基于首席专家制的国外深空探测任务管理模式研究(上)
<p> 基于首席专家制的国外深空探测任务管理模式研究(上)</p><p> 王燕 李莎 孙思邈</p><p> 上海航天技术基础研究所 探月与航天工程中心</p><p> 深空探测是一项高风险、高投资的航天工程，各国通常采用自上而下的方式进行集中管理。这种管理模式已实施50多年，对推动各国深空探测任务的发展起到了积极的作用。尤其是在集中有效地调动国家优势资源，攻克重大关键技术方面体现出了它的优越性。因此，在深空探测领域，世界航天大国无一例外地采用这种自上而下的统一的核心任务管理模式，并且它也还将继续成为各国深空探测的主流管理模式。</p><p> 然而，随着深空探测技术的不断发展，在已经突破并掌握了深空自主导航、深空通信、EDL等关键技术之后，深空探测的目标已经从工程目标牵引向科学目标牵引转变，注重科学目标的贡献率逐步成为深空探测的主要任务。因此，以攻克关键技术为目标的核心任务管理体制逐渐显现出其不足之处。</p><p> 从上世纪90年代起，美国国家航空航天局(NASA)引入了首席专家制(PI)的管理模式作为对传统管理模式的补充。首席专家制是一种自下而上的管理模式，主要针对工程技术比较成熟、考察目标比较单一、投资相对较小的中、小型探测任务。通过首席专家制的实施，可以很好地弥补核心任务管理体制的不足，利用成熟技术，以小规模投资，实现更多的探测机会，获取更高的科学回报；提高发射频率，提高发射窗口的利用率。此外，充满竞争性的体制能大大激发科学家的创新动力，激励科学创新。</p><p> 经过20多年的发展，美国首席专家制在深空探测任务中取得了一定的成效，也积累了相当丰富的经验。我国深空探测尚在起步阶段，为了借鉴他国经验，有必要开展基于首席专家制的国外深空探测任务管理模式研究。</p><p> <strong>一、科学任务部的两种管理模式</strong></p><p> NASA科学任务部在规划未来的飞行任务时，使用了两种清晰的模型，即核心任务和首席专家制任务。在NASA科学任务部制定的《2007～2016年科学任务规划》中，对这两种模式有明确的定义。</p><p> “核心任务”属于重大飞行任务，由NASA下属的航天中心直接管理，其战略目标和任务目的在重要学术团体参与下提出。这些任务复杂程度很高，研制周期均长达10年，成本上限也很高。核心任务通常包括备受关注的技术攻关项目，科学目标均有很高的战略价值，其科学和技术要求面很广且极具挑战性。但这类任务中的仪器和其它部件通常仍用竞标方式授权。</p><p> “首席专家制任务”是一种成本封顶的任务，科学目标比较单一，由首席专家组织和领导整个任务。为了确保任务在成本上限内完成，在提出任务方案时在技术上必须已经成熟。社会各类部门和单位都可以提出申请，例如NASA下属的中心、大学、非营利性单位或商业实体。实施任务中由NASA下属航天中心的计划办公室负责管理。例如由马歇尔航天飞行中心管理“发现”计划和“新边疆”计划两类任务系列，由喷气推进实验室监管“火星侦察兵”任务系列。首席专家制任务的遴选要通过科学家和技术专家的严格评审，提出的任务通常比核心任务更加切合最新的发现。</p><p> 首席专家制任务管理模式除应用于NASA中小型深空探测项目的整星级任务管理外，也部分应用于NASA核心任务的管理，但主要是局限于有效载荷(即科学仪器)研制。除NASA之外，欧空局(ESA)深空探测的有效载荷任务也采用首席专家制模式管理，但任务数量少得多。</p><p> <strong>二、首席专家制任务的起源及发展</strong></p><p> 二战后，首席专家制开始出现在欧美科研项目的申请中，以首席专家制为基础建立的实验室运行管理模式在这些国家的研究机构中逐渐兴起。在美国，这种管理模式最初应用于基础生命科学研究领域，并取得了巨大的成功，后来又推广到科学研究的各个领域。当今美国所有科研项目基本上都实施首席专家制的管理，使之已经成为一种成熟的科研组织模式。