基于載人月球探測(cè)科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略的學(xué)科政策研究
中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)訊 月球與深空探測(cè)是我國(guó)科技發(fā)展的重大戰(zhàn)略。2004年,我國(guó)正式啟動(dòng)了嫦娥工程,目前已完成“繞、落、回”三步走的探測(cè)規(guī)劃,成為第3個(gè)從月球采樣返回的國(guó)家,并首次實(shí)現(xiàn)了月球背面采樣返回。未來(lái),我國(guó)無(wú)人月球探測(cè)的目標(biāo)是建立國(guó)際月球科研站,開展月球科學(xué)深化研究與資源綜合開發(fā)利用。同時(shí),我國(guó)已正式發(fā)布載人月球探測(cè)的初步方案,計(jì)劃在2030年前實(shí)現(xiàn)載人登月并開展科學(xué)探索。屆時(shí),載人和無(wú)人兩種月球探測(cè)方式將同步開展、互為補(bǔ)充,完成“建站”和“登月”,實(shí)現(xiàn)人機(jī)聯(lián)合的科學(xué)探測(cè)和資源利用。
載人月球探測(cè)將有望獲得更重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。與無(wú)人月球探測(cè)相比,載人月球探測(cè)過(guò)程中,航天員具有更強(qiáng)的自主決策能力,采樣方式更加靈活,返回樣品可能具有更高科學(xué)價(jià)值;同時(shí),航天員可應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的環(huán)境,完成更復(fù)雜的操作,能更有效率、有針對(duì)性且精準(zhǔn)地布設(shè)探測(cè)儀器,從而獲取更豐富、更高質(zhì)量的探測(cè)數(shù)據(jù);此外,航天員可以與地面實(shí)時(shí)交互,并通過(guò)人機(jī)聯(lián)合地質(zhì)考察,實(shí)現(xiàn)對(duì)月球更全面的認(rèn)識(shí)。
我國(guó)的載人月球探測(cè)與行星科學(xué)研究面臨巨大挑戰(zhàn)。當(dāng)前我國(guó)已是載人月球探測(cè)主導(dǎo)國(guó)之一。但與美國(guó)相比,我國(guó)在科研成果產(chǎn)出、基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)投入、后備人才培養(yǎng),以及工程與科學(xué)深度融合等方面仍然存在一定差距。以及,從基礎(chǔ)科學(xué)研究支撐相應(yīng)工程科技進(jìn)步的內(nèi)在邏輯和固有規(guī)律來(lái)看,我國(guó)正積極部署的載人登月等深空探測(cè)宏偉藍(lán)圖的實(shí)現(xiàn),不僅要求我們要在工程技術(shù)上取得巨大突破,還要求我們要做好載人月球探測(cè)與行星科學(xué)基礎(chǔ)研究的強(qiáng)有力支撐。尤其是在深空探測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步,載人月球探測(cè)與行星科學(xué)邁入嶄新發(fā)展背景下,如何以載人月球探測(cè)工程為牽引,完善相應(yīng)人才培養(yǎng)體系,筑牢基礎(chǔ)研究根基,做好學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略與政策研究,從而前瞻性布局,是擺在我國(guó)科技工作者面前的難題之一。
為更好地服務(wù)我國(guó)載人月球探測(cè)與行星科學(xué)研究發(fā)展戰(zhàn)略,本文首先系統(tǒng)比較了中美載人月球探測(cè)和行星科學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀、問(wèn)題和差距。然后基于深度訪談和問(wèn)卷調(diào)查方法,向深度參與我國(guó)行星科學(xué)和深空探測(cè)的13位知名專家開展調(diào)研,形成8個(gè)方面的25條建議;并基于560余位月球與行星科學(xué)研究領(lǐng)域?qū)W者的問(wèn)卷反饋數(shù)據(jù),形成突出性問(wèn)題和急需實(shí)施的政策建議清單。最后,綜合訪談和問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果,形成4條載人月球探測(cè)與行星科學(xué)學(xué)科發(fā)展政策建議。這是一個(gè)基于較大體量的中國(guó)載人月球探測(cè)與行星科學(xué)研究學(xué)者的問(wèn)卷調(diào)查和深度訪談的,較為系統(tǒng)、針對(duì)性較強(qiáng)、共識(shí)較高的載人月球探測(cè)與行星科學(xué)發(fā)展政策研究,旨在為我國(guó)載人月球探測(cè)的科學(xué)研究發(fā)展思路和政策制定提供參考。
中美月球探測(cè)和行星科學(xué)現(xiàn)狀對(duì)比
中美兩國(guó)是目前月球探測(cè)的第一梯隊(duì),也是未來(lái)載人月球探測(cè)的主導(dǎo)國(guó)。20世紀(jì)60年代,美國(guó)阿波羅載人月球探測(cè)采集并
