我國商業(yè)航天的發(fā)展及標準化工作探索

周玉霞 許冬彥 衛(wèi)巍

（中國航天標準化研究所，北京100071）

文 摘： 在國家政策的鼓勵下，商業(yè)航天迎來發(fā)展潮，在短短5年時間內(nèi)，我國涌現(xiàn)出一批衛(wèi)星制造、運營與服務(wù)，商業(yè)測控、運載火箭等新興民營企業(yè)，成為經(jīng)濟增長新熱點。標準化工作作為一項基礎(chǔ)性工作，在關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品研制過程以及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中，都發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。文章分析了商業(yè)航天與傳統(tǒng)航天在產(chǎn)業(yè)和標準上的差異，圍繞著支撐商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展，分析了國內(nèi)外本領(lǐng)域的標準化現(xiàn)狀，規(guī)劃構(gòu)建商業(yè)航天標準體系以及組建配套的標準化工作組織機構(gòu)，為開展商業(yè)航天標準化工作進行了積極的探索。

近幾年，商業(yè)航天可謂勢頭正勁。進入21 世紀以來，航天正在逐漸從傳統(tǒng)“高大上”的服務(wù)國防、探索太空，轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖拥貧狻钡姆?wù)人類、促進經(jīng)濟增長。全球已誕生了超過140 家由天使或風(fēng)險投資支持的新興航天企業(yè)。

2014年11月，國務(wù)院60 號文件《關(guān)于創(chuàng)新重點領(lǐng)域投融資機制鼓勵社會投資的指導(dǎo)意見》明確提出“鼓勵民間資本研制、發(fā)射和運營商業(yè)遙感衛(wèi)星，引導(dǎo)民間資本參與衛(wèi)星導(dǎo)航地面應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)”。在國家政策的鼓勵下，我國開啟了商業(yè)航天探索之旅，并取得了快速的發(fā)展，成為我國航天領(lǐng)域的一大熱點。在短短的5年時間內(nèi)，我國涌現(xiàn)出一批民營的衛(wèi)星制造、運營與服務(wù)公司、商業(yè)測控與運營公司、民營運載火箭企業(yè)等。

1 商業(yè)航天及商業(yè)航天標準

1.1 商業(yè)航天的特點

商業(yè)航天可以理解為在市場驅(qū)動下，由私營企業(yè)集團投資，以贏利為目的，獨立的、非政府的航天活動。作為全球航天活動的新生力量，已成為助推航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強勁動力，是航天事業(yè)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，傳統(tǒng)航天的一種有益補充[1]。

商業(yè)航天往往是相對于政府航天（包括軍用航天、民用航天）而言的。依托政府財政資金的傳統(tǒng)航天是以政策任務(wù)為導(dǎo)向，始于國家意志，追求的是發(fā)射的高可靠性，也導(dǎo)致技術(shù)的相對保守和經(jīng)費的居高不下。而商業(yè)航天以市場利益為驅(qū)動，以盈利為目的、獨立的非政府航天活動，將會更加強調(diào)市場競爭、盈利以及商業(yè)化的市場行為。

我國商業(yè)航天主要存在兩種模式，一種是“航天商業(yè)化”：原本只為政府、軍隊國家安全需求服務(wù)的航天基礎(chǔ)設(shè)施向商業(yè)市場開放，原本只為政府服務(wù)的航天制造企業(yè)、航天系統(tǒng)運營企業(yè)也向商業(yè)市場尋求合同，而政府和軍隊作為大客戶進入市場，按商業(yè)規(guī)律進行招標和采購，屬于國家傳統(tǒng)航天機構(gòu)或企業(yè)進行商業(yè)化運營的一種模式。另一種是“商業(yè)化航天”：按照市場化模式來組建新的航天企業(yè)，按照市場化規(guī)律來從事融資、收購、合并、招投標、議價、賠償、研發(fā)、協(xié)作、制造、運營等活動，投資者和企業(yè)可以自由進入和退出。商業(yè)化運營者絕大部分是民營企業(yè)[2]。因此，在中國商業(yè)航天并不能狹溢理解為私營航天，不能忽視商業(yè)航天的本質(zhì)及中國的國情。

