导 读
2024年6月27日,美国兰德公司发布了《改进美太空军航天科技流程》报告(Improving Space-Related Science and Technology Processes for the U.S. Space Force,下文简称《报告》)。《报告》分析了美太空军(U.S. Space Force, USSF)与美空军(Department of the Air Force, DAF)及美国航天科技(science and technology, S&T)企业如何最佳管理其资产,通过革命性和进化性的手段打造更具韧性和能力的航天科技体系。《报告》建议美太空军领导层重新平衡研发预算中的科技占比,将更多的美太空军科技基金(USSF S&T funding)视为风险投资,并增强其在空军研究实验室(Air Force Research Laboratory, AFRL)资源分配和决策中的直接影响力。此外,《报告》还建议美太空军领导层与整个美国航天企业合作,并开发更详细的逻辑模型和指标来评估航天科技工作的健康状况。现将原文编译如下,以飨读者。
图 1 报告封面
一、美国航天科技的重要性
航天科研包括基础研究、应用研究和先进技术开发三个早期阶段,这三个阶段并非线性的,而是依赖彼此间反馈,从而将未来部队发展规划和新兴科学技术的潜在应用结合起来。航天科研需要整个科研生态系统的支持,但美太空军与这一生态系统的关系复杂,表现为控制渠道薄弱或不完整、对工业界在科技成熟和交付方面的依赖性较强、以及整体生态系统整合能力不足。综合来看,美太空军主要面临以下挑战:①对行业资助的科技优先事项缺乏影响力;②对空军研究实验室研究议程缺乏掌握;③科研成果(research portfolio)较零散;④基础研究薄弱,需要通过加速收购项目提供科研动力;⑤对整个航天科技企业缺乏协调。
《2023年国防科技战略》(2023 National Defense Science & Technology Strategy)认为美国及其盟国在技术和创新方面的领导地位一直是其军事优势的重要组成部分,尤其在航天领域,更需保持技术竞争力。美军大部分通信和情报依赖于天基资产,这些卫星提供的日益增强的能力既是潜在的军事优势来源,也可能成为新的冲突领域。美国前参谋长尼娜·阿马格诺(Nina Armagno)中将认为与中国的潜在冲突可能不会以传统的火力打击形式出现,而是会以纯粹的网络和太空战争的方式显现。对此,美国防部(Department of Defense,DoD)指示将采取措施保持美国的领导地位,并与直接瞄准这一优势的竞争对手抗衡。
二、美太空军对航天科研实施的影响
《报告》指出,尽管商业部门发展迅速,美国政府在航天经济中的研发(research and development,R&D)投资仍然是主要驱动力。私营企业在航天研发中的资金相对较少,主要依赖政府资助初始阶段的研究,之后集中精力于成果的完善和产品化。然而,最近由风投资助的新太空计划增加了私企对航天研发的投资,特别是具有潜在商业市场应用领域的投资。尽管新的太空项目带来了更多投资来源,但在利率上升的环境下,风险资本对航天领域的投资增长不太可能持续。
图 2 美国航天研发投资中的政府占比
美太空军利用种子基金作为风险融资的信号和来源,激励私人研究以更好满足其需求,这一策略展现出良好前景。其基础在于政府作为单一消费者能够发出利益信号,刺激后续私人投资,形成“拥挤”效应。国际国防工业的研究证实了这一现象,显示政府资助的研发每增加10%,私人资助的研发会相应增加5%至6%。 国家安全研究联盟在2015年提供了类似的指导,建议国防科技资金应占研究、开发、测试和评估(research, development, test, and evaluation, RDT&E)总预算的20%。根据这一方针,美太空军科技公司的资金严重不足。导致研发工作主要集中于后期项目,而长期的探索性科技则相对缺乏资金。因此,要实现该方针,需要对研究、开发、测试和评估的资金分配进行重大调整。
对于上述调查结果,《报告》给出以下建议:
1.美太空军领导层应重新平衡科技与研发预算,确保科技资金可用于开发下一代突破性技术。
