國際標準化組織空間碎片標準對我國空間碎片標準化研究工作的啟示

邱楠 趙劍霞 黃海明 （北京空間科技信息研究所）

國際標準化組織空間碎片標準對我國空間碎片標準化研究工作的啟示

邱楠 趙劍霞 黃海明 （北京空間科技信息研究所）

世界性的組織機構以及各國越來越重視空間碎片相關標準編制與實施，以此來約束各國及組織在航天器研制、發射、運行、處置過程中的行為。國際標準化組織（lSO）作為世界最大、最權威的標準化組織機構，肩負著推動空間碎片領域國際標準化工作的使命。2010年以來，lSO加速了空間碎片標準的編制進度，發布了多項國際標準，對我國開展空間碎片標準化研究工作具有重要的借鑒意義。

1 lSO基本情況

組織機構概況

ISO是由各國國家標準化機構組成的世界范圍的聯合會，現有163個成員國，我國是正式成員國（P成員），中國國家標準化管理委員會（SAC）代表國家參加ISO工作。ISO由常設行政機構及技術機構組成。ISO的技術委員會（TC）是承擔ISO技術工作的組織。每個技術委員會可根據需要設立若干分技術委員會（SC）。ISO標準主要由分技術委員會中的工作組制定。

lSO組織結構圖

lSO標準編制程序

根據ISO/IEC導則，ISO標準的制定過程主要包括7個階段。

ISO標準編制階段及相關文件

ISO最終出版的文件形式主要包括：國際標準、技術規范（ISO/TS）、公開可獲得的規范（ISO/ PAS）、技術報告（ISO/TR）、國際專題研討會協議（IWA）、技術勘誤表（Cor）和ISO指南（Guide）。

lSO航天標準化工作情況

ISO中負責航天標準制定的技術委員會是航空器和航天器標準化技術委員會（ISO/TC20），其下設的空間數據與信息傳輸系統標準化分技術委員會（ISO/TC20/SC13）和空間系統及其應用標準化分技術委員會（ISO/TC20/SC14），主要負責起草與航空、航天相關的國際標準。

SC13與空間數據系統咨詢委員會（CCSDS）關系密切，主要制定民用數據與信息傳輸和交換的國際標準，涉及的技術領域與CCSDS基本一致，2個組織之間的標準有很多互通和轉化，ISO常常采用“封面法”，直接將CCSDS的標準提升為ISO標準。

SC14主要涉及載人和非載人航天飛行器的標準化工作，包括它們的設計、生產、維修、運行以及處置，還包括它們運行的環境。

2 lSO空間碎片標準現狀

ISO標準、文件是由具體工作組（WG）編制完成，工作組按照空間項目研制及運行的技術領域及專業劃分。空間碎片標準主要由ISO/TC20/SC14的空間項目運行和地面支持（WG3）及軌道碎片協調（ODCWG/WG7）2個工作組編制完成，ODCWG 于2003年從WG3獨立出來。隨著世界各國對空間碎片的關注程度越來越高，ISO加快了空間碎片標準的編制進度，同時對標準文件項目也不斷進行調整。截至2016年5月，ISO目前已發布和在編的標準、技術報告共計19項。

ISO空間碎片標準技術內容主要以空間碎片減緩為主題，ISO確定的空間碎片標準的范圍與已有的國際空間碎片減緩指南，特別是機構間空間碎片協調委員會（IADC）發布的文件完全一致，其目的是將國際認可的空間碎片減緩指南轉化成一系列可測量且可驗證的頂層要求及與頂層要求配套的具體方法或程序。其中，ISO-24113《空間系統—空間碎片減緩要求》是ISO一系列空間碎片標準、技術報告的頂層標準，涵蓋了空間碎片減緩的頂層要求，該標準所推行的要求、宗旨、原則等與國際公認的碎片減緩指南、原則，特別是與IADC發布的文件內容協調一致。其他標準、技術報告的主要內容則包含了與ISO-24113中頂層要求相配套的具體方法、程序和實踐。

ISO-24113距今發布實施已五年，ISO/TC20/ SC14將啟動對該標準的復審工作。在2016年ISO/ TC20/SC14第26屆年會上，ODCWG對該標準內容進行了詳細討論，并對需修改的內容達成了共識，但仍有一些重要的技術問題遺留待討論，如限制正常運行中釋放的碎片數量，規定成功處置概率要求，增加碰撞規避要求等。