返回382 kg月球樣品,對(duì)這些月球樣品的科學(xué)研究,使得人類對(duì)月球的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了根本性的進(jìn)步,提高了對(duì)類地行星形成和演化的認(rèn)知。“阿波羅計(jì)劃”的巨大成功和深遠(yuǎn)影響奠定了美國(guó)在月球研究方面的領(lǐng)先地位,成為美國(guó)冒險(xiǎn)與開拓精神的象征,極大地提升了美國(guó)的國(guó)際影響力,激發(fā)了美國(guó)人民的民族自豪感和榮譽(yù)感?!鞍⒉_計(jì)劃”結(jié)束近50年后,美國(guó)聯(lián)合了歐洲各國(guó)、日本和印度等20多個(gè)國(guó)家,啟動(dòng)了重返月球的“阿爾忒彌斯計(jì)劃”,不僅計(jì)劃載人登陸月球南極和背面艾特肯盆地,而且準(zhǔn)備將月球作為載人登陸火星的踏板和中轉(zhuǎn)站。相比之下,我國(guó)的月球探測(cè)起步較晚,但在過(guò)去20年取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。嫦娥工程六戰(zhàn)六捷,標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)具備了全月面到達(dá)并采樣返回的工程技術(shù)能力,且在月球科學(xué)上不斷取得新發(fā)現(xiàn)。例如,嫦娥四號(hào)任務(wù)實(shí)現(xiàn)了人類歷史上首次月球背面著陸,對(duì)南極艾特肯盆地開展了巡視探測(cè);嫦娥五號(hào)任務(wù)確定月球20億年前仍存在火山活動(dòng),將月球火山活動(dòng)持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)了8億—10億年,改寫了對(duì)月球熱演化歷史的認(rèn)識(shí);嫦娥六號(hào)任務(wù)實(shí)現(xiàn)人類首次月球背面采樣返回,將有望在月球二分性等重要科學(xué)問(wèn)題上取得突破。同時(shí),我國(guó)也計(jì)劃在2030年前實(shí)施載人月球探測(cè)。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),月球探測(cè)將由中美兩國(guó)主導(dǎo),兩國(guó)在載人月球探測(cè)領(lǐng)域的博弈與發(fā)展將引領(lǐng)人類關(guān)于未知深空的認(rèn)知。
與國(guó)際同行相比,我國(guó)的月球科學(xué)研究仍需要更多積累?;赪eb of Science數(shù)據(jù)庫(kù)的文獻(xiàn)計(jì)量分析,美國(guó)在月球科學(xué)領(lǐng)域的論文無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量都處于領(lǐng)先地位。我國(guó)過(guò)去20年在該領(lǐng)域的論文數(shù)量逐年提升,2013年已超越德國(guó),上升至第2位,且增長(zhǎng)趨勢(shì)仍然在持續(xù),有望在未來(lái)幾年超越美國(guó),上升至第1位(圖1a)。但是,在如下3個(gè)方面與美國(guó)相比仍有較大差距:① 高被引論文較少,學(xué)術(shù)影響力較低。目前,我國(guó)發(fā)表的月球科學(xué)相關(guān)的論文數(shù)達(dá)到3 083篇,數(shù)量?jī)H次于美國(guó),但每百篇論文產(chǎn)出重要論文數(shù)(高被引原創(chuàng)論文或高影響綜述論文)僅有0.94篇,遠(yuǎn)低于美國(guó)的3.98篇(圖1b)。② 具有世界影響力的頂尖學(xué)者較少。截至2022年12月31日,全球月球科學(xué)領(lǐng)域發(fā)表論文數(shù)排名前10位的作者依然全部是美國(guó)學(xué)者。其中,3位學(xué)者起步于美國(guó)阿波羅計(jì)劃階段(1969—1972年),5位學(xué)者起步于美國(guó)重返月球計(jì)劃階段(1991—1998年)。這表明培養(yǎng)頂尖學(xué)者一方面需要時(shí)間積累,另一方面需要月球探測(cè)任務(wù)的支撐。③ 高影響力國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)期刊較少。截至2022年,月球科學(xué)領(lǐng)域發(fā)表論文數(shù)排名前10位的期刊美國(guó)占8種,英國(guó)占2種。期刊創(chuàng)辦也是提升我國(guó)在月球科學(xué)研究影響力的重要抓手。
研究經(jīng)費(fèi)投入