1.2 商業(yè)航天標準化定位

我國從2015年開始國家標準化深化改革后，標準化工作從原來以政府主導(dǎo)制定標準向市場主導(dǎo)制定轉(zhuǎn)變，尤其是對推薦性標準，鼓勵企業(yè)參與標準的制定，積極參與團體標準的制定。我國的航天標準化工作在國家標準化工作改革思路下，也在做積極的調(diào)整。

為滿足傳統(tǒng)航天發(fā)展需求，現(xiàn)有的航天標準主要為滿足傳統(tǒng)航天的設(shè)計、生產(chǎn)和試驗等支撐航天產(chǎn)品研制各環(huán)節(jié)的標準項目。一般是由政府主導(dǎo)制定的與航天相關(guān)的標準，主要包括國家標準、國家軍用標準以及航天行業(yè)標準。

（1）試驗用鋼板 試驗采用板厚32mm和50mm的Q500qE鋼板進行，采用熱機械軋制（TMCP）+回火（T）工藝軋制，鋼板的化學(xué)成分和力學(xué)性能如表1和表2所示，均符合《商合杭鐵路蕪湖長江公鐵大橋鋼板供貨技術(shù)條件》要求。鋼板采用超聲波檢測復(fù)驗，符合《厚鋼板超聲波檢驗方法》GB/T 2970 —2004 II級要求。

那么對于商業(yè)航天，其天然要體現(xiàn)商業(yè)價值，因此，商業(yè)航天標準應(yīng)有利于科技成果轉(zhuǎn)化；有利于全產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建和資源整合，提升產(chǎn)業(yè)競爭力；促進貿(mào)易成交；進一步擴大企業(yè)的競爭力和影響力。

商業(yè)航天標準化工作應(yīng)定位于：①成為商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)政策落實實施的“推動者”，即協(xié)助政策的具體操作，保底線、規(guī)范引導(dǎo)、促進發(fā)展；②成為商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)量效益的“支撐者”，即在確保產(chǎn)品高質(zhì)量、低成本、互通互換、促進市場健康有序發(fā)展方面發(fā)揮作用。

2 商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)標準化需求及標準化現(xiàn)狀

2.1 商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)標準化需求

商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)涵蓋范圍廣，包括運載火箭和衛(wèi)星的研制與制造、衛(wèi)星測控運行、衛(wèi)星應(yīng)用與服務(wù)、地面設(shè)備制造與服務(wù)等環(huán)節(jié)，涉及通信、導(dǎo)航、遙感、空間運輸、載人航天飛行、深空探測多個領(lǐng)域。涉及的領(lǐng)域具體如圖1 所示。

圖1 商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈示意圖

根據(jù)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈來分，我國的商業(yè)航天主要包括以衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射領(lǐng)域為代表的產(chǎn)業(yè)鏈上游和以衛(wèi)星運營、衛(wèi)星應(yīng)用為代表的產(chǎn)業(yè)鏈下游。針對商業(yè)衛(wèi)星制造的企業(yè)，主要包括體制內(nèi)具有成熟傳統(tǒng)衛(wèi)星研制經(jīng)驗的企業(yè)開展商業(yè)小衛(wèi)星的研制生產(chǎn)，也有新成立的民營商業(yè)衛(wèi)星研制企業(yè)。體制內(nèi)的企業(yè)由于長期從事相關(guān)工作，對開展小衛(wèi)星研發(fā)和制造已有成熟經(jīng)驗，大部分標準可以采用已有的航天相關(guān)標準，因此標準化工作也是緊跟國際先進的標準，對國際上的小衛(wèi)星相關(guān)標準非常關(guān)注，尤其是實驗、接口方面的標準。

