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，我國涌現(xiàn)出一批衛(wèi)星制造、運營與服務，商業(yè)測控、運載火箭等新興民營企業(yè)，成為經濟增長新熱點。標準化工作作為一項基礎性工作，在關鍵技術和產品研制過程以及產業(yè)應用中，都發(fā)揮著關鍵性作用。文章分析了商業(yè)航天與傳統(tǒng)航天在產業(yè)和標準上的差異，圍繞著支撐商業(yè)航天產業(yè)鏈的健康發(fā)展，分析了國內外本領域的標準化現(xiàn)狀，規(guī)劃構建商業(yè)航天標準體系以及組建配套的標準化工作組織機構，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”的服務國防、探索太空，轉變?yōu)椤敖拥貧狻钡姆杖祟悺⒋龠M經濟增長。全球已誕生了超過140 家由天使或風險投資支持的新興航天企業(yè)。

2014年11月，國務院60 號文件《關于創(chuàng)新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》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，引導民間資本參與衛(wèi)星導航地面應用系統(tǒng)建設”。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，成為我國航天領域的一大熱點。在短短的5年時間內，我國涌現(xiàn)出一批民營的衛(wèi)星制造、運營與服務公司、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)航天是以政策任務為導向，始于國家意志，追求的是發(fā)射的高可靠性，也導致技術的相對保守和經費的居高不下。而商業(yè)航天以市場利益為驅動，以盈利為目的、獨立的非政府航天活動，將會更加強調市場競爭、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的航天基礎設施向商業(yè)市場開放，原本只為政府服務的航天制造企業(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制定標準向市場主導制定轉變，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)航天的設計、生產和試驗等支撐航天產品研制各環(huán)節(jié)的標準項目。一般是由政府主導制定的與航天相關的標準，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，鋼板的化學成分和力學性能如表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條件》要求。鋼板采用超聲波檢測復驗，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)航天標準應有利于科技成果轉化；有利于全產業(yè)鏈構建和資源整合，提升產業(yè)競爭力；促進貿易成交；進一步擴大企業(yè)的競爭力和影響力。

商業(yè)航天標準化工作應定位于：①成為商業(yè)航天產業(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、促進發(fā)展；②成為商業(yè)航天產業(yè)鏈質量效益的“支撐者”，即在確保產品高質量、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)航天產業(yè)標準化需求及標準化現(xiàn)狀

2.1 商業(yè)航天產業(yè)標準化需求

商業(yè)航天產業(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)星應用與服務、地面設備制造與服務等環(huán)節(jié)，涉及通信、導航、遙感、空間運輸、載人航天飛行、深空探測多個領域。涉及的領域具體如圖1 所示。

圖1 商業(yè)航天產業(yè)鏈示意圖

根據(jù)商業(yè)航天產業(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)射領域為代表的產業(yè)鏈上游和以衛(wèi)星運營、衛(wèi)星應用為代表的產業(yè)鏈下游。針對商業(yè)衛(wèi)星制造的企業(yè)，主要包括體制內具有成熟傳統(tǒng)衛(wèi)星研制經驗的企業(yè)開展商業(yè)小衛(wèi)星的研制生產，也有新成立的民營商業(yè)衛(wèi)星研制企業(yè)。體制內的企業(yè)由于長期從事相關工作，對開展小衛(wèi)星研發(fā)和制造已有成熟經驗，大部分標準可以采用已有的航天相關標準，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)星相關標準非常關注，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)的設計師既設計總體，又設計分系統(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，采用一體化設計的模塊化產品成為產品研制的主流。因此研制產品和開發(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業(yè)務。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)星應用領域，我國現(xiàn)階段的商業(yè)衛(wèi)星均為個性化的小衛(wèi)星，客戶的定制化服務需求較多，很難統(tǒng)一，基本是每個任務均要根據(jù)需求進行調整，無法標準化。商業(yè)衛(wèi)星服務領域，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，具體的服務產品也為定制化產品，尚不具有形成標準化產品供用戶選擇的實力。但就測控技術以及空間數(shù)據(jù)的產品生產與發(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。隨著測控任務越來越多以及服務產品種類更加的豐富，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)產品的生產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)合制定相關標準，制定統(tǒng)一的模塊、平臺以及結構化的通用產品以及體系架構類的標準；依托相關標準化協(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，制定相關國際標準。[3]