2.美太空军领导层应考虑通过空军研究实验室的SpaceWERX 项目(SpaceWERX项目是美太空军的一个创新部门,旨在促进与私营部门的合作,推动航天技术的开发和应用。该项目通过提供资金、资源和支持,鼓励初创公司和创新企业参与航天领域的研发,以应对国防和安全需求。译者注。),将更大一部分科技资金视为风险资本,以便更直接地影响私营市场的创新。
3.美太空军领导层应指定约20%的核心资金,由空军研究实验室自行决定分配给各局。
三、加速收购对于航天科研的作用
美太空军采用科技驱动与加速收购并行的方法,以实现不同的战略目标。研发管理可从技术成熟度和应用不确定性两个维度进行分析。从技术角度看,由于需要设计、测试和认证太空系统,航天研发面临特殊挑战。航天研发中的创新轨迹大致可分为三类:①新技术解决熟悉应用;②新技术的新应用;③无现有应用的新技术。鉴于技术发展路径的不同,美太空军制定了相应的制度框架来支持各类技术发展,包括加速就业创新、传统采购和基础研究。
根据美太空军科技公司的六个基本能力评估,包括填补能力缺口、保持国防创新基础、维持竞争优势、建设科技基础设施、发现未知与颠覆性创新以及拓展基础知识(如图4所示),不同研究类型的时间框架和关注重点差异显著。以收购为重点的计划强调较短的时间框架和现有技术的实际应用;而以科研为重点的计划则需要较长的时间框架,通过研发来使新兴技术成熟。归根结底,要确保军队的长期竞争优势,必须兼顾采购和科研两方面的重点。
图 3 技术转型框架
图 4 收购与科研的重点
加速采购是对科研的一种重要补充,它不仅为客户提供新能力,还利用了先前科技转型所产生的技术储备。虽然这种方法的优势在于能够快速部署新技术,但注重加速采购并不意味着忽视科研创新。科研与加速采购之间的理想平衡应通过系统的原则性组合分析来确定。此外,收购与科研的目标和特征截然不同,因此应根据不同指标来衡量和管理它们的贡献。
四、联合管理航天科技投资组合
研究发现,美太空军在管理其科技投资组合时有其独特的考虑因素。太空作战环境恶劣,技术缺陷在任务期间往往无法修复,同时技术可能适用于多个任务领域,这使得与任务领域一致的组合产生相互依赖和重叠,从而增加了组合管理的复杂性。随着美太空军愿景和战略的发展,业务优先事项也在不断变化,这给长期决策带来了挑战。科技投资需同时反映当前与未来的需求并在不同时间跨度和不确定性水平之间取得平衡。此外,美太空军的业务能力正在不断扩展,科技组合的相互依赖性、复杂性和风险性也在增加。美太空军关注的投资组合分散在美国政府和国防部的多个组织中,航天科技投资并未作为一个综合投资组合进行分析和资助。对于科技投资组合的联合管理,专家的洞察力和判断力是科技管理实践的关键,包括目标定义、指标制定和投资组合管理。
对于上述调查结果,《报告》提出以下建议:
1. 美太空军领导层应指派技术骨干(Chief Technology Innovation Officer, CTIO)负责管理分布式航天科技组合,以确保有效填补能力缺口,充分探索下一代技术。
2. 技术骨干应根据预期的影响时间,采用不同方法规划美太空军科技。在美太空军和空军研究实验室航天相关部门内,对中长期科研采用基于投资组合的科研规划流程,而严格的基于路线图的规划方法通常应保留给近期目标。
3.美太空军科技领导层应利用外部组织的专业知识,如国家科学技术委员会(National Science and Technology Council, NSTC)及其航天工作组,以为决策过程提供客观的外部意见。
五、协调美国航天体系的科技力量
美太空军是美国政府众多机构中负责太空行动科技支持的一个。其他包括国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration, NASA)、国家侦察局(National Reconnaissance Office, NRO)、国家海洋和大气管理局(NOAA)、国家科学基金会(National Science Foundation)和能源部(Department of Energy)等机构也在开展和资助与航天相关的研究。为了在这一庞杂的生态系统中有效运作,美太空军必须与其他机构的航天研发进行有效协作。
基于跨组织协作面临的资源分散、缺乏协作、合作障碍和利益冲突等问题,《报告》提出了一系列互补的管理策略,以促进不同领域的同步。。
(一)自上而下的合作