这种管理方式极大地激发了科研人员的创新活力，提高了科研活动的效率，对迅速提升美国科研水平和国际影响力发挥了重要的推动作用。</p><p> 上世纪90年代中期，NASA将首席专家制引入到空间科学领域，广泛应用于地球科学、空间科学、天体物理学和太阳物理学等4个领域。在这种管理模式中，任务的申请、组织和实施全部由一位首席专家负责，并就任务的成败向NASA负责。最早NASA在“发现”系列任务中试行首席专家制管理模式，主要对象是目标相对单一的中、小型任务。NASA希望通过灵活的管理，实现成本控制的目的，能够以比过去类似任务更少的资金和更短的研制周期来完成空间探测任务。而且由于任务规模较小，偶尔出现失败也是可以接受的，不会造成重大的政治影响。在早期两个型号中只是部分地采用这种管理模式，在取得成功后于1998年起开始应用于该系列的整个型号任务中，后来又逐渐地推广到其它3个深空探测计划中。</p><p> 在经历了10多年的发展之后，首席专家制激发了科研人员的创新活力，提高了空间探测活动的科研成果，体现了其制度的优越性，但是尚存在一定局限性。为了更好地推动首席专家制在空间科学领域的发展，使之发挥更大的作用，应NASA的要求，美国国家研究委员会(NRC)于2004年和2006年分别发布了两份官方报告，即《推进首席专家领导的地球科学任务的步伐))和《首席专家领导的空间科学任务》。这是NASA委托美国国家研究委员会就首席专家领导的任务公开发布的两份官方文件。该委员会与美国国家公共管理学院(NAPA)合作，系统地调研了首席专家、副首席专家、合作专家、项目经理、(系列)项目经理以及NASA各中心代表，收集了有关首席专家领导的任务的第一手资料，内容包括首席专家领导的任务概念的演变、现状、任务实施过程、步骤，以及他们所面临的压力。</p><p> <strong>三、首席专家制任务的分类</strong></p><p> 首席专家领导的科学任务已从早期的“发现”系列逐步拓展到NASA的其它3个中、小型深空探测任务系列，实施了数10项首席专家制的探测任务。主要有以下4个系列。</p><p> <strong>1．“发现”系列</strong></p><p> “发现”系列创始于1992年，主要用于太阳系行星探测和天体生物学领域的中、小型探测任务。它是首先采用首席专家制模式的任务系列，其目的是提高飞行频率，保障发射进度。该系列至今已有近20年的历史，进行了10多次发射。表1列出了“发现”系列最主要的深空探测任务。</p><p> <strong>2．“探测者”系列</strong></p><p> “探测者”是一个要求以较高的频率发射的小型探测任务系列，目标是研究太阳、地球与其它行星之间的空间环境，并探测太阳系外宇宙空间的天体物理学。计划起始于1958年，迄今已进行了93次发射。下设小型(SMEX)、中型(MIDEX)和大型(UNEX)探测器3个子系列。上世纪90年代中期以来，从第76次发射起改用正规的首席专家制任务管理，采用该管理模式共计发射了近30次科学探测任务。表2是近年来采用首席专家管理体制的“探测者”系列的代表性任务。</p><p> <strong>3．“火星侦察兵”系列</strong></p><p> “火星侦察兵”是对NASA核心任务“火星探测计划” (MEP)的补充，由设立在喷气推进实验室的计划办公室管理。该系列主要目的是提供额外的火星探测机会，但绝不是核心任务的简单复制。该系列的第一个型号“凤凰号”已在火星表面圆满完成使命，第二项任务“火星大气和挥发物演化探测器” (MAVEN)也已于2014年11月到达火星。</p><p> <strong>4．“新边疆”系列</strong></p><p> “新边疆”是一个新的任务系列，起始于2002年，是针对太阳系行星(例如木星、金星、冥王星等)的中型探测任务，目的是采用这种任务管理模式进一步推动太阳系探测和采样返回研究。已经成功发射的型号有“新地平线”冥王星／柯伊伯带探测器和“朱诺”木星极地轨道探测器任务。