美國(guó)阿波羅計(jì)劃和阿爾忒彌斯計(jì)劃不僅列支了工程經(jīng)費(fèi),而且設(shè)立了專門的科學(xué)研究經(jīng)費(fèi)。據(jù)美國(guó)國(guó)家航天局歷史參考資料集公開的原始預(yù)算證明文件,1960—1973年期間,美國(guó)在“阿波羅計(jì)劃”上的花費(fèi)是258億美元(圖2)。其中,航天器耗費(fèi)83億美元,運(yùn)載火箭耗費(fèi)94億美元,任務(wù)支持與運(yùn)營(yíng)耗費(fèi)29億美元,基礎(chǔ)研發(fā)耗費(fèi)9億美元,基礎(chǔ)設(shè)施耗費(fèi)18億美元,研究和項(xiàng)目管理耗費(fèi)25億美元(占比9.69%)。如果換算為2020年的購(gòu)買力,“阿波羅計(jì)劃”的項(xiàng)目總消耗約為2 570億美元。美國(guó)航空航天局監(jiān)察長(zhǎng)辦公室估計(jì),到2025財(cái)年,“阿爾忒彌斯計(jì)劃”的總成本將達(dá)到930億美元。其中,獵戶座飛船總耗費(fèi)178.7億美元,太空發(fā)射系統(tǒng)總耗費(fèi)295.2億美元,任務(wù)支持與運(yùn)營(yíng)總耗費(fèi)201.3億美元,地面應(yīng)用系統(tǒng)總耗費(fèi)70.0億美元,其他空間技術(shù)總耗費(fèi)91.6億美元,月球探測(cè)技術(shù)與研究總耗費(fèi)92.7億美元(占比9.97%)。
我國(guó)嫦娥工程初期以工程經(jīng)費(fèi)為主,沒(méi)有設(shè)置專門的科學(xué)研究經(jīng)費(fèi),目前正在逐步改善。我國(guó)嫦娥工程的實(shí)施為我國(guó)月球科學(xué)研究提供了有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的原始數(shù)據(jù)和新的月球樣品,在實(shí)施探月工程的前期,因確保飛行器安全抵達(dá)、著陸、返回是一切工作的前提,故初期工程任務(wù)以工程經(jīng)費(fèi)為主。當(dāng)前,配套科研經(jīng)費(fèi)不足這一狀況正在逐步改善,國(guó)防科技工業(yè)局聯(lián)合國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)一起部署專項(xiàng)項(xiàng)目群,對(duì)嫦娥四號(hào)、五號(hào)任務(wù)的科學(xué)研究進(jìn)行專項(xiàng)資助。在設(shè)計(jì)探月四期(嫦娥六號(hào)至八號(hào))的實(shí)施方案中,第一次專門編制了科學(xué)研究的經(jīng)費(fèi)預(yù)算。在科研經(jīng)費(fèi)管理方面,國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)在數(shù)學(xué)物理學(xué)部設(shè)置了行星科學(xué),在地球科學(xué)部設(shè)置了行星地質(zhì)學(xué)、行星物理學(xué)、宇宙化學(xué)和行星化學(xué)等申請(qǐng)代碼。這些舉措加強(qiáng)了對(duì)行星科學(xué)研究的支持,但仍然存在資助較零散、學(xué)科管理歸屬不明確等問(wèn)題,建議整合。
人才培養(yǎng)體系
在美國(guó)“阿波羅計(jì)劃”的影響下,美國(guó)大部分高水平高校都設(shè)置有行星科學(xué)學(xué)院(系)。1958年美國(guó)宇航局決定對(duì)太陽(yáng)系進(jìn)行深空探測(cè)之后,第一項(xiàng)工作是尋找相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家,但發(fā)現(xiàn)無(wú)人可用。于是,美國(guó)宇航局開始投入巨額經(jīng)費(fèi)激勵(lì)科學(xué)家從事行星科學(xué)研究。1960年,美國(guó)第一個(gè)行星科學(xué)研究機(jī)構(gòu)——月球與行星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室在美國(guó)亞利桑那大學(xué)成立,至今仍是世界行星科學(xué)研究機(jī)構(gòu)中的佼佼者。1973年,亞利桑那大學(xué)依托該實(shí)驗(yàn)室又成立了第一個(gè)行星科學(xué)系,標(biāo)志著美國(guó)行星科學(xué)人才教育培養(yǎng)體系的建立。亞利桑那大學(xué)行星科學(xué)系的辦學(xué)模式為:一線科學(xué)家“上講臺(tái)”,研究生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室科研,教學(xué)和研究圍繞正在進(jìn)行的探測(cè)任務(wù)展開。可以說(shuō),其辦學(xué)模式是當(dāng)代大學(xué)發(fā)展中“科教融合”的一個(gè)極為成功的案例。在此之后,哈佛大學(xué)、耶魯大學(xué)、麻省理工學(xué)院等幾十所頂尖大學(xué)都相繼建立了行星科學(xué)系或者在地球科學(xué)系的基礎(chǔ)上建立地球與行星科學(xué)系。在充足的教育經(jīng)費(fèi)支持下,借助積累下的行星科學(xué)數(shù)據(jù)和月球樣品,這些有著優(yōu)秀行星科學(xué)家的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)為美國(guó)培養(yǎng)出和輸出了大批行星科學(xué)人才,并在美國(guó)一次又一次的深空探測(cè)任務(wù)中扛起了科學(xué)大旗,產(chǎn)出了令世界矚目的科學(xué)成果。
