21世纪第三个十年开启之际,
中国嫦娥任务成为月球探测的亮点。
——中国科学院国家空间科学中心
空间科学与深空探测规划论证中心
2020年12月17日1时59分,嫦娥五号返回器携带月球样品在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆,探月工程嫦娥五号任务取得圆满成功。作为人类历史上最伟大的科学探索之一,探月工程的成功不仅标志着中国航天向前迈出的一大步,更将促进多个领域的技术进步。
遥想50多年前的“阿波罗计划”,11年间6次登月的背后是2万家企业、200多所大学、80多个科研机构、255亿美元的投入,大大促进了美国乃至全人类多个领域的技术进步,包括:液体燃料火箭、微波雷达、无线电制导合成材料、计算机、无线通讯等一大批高科技工业群体。另外,“阿波罗计划”产生的3000多项高科技专利、技术中有1000多项投入民用,比如:液冷服、气垫运动鞋、水池净化技术、尿不湿、脱水蔬菜包、核磁共振和CT等;此后,军事高科技成为美国经济持续增长的强大引擎,IBM、惠普、微软、AT&T和高通等美国商业公司因此崛起,极大地带动了科技发展和工业繁荣。
当下,随着中国寰宇探索步伐的日益稳健,嫦娥五号实现了“首次”月面自动采样与封装、“首次”月面起飞上升、“首次”完成月球轨道交会对接……多项“首次”的背后,是表面采样机械臂技术、地面测控技术、月球轨道对接技术等多个关键领域的技术攻关,也是中国航天突破一大批具有自主知识产权的关键核心技术的体现。嫦娥五号发射实现了四项技术的首次突破,与此相关的专利也陆续被公开、授权:
图片来自央视新闻
关于月球表面自动采样,目前可以检索到适用于探月工程的月壤取样项目的专利。该发明专利名为“一种带有导流环的月壤钻进取芯机构”,以钻取采样作为主要作业方式,针对月壤表面、深层物质采样探测。专利申请人为哈尔滨工业大学,并在2020年6月授权。本发明在取样设备的钻进机构和取芯机构之间创造性地设置了导流环,解决了目前钻进取芯机构进样端法向提芯力不可控、取芯性能下降,取芯封口器失效的问题。该技术同样适用于地球上的钻探取样工作,具有很强的民用价值。与地面起飞不同,嫦娥五号上升器月面起飞不具备成熟的发射塔架系统,着陆器相当于上升器的“临时塔架”。为了控制上升器从月面进行起飞上升,名为“一种月球着陆起飞控制系统的闭环验证系统及方法”的专利披露了一种航天器地面验证技术,按照探月三期任务要求,对变推力发动机推力大小进行模拟,实现月球软着陆过程的闭环验证。专利申请人为北京控制工程研究所,并在2019年10月授权。本专利授权后仅余两条独立权利要求,缺少从属权利要求。同时,该系统涉及控制计算机、动力学计算机以及推进串口卡之间的信号传输和处理,为最优化保护相关技术方案,应尽可能从单侧描述技术方案,形成来自不同执行主体的全面保护。3、四项技术首次突破——在38公里外的月球轨道上进行无人交会对接
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探测器的交会对接除了要面对引力环境的不同,还要考虑两个航天器的重量差异,一旦速度控制出现偏差就会造成两器相撞。在嫦娥五号的无人交会对接中,主要由抱爪式对接机构完成。2016年授权的名为“对接与转移一体式空间捕获机构”的发明专利披露了一种多个相互独立的齿轮齿条抱爪机构,填补了当时空间样品对接/转移机构的设计空白,克服了对接与转移一体式空间捕获机构转移行程长、矫正要求高、可用空间小、轻量化要求高的技术难点。虽然抱爪式对接机构目前主要使用在空间飞行器上,但在民用机械领域同样有相当大的应用空间,权利要求受到“适用于轻小型飞行器的对接与转移”的限制,可能影响该结构在其他应用场景下的受保护范围。4、四项技术首次突破——带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球除了一系列发明专利外,“月球探测返回器”也已申请外观技术专利,申请人为北京空间飞行器总体设计部。太空返回舱往往展现出圆润且特别的造型,非常抢眼,它们作为太空的旅客,常常出现在各大科普展览中。如果把它们的造型运用到日常生活的装饰中,将为产品带来关注度和美感。值得一提的是,我国外观设计产品的侵权认定,一般限于相同或相近的产品种类。而本外观设计的产品种类倾向于科学仪器,也未提到装饰的用途,采取同样外观设计的装饰品有可能并不对本专利构成侵权。5、此外,探月工程还需为载人登月进行必要的技术储备,其中可能包含在月球环境下对于水、氧气制备的技术。北京航空航天大学在2020年1月17日申请了“一种在月球原位制备水、氧气及金属单质的方法”发明专利。该发明利用月球月海玄武岩中钛铁矿制备水、氧气和金属铁、钛及硅技术,使得月球原位制备水、氧气和金属更经济可行。目前,人类获取的月球岩石样本非常有限,对月球上岩石的认知不足。本专利权利要求所述技术方案限定了以月球月海玄武岩为处理对象,且说明书实施例中对月海玄武岩成分的定义过于精确,这将影响权利要求的解释和保护范围。今后,随着科技的进步,越来越多的国防专利也将陆续解密,中国航天技术成果的转化也势必会推进一大批国民经济其他领域的进步,如:材料与加工技术、能源与动力技术以及信息、通讯、控制技术等。在申请探月工程相关专利时,应认识到外太空环境对技术的影响,并充分考虑技术在民用领域的应用前景,通过高质量的专利为尖端科技保驾护航。探月工程的成功离不开强大的科技力量,也离不开国家制度保护及应对各种风险挑战的科技支撑力。作为一项体现国家意志的重大尖端科技工程,探月工程自2009年开始就开展了知识产权组织体系建设和管理实践研究,支撑了工程研制的顺利实施。但在实际管理中,探月工程与普通科技成果的知识产权保护相比更具系统性,不仅需要专利权、著作权以及商业秘密、技术秘密的系统保护,还需要协调普通知识产权法规、国防知识产权法规以及国家科研计划管理法规等多种法律规范,形成系统的法律保护。此外,探月工程知识产权保护的法律规范还具有特殊性,需要平衡知识产权“私权”与国际外空法“外空共有”等原则的冲突。根据相关数据显示,自20世纪90年代以来,国外一些航天巨头企业纷纷在中国申请专利保护,进行专利布局,企图垄断这一领域的高新技术,遏制中国航天产业的发展。当下,随着中国知识产权制度的不断完善,广大一线研制人员在具体实践中知识产权意识不断提升,使中国掌握了更多自主知识产权的核心技术,拥有了知识产权保护强有力的支撑。与此同时,随着国内国际层面的科技合作不断增加,对知识产权保护的需求也将日益迫切,想要打破国际空间法和传统知识产权框架的束缚,构建一个统一、可靠的国际空间知识产权法律框架,实现国际知识产权保护的一体化和全球化仍有很长一段路要走。