而為了實現(xiàn)效率最大化，商業(yè)航天公司的共同特征是扁平化研制策略。一方面分工模式發(fā)生變化，總體、分系統(tǒng)之間界面模糊，往往某一專業(yè)的設(shè)計師既設(shè)計總體，又設(shè)計分系統(tǒng)。另一方面，不再有明確的研制階段劃分，試驗項目大幅減少，這種形勢下整個項目的管理模式、研制程序、管理流程都發(fā)生了顯著變化。因此商業(yè)航天模式的運行下，研制費用、安裝空間都十分有限，采用一體化設(shè)計的模塊化產(chǎn)品成為產(chǎn)品研制的主流。因此研制產(chǎn)品和開發(fā)流程實現(xiàn)標準化、模塊化以及制度化是十分必要的。

由于現(xiàn)階段并沒有專門針對商業(yè)發(fā)射的民用發(fā)射，商業(yè)運載火箭發(fā)射也必須依托軍方發(fā)射場進行，在審批流程、發(fā)射操作、場地使用上存在不通暢的情況。此外，由于管理體制的限制，火箭測控必須使用軍方系統(tǒng)，成本較高，雖然有民營測控公司的存在，但是卻基本無法使用相關(guān)業(yè)務(wù)。因此針對商業(yè)發(fā)射和商業(yè)測控的工作如何與傳統(tǒng)的發(fā)射場及測控中心進行銜接需要突破一些障礙，這方面需要標準化工作來輔助政策推出以及具體操作的落地。

在衛(wèi)星測控運營以及衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域，我國現(xiàn)階段的商業(yè)衛(wèi)星均為個性化的小衛(wèi)星，客戶的定制化服務(wù)需求較多，很難統(tǒng)一，基本是每個任務(wù)均要根據(jù)需求進行調(diào)整，無法標準化。商業(yè)衛(wèi)星服務(wù)領(lǐng)域，我國現(xiàn)處于初級階段，基本上處于滿足客戶定制化的服務(wù)，具體的服務(wù)產(chǎn)品也為定制化產(chǎn)品，尚不具有形成標準化產(chǎn)品供用戶選擇的實力。但就測控技術(shù)以及空間數(shù)據(jù)的產(chǎn)品生產(chǎn)與發(fā)布而言，共性標準可以采用國際標準和國際行業(yè)協(xié)會推薦的標準。隨著測控任務(wù)越來越多以及服務(wù)產(chǎn)品種類更加的豐富，從企業(yè)長遠發(fā)展考慮，也需要在測控接口、數(shù)據(jù)傳輸格式、空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)等方面制定新的標準。

2.2 商業(yè)航天標準化工作現(xiàn)狀

商業(yè)小衛(wèi)星的特點決定其從誕生之日起，標準化理念就貫穿其一生。現(xiàn)代小衛(wèi)星具有體積小、重量輕、成本低、技術(shù)含量高和研制周期短等一系列優(yōu)點，這需要標準化工作來得到保障。依據(jù)標準研制，可確保任務(wù)成功率，降低門檻。

2.2.1 國際標準化現(xiàn)狀

國際上開展小衛(wèi)星標準化方面的工作主要有兩種模式：一是以企業(yè)為主，聯(lián)合制定相關(guān)標準，制定統(tǒng)一的模塊、平臺以及結(jié)構(gòu)化的通用產(chǎn)品以及體系架構(gòu)類的標準；依托相關(guān)標準化協(xié)會和組織，開展兼容與互操作方面的標準，重點關(guān)注的是接口和協(xié)議類的標準。二是參加國際標準化組織活動，制定相關(guān)國際標準。[3]

隨著各國在航天領(lǐng)域合作的不斷增加，小衛(wèi)星合作項目日益增加，如著名的QB50 項目。為了達成各項活動及相關(guān)產(chǎn)品的一致性，不同的國家和機構(gòu)在衛(wèi)星開發(fā)過程中，協(xié)調(diào)一致是必不可少的，國際標準化組織（ISO）是唯一的可以實現(xiàn)深入?yún)f(xié)調(diào)的實體。從2013年開始，國際標準化組織在航空航天技術(shù)委員會航天系統(tǒng)與操作分技術(shù)委員會（TC20/SC14）里陸續(xù)開展了多項小衛(wèi)星相關(guān)標準的立項和編制工作，為商業(yè)小衛(wèi)星的發(fā)展提供了一系列國際公認的指南，為國際商業(yè)小衛(wèi)星發(fā)展提供國際規(guī)則。目前已發(fā)表的標準情況見表1，包含了設(shè)計標準、發(fā)射標準、驗證標準以及運行標準，即立方體衛(wèi)星。

