商業(yè)航天測控管理

宋永生，李 鐸，陳劭睿

（北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076）

1 商業(yè)航天與商業(yè)航天測控的概念

在“馬斯克”“SPACE X”“海上回收”等關(guān)鍵詞被公眾和媒體追逐消費，“商業(yè)航天”作為一個新概念成為社會關(guān)注的熱點，但對商業(yè)航天的理解不一。

總的來說，空間的商業(yè)開發(fā)基于兩個方向發(fā)展：商業(yè)化和私營化。一方面，商業(yè)化在于鼓勵航天從業(yè)企業(yè)在航天活動中通過經(jīng)濟(jì)手段獲得相應(yīng)的產(chǎn)品、服務(wù)和技術(shù)，從而獲得盈利，實現(xiàn)商業(yè)化空間的可持續(xù)經(jīng)營；另一方面，私營化在于政府機(jī)構(gòu)從市場中的私營部門獲得所需要的航天產(chǎn)品和服務(wù)，實現(xiàn)更低成本、更高效率的航天活動。

航天活動也正是基于國家行為拓展至民用，而后拓展商用的順序，逐步發(fā)展演進(jìn)。商業(yè)航天正是以市場化形式運行，企業(yè)在服務(wù)商業(yè)市場的同時獲得利潤?？梢灶A(yù)見的是，商業(yè)航天將沿襲從公立到私營的過程，未來可以分為空間平臺、發(fā)射服務(wù)、載人技術(shù)、精密微動技術(shù)、空間登陸技術(shù)、衛(wèi)星在軌服務(wù)、空間資源探索和能源應(yīng)用等多個部分。其中，測控技術(shù)是航天實踐中不可或缺的功能模塊，特別是在火箭發(fā)射和衛(wèi)星跟軌等領(lǐng)域。

測控的基礎(chǔ)工作包括三部分：跟蹤，遙測和遙控。通過追蹤飛行器的位置，接收飛行器下行信號，確定飛行器工作狀態(tài)，向飛行器上注指令數(shù)據(jù)等，每個環(huán)節(jié)其實都離不開測控通信服務(wù)。截至2018年底，國內(nèi)已有數(shù)家公司完成了在國內(nèi)外主要測控區(qū)域的測控建站工作，商業(yè)航天測控逐漸具備了一定的測控資源，初具規(guī)模。

2 商業(yè)航天測控現(xiàn)狀

目前，從國內(nèi)外情況看，測控資源（包括地面站和控制中心）的隸屬關(guān)系有作為國家基礎(chǔ)設(shè)施，國際組織地面站組網(wǎng)、商業(yè)衛(wèi)星或測控公司自組網(wǎng)絡(luò)。其中，商業(yè)測控隨著在軌衛(wèi)星的增加呈現(xiàn)出迅速擴(kuò)張的勢頭。從國外商業(yè)測控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來看，一般可以依據(jù)測控服務(wù)是否自給自足分為兩種運營模式，一種是自有測控站，如美國的軌道成像公司、一網(wǎng)公司等都采用這種模式；另一種則是通過購買商業(yè)測控服務(wù)滿足商業(yè)發(fā)射和在軌運行的測控工作。

對我國而言，航天產(chǎn)業(yè)的開放勢必帶動著航天測控面向市場化、商業(yè)化、私營化。服務(wù)模式和發(fā)展經(jīng)驗也要向國外學(xué)習(xí)，不但要降低測控服務(wù)的組網(wǎng)、維護(hù)、運營服務(wù)成本，提高測控服務(wù)的穩(wěn)定性和效率，同時要積極參與國際合作與競爭，立足國內(nèi)市場，擴(kuò)展國際布局。

從國內(nèi)發(fā)展情況來看，未來商業(yè)航天的興起會導(dǎo)致在軌商業(yè)衛(wèi)星呈爆發(fā)式增長發(fā)展態(tài)勢。據(jù)初步統(tǒng)計，未來10年內(nèi)小衛(wèi)星（小于1，000kg）領(lǐng)域，國內(nèi)發(fā)射需求約1，700顆，其中低傾角衛(wèi)星約300顆；國外發(fā)射需求約6，200顆，預(yù)計2020年起，國內(nèi)外小衛(wèi)星年發(fā)射量將達(dá)410顆，發(fā)射市場需求旺盛。