我國(guó)行星科學(xué)教育起步較晚,但已經(jīng)開始萌芽。近10年來(lái),國(guó)內(nèi)部分高校(如南京大學(xué)等)和一些中國(guó)科學(xué)院所屬研究所(如中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所等)以交叉研究的形式,培養(yǎng)了一批行星科學(xué)方向的研究生,并授予地球科學(xué)或天文學(xué)的學(xué)位。2021年國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)批準(zhǔn)將行星科學(xué)設(shè)立為一級(jí)交叉學(xué)科,中國(guó)科學(xué)院大學(xué)開始招收行星科學(xué)專業(yè)的研究生。2022年教育部將其列為普通高等學(xué)校本科新專業(yè)名單,包括成都理工大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、北京大學(xué)、南京大學(xué)在內(nèi)的多所大學(xué)開始相繼招收行星科學(xué)專業(yè)的本科生,并開設(shè)更多和更系統(tǒng)的行星科學(xué)相關(guān)課程。
科學(xué)與工程的融合
通過(guò)推動(dòng)科學(xué)與工程融合,美國(guó)實(shí)現(xiàn)了行星科學(xué)和深空探測(cè)工程的可持續(xù)發(fā)展。20世紀(jì)60—90年代,蘇聯(lián)和美國(guó)展開了激烈的太空競(jìng)賽。蘇聯(lián)率先拉開了人類太空探索的序幕,在月球、火星、金星等探測(cè)任務(wù)上實(shí)現(xiàn)了一系列創(chuàng)舉。然而,由于忽視了科學(xué)對(duì)工程的牽引作用,相關(guān)工程任務(wù)也難以為繼,盡管在工程技術(shù)上創(chuàng)造了許多第一和首次,但在太陽(yáng)系和行星的起源與演化等知識(shí)體系的構(gòu)建上幾乎難見(jiàn)其貢獻(xiàn)。相比之下,美國(guó)非常重視基礎(chǔ)科學(xué)與工程技術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展,在“美蘇太空競(jìng)賽”中逐漸取得優(yōu)勢(shì),并贏得霸主地位。到20世紀(jì)90年代中期,美國(guó)提出“更快、更好、更經(jīng)濟(jì)”的標(biāo)準(zhǔn),向科學(xué)家開放申請(qǐng)?zhí)綔y(cè)研究計(jì)劃,從而掀起了第二次深空探測(cè)熱潮。前期培養(yǎng)出的行星科學(xué)家在這一次熱潮中扮演了主角,他們聯(lián)合工程師共同提出科學(xué)目標(biāo)和探測(cè)方案,建立白皮書制度。大到探測(cè)任務(wù),小到科學(xué)載荷,皆由原創(chuàng)思想的提出者擔(dān)任首席科學(xué)家,充分調(diào)動(dòng)科學(xué)家們參與國(guó)家深空探測(cè)任務(wù)。
我國(guó)的行星科學(xué)研究與探測(cè)工程之間的交叉融合有待加強(qiáng)。目前,我國(guó)的深空探測(cè)任務(wù)科學(xué)家的積極性尚未被充分調(diào)動(dòng),科學(xué)家與工程師之間溝通交流不足,科學(xué)家很少參與到載荷的具體研制和論證,工程師也很少參與到后續(xù)科學(xué)數(shù)據(jù)的具體解讀。這樣的狀況正在改變和改善。例如,在嫦娥七號(hào)、八號(hào)和載人月球探測(cè)任務(wù)中,越來(lái)越多的科學(xué)家已參與到任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)論證和科學(xué)載荷的研制工作中。
調(diào)查框架與問(wèn)卷發(fā)放
框架設(shè)計(jì)說(shuō)明
為了快速梳理目前我國(guó)行星科學(xué)發(fā)展存在的問(wèn)題,全面收集行星科學(xué)研究者對(duì)未來(lái)載人月球探測(cè)的建議,本研究首先對(duì)國(guó)內(nèi)行星科學(xué)的資深研究者進(jìn)行了訪談。訪談主題是“為更有效地組織載人月球探測(cè)的科學(xué)與應(yīng)用研究,您在如下8個(gè)方面有何意見(jiàn)和建議:科學(xué)論證;關(guān)鍵技術(shù)預(yù)研;數(shù)據(jù)和樣品分析;青年人才培養(yǎng)和人才隊(duì)伍建設(shè);平臺(tái)建設(shè);經(jīng)費(fèi)支持;國(guó)際合作;法律法規(guī)和環(huán)境建設(shè)?!?/p>
訪談對(duì)象為13位深度參與行星科學(xué)研究的學(xué)者和知名專家,包括科研院所行星科學(xué)領(lǐng)域負(fù)責(zé)人2位,高校行星科學(xué)領(lǐng)域帶頭人3位,其余8位專家包括正高級(jí)職稱5位,副高級(jí)職稱3位。根據(jù)訪談結(jié)果整理和歸納,形成了涵蓋全部8個(gè)方面的25條建議(表1)。
問(wèn)卷調(diào)查情況
基于上述問(wèn)題和建議設(shè)計(jì)了調(diào)查問(wèn)卷,于2023年10月9—19日通過(guò)微信群發(fā)布問(wèn)卷。問(wèn)卷發(fā)布對(duì)象是2021年中國(guó)行星科學(xué)大會(huì)的參會(huì)者和2022年青年行星論壇的參會(huì)者,一共4個(gè)微信群,分別是“行星科學(xué)大會(huì)一群”(477人)、“行星科學(xué)大會(huì)二群”(429人)、“第五屆青年行星論壇一群”(490人)、“第五屆青年行星論壇二群”(471人)。兩次大會(huì)的參會(huì)人數(shù)分別為1 020人和1 040人,基本上涵蓋了我國(guó)行星科學(xué)領(lǐng)域的主要研究者,微信群分別覆蓋了兩次大會(huì)參會(huì)者的88.8%和92.4%。