2.2.2 國內(nèi)標準化現(xiàn)狀

2015年國家啟動標準化工作深化改革，提出了培育發(fā)展團體標準，鼓勵學(xué)會、協(xié)會、商會、聯(lián)合會等社會組織和產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，制定并自主發(fā)布滿足市場和創(chuàng)新需要的團體標準，供市場自愿選用，改變了我國長期以來政府主導(dǎo)標準制定的模式，實現(xiàn)與國際慣例接軌。在這一改革的大背景下，現(xiàn)階段我國的航天標準也可以分為傳統(tǒng)的由政府主導(dǎo)制定的標準以及由市場需求牽引自發(fā)制定的團體標準。

2017年開始中國宇航學(xué)會策劃籌建標準化分會，由中國航天標準化研究所牽頭，聯(lián)合航天技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)企事業(yè)單位及高等院校和社會團體，共同開展宇航團體標準的制定工作。與商業(yè)航天相關(guān)的標準化工作在已有的傳統(tǒng)標準化平臺以及新成立的宇航團體標準化工作平臺下均已開展。如發(fā)布的國家標準包括GB/T 38024—2019《微納衛(wèi)星產(chǎn)品接口要求》、GB/T 38027—2019《微納衛(wèi)星試驗要求》，還有正在制定中的《立方星釋放裝置規(guī)范》。中國宇航學(xué)會標準化分會通過面向社會廣泛征集標準化需求，計劃開展微納衛(wèi)星設(shè)計與建造規(guī)范、微小衛(wèi)星模塊化組件通用規(guī)范、微小衛(wèi)星多星并行智能綜合測試系統(tǒng)、微納衛(wèi)星通用熱設(shè)計要求等擬制定的標準化項目，相關(guān)的標準項目已列入計劃，處于編制過程中。

目前我國商業(yè)航天領(lǐng)域的標準化項目，尤其是適用于商業(yè)航天的小衛(wèi)星的標準化項目是最近幾年開始有標準化需求。在中國宇航學(xué)會標準化分會成立后，大量的標準編制工作將會在團體標準層面執(zhí)行，這也正好適用國內(nèi)商業(yè)發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)化進程的需求。

表1 ISO/TC20 制定的與商業(yè)衛(wèi)星相關(guān)的標準項目簡表

3 商業(yè)航天標準化工作重點

商業(yè)航天是一個很大的范疇，如何開展標準化工作，筆者認為首先應(yīng)該從兩個方面同時起步開展工作。首先從頂層出發(fā)，圍繞商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建，規(guī)劃一個完整的標準體系，支撐整個商業(yè)航天標準化工作。其次再組建相對完備的標準化工作隊伍，來確保相關(guān)工作的順利推進。

3.1 商業(yè)航天標準體系的規(guī)劃

本著充分借鑒航天領(lǐng)域已開展的標準化工作基礎(chǔ)、覆蓋商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)鏈涉及的所有領(lǐng)域、結(jié)合當(dāng)前商業(yè)航天各領(lǐng)域的發(fā)展規(guī)律和現(xiàn)狀、適應(yīng)市場需求圍繞市場行為開展工作的指導(dǎo)原則，開展商業(yè)航天標準體系框架的構(gòu)建工作。將商業(yè)航天標準體系分為商業(yè)衛(wèi)星產(chǎn)品實現(xiàn)標準、商業(yè)發(fā)射與服務(wù)標準、商業(yè)衛(wèi)星運營標準和商業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用標準等5 個分支，每個分支下又根據(jù)產(chǎn)業(yè)的分工和標準制定的需求不同細分為若干子分支，如圖2 所示。

