NASA战略技术投资规划及其制定过程研究

本文转载自国防科技要闻（ID：CDSTIC）

作者：慈元卓 廖小刚

从2010年开始，美国国家航空航天局（NASA）开始采取一种新的技术投资组合管理方法，持续开展航天技术的研发与创新，支撑未来发展的需要。这套投资组合管理方法涉及技术路线图、战略投资规划、技术执行委员会和技术港等环节和流程。为了更好的了解NASA的技术管理和投资决策过程，作者试图通过一系列研究对其中核心环节的流程和方法进行整理，以求获得NASA技术投资组合管理的全貌。本文将对NASA战略技术投资规划及其制定过程进行研究。

从2010年开始，NASA开始采取一种新的技术投资组合管理方法（如图1所示），以识别面向未来的技术体系、优化平衡技术布局、统筹协调预算资金、避免投资重复冗余。

战略技术投资规划是NASA战略投资组合管理的重要组成部分，是衔接技术路线图与预算制定程序之间的关键环节，重在对NASA任务和国家目标所需的关键技术做出优先排序，指导预算投资，回答应做什么的问题。

▲图1 NASA技术投资组合管理框架

一、NASA战略技术投资规划内容构成

NASA在2012、2015版技术路线图的基础上，发布了两版战略技术投资规划文件，分别为2012年《战略航天技术投资规划》和2017年《战略技术投资规划》。战略技术投资规划作为一份全面性的纲领文件，对技术路线图中的技术设定了明确的优先次序，规定了投资组合管理的指导原则，以驱动未来20年的技术研发和创新。

●

（一）明确了驱动技术研发的四大战略目标

以2017年《战略技术投资规划》为例，其明确提出驱动技术研发、指导技术投资组合管理的四大战略目标：

图2 驱动技术研发的四大战略目标

目标1：拓展和支持人类在太空中的存在和活动。通过创新克服长期深空载人探索活动中的诸多挑战。安全、可靠地运送和支持人类在低地球轨道以远的活动能力是未来载人太空探索的基本条件，这需要推进、环境控制等多个系统实现突破。

目标2：探索和增进对于地球、太阳系、宇宙的认识理解。增进对地球、太阳系和宇宙的认识是未来载人探索任务的基础。科学任务将提供所需的知识，用于认识地球以及气候和环境的挑战；技术创新在增强人类探索能力的同时，也在支持最具雄心的科学任务。

目标3：通过推进航空学研究实现美国和全球安全、可持续航空运输的革命性变化。长期的航空学研究奠定了新概念基础，将引领工业界创新，增进社会福祉。航空系统面临新的挑战，包括不断提高以满足迫切的全球需求、无人飞机系统的集成、研发创新运载概念服务于多种需要。

目标4：为国内太空企业界注入动力，推动太空进一步造福国家。NASA致力于与工业部门和其他政府部门进行合作，强化商业太空。NASA通过这些工作带动太空企业界拓展知识、培育创新，同时也从持续的、繁荣的商业太空中获得专业知识和能力。

●

（二）提出了技术投资组合实施的指导原则

为契合上述战略目标要求，2017年《战略技术投资规划》在实施层面也加以明确，提出了技术投资战略、技术投资组合实施过程中的指导原则。

1.在技术路线图15个技术领域之间实现投资平衡

这15个技术领域聚焦未来任务能力需求，对每一项相关技术的研发需求做出了细致描述。对所有技术领域进行适合的投资能够确保平衡、稳健的技术投资组合。《战略技术投资规划》给出15个技术领域中的投资重点，作为投资平衡的指导原则。

2.在不同成熟度的技术之间实现投资平衡

NASA技术成熟度（TRL）范围为RTL1到TRL9。对于所有成熟度区间内的技术进行平衡投资，能够满足亟需技术的需要，同时稳固催生新能力。为了保持平衡、确保长期创新，战略投资规划要求NASA将技术投资的10%用于TRL1和TRL2技术。

3.在3种不同类别技术之间实现投资平衡

《战略技术投资规划》定义了3类投资，以指导未来技术的投入，分别是关键技术投资、增强技术投资和变革技术投资，NASA将在这3类投资间取得平衡：关键技术投资大概占技术投资组合的70%，增强技术投资占20%左右，变革技术投资占10%。

4.对公众保持透明

NASA利用技术港（TechPort）对外发布综合性的技术研发活动信息，为学术界、工业界和公众提更多机遇，识别未来需求，寻找技术研发过程中的潜在合作机会。技术港使得技术研发信息易于发现、获取和使用，帮助培育企业家精神、推动创新和科学发现。

图3 NASA技术港主页

●

（三）制定了更易于投资决策的技术分类表

2017年《战略技术投资规划》采用关键技术、增强技术和变革技术这种体系对2015路线图中的技术进行分类，提出70/20/10的平衡比例，即70%投资用于关键技术，20%用于增强技术，10%用于变革技术，指导NASA技术投资。区分投资类型确保NASA能优先开发近期科学发现、载人探索和航空任务所需的技术，同时还能确保未来任务所需基础技术的研发。

