需要,以及电子元器件向小型化、集成化和高可靠性方面发展,国家投入了相当的财力开展相关技术的研究,带动了诸如玻璃钢、氟塑料、高强度合金和稀有金属材料,以及计算机技术、自动控制技术、遥测遥控技术、雷达技术和工艺技术的发展;并扩展了空气动力学、热力学、结构静动力学等领域的研究。在航天技术产业的发展过程中,总投资中相当大的比例转移到国民经济的其它部门。据不完全统计,航天研制部门用于研制运载火箭和各种卫星的投资,有60%～70%转移到了其它工业部门和科研单位。资金和技术的转移,有力地推动了这些部门的技术进步。据统计,建国以来研制的1100多种新材料中,80%是因航天技术的发展需求而研制的。由此可见,航天技术产业的辐射能力是极其强大的。
以长征2号运载火箭为例。在研制过程中,航天部向有关部门辐射出4800多项科研、试制和生产项目,涉及27个部、委、局,25个省市自治区,共1300多个企业、研究机构和高等院校。在运载火箭第三级的研制中,共辐射出397项研究项目,其中冶金部门88项、化工部门129项、建材部门86项、石油部门25项、纺织部门8项、中国科学院6项、轻工部门45项。仅航天工程应用的电子元器件就达15个门类,约2000个品种,上万个规格,分布在全国的300多个生产厂家和研究机构。若进一步考虑二次辐射,其辐射能力就更难估量。所以说,航天技术与其它科学技术在应用中相互渗透和创新,扩展了航天技术本身的应用范围,促进了社会生产力的快速增长。
2.技术转移推动了传统产业的技术进步
传统产业在我国国民经济中占有很大比重。但其技术水平、开发能力和劳动生产率、能耗和材料利用等方面,与国外相比都有很大差距。如我国1美元的国民生产总值消耗的能源比发达国家高1倍以上,钢材利用率只有68%,而发达国家为75%～80%。按照国民经济“九五”计划及2010年远景目标的要求,交通、能源、机械、建筑、石油、轻工和纺织等传统产业面临着依靠科学进步、加快内部改造、提高品种质量和效益的艰巨任务。航天技术在自身迅猛发展的同时,积累了一批高技术成果,多年来已有2000多项科技成果转移或推广应用于国民经济各领域,并先后与21个盛市、自治区建立了联系,支援项目813个,广泛地影响着当代科学技术的发展。
(1)弹头再入防热技术促进了玻璃钢行业的技术发展弹头再入防热技术的发展使我国突破了研制中远程乃至洲际导弹的“热障”关,对保卫国家安全具有不可估量的军事和政治意义。而再入技术对新学科、新技术的带动作用同样具有重要意义。再入技术的出现,带动了高速空气动力学与气动热力学、特种传热学、热结构与热强度力学、复合材料力学以及现代材料力学等学科的发展,并促进了增强塑料工艺技术、纤维编织技术、材料复合工艺技术、高温测试技术和无损检测等技术的发展,由此也导致了许多新材料的诞生,如:高硅氧纤维、玻璃钢、石英玻璃、碳纤维、增强氟塑料、三向石英等。以玻璃钢复合材料为例,可以充分说明航天特殊材料的转移情况。60年代初,航天工业在我国率先使用了玻璃钢复合材料。其后的30多年里,玻璃钢复合材料在我国取得了飞速发展,并广泛应用于建筑、化学、汽车、交通、机电、体育等部门,产品多达上千种。到80年代中期,全国就有2000多家中、小型玻璃钢产品制造企业,从业人数5万多人。据比较保守的估计,我国玻璃钢工业的年产值已达几十亿人民币,并且还在以比较高的速度不断发展着。此外,航天工业开发的高、低温密封材料、阻尼减振材料、等离子喷涂等材料工艺也将日益推广和应用。
(2)航天技术在环境保护中的应用航天工业在40多年的空气动力与试验研究中积累了丰富的经验,研究出众多的科技成果,有些已实现了转移。如利用空气动力学中的旋涡运动理论、传热介质计算软件、风洞设计与实验技术,开发了防治大气污染的气动乳化脱硫除尘一体化技术、燃煤锅炉燃烧的优化控制技术、有毒废气和废液焚烧及资源化处理技术、天然气汽车复合材料技术等,对防治大气污染起了重要作用。这里仅以气动乳化脱硫除尘一体化技术为例加以说明。
气动乳化脱硫除尘一体化技术是目前唯一可大规模削减二氧化硫(SO2)的脱硫方式。所研制的气动乳化过滤器,除尘效率达99.3%,脱硫效率达91.7%。
我国是世界上最大的产煤国和消费国,随着我国经济的快速增长,煤炭消费量持续增长,已从1980年的6亿吨发展到1995年的13亿吨,预计2000年将达到14.5亿吨。由于SO2排放量随着燃煤量的增加而增加,1985年全国SO2排放量为1315吨,1995年增至2370吨,超过美国成为世界最大的SO2排放国。SO2的大量排放,造成了越来越严重的酸雨污染,从而导致了农作物减产、森林)大面积死亡、建筑物被腐蚀、水体酸化、以及影响人体健康。据统计,仅1995年我国由于酸雨造成的农作物、森林和人体等方面的直接和间接经济损失约1100亿人民币。针对酸雨和SO2污染大气的严重现实,1996年的《国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要》已明确提出要重点治理酸雨和SO2污染。
我国燃煤排放的SO2,70%源于工业锅炉、燃煤电厂和工业窑炉。根据电力工业发展规划,到2000年我国火电装机容量将达到2.2亿kW,为使燃煤电厂SO2排放达到1995年的控制目标,需要有1200万kW的燃煤电厂安装烟气脱硫装置,需投资70亿~100亿元。而对于工业锅炉和窑炉来说,全国有45万台4t/h以下锅炉和20万吨燃煤工业窑炉,共需200万台处理量为5000m3/ h的标准脱硫过滤器。按每台4万元计算,产值可达800亿元。由于气动乳化脱硫除尘器的用水量仅为其它方法的1/5～1/10,可大量节水。如果每年以10%的速度对现有工业锅炉和窑炉进行改造,则每年可创产值80亿元,利税16亿元。气动乳化脱硫除尘一体化技术是空气动力学在环保领域的具体应用。其发展前景非常乐观,所形成的技术产业的潜在经济规模也是相当大的。