圖2 商業(yè)航天標準體系框架

● 商業(yè)航天基礎(chǔ)、運營和管理標準分支。主要包括基礎(chǔ)標準、法規(guī)指南和準入許可標準、項目管理標準和系統(tǒng)總體標準4 個分支。基礎(chǔ)標準主要包括術(shù)語類、航天坐標體系、衛(wèi)星產(chǎn)品分類與代碼、航天產(chǎn)品設(shè)計文件管理、工業(yè)管理、試驗文件管理等方面的標準；法規(guī)指南和準入許可主要包括發(fā)射許可管理、空間碎片減緩與防護管理、空間數(shù)據(jù)的管理、人員管理、危險品管理等方面的標準；項目管理標準主要包括項目的風(fēng)險管理、過程管理、技術(shù)狀態(tài)管理、客戶關(guān)系管理等方面的標準；系統(tǒng)總體標準主要包括商業(yè)航天任務(wù)中各系統(tǒng)之間的接口標準、總體要求、設(shè)計以及通用設(shè)計類的標準。

● 商業(yè)衛(wèi)星產(chǎn)品實現(xiàn)標準分支。主要包括衛(wèi)星設(shè)計與制造標準、衛(wèi)星測試試驗標準和衛(wèi)星接口標準3 個分支。衛(wèi)星設(shè)計與制造標準重點關(guān)注小型航天器（微小衛(wèi)星）的通用要求、設(shè)計要求、建造規(guī)范、整星的包裝、貯存、運輸?shù)确矫娴臉藴?；衛(wèi)星測試試驗標準主要包括微小衛(wèi)星總站、測試試驗標準、常規(guī)試驗以及微小衛(wèi)星特殊試驗方面的標準；衛(wèi)星接口標準也是重點關(guān)注微小衛(wèi)星產(chǎn)品接口方面的標準。

● 商業(yè)發(fā)射標準分支。主要包括商業(yè)火箭制造標準、商業(yè)發(fā)射服務(wù)標準以及入軌服務(wù)標準3個分支。商業(yè)火箭制造標準主要包括火箭總體及產(chǎn)品的設(shè)計標準、檢驗產(chǎn)品質(zhì)量的試驗標準、控制產(chǎn)品生產(chǎn)過程的制造標準等。商業(yè)發(fā)射服務(wù)標準主要針對發(fā)射服務(wù)的整個流程進行規(guī)范，包括與商業(yè)有效載荷的接口、與發(fā)射場對接及技術(shù)協(xié)調(diào)、發(fā)射場管理、火箭進場流程（資質(zhì)等）、發(fā)射前審查、發(fā)射申請等發(fā)射服務(wù)方在提供發(fā)射服務(wù)所需的標準。入軌服務(wù)標準主要針對發(fā)射入軌后遙測、多星部署，以及商業(yè)上面級或者空間運輸器在軌試驗的測控等方面的標準。

● 商業(yè)衛(wèi)星運營標準分支。根據(jù)業(yè)務(wù)類型分為衛(wèi)星測控標準和衛(wèi)星運行管理標準兩個分支，這兩個分支除收錄已有的適用于商用衛(wèi)星領(lǐng)域的標準外，重點關(guān)注小衛(wèi)星和新興商用航天服務(wù)公司新需求的標準。

● 商業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用標準分支。商用衛(wèi)星運營按照衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域分為通信應(yīng)用標準、遙感應(yīng)用標準、導(dǎo)航應(yīng)用標準以及綜合應(yīng)用標準4 個分支，各分支的標準以收錄標準為主，待后期明確商用衛(wèi)星的具體應(yīng)用實例以及新的標準化需求后進行補充。

3.2 配套的標準化隊伍組建

商業(yè)航天通過商業(yè)行為驅(qū)動，在運行模式上和傳統(tǒng)航天企業(yè)有所不同。中國宇航學(xué)會標準化分會將是商業(yè)航天標準化工作的主要平臺，合理構(gòu)建配套的組織機構(gòu)和專家隊伍，也是做好這項工作的重要因素。