1.关键技术

关键技术是指对于NASA非常关键，规划或设想任务中必需使用的技术。关键技术对于NASA科学、无人、载人探索任务具有决定性作用，通常为NASA的专用技术。关键技术可以支撑多个任务，能够极大地降低风险。2017年《战略技术投资规划》制定了10个关键技术投资领域，2015年技术路线图三级技术（被定义为关键技术的部分）按照归属关系分布于这10个领域之中，如图4所示。每项关键技术又可以归为近期需求或中期需求，取决于需求点和初始投资时间。近期关键技术要求对该项技术的投资马上开始，以满足规划和设想任务；中期关键技术可以延迟3年或更长的时间进行投资。

图4 推进和发射系统投资领域与路线图技术

对应关系示例

2.增强技术

增强技术是指那些能够显著提高任务性能（但非必须）的技术，是对现有技术或能力的性能改进。增强技术能够提高投资回报、安全性和可靠性。增强技术带来的性能提高可以降低对其他技术系统的约束，由此对整个任务设计带来较大收益。2017年《战略技术投资规划》中所列增强性技术涵盖众多需求，例如放射性同位素和化学发电、机器人系统的活动部件、科学仪器中的光学元件，以及结构测试工具和方法，都属于增强性技术领域。

3.变革技术

变革技术是指革命性的、初现端倪的技术，能够为未来任务提供重要作用的新能力。变革技术研发旨在解决复杂或过去未曾解决的问题，是现有技术方案的独特替代方案，通常技术成熟度比较低，具有高风险和高回报的特点，对于成本、安全或可靠性具有潜在的重大影响，或使能力得到极大提升。变革技术投资令NASA始终处于创新前沿，2017年《战略技术投资规划》中所列变革技术涵盖深空推进系统、革命性通信和导航技术，以及纳米技术等技术领域。

二、NASA战略技术投资规划的制定过程

战略技术投资规划采用了综合分析的方法，以NASA战略目标为起始点，在各个任务部等提供输入的基础上，针对技术路线图中的技术进行分析，实施技术投资归类，形成未来20年必须支持的技术研发需求，为整个部门技术投资组合提供指导，以聚焦重点、优化投资。

●

（一）规划制定的组织与输入

为了制定2017年《战略技术投资规划》，NASA成立了专门的17人领导和编制小组，代表来自NASA各任务部、各中心技术委员会、科学首席办公室、工程首席办公室、技术首席办公室、信息首席办公室，其中技术首席办公室代表主要负责进行差距分析、过滤和排序流程，以形成高优先级技术列表；各任务部以及其他高层代表负责利用决策流程形成最终的技术投资方式和框架。

为了完成战略技术投资规划，技术首席办公室从多个源头采集相关信息和数据：（1）航天技术路线图的“技术领域分解结构”和相关技术情况；（2）国家研究委员会对技术路线图高技术优先级评估清单和建议；（3）NASA各任务部和各办公室优先技术需求，基于各自身内部流程形成的技术挑战、能力需求和技术优先级；（4）NASA当前航天技术投资现状，涵盖全部门所有的开创性和交叉技术投资领域，包括项目描述、技术成熟度、承研单位以及合作伙伴关系等；（5）其他政府部门、国际伙伴、商业部门的优先技术需求。（6）国家或部门的政策战略文件，如国家空间政策、NASA战略规划等。

●

（二）规划制定的流程与方法

两次战略技术投资规划的制定过程可以概述为：由技术首席办公室汇集NASA当前开创性交叉技术投资信息，与部门优先选项对比、寻找技术差距，识别哪些高优先级技术未得到资助，同时要证明这些高优先技术与NASA战略、美国政策目标相一致，进而对其进行优先级排序，形成高优先级航天技术研发需求，最终在决策会议上由NASA高层进行评审以形成战略技术投资规划。具体而言，战略技术投资规划的制定包括四个关键步骤：差距分析、过滤、排序和决策，如图5所示。

图5 NASA战略技术投资规划的制定流程

1.差距分析

在各方面信息输入汇聚的基础上，技术首席办公室采用技术路线图“技术领域分解结构”对当前的技术研发进行组织分类。分析人员通过分析比较NASA当前技术投资和国家研究委员会建议，识别技术投资方面存在的差距，同时将这些技术差距与技术路线图进行比照确保涵盖了全部的关键技术需求。差距分析步骤的产品是一份详细的NASA技术投资清单、一份高优先级技术列表和未投资的优先技术列表。

2.过滤

在差距分析的基础上，分析人员将高优先级技术列表与《美国国家空间政策》、《NASA战略规划》以及特定任务部的输入进行比较，并进行精炼，确保新列表中的所有技术能够满足政策、战略和任务部的需要。