促进跨机构同步的一种策略是通过自上而下的会议,在这些会议上,通过决策者会面,确定富有成效的合作点。这些会议的目的不仅是信息共享,更在于推进行动并为共享项目投入资源。为了实现这一目标,参与者的资历和与会者的权威尤为重要,因为他们具备做出决策、指导资源分配和制定激励措施的能力,同时也体现了各合作组织间的承诺。
(二)多层次协作
尽管高层领导对其部门或机构的需求有着深刻的洞察力,能够指导下属并获取资金,但他们通常没有足够的精力来监视所有新兴技术。在科研领域,突破性技术的发现需要具有特定学科技术专长的人员。因此,在多层次协作中,外联和协调工作应由项目经理和其他工作人员负责,他们与研究人员的联系更加紧密,往往能够更早接触到新兴技术。研究发现,与其重新构建组织以促进合作,不如将重点放在技术和工具上,以便个人能够更轻松、更有效地跨越组织鸿沟开展工作。
为了更好地量化科技成果,《报告》中设计了一种逻辑模型评估方法,基于填补能力差距、扩展基础知识和保持竞争优势三个战略指标,对航天科技资产的健康状况进行测评。
综合来看,为美太空军领导层的每项科技战略指标创建逻辑模型是一种有效的方法,可以系统地确定绩效衡量标准。以采购为重点的近期目标和以科技为重点的长期目标的衡量指标几乎没有重叠,这表明这些目标可以独立进行评估。
六、报告解读
《改进美太空军航天科技流程》报告深入分析了美太空军在航天科技领域面临的机遇与挑战,提出了一系列切实可行的策略,以确保美国在这一关键领域的持续竞争力。在当今复杂的国际环境中,技术优势不仅关乎国家安全,更是国际关系的重要维度。《报告》明确指出,重塑研发预算、优化科技投资组合以及强化跨机构协作是提升美太空军整体战斗力的关键。
通过自上而下的合作和多层次协作,美太空军能够有效聚集各方资源,克服行业内的分散和协调不足,推动跨机构间的创新与协同。同时,《报告》提出的逻辑模型评估方法为美太空军领导层提供了一个科学的框架,以量化和评估航天科技资产的健康状况。这种方法能够确保短期和长期目标之间的良好对接,从而实现更高效的资源配置。
在快速变化的技术前沿,私营企业的参与日益重要。美太空军应当利用种子基金和风险投资的方式,激励私营部门的创新活动,形成良好的互动关系。这不仅将帮助美太空军获取新兴技术,还能激活整个航天经济的发展潜力。
总的来看,《报告》不仅为美太空军在航天科技领域的管理和发展提供了战略蓝图,更为美国的国家安全和全球影响力奠定了坚实的基础。未来,随着这些建议的落实,美太空军将能够更加自信地迎接航天领域的新挑战,持续引领全球航天科技的创新和发展。
七、参考建议
鉴于《报告》给出的调查结果,我们得到以下启发:
1.加强科技创新体系:美太空军在科技研发中重视多层次协作和跨机构合作,这表明中国在推进航天科技和其他高科技领域时,也需加强不同部门和机构间的协同,形成合力,提升整体创新能力。
2.优化资源配置:报告强调重新平衡研发预算,特别是科技投资的比例。中国可以借鉴这一做法,通过优化科研资金的分配,确保重点项目和基础研究能够获得必要的支持,以保持在全球科技竞争中的优势。
3.鼓励民间资本参与:美太空军通过种子基金激励私营部门的参与,推动技术创新。中国可以进一步开放市场,鼓励民间资本对航天等高科技领域参与投资,从而激活创新生态系统。
4.建立科学评估机制:报告中的逻辑模型评估方法为科技成果提供量化标准。中国在航天科技评估中也可以借鉴这种系统性的方法,建立更科学的绩效考核和评估机制,以更好地衡量科技投资的效果。
5.重视长期规划与短期目标的平衡:美太空军明确指出短期收购与长期研发之间的关系。中国在制定科技发展战略时,也应关注短期成果与长期技术积累的平衡,确保可持续发展。
6.应对复杂国际环境:随着全球科技竞争加剧,中国应在航天科技领域提升自主创新能力,同时注重国际合作,以应对潜在的安全挑战和技术壁垒。
通过上述启发,中国可以在航天科技及其他战略性新兴产业的发展中,借鉴美国的经验,制定更为有效的政策和措施,推动整体科技实力的提升。
文字 | 邓美秋(国防科技大学)、杨丽娟(国防科技大学)
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编辑 | 国防科大·欧祉辛
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