問(wèn)卷以自愿實(shí)名的形式開展調(diào)查,共獲得564份調(diào)查問(wèn)卷,其中有252位是實(shí)名,占比44.7%。在實(shí)名受訪者中,有212位(84.1%)來(lái)自科研院所和高校。其中,97人來(lái)自科研院所,含日本、美國(guó)研究院所各1人;另外115位來(lái)自高校,含港澳6人,日本2人。考慮到兩次大會(huì)參會(huì)人員都在1 000人左右,我國(guó)目前行星科學(xué)研究者的數(shù)量應(yīng)為1 000多人;本問(wèn)卷的受訪者達(dá)到了564人,調(diào)查樣本充足且絕大部分是來(lái)自科研院所和高校,問(wèn)卷結(jié)果應(yīng)可以在很大程度上反映我國(guó)行星科學(xué)研究者的總體意見(jiàn)。
此外,根據(jù)受訪者對(duì)行星科學(xué)、月球與深空探測(cè)工程、科研管理和科技政策、科學(xué)教育4個(gè)領(lǐng)域的自我評(píng)估(圖3)調(diào)查數(shù)據(jù)可知,70%以上的受訪者對(duì)行星科學(xué)和探測(cè)工程非常了解或比較了解,63%的受訪者對(duì)科學(xué)教育領(lǐng)域非常了解或比較了解,但大部分受訪者(57%)對(duì)科研管理和科技政策不太了解。這在一定程度上表明,本問(wèn)卷受訪者對(duì)行星科學(xué)、月球與深空探測(cè)工程、科研管理和科技政策、科學(xué)教育有較好的認(rèn)知與理解基礎(chǔ),本調(diào)查所揭示的問(wèn)題具備相當(dāng)?shù)拇硇裕嚓P(guān)政策建議的提出在一定程度上可作為科技政策制定的參考。
本問(wèn)卷首先對(duì)突出性問(wèn)題進(jìn)行了調(diào)查,結(jié)果顯示,受訪者認(rèn)為亟須關(guān)注的2個(gè)突出問(wèn)題是:① 學(xué)科管理歸屬不明確(54.96%)。目前,國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)數(shù)學(xué)物理科學(xué)部設(shè)置了行星科學(xué)(A17)申請(qǐng)代碼,地球科學(xué)部設(shè)置了行星地質(zhì)學(xué)(D0212)、行星物理學(xué)(D0414)、宇宙化學(xué)和行星化學(xué)等申請(qǐng)代碼(D0307)等,但由于申請(qǐng)代碼分散在不同學(xué)科之中,無(wú)法保障長(zhǎng)期穩(wěn)定的行星科學(xué)研究經(jīng)費(fèi)和人才培養(yǎng),不能滿足日益蓬勃發(fā)展的行星科學(xué)研究。針對(duì)這一問(wèn)題,問(wèn)卷對(duì)如何進(jìn)一步優(yōu)化行星科學(xué)的部署問(wèn)題進(jìn)行了調(diào)查。結(jié)果(每人限選2項(xiàng))顯示,65.07%的受訪者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)成立行星科學(xué)新學(xué)科,48.58%的受訪者認(rèn)為行星科學(xué)的管理應(yīng)當(dāng)歸屬到地球科學(xué)部,36.17%的受訪者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)歸屬到交叉科學(xué)部。另外,有7.45%和1.77%的受訪者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)歸屬到數(shù)理科學(xué)部或其他(圖4)。② 缺乏長(zhǎng)期的規(guī)劃(58.87%)。我國(guó)目前的行星科學(xué)研究主要圍繞深空探測(cè)正在實(shí)施的任務(wù)來(lái)開展,這種模式有利于快速培養(yǎng)直接參與任務(wù)的年輕人才成長(zhǎng),但是也因?yàn)槿狈攲釉O(shè)計(jì)和長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃,限制了學(xué)科的全面發(fā)展和人才梯度建設(shè)。一方面,需要從國(guó)家層面把握總的戰(zhàn)略方向,通過(guò)國(guó)家任務(wù)填補(bǔ)學(xué)科空白點(diǎn),集中力量發(fā)展關(guān)鍵技術(shù),保障載人和無(wú)人月球探測(cè)的順利實(shí)施;另一方面,在探測(cè)任務(wù)之外,還需要進(jìn)行行星科學(xué)的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃,加強(qiáng)基礎(chǔ)研究的前瞻布局,鼓勵(lì)科學(xué)家開展自由探索,完善人才梯度建設(shè),力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)行星科學(xué)理論的重大突破,提升我國(guó)的國(guó)際影響力。此外,受訪者認(rèn)為的突出問(wèn)題還包括:③ 對(duì)原創(chuàng)保護(hù)不足(46.28%),導(dǎo)致無(wú)法吸引更多科學(xué)家積極參與相關(guān)任務(wù)論證;④ 數(shù)據(jù)樣品共享不足(39.18%),限制了行星科學(xué)研究產(chǎn)出能力;⑤ 教育體系不完善(41.49%),導(dǎo)致青年人才供應(yīng)嚴(yán)重不足等(圖4)。