為了更加合理的統一、協調空間碎片標準，ISO計劃對現有標準框架進行優化與整合，ODCWG計劃將ISO-20893標準名稱將改為“空間系統—運載火箭空間碎片減緩詳細要求”，并且進一步對標準結構和內容進行擴展，覆蓋ISO-16699以及其他與運載火箭空間碎片減緩相關的詳細要求。ISO-20893修訂后，將廢止ISO-16699。此外，還提出了1個新工作項目“空間系統—航天器空間碎片減緩詳細要求”，該標準將代替ISO-16127、ISO-16164、ISO-23339、ISO-26872以及其他與航天器空間碎片減緩相關的要求。

ISO空間碎片標準主要立足于空間項目合作各個相關方的角度，重點圍繞空間碎片減緩提出項目實施通用的要求、程序、方法等，標準具有廣泛的適用性。這些標準主要由歐、美、日發達國家主導編制。標準的技術內容主要反映了這些發達國家的技術現狀，通過主導編制ISO標準，來保持它們在航天國際合作中空間碎片相關領域的話語權。

lSO空間碎片標準關系圖

lSO空間碎片標準編制分布

與其他國際、國外組織機構空間碎片標準相比較來說，ISO空間碎片標準更成體系、更完整，標準之間的關系也更加緊密。這對我國開展空間碎片標準化研究工作具有重要的參考價值。在“十一五”期間，以ISO空間碎片標準為重點研究對象，通過對標研究，進一步優化空間碎片標準體系，明確標準項目設置，并在此基礎上開展了空間碎片專項標準的編制工作，使我國空間碎片標準化工作取得了突破性的進展。

3 我國空間碎片標準建設情況

自“十一五”開始，我國積極推進空間碎片標準化研究工作，開始建立我國自己的空間碎片專項標準體系。隨著“十二五”空間碎片專項工程的推進，國內在空間碎片減緩與應急合作、防護、監測、預警和數據應用領域的研究不斷深入，這對空間碎片標準體系的建設工作提出了進一步完善的需求，在此期間，通過借鑒國際、國外空間碎片標準發展的最新情況，以國內航天型號實際需求為基礎，結合空間碎片研究成果，對空間碎片標準體系進一步拓展、深化，形成以標準為牽引、以規范為支撐，涵蓋航天器和運載器兩方面的空間碎片標準規范體系。體系建設主要經歷了以下3個階段。

空間碎片標準體系初步建立階段

在空間碎片標準體系建立之初，首先規劃了體系建立的整體思路：標準體系應體現中國開展空間碎片研究與行動的特點以及與國際相關機構標準進行接軌的特性，同時滿足我國空間碎片活動管理的需要，體現自身技術特點等。

在此思路的指導下，確定體系中標準類型、適用范圍和層次。將體系分為空間碎片通用標準、空間碎片管理標準、空間碎片技術標準三個大的子體系。在管理標準和技術標準的下級子體系依據“十一五”空間碎片行動計劃技術要素的劃分，按照減緩標準、防護標準、監測與預警標準劃分，形成多級樹狀標準結構。空間碎片標準體系框架的初步建立為后續專項標準的優化與編制奠定了基礎。

空間碎片標準體系框架優化階段

在空間碎片標準體系基本框架的基礎上，考慮我國航天器空間碎片技術領域研究發展的實際、需求程度和成熟度，對體系框架進行優化，主要包括以下3個方面。

一是通用標準中，主要包括空間碎片術語，術語標準是標準體系中的基礎，有利于空間碎片研究活動的深入開展，而且能夠促進對外合作，有利于國際交流。

二是管理標準的優化設計，主要參照了《歐洲空間碎片減緩行為準則》，管理標準子體系下設3個相關標準，即《空間碎片減緩管理規定》、《航天器防護設計評審要求》和《空間碎片預警實施工作要求》，內容涉及碎片減緩、監測預警和航天器防護。

三是技術標準是空間碎片標準體系的主體，以減緩技術標準為主，同時考慮空間碎片防護及監測與預警的相關標準。對技術標準體系的細分考慮了三大領域的技術特點并針對標準類型層面的設計類、試驗類等標準進行了歸類，形成現有的空間碎片技術標準系列，每個子系列由若干個標準項目構成。在確定標準項目的過程中，重點對ISO空間碎片標準進行研究，ISO空間碎片標準相比較其他國外先進標準更具體系性、相關性及相互的支撐性，同時結合國內技術的基礎、實際水平和需求，形成了與ISO空間碎片標準具有映射關系的技術標準子體系。