隨著各國在航天領域合作的不斷增加，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產品的一致性，不同的國家和機構在衛(wèi)星開發(fā)過程中，協(xié)調一致是必不可少的，國際標準化組織（ISO）是唯一的可以實現(xiàn)深入?yún)f(xié)調的實體。從2013年開始，國際標準化組織在航空航天技術委員會航天系統(tǒng)與操作分技術委員會（TC20/SC14）里陸續(xù)開展了多項小衛(wèi)星相關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，鼓勵學會、協(xié)會、商會、聯(lián)合會等社會組織和產業(yè)技術聯(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)合航天技術及應用領域相關企事業(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)星通用熱設計要求等擬制定的標準化項目，相關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，這也正好適用國內商業(yè)發(fā)展以及產業(yè)化進程的需求。

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

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)航天產業(yè)鏈的構建，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域已開展的標準化工作基礎、覆蓋商業(yè)航天產業(yè)鏈涉及的所有領域、結合當前商業(yè)航天各領域的發(fā)展規(guī)律和現(xiàn)狀、適應市場需求圍繞市場行為開展工作的指導原則，開展商業(yè)航天標準體系框架的構建工作。將商業(yè)航天標準體系分為商業(yè)衛(wèi)星產品實現(xiàn)標準、商業(yè)發(fā)射與服務標準、商業(yè)衛(wèi)星運營標準和商業(yè)衛(wèi)星應用標準等5 個分支，每個分支下又根據(jù)產業(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、運營和管理標準分支。主要包括基礎標準、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。基礎標準主要包括術語類、航天坐標體系、衛(wèi)星產品分類與代碼、航天產品設計文件管理、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險管理、過程管理、技術狀態(tài)管理、客戶關系管理等方面的標準；系統(tǒng)總體標準主要包括商業(yè)航天任務中各系統(tǒng)之間的接口標準、總體要求、設計以及通用設計類的標準。

● 商業(yè)衛(wèi)星產品實現(xiàn)標準分支。主要包括衛(wèi)星設計與制造標準、衛(wèi)星測試試驗標準和衛(wèi)星接口標準3 個分支。衛(wèi)星設計與制造標準重點關注小型航天器（微小衛(wèi)星）的通用要求、設計要求、建造規(guī)范、整星的包裝、貯存、運輸?shù)确矫娴臉藴剩恍l(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注微小衛(wèi)星產品接口方面的標準。

● 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)射服務標準以及入軌服務標準3個分支。商業(yè)火箭制造標準主要包括火箭總體及產品的設計標準、檢驗產品質量的試驗標準、控制產品生產過程的制造標準等。商業(yè)發(fā)射服務標準主要針對發(fā)射服務的整個流程進行規(guī)范，包括與商業(yè)有效載荷的接口、與發(fā)射場對接及技術協(xié)調、發(fā)射場管理、火箭進場流程（資質等）、發(fā)射前審查、發(fā)射申請等發(fā)射服務方在提供發(fā)射服務所需的標準。入軌服務標準主要針對發(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)星領域的標準外，重點關注小衛(wèi)星和新興商用航天服務公司新需求的標準。

● 商業(yè)衛(wèi)星應用標準分支。商用衛(wèi)星運營按照衛(wèi)星應用領域分為通信應用標準、遙感應用標準、導航應用標準以及綜合應用標準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，合理構建配套的組織機構和專家隊伍，也是做好這項工作的重要因素。

宇航學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，吸納本領域的技術專家開展具體標準制定工作，這也符合國際聯(lián)盟或學會開展標準化工作的模式。宇航學會標準化分會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)模化、產業(yè)化發(fā)展，助力中國小衛(wèi)星技術和品牌的整體躍升，具體包括：①統(tǒng)一小衛(wèi)星相關的技術準則、接口和市場規(guī)則；②優(yōu)化小衛(wèi)星相關的管理和技術流程，節(jié)約成本、縮減周期；③交流經驗教訓，共享標準信息，降低研制風險。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，全國宇航技術及其應用標準化技術委員會計劃成立商業(yè)航天標準化工作組，已經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)體制內的航天企事業(yè)單位相互溝通的橋梁，幫助商業(yè)航天領域民營企業(yè)更好的融入航天產業(yè)圈，創(chuàng)新發(fā)展航天技術及應用服務的目標開展相關標準化工作，具體包括國際國內相關標準的前沿探索，國際標準引進以及我國相關標準的制定等工作。

通過中國宇航學會下的標準化分會將商業(yè)航天標準的基礎性工作做實做好，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。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)調和優(yōu)化。采用標準化模塊化的產品，降低成本并快速進入市場得到應用是符合商業(yè)航天發(fā)展的規(guī)律的。商業(yè)航天本質上還是航天活動，大量的現(xiàn)行標準是能夠為其服務的，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工作需求。因此基于商業(yè)航天的產業(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)航天產業(yè)的健康有序發(fā)展可提供支撐作用。