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价值可持续太空探索的系统工程——理念、架构与实践

党炜 宋恒旭 肖依永 熊盛阳 林宝军 任羿 许鹏程 郑作环 张竞菲 王大辉 陈英武 张雯 骆军委 李京苑

中国工程科学2025,Vol.27Issue(3):229-246,18.
中国工程科学2025,Vol.27Issue(3):229-246,18.DOI:10.15302/J-SSCAE-2025.03.014

价值可持续太空探索的系统工程——理念、架构与实践

Systems Engineering for Value-Sustainable Space Exploration:Philosophy,Architecture,and Practice

党炜 1宋恒旭 2肖依永 3熊盛阳 4林宝军 5任羿 3许鹏程 6郑作环 6张竞菲 7王大辉 8陈英武 9张雯 10骆军委 11李京苑12

作者信息

  • 1. 中国科学院空间应用工程与技术中心,北京 100094||中国科学院空间科学与应用总体部,北京 100094||中国科学院可靠性保障中心,北京 100094||中国科学院大学航空宇航学院,北京 100049
  • 2. 超常环境非线性力学全国重点实验室,北京 100190||中国科学院力学研究所,北京 100190||中国科学院大学工程科学学院,北京 100049
  • 3. 可靠性与环境工程技术全国重点实验室,北京 100191||北京航空航天大学可靠性与系统工程学院,北京 100191
  • 4. 中国运载火箭技术研究院,北京 100076
  • 5. 中国科学院可靠性保障中心,北京 100094||中国科学院微小卫星创新研究院,上海 201210
  • 6. 中国科学院可靠性保障中心,北京 100094||数学科学全国重点实验室,北京 100190||中国科学院数学与系统科学研究院,北京 100190||中国科学院大学数学科学学院,北京 100049
  • 7. 中国科学院空间应用工程与技术中心,北京 100094
  • 8. 北京师范大学系统科学学院,北京 100875
  • 9. 国防科技大学系统工程学院,长沙 410000
  • 10. 中国科学院空间应用工程与技术中心,北京 100094||中国科学院可靠性保障中心,北京 100094
  • 11. 中国科学院可靠性保障中心,北京 100094||半导体芯片物理与技术全国重点实验室,北京 100083||中国科学院半导体研究所,北京 100083
  • 12. 中国运载火箭技术研究院,北京 100076||中国星网网络系统研究院有限公司,北京 100029
  • 折叠

摘要

Abstract

Space exploration activities have progressed into a stage of value-sustainable development.Leading space-faring nations prioritize full lifecycle cost reduction to drive sustainability,enhanced by value-oriented objectives in uncharted frontiers.This progression necessitates addressing the fundamental theoretical challenge of achieving cognitive adaptive sustainability for exploration-driven missions,which involves unknown states across macro/micro mission scopes and internal/external system boundaries.Building on Qian Xuesen's foundational theories of engineering cybernetics,systems engineering,and systems science,this study integrates empirical insights into space science and applications from over 30 years of engineering practice in China's Manned Space Program.Guided by system theory and Metasynthetic Wisdom,we establish a value-sustainable space exploration systems engineering(TSE)framework derived from first principles through theoretical synthesis and deductive development.The TSE framework comprises an AI-driven methodology of"probing universal truths via macro‒micro reciprocation";a data-knowledge-logic cognitive triad structure with its general basic principles and architecture;a triple-nested adaptive control mechanism grounded in mathematical‒physical underpinnings;and principles for constructing system resilience under unknown states.The comprehensive implementation of China's manned space science—advancing cost reduction and scientific exploration—together with foward-looking applications in lunar projects,demonstrates that TSE framework significantly enhances value sustainability in space exploration.This work advances Qian Xuesen's"Creating Systematology"vision while providing systematic methodologies and engineering support for strengthening China's space sector in the new era.

关键词

太空探索/价值可持续/系统工程/自适应控制/深空探测/航天强国

Key words

space exploration/value-sustainable/systems engineering/adaptive control/deep space exploration/space power

分类

航空航天

引用本文复制引用

党炜,宋恒旭,肖依永,熊盛阳,林宝军,任羿,许鹏程,郑作环,张竞菲,王大辉,陈英武,张雯,骆军委,李京苑..价值可持续太空探索的系统工程——理念、架构与实践[J].中国工程科学,2025,27(3):229-246,18.

基金项目

国家重点研发计划项目(2022YFF0610100) (2022YFF0610100)

国家自然科学基金项目(12090010,12090014,12031020) (12090010,12090014,12031020)

中国载人航天工程国家科技重大专项 National Key R&D Program of China(2022YFF0610100) (2022YFF0610100)

National Natural Science Fund Project(12090010,12090014,12031020) (12090010,12090014,12031020)

China Manned Space Project of National Science and Technology Major Project ()

中国工程科学

OA北大核心

1009-1742

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