宇航學(xué)會標準化分會將按照標準化工作組的形式開展工作。某個領(lǐng)域有成熟的標準需求項目，就可以發(fā)起成立配套的工作組，吸納本領(lǐng)域的技術(shù)專家開展具體標準制定工作，這也符合國際聯(lián)盟或?qū)W會開展標準化工作的模式。宇航學(xué)會標準化分會2018年在哈爾濱召開的首屆中國航天大會標準化分論壇上就發(fā)起倡議先行成立了兩個工作組，小衛(wèi)星工作組和軟件定義衛(wèi)星工作組。

小衛(wèi)星工作組的工作目標是帶動中國小衛(wèi)星市場的規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化發(fā)展，助力中國小衛(wèi)星技術(shù)和品牌的整體躍升，具體包括：①統(tǒng)一小衛(wèi)星相關(guān)的技術(shù)準則、接口和市場規(guī)則；②優(yōu)化小衛(wèi)星相關(guān)的管理和技術(shù)流程，節(jié)約成本、縮減周期；③交流經(jīng)驗教訓(xùn)，共享標準信息，降低研制風(fēng)險。軟件定義衛(wèi)星工作組是依托中科院軟件所倡議成立的軟件定義衛(wèi)星聯(lián)盟，以標準化工作組的方式提煉出配套的標準化成果。

2020年，全國宇航技術(shù)及其應(yīng)用標準化技術(shù)委員會計劃成立商業(yè)航天標準化工作組，已經(jīng)面向全國公開征集工作組成員。這個工作組將立足國家層面，本著搭建商業(yè)航天企業(yè)與傳統(tǒng)體制內(nèi)的航天企事業(yè)單位相互溝通的橋梁，幫助商業(yè)航天領(lǐng)域民營企業(yè)更好的融入航天產(chǎn)業(yè)圈，創(chuàng)新發(fā)展航天技術(shù)及應(yīng)用服務(wù)的目標開展相關(guān)標準化工作，具體包括國際國內(nèi)相關(guān)標準的前沿探索，國際標準引進以及我國相關(guān)標準的制定等工作。

通過中國宇航學(xué)會下的標準化分會將商業(yè)航天標準的基礎(chǔ)性工作做實做好，制定一批實用的，且具有前瞻性的團體標準，為企業(yè)提供好服務(wù)。此外，在國家層面上組建全國的標準化工作組，可以立足頂層，對接國際的相關(guān)標準化工作，開展配套的商業(yè)航天標準的引進、吸收、消化以及創(chuàng)新，將會能有力的支撐我國新興發(fā)展的商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)健康茁壯地成長。

此外，通過搭建專業(yè)的商業(yè)航天標準化工作平臺，尤其是充分利用中國航天大會標準化分論壇的舞臺做好相關(guān)標準化工作的宣介與探討，更將有利于聚攏商業(yè)航天和傳統(tǒng)航天骨干企事業(yè)單位、科研院校技術(shù)和標準化專家資源，促進商業(yè)航天企業(yè)與傳統(tǒng)體制內(nèi)的航天企事業(yè)單位溝通交流，互相促進、良性發(fā)展。

標準化的基本特點就是簡化、統(tǒng)一、協(xié)調(diào)和優(yōu)化。采用標準化模塊化的產(chǎn)品，降低成本并快速進入市場得到應(yīng)用是符合商業(yè)航天發(fā)展的規(guī)律的。商業(yè)航天本質(zhì)上還是航天活動，大量的現(xiàn)行標準是能夠為其服務(wù)的，但是商業(yè)航天標準化工作也存在特殊性，流程的變化和要求的放寬，也要求標準實施能夠適應(yīng)工作需求。因此基于商業(yè)航天的產(chǎn)業(yè)特點，做好商業(yè)航天標準體系的總體策劃，也能夠讓更多的企業(yè)加入到商業(yè)航天標準化活動中來，對我國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展可提供支撐作用。