諸如衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等類似計劃將帶來更多微小衛(wèi)星“星座”組網(wǎng)的地面測控需求，這也對測控提出了更多要求：一是目標(biāo)多、分布廣，全天候測控需要更多測控范圍；二是軌道接近，多目標(biāo)入站同時測量和數(shù)據(jù)接收，有更高的技術(shù)難度。而現(xiàn)有的國家傳統(tǒng)航天測控資源，需要完成更多國家級任務(wù)，因此，適度鼓勵商業(yè)航天，商業(yè)測控參與在軌商業(yè)衛(wèi)星的管理，是對傳統(tǒng)航天測控體系的有效補(bǔ)充，勢在必行。

3 商業(yè)航天測控管理

無論是傳統(tǒng)航天測控還是商業(yè)航天測控，其管理模式基本相同，由任務(wù)中心和地面站組成。由于地球曲率影響，為滿足近地軌道衛(wèi)星對火箭、衛(wèi)星的全航程聯(lián)測需求，必須采用分布在不同地點的多地面站聯(lián)網(wǎng)“接力”完成測控任務(wù)，這種聯(lián)網(wǎng)可以是某一測控體制下的多地面站聯(lián)網(wǎng)，也可以是不同測控體制下的多地面站聯(lián)網(wǎng)。對于商業(yè)中低軌衛(wèi)星，商業(yè)測控公司自建測控網(wǎng)比較合理的方式是：一是圍繞主要測控任務(wù)測控區(qū)域建立測控站點；二是對于非主要測控區(qū)域購買其他商業(yè)測控公司測控服務(wù)；三是利用國家航天測控網(wǎng)完成測控支持。

商業(yè)測控企業(yè)積極探索管理的新模式，建造自有測控中心、測控站網(wǎng)絡(luò)保障商業(yè)衛(wèi)星在軌飛行控制。

（1）火箭遙測任務(wù)的國際組網(wǎng)?；鸺b測是商業(yè)測控的“硬骨頭”，需要在極短的時間內(nèi)保障火箭信號連接和數(shù)據(jù)接收傳輸正常。這需要測控弧段覆蓋火箭發(fā)射全航程，商業(yè)航天測控自行建站，在境外建設(shè)地面站，境內(nèi)外測控站聯(lián)動交互完成任務(wù)。同時，增強(qiáng)測控新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用和迭代，合理增強(qiáng)實況測量能力，拓展測控頻段。

（2）在軌衛(wèi)星狀態(tài)的實時檢測。衛(wèi)星實時動態(tài)顯示系統(tǒng)可以支持對外聯(lián)網(wǎng)運行，用戶經(jīng)由終端向商業(yè)測控中心索取來自衛(wèi)星的數(shù)據(jù)包，并可以通過商業(yè)測控站向衛(wèi)星發(fā)送指令。特別指出要對商業(yè)衛(wèi)星的測控流程和接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，以便標(biāo)準(zhǔn)化管理，建立商業(yè)衛(wèi)星企業(yè)與測控企業(yè)的長期合作關(guān)系。

（3）項目進(jìn)度和可靠性管理。項目的可靠性一方面來自于設(shè)備性能的可靠性，另一方面是信息收集整理的可靠性，在航天測控中，火箭遙測要求更高的時效性，而衛(wèi)星運行則要求整體統(tǒng)籌協(xié)調(diào)能力。在項目實施過程中，要及時對設(shè)備和信息進(jìn)行篩選和更新，并按照重要層級、分系統(tǒng)關(guān)系和合作單位等方面進(jìn)行分類，以便在因子分析下對下一步處置進(jìn)行判斷，并不斷獲取新的反饋。

（4）商業(yè)航天測控應(yīng)具有約束性。商業(yè)航天雖然按照市場機(jī)制運行，但由于航天的特殊性質(zhì)，任何航天發(fā)射行為影響范圍巨大。商業(yè)航天測控作為航天的一環(huán)，同時也必須受國際規(guī)則、各國國家法律、無線電頻率許可等的約束，要符合國家安全和公共安全利益。

4 結(jié)束語

隨著商業(yè)航天的蓬勃發(fā)展，各類型功能傳感設(shè)備的出現(xiàn)和運用，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等技術(shù)的發(fā)展，商業(yè)測控將更加及時、全面、準(zhǔn)確地獲取、解算、傳輸數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)和信息及時科學(xué)地實行任務(wù)管理，保障火箭發(fā)射任務(wù)和在軌衛(wèi)星任務(wù)的高效管理，不斷提高測控服務(wù)的可靠性和穩(wěn)定性。