國內標準與ISO空間碎片標準對應情況

優化后的空間碎片標準體系確定了空間碎片防護、減緩、監測預警領域頂層的管理標準及較為成熟、基礎的技術標準，從標準化對象上看，基本與ISO標準相對等，這一方面是體現了對國際社會空間碎片領域公認的法則、要求的貫徹和實踐，另一方面，上述標準的技術內容更符合國內實際情況，對國內開展空間碎片減緩、防護和監測預警技術研究及工程應用起到指導、規范的作用。

空間碎片標準體系深化研究階段

進入“十二五”以來，相關部門和單位立足國內航天型號工程研制實際需求，結合國內各方空間碎片研究成果，同時學習、借鑒國外空間碎片研究相關的先進技術，進一步深入推進空間碎片標準化工作，通過“自上而下”和“自下而上”相結合的方式，深化研究我國空間碎片標準、規范體系。

截至“十二五”末，依托國內開展空間碎片課題研究的研究機構、工程部門、高等院校等單位，編制完成近50項空間碎片專項標準、規范。其中，已轉化為航天行業標準5項、已轉化為國家軍用標準1項、已轉化國家航天標準1項、ISO國際標準新培育項目1項。

4 結論和建議

我國近些年在空間碎片標準化工作研究與實踐中取得了突破性的成果，建立了空間碎片標準、規范體系，編制了一批標準、規范，其中關于空間碎片防護、減緩的頂層、通用的要求、方法等，基本與ISO標準一一對應，與國際同步，積極響應國際公認的原則和要求，有力地體現了中國在減緩空間碎片、為外太空空間環境保護方面所作的努力。在此基礎上，我國的空間碎片標準、規范與ISO標準項目相比，又有拓展和延伸，符合并滿足目前國內空間碎片領域研究與工程應用的實際情況和需求，標準、規范的實用性、可操作性和適用性更為突出。

標準化工作是一項有目的的活動，其最終目的是獲取最佳效益。標準化的過程不是一次就完結了的，而是一個不斷循環、螺旋式上升的運動過程，即標準編制、標準體系的建設是需要進行動態維護的，每完成一次維護和循環，標準及標準體系的水平就提高一步。因此，空間碎片標準及體系建設也需要隨著技術研究與航天工程任務的實施、應用的推進和深入而不斷地調整與完善，使標準化成果達到最佳狀態，發揮最大的作用與效益。“十三五”期間，空間碎片標準化工作還有以下方面亟待開展。

1）進一步優化、完善空間碎片標準、規范體系。立足國內空間碎片標準化研究成果，持續跟蹤國際標準動態，加強標準對標及采標研究，通過消化、吸收、再創新，不斷維護和完善我國空間碎片標準、規范體系，使體系始終保持集合性、目標性、整體性、相關性和動態性。

2）持續開展空間碎片標準、規范編制與研究。

在體系優化完善的基礎上，遵循“標準規范體系為主導、需求為牽引、成熟標準先行、與國際標準接軌”的原則，持續開展空間碎片專項標準、規范的編制工作。與此同時，加強國際標準采標研究，通過采標，引進先進的技術，牽引國內空間碎片研究并與國際接軌。

3）推進空間碎片標準、規范的工程應用。空間碎片標準、規范只有真正在航天工程任務中切實應用，才能夠將規范項目研制、引領技術發展的作用充分發揮出來。同時通過標準、規范的實施，還能發現、找出標準、規范需要修訂改進的內容，不斷提高標準、規范的質量。同時，積極推進空間碎片標準、規范的實施應用，也是支撐建立和完善我國空間碎片法律法規體系建設的重要基礎。

4）以空間碎片為平臺，促進國際標準化的實施。空間碎片標準規范相對于其他航天技術領域，其國際化程度較高，空間碎片的標準化工作是在充分參照國外相關國家、組織、機構相關標準體系與標準化研究應用的基礎上進行的，與國際標準的契合程度高，也為今后我國空間碎片研究領域參與制定國際標準提供了良好的平臺。國際合作是我國空間碎片“十三五”發展的重要方向之一，積極開展和參與空間碎片國際標準的編制，也是促進空間碎片國際合作的有效途徑。

Guidance of ISO Space Debris Standards to China's Space Debris Standardization Research