此外，2016年即将发射“有源光谱释义资源安全风化层辨认探测器”(OSIRIS—Rex)。</p><p> <strong>四、首席专家制任务的管理通道</strong></p><p> <strong>1．管理框图</strong></p><p> NASA下设4大任务部，分别是航空研究任务部、科学任务部、载人航天任务部和航天技术任务部。NASA的深空探测任务归属于科学任务部(SMD)管辖。科学任务部下设4个科学分部，即地球科学分部、太阳物理学分部、行星科学分部和天体物理学分部。NASA深空任务的管理通道包括管理层、实施层和监管层。管理层包括：科学任务部部长、分部主任(比如行星科学分部主任)、工程部主任(比如火星系列项目部主任)等NASA高级官员。</p><p> 实施层包括： (系列)项目经理、首席专家领导任务中的首席专家、项目经理组成的任务实施层。在项目管理中，任务实施层是完成任务的最直接的团队。</p><p align="center"></p><p align="center"></p><p> 除此之外，还有一个总部派出的三位一体监管团队，包括工程执行官、工程科学家、预算分析师。尽管这3位不在管理职权主通道上，但其重要性仍十分显著。他们都是工程部主任的左膀右臂，拥有分部主任或工程部主任授予的重大项目决策权，代表工程部主任对任务实施严密而细致的管理，属于事务处理的关键投票者和系列项目／项目的实际召集人，确保所承担的深空探测任务按照成本、进度和技术要求成功地进行；同时他们又是科学任务部部长跟踪该计划的助手，使NASA高层领导对项目现状保持及时了解。</p><p> <strong>2．管理团队</strong></p><p> (1)(系列)项目经理</p><p> (系列)项目经理是由N ASA中心(如喷气推进实验室)派出的高级项目官员，他们在整个任务管理中处于十分重要的地位，由科学任务部部长与所在中心主任在协商的基础上任命，向科学任务部部长汇报所有涉及该计划的工作情况。(系列)项目经理的职责是，提出准确完整的计划，确保该计划同技术、预算和管理承诺的一致性，并且要负责该计划的实施。要正确执行科学任务部的政策和指导思想，要在计划成本、进度和技术范围等方面工作中和工程执行官及工程部主任保持密切合作。一个(系列)项目经理可能管辖多个项目，如果仅仅管辖一个项目， (系列)项目经理和项目经理也可以由同一人担任。</p><p align="center"></p><p> (2)首席专家</p><p> 首席专家是整个任务团队的核心人物，对整个探测任务负责，是团队的创建者、组织者、领导者、管理者和最终决策者，向(系列)项目经理汇报计划的进展情况，向科学任务部部长汇报任务的科学事项。在方案阶段，其职责是确定任务的科学目标、编制实施方案、组建任务团队。在项目实施阶段，职责是负责探测器和有效载荷的设计、研制、发射、入轨和着陆、探测任务，直至探测结果分析的全过程。</p><p> 通过调查18位首席专家的履历发现，首席专家通常是来自宇宙学、空间物理学、月球和行星科学、天体物理学、行星地质学、地外生命科学等领域具有深厚的学术底蕴、丰硕的科学研究业绩的美国顶级科学家。这些科学家不仅在本专业领域有显赫的业绩，还具有丰富的深空探测任务的经历以及项目工程管理的经验。如“火星大气和挥发物演化探测器”任务的首席专家Bruce Martm Jakosky曾先后参加过“海盗号”火星探测器、“太阳大气层探测器”、“克莱门蒂娜”、“火星观察者”、“火星全球勘测者”、“火星奥德赛”、“火星科学实室”等任务。实际上，首席专家从事的科研领域和NASA的深空探测业务比较接近，可以容易地融入NASA任务中去。NASA的某些项目就是科学家们多年工作的继续。正是有了长时间研究工作的基础，才使得提案能够顺利地中选，并且能在比较短的时间内、以比较低的成本实现。</p><p> 然而，由一个顶级科学家来领导价值达数亿美元的深空探测任务，无疑将面临巨大的挑战。