為了解與會(huì)人員對(duì)25條建議的支持度,本研究將每個(gè)建議設(shè)置為5個(gè)選項(xiàng)的單選題,選項(xiàng)分別是:“非常需要”“需要”“一般”“不需要”和“完全不需要”。問(wèn)卷支持度計(jì)算時(shí),將5個(gè)選項(xiàng)分別賦予5—1分的分值,并計(jì)算每個(gè)選項(xiàng)的得分平均值(圖5)。
調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,受訪者認(rèn)為的亟須改革前3個(gè)問(wèn)題依次為:經(jīng)費(fèi)支持(4.75分)、關(guān)鍵技術(shù)預(yù)研(4.75分)和人才隊(duì)伍建設(shè)(4.74分)。此外,任務(wù)規(guī)劃和科學(xué)目標(biāo)論證(4.70分)、平臺(tái)設(shè)施建設(shè)(4.65分)、數(shù)據(jù)和樣品管理(4.58分)、法律法規(guī)和環(huán)境建設(shè)(4.37分)以及國(guó)際合作(4.32分)分別排在第4到第8位。顯然,前3項(xiàng)得分最接近5分,表明幾乎所有的受訪者都認(rèn)為經(jīng)費(fèi)支持、關(guān)鍵技術(shù)預(yù)研及人才隊(duì)伍建設(shè)是目前亟須解決的問(wèn)題。最后2項(xiàng)得分雖然小于4.5分,但依然遠(yuǎn)大于“一般”的3分。也就是說(shuō),相對(duì)前6項(xiàng)改革建議而言,法律法規(guī)、環(huán)境建設(shè)和國(guó)際合作方面改革雖沒(méi)那么緊迫,但依然是多數(shù)與會(huì)專家認(rèn)為有必要進(jìn)行改革的方面(圖5)。
根據(jù)綜合平均分得分的高低,我們可以遴選出受訪者認(rèn)為的最亟須實(shí)施的政策建議。為此,我們依據(jù)綜合得分排序?qū)?5條具體建議分為3組(圖5):非常需要(前20%,5條)、需要(40%,10條)、一般(后40%,10條)。
受訪者認(rèn)為亟待實(shí)施的建議依次為:① 建議4,長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃,分層次對(duì)長(zhǎng)期、中期、短期關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行布局(4.69分);② 建議2,統(tǒng)籌開展載人和無(wú)人月球探測(cè)的科學(xué)目標(biāo)論證,規(guī)劃月球探測(cè)路線圖,加強(qiáng)任務(wù)間的協(xié)同(4.60分);③ 建議3,針對(duì)每臺(tái)載荷,建立載荷科學(xué)家團(tuán)隊(duì),全程參與科學(xué)目標(biāo)論證、載荷研制、試驗(yàn)驗(yàn)證、數(shù)據(jù)分析和成果產(chǎn)出(4.60分);④ 建議11,建立多元化科研評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)不同的工作性質(zhì),進(jìn)行差異性分類評(píng)價(jià)機(jī)制(4.60分);⑤ 建議16,明確行星科學(xué)的學(xué)科歸屬,穩(wěn)定支持其基礎(chǔ)研究,培育研究隊(duì)伍,形成規(guī)模優(yōu)勢(shì)(4.59分)。
受訪者認(rèn)為需要實(shí)施的建議依次為:① 建議17,在探測(cè)任務(wù)中設(shè)立科學(xué)研究專項(xiàng),保障探測(cè)任務(wù)科學(xué)產(chǎn)出(4.58分);② 建議9,完善行星科學(xué)教育體系,加強(qiáng)本科生和研究生教育(4.57分);③ 建議10,鼓勵(lì)青年人才參與重大任務(wù),設(shè)定年輕科學(xué)家在重大任務(wù)中的比例(4.57分);④ 建議5,以目標(biāo)為導(dǎo)向,公開征集和競(jìng)爭(zhēng),支持多種技術(shù)路線(4.56分); ⑤ 建議15,建立行星大數(shù)據(jù)平臺(tái)(4.56分);⑥ 建議1,建立白皮書制度,保護(hù)原創(chuàng)想法,鼓勵(lì)全國(guó)各領(lǐng)域?qū)W者參與科學(xué)目標(biāo)論證(4.52分);⑦ 建議8,縮短數(shù)據(jù)和樣品發(fā)布時(shí)間,存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)及時(shí)解決用戶提出的問(wèn)題(4.52分);⑧ 建議18,增加小型項(xiàng)目比例,鼓勵(lì)小團(tuán)隊(duì)自由探索(4.52分);⑨ 建議25,利用政策激勵(lì)科學(xué)家積極參與科學(xué)普及和科學(xué)教育(4.52分);⑩ 建議14,建立地外天體環(huán)境和空間模擬平臺(tái)(4.50分)。
政策建議