3.排序

汇总后的高优先级技术列表过于冗长，需要进一步识别形成更为精简的高优先级技术清单，依据是能够在后续4个财年（即战略技术投资规划覆盖的时长）内有望获得投资。排序工作也考虑了外部相关者的利益，包括其他政府部门、国际伙伴和商业部门。排序过程基于如下准则：（1）NASA各任务部优先技术的满足情况；（2）国家研究委员会建议优先技术的满足情况；（3）能够同时满足NASA、其他政府部门、国际伙伴、航天业界的交叉技术；（4）能够为NASA和国家带来的整体效益；（5）伙伴机遇、当前投资以及设施和人员水平。排序步骤的产品是所需技术的优先顺序表。

4.决策

在综合考虑NASA和利益相关者的优先技术需求、预算水平、目前资助技术的进展、国家研究委员会的建议（平衡各技术领域和不同技术成熟度）等因素基础上，NASA高层领导（包括来自每个任务部的代表）通过一系列的机构会议，联合制定一套均衡的投资组合方案。通过该步骤，最终形成战略技术投资规划的投资方式和框架，同时包含平衡投资组合、执行投资规划的指导原则。

三、NASA战略技术投资规划的使用

NASA技术投资组合涵盖全部门范围内所有技术研发和相关研究活动。《战略技术投资规划》作为整个NASA技术研发投资的高层指导文件，是调整技术投资组合的指南。每年NASA技术投资组合要按照《战略技术投资规划》规定的投资类别指导原则进行评估。NASA技术首席办公室负责该项分析评估活动，将每年的投资情况与《战略技术投资规划》的指导原则进行对比。评估结果由NASA技术执行委员会（NTEC）组织各个任务部和各个办公室进行审议。NTEC可以建议对技术投资组合进行重构，以满足NASA目标。NTEC也可以根据技术进展情况，建议调整修改《战略技术投资规划》指导原则。NASA各个任务部和办公室通过各自的计划执行技术投资组合，这些计划驱动了NASA全部门的技术研发、各中心的创新活动，以及与其他政府部门、工业界、学术界建立合作伙伴关系。

四、结语

2017年《战略投资管理规划》是对2012年《战略空间技术投资规划》的重大调整，反映了继2015年NASA技术路线图升级以来技术方面取得的进展以及NASA需求发生的变化。可以预料随着特朗普政府重新锁定“重返月球”这一战略目标，NASA的战略投资管理规划还将做出重大调整，但战略投资管理规划的制定流程和方法仍然适用，并将发挥重大的指导作用。

一网打尽系列文章，请回复以下关键词查看：

创新发展：习近平 | 创新中国 | 创新创业 | 科技体制改革 | 科技创新政策 | 协同创新 | 成果转化 | 新科技革命 | 基础研究 | 产学研 | 供给侧

热点专题：军民融合 | 民参军 | 工业4.0 | 商业航天 | 智库 | 国家重点研发计划 | 基金 | 装备采办 | 博士 | 摩尔定律 | 诺贝尔奖 | 国家实验室 | 国防工业 | 十三五 | 创新教育 | 军工百强 | 试验鉴定 | 影响因子 | 双一流 | 净评估

预见未来：预见2016 | 预见2020 | 预见2025 | 预见2030 | 预见2035 | 预见2045 | 预见2050 |

前沿科技：颠覆性技术 | 生物 | 仿生 | 脑科学 | 精准医学 | 基因 |  基因编辑 | 虚拟现实 | 增强现实 | 纳米 | 人工智能 |  机器人 | 3D打印 | 4D打印 | 太赫兹 | 云计算 | 物联网 | 互联网+ | 大数据 | 石墨烯 | 能源 | 电池 | 量子  | 超材料 | 超级计算机 | 卫星 | 北斗 | 智能制造 | 不依赖GPS导航 | 通信 | MIT技术评论 | 航空发动机 | 可穿戴 | 氮化镓 | 隐身 | 半导体 | 脑机接口

先进武器：中国武器 | 无人机 | 轰炸机 | 预警机 | 运输机 | 战斗机 | 六代机 |  网络武器 | 激光武器 | 电磁炮 | 高超声速武器 | 反无人机 | 防空反导 | 潜航器 |

未来战争：未来战争 | 抵消战略 | 水下战 | 网络空间战 | 分布式杀伤 | 无人机蜂群 | 太空站 |反卫星

领先国家：俄罗斯 | 英国 | 日本 | 以色列 | 印度 

前沿机构：战略能力办公室 | DARPA | Gartner | 硅谷 | 谷歌 | 华为 | 俄先期研究基金会 | 军工百强

前沿人物：钱学森 | 马斯克 | 凯文凯利 | 任正非 | 马云 | 奥巴马 | 特朗普

专家专栏：黄志澄 | 许得君 | 施一公 | 王喜文 | 贺飞 | 李萍 | 刘锋 | 王煜全 | 易本胜 | 李德毅 | 游光荣 | 刘亚威 | 赵文银 | 廖孟豪 | 谭铁牛 | 于川信 | 邬贺铨 |

全文收录：2016文章全收录 | 2015文章全收录 | 2014文章全收录 

其他主题系列陆续整理中，敬请期待……