因为科学家最擅长的是科学研究，而作为首席专家将面临着一项重大的工程任务，以及一系列合同实施、团队管理和监督方面的任务，其挑战可能远远超出他们自己的预期。为了保障首席专家具有足够的管理工作能力，NASA于2007年在“发现”计划的机会公告中宣布，限定首席专家必须是由曾在探测任务中担任过特定领导角色的人士担当。</p><p> (3)项目经理</p><p> 项目经理是团队中仅次于首席专家的重要成员，负责任务团队的日常管理工作，指挥和监督计划的实施，密切配合首席专家工作，确保在项目授予的资源范围内充分满足预定任务目的。</p><p> 从理论上讲，项目经理仅负责首席专家委托的职责，但在“发现”系列任务中，项目经理通常还要监督设计、制定方案、集成、测试、航天器的发射准备等各项工作。因此大多数首席专家都承认，项目经理是团队中真正拥有权力和相关技能的人，是他们最终将航天器成功地送上发射台。项目经理是一个充满挑战性的角色，需要具备多方面的技能，包括技术监察、成本控制、公共机构支持以及每次任务最多达1000多人团队工作的直接和间接管理。一个能力强的项目经理对任务的成功具有举足轻重的作用。首席专家对项目经理必须充分地信任，二者之间必须建立密切的关系。</p><p> (4)监管团队</p><p> 监管团队在项目管理中有着举足轻重的作用，包括工程执行官、工程科学家和预算分析师。他们代表NASA总部对项目实施监管。下面以首席专家制任务为例，介绍监管团队的作用。</p><p> 和核心任务一样，首席专家制任务的监管也由NASA科学任务部派出的三位一体团队负责，但由于首席专家在管理中享有相当大的自主权，因此该团队的监管任务更加繁重。一名优秀的工程执行官要成为NASA与首席专家制任务团队之间的桥梁，并且就像西方神话中的两面神一样，要作为一个极其有效的缓冲器，以保证NASA的目标、政策和要求能顺利地实现。</p><p> 对首席专家制任务团队来说，工程执行官就像团队的律师，为团队提供各种各样的政策服务和咨询服务，帮助首席专家掌握任务方向和各阶段任务进程中需要的知识，撰写关键性决策点所需要的重要文件，促进首席专家所承担的项目跨越一道道门槛，顺利地实现各个阶段的转变。同时，工程执行官又是首席专家在科学任务部的代言人，并且常常代表首席专家在相应场合进行计划分析与评估、轨道碎片安全评估、出口控制和豁免条款的申辩、处理后勤事务和外部事务、为首席专家的业务活动按重要性等级进行分析排序。</p><p> 然而工程执行官更是一个NASA官员，要向科学任务部长提供重要的决策支持和行动建议，并对首席专家制任务团队不断地提出极其严格的要求。在首席专家看来，工程执行官总是持续不断地要求他们提供数据和信息，总是强制性地要求他们的任务团队实施相关工程标准、NASA管理规程和指导方针、成本和义务要求以及行星保护政策等条款，而且往往会下达令人无法接受的无理指令，要求他们必须在不可思议的短时间内完成某项工作。工程科学家的服务责任同样繁重。</p><p> 工程科学家要负责“机会公告”的构思，提出任务的科学要求、战略目标和任务目的，提出科学考察政策并证实其可行性，力求在规定的资源和进度范围内实现科学回报最大化。工程科学家同样也是NASA科学任务部和首席专家制任务团队之间的桥梁，负责向(系列)项目经理和首席专家提供咨询和指导，裁决科学家之间的纠纷以及调解科学家与项目管理之间的矛盾；监察提案评估和筛选过程；负责监督工程／项目的科学管理和实施情况，确保任务研发过程在技术上切实可行，符合NASA的战略目标；确保系统设计和研制工作按照NASA指定的科学要求和目标展开。</p><p> 然而无论是工程执行官、工程科学家还是预算分析师，在实施监管和服务时，都必须充分尊重首席专家的自主权，只要首席专家的行为不超越任务给定的框架要求，都必须保证首席专家拥有所管理项目的决策权。(待续）</p><br />
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