加強(qiáng)行星科學(xué)的學(xué)科布局與管理,進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃及穩(wěn)定資助支持
受訪者認(rèn)為,當(dāng)前我國(guó)行星科學(xué)最突出問(wèn)題是學(xué)科劃分與布局不明確,缺乏長(zhǎng)期穩(wěn)定的經(jīng)費(fèi)支持。例如,國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)在數(shù)學(xué)物理科學(xué)部和地球科學(xué)部分別設(shè)置了不同的一級(jí)和二級(jí)申請(qǐng)代碼,這種分散的代碼設(shè)置已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前行星科學(xué)的發(fā)展需要,也與深空探測(cè)任務(wù)和行星科學(xué)研究突出的多學(xué)科交叉特點(diǎn)不相符。
建議調(diào)整相關(guān)申請(qǐng)代碼設(shè)置,地球科學(xué)部統(tǒng)籌整合行星科學(xué)領(lǐng)域的基金申請(qǐng),理由如下:①行星科學(xué)是地球科學(xué)向深空的自然延伸,隨著航天和探測(cè)技術(shù)的進(jìn)步,研究行星的思路和方法將越來(lái)越偏向地球科學(xué);②調(diào)查結(jié)果顯示,65.07%的受訪者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)成立行星科學(xué)新學(xué)科,48.58%的受訪者認(rèn)為行星科學(xué)管理應(yīng)當(dāng)歸屬到地球科學(xué)部,36.17%的受訪者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)歸屬到交叉科學(xué)部。
考慮到現(xiàn)階段行星科學(xué)還處于起步階段,整體研究隊(duì)伍相對(duì)較小,將行星科學(xué)管理歸屬于地球科學(xué)部應(yīng)當(dāng)是當(dāng)前最可行的舉措。此舉措不僅能對(duì)行星科學(xué)的發(fā)展形成穩(wěn)定的支持,而且將鼓勵(lì)地球科學(xué)工作者進(jìn)入行星科學(xué)研究領(lǐng)域,充分發(fā)揮我國(guó)地球科學(xué)的學(xué)科優(yōu)勢(shì),推動(dòng)地球科學(xué)與行星科學(xué)的深度融合。
建立健全人才培養(yǎng)體系,改革評(píng)價(jià)機(jī)制,鼓勵(lì)青年人才參與重大任務(wù)
行星科學(xué)的發(fā)展離不開人才隊(duì)伍建設(shè),但是由于我國(guó)行星科學(xué)才剛剛起步,教育體系尚未完全建立,目前我國(guó)的行星科學(xué)研究者均來(lái)自其他學(xué)科的延伸拓展,青年人才的培養(yǎng)也無(wú)法滿足未來(lái)不斷增長(zhǎng)的工程任務(wù)和科學(xué)研究的需求。有41.49%的受訪者認(rèn)為,目前我國(guó)行星科學(xué)最突出的問(wèn)題是,教育體系尚不完善,青年人才嚴(yán)重匱乏。建議盡快完善行星科學(xué)教育體系,加強(qiáng)本科生和研究生教育;同時(shí),鼓勵(lì)青年人才參與重大任務(wù),設(shè)定年輕科學(xué)家在重大任務(wù)中的比例,用任務(wù)帶動(dòng)青年人才的培養(yǎng),并增加小型項(xiàng)目比例,鼓勵(lì)小團(tuán)隊(duì)自由探索,形成寬厚的人才基礎(chǔ)。在未來(lái)若干年,要特別重視跨學(xué)科人才培養(yǎng),重視科學(xué)和工程復(fù)合型人才培養(yǎng),重視青年領(lǐng)軍人才和科研團(tuán)隊(duì)的建設(shè),早日建成我國(guó)行星科學(xué)高水平人才梯隊(duì),引領(lǐng)未來(lái)深空探測(cè)計(jì)劃,推動(dòng)我國(guó)早日成為行星科學(xué)和深空探測(cè)強(qiáng)國(guó)。
同時(shí),行星科學(xué)既涵蓋了自然科學(xué)的主要學(xué)科,又涉及諸多工程技術(shù),因而成果的表現(xiàn)形式多樣,通常難以被指標(biāo)化和形式化。探測(cè)任務(wù)從論證到實(shí)施,研究周期長(zhǎng),合作范圍廣,需要科學(xué)家潛下心進(jìn)行長(zhǎng)期研究和攻關(guān),很難在短時(shí)間內(nèi)取得“短、平、快”的成果。行星科學(xué)重在原始性創(chuàng)新,制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)本著鼓勵(lì)探索、寬容失敗的指導(dǎo)思想,鼓勵(lì)“十年磨一劍”,引入中長(zhǎng)期考評(píng)機(jī)制;深空探測(cè)工程的績(jī)效評(píng)價(jià)則需要結(jié)合工程任務(wù)的需求,把關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新的突破、重大工程的實(shí)現(xiàn)等要素作為主要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。盡快做到有效合理地配置科研資源,使人盡其才、物盡其用,向?qū)υ虑蛱綔y(cè)任務(wù)作出重大貢獻(xiàn)的團(tuán)隊(duì)及個(gè)人做出政策性傾斜。建議建立多元化科研評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)不同的工作性質(zhì),進(jìn)行差異性分類評(píng)價(jià)機(jī)制,并利用政策激勵(lì)科學(xué)家積極參與科學(xué)普及和科學(xué)教育,通過(guò)科教融合,實(shí)現(xiàn)行星科學(xué)人才可持續(xù)發(fā)展。
加強(qiáng)原創(chuàng)思想保護(hù),數(shù)據(jù)和樣品的共享,推動(dòng)科學(xué)與工程的深度融合
行星科學(xué)解決深空探測(cè)“前后一公里”的問(wèn)題,一方面牽引工程任務(wù)的論證,另一方面實(shí)現(xiàn)工程任務(wù)的科學(xué)成果產(chǎn)出。但是,有46.28%受訪者認(rèn)為,對(duì)原創(chuàng)想法的提出者保護(hù)不足導(dǎo)致未能吸引更多科學(xué)家參與任務(wù)論證,有39.18%受訪者認(rèn)為數(shù)據(jù)和樣品共享力度不足,限制了科學(xué)產(chǎn)出,這說(shuō)明科學(xué)研究與探測(cè)工程的融合還有待加強(qiáng)。
建議通過(guò)制度建設(shè),推動(dòng)科學(xué)與工程的深度融合,如:建立白皮書制度,保護(hù)原創(chuàng)想法,鼓勵(lì)全國(guó)各領(lǐng)域?qū)W者參與科學(xué)論證;針對(duì)每臺(tái)載荷都建立科學(xué)家團(tuán)隊(duì),全程參與科學(xué)論證、載荷研制、試驗(yàn)驗(yàn)證、數(shù)據(jù)分析和成果產(chǎn)出;加強(qiáng)數(shù)據(jù)和樣品管理的共享服務(wù),促進(jìn)更多科學(xué)家參與工程任務(wù)的科學(xué)研究。
統(tǒng)籌開展載人和無(wú)人月球探測(cè)的科學(xué)規(guī)劃和論證,分層次長(zhǎng)遠(yuǎn)布局關(guān)鍵技術(shù)
受訪者還認(rèn)為,我國(guó)行星科學(xué)研究由深空探測(cè)任務(wù)牽引,更多聚焦短期任務(wù),缺乏長(zhǎng)期的規(guī)劃。未能充分發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì),綜合各學(xué)科的專業(yè)人才進(jìn)行團(tuán)隊(duì)間的項(xiàng)目交叉合作,形成強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的跨單位研究集群。在工程管理方面,我國(guó)的載人和無(wú)人月球探測(cè)分別由載人航天工程辦公室和國(guó)防科工局兩個(gè)部門主管,載人和無(wú)人探測(cè)任務(wù)間的協(xié)同和配合仍有提升空間。例如,在科學(xué)目標(biāo)的論證和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)方面,載人和無(wú)人任務(wù)之間存在不同程度的重疊或相似,如果能夠?qū)o(wú)人和載人探測(cè)任務(wù)更有效地協(xié)同和配合,不僅可以避免一些同質(zhì)化的探測(cè)內(nèi)容,而且可以利用各自的優(yōu)勢(shì)形成互補(bǔ),更高效地實(shí)現(xiàn)重大成果產(chǎn)出。
建議組建一個(gè)由多領(lǐng)域?qū)<医M成的學(xué)術(shù)工作組或委員會(huì),統(tǒng)籌開展無(wú)人和載人月球探測(cè)的科學(xué)目標(biāo)論證,提出具有我國(guó)特色的月球探測(cè)路線圖,加強(qiáng)任務(wù)間的協(xié)同和配合;同時(shí),依據(jù)探測(cè)路線圖和任務(wù)科學(xué)目標(biāo),統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和整合關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃,分層次對(duì)長(zhǎng)期、中期、短期關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行布局。
(作者:楊蔚、何雨旸,中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所;康晉霆,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 地球和空間科學(xué)學(xué)院;陳瑞義,國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、南京郵電大學(xué) 管理學(xué)院;程惠紅、孫粒,國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì);鄧攀,中國(guó)科學(xué)院 學(xué)部工作局;魏勇、林楊挺、李獻(xiàn)華,中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所; 《中國(guó)科學(xué)院院刊》供稿)