載人航天器安全性、可靠性、維修性技術實踐及發展展望

夏僑麗 侯永青 李偉

(北京空間飛行器總體設計部，北京 100094)

1992年9月21日，中國載人航天工程“三步走”發展戰略獲得正式批準。2003年10月16日，楊利偉乘神舟五號安全返回，標志著我國已經獨立掌握了載人航天技術；2016年6月—2017年4月，成功實施了空間實驗室階段4次飛行任務，天宮一號先后成功與神舟八號、神舟九號、神舟十號載人飛船完成交會對接，標志著我國已經突破空間交會對接技術；2021年4月29日，天和核心艙發射成功，標志我國已全面轉入空間站在軌建造階段。

安全可靠是載人航天工程的首要目標，所有“三步走”發展戰略目標的實現，都貫穿了安全性、可靠性和維修性設計理念。14次載人飛船成功發射并安全返回；天宮一號在軌正常運行超過4.5年，完成多次交會對接任務并實現航天員中期駐留；天宮二號在軌運行接近3年，并完成組合體控制、在軌推進劑補加技術和在軌維修技術驗證，為建造空間站奠定堅實的技術基礎；截至2022年12月，天和核心艙在軌運行超過1.5年，問天實驗艙和夢天實驗艙已成功與核心艙交會對接并完成了轉位，空間站三艙組合體已經建造完成，正式進入長期運營階段。載人航天工程通過系統的安全性、可靠性、維修性工作，實現了航天器長期在軌穩定運行，保證了航天員安全，并成功實施各項任務。同時，針對載人飛船、空間實驗室、空間站的不同任務特點，為滿足長壽命高可靠的目標，也牽引了載人航天器的安全性、可靠性和維修性設計、驗證與評估技術實現了跨越式發展。

本文總結了安全性可靠性和維修性技術在神舟飛船、空間實驗室和空間站項目中的工程實踐以及取得的突破，展望了后續研究方向。

1 載人航天器安全性、可靠性、維修性特點

1)載人安全性要求高

確保航天員的生命安全，是載人航天的首要任務。載人飛船上升段的力學環境、航天員在軌駐留期間可能面臨的失火、失壓、有毒有害氣體、高壓電均是威脅航天員安全的危險源，空間站任務過程中，航天員頻繁出艙活動面臨的空間輻照、艙體表面電位、艙外活動風險以及載荷照料過程中可能存在的高熱、微生物、有毒有害氣體等也是影響航天員安全的重要因素；此外，航天器長期運行過程中可能發生平臺設備故障，也會間接影響航天員生命安全。載人航天器存在的危險源多，航天員在軌駐留時間的延長以及復雜的航天器任務可能引入新的危險源，全面且準確識別載人航天器的一般危險源和故障危險源，有效的結合產品本質安全性設計和在軌處置等措施消除危險源、控制危險后果，并對安全性進行合理的驗證與評估，是載人航天器安全性工作的重點。

2)在軌運行壽命長

從載人飛船在軌飛行7天，到空間實驗室設計壽命2年，再到空間站建造完成后至少運行10年，載人航天器的運行壽命要求不斷提高。載人航天器運行的低軌空間環境，具有等離子體稠密、溫度交變頻繁、原子氧密集的特點，影響包括艙體結構、艙外太陽翼電池片等產品的使用壽命；而航天器產品在長期飛行過程中持續工作，也會逐漸消耗自身壽命。如何實現載人航天器長壽命穩定運行，給產品和系統壽命設計均提出了更大的挑戰，需要在提高設備自身固有壽命的基礎上，結合系統資源余量配備、使用模式設計以及在軌維修處置等手段，共同實現航天器的高任務壽命要求。

3)任務要求復雜，分階段逐步遞進實施

隨著載人航天工程“三步走”發展戰略的實施，載人航天器在軌運行壽命不斷延長，相應的任務要求不斷提高。載人飛船階段實現了安全載人發射并返回的任務，空間實驗室階段完成了空間交會對接和支持航天員中期駐留任務，而空間站階段的任務則更加復雜。

我國空間站采用在軌分階段組裝建造方案，經歷核心艙單獨飛行、來訪飛行器交會對接與停泊、實驗艙對接與轉位的復雜組裝建造過程，具備50余種復雜構型變化與控制能力，需開展包括推進劑補加、航天員出艙活動、機械臂艙外巡檢、開展低軌微重力條件下的科學實驗等多種任務。按照空間站工程任務規劃，在維持平臺運行良好的基礎上，支持航天員長期不間斷駐留，并且年均完成各項復雜專項任務不少于15次。

載人航天器具有任務需求愈加復雜，且因階段變化的特點，增加了安全性、可靠性、維修性設計、驗證與評估工作的難度，如何構建一個覆蓋地面研制和在軌飛行階段的驗證和評估體系，有效支撐載人航天器產品可靠性持續增長、支持發射決策和在軌運行風險評估，是必須要解決的一個難題。

4)在軌可維修

載人飛船階段和空間實驗室階段主要通過設備自身的高可靠性設計來確保航天器在軌不出故障，航天器的運行壽命也由設備自身固有壽命決定。與之不同的是，空間站具有支持航天員長期駐留的能力，航天員可以對航天器平臺進行照料，為在軌維修提供了必要條件?！皣H空間站”通過大量的維護維修工作，對運行過程中的重大故障進行了修復，并先后進行了兩次系統延壽，到目前為止已在軌運行超過20年。在軌維修是延長空間站運行壽命，并維持任務可靠性的有效手段。

2 載人航天器安全性、可靠性、維修性技術實踐

載人航天器安全性、可靠性和長壽命要求高，在軌維修風險大，保障支援困難的特點，決定了必須以安全性、可靠性為中心，開展安全性、可靠性、維修性一體化設計、驗證與評估工作。伴隨著載人航天“三步走”發展戰略的實施，安全性、可靠性、維修性技術得到了創新實踐和持續發展，載人飛船和空間實驗室實現了“一重故障工作、二重故障安全”，空間站在此基礎上進行了進一步的擴展，實現了“一重故障工作，二重故障不影響航天員駐留，三重故障仍安全”，確保在航天員安全之外，還具備連續支持航天員駐留和空間科學實驗與技術試驗的能力。

2.1 載人飛船階段

神舟飛船的主要任務是將航天員安全地送達太空并安全返回，圍繞保航天員安全這一目標，在載人飛船階段系統開展了危險原識別與危險分析、系統級可靠性安全性設計、電子產品可靠性設計，實現了飛行器系統和產品設計可靠性提升；在此基礎上，開展了產品關鍵重要特性識別與量化控制，進一步保證產品實現過程的可靠性；建立了一套基于貝葉斯方法的系統可靠性、安全性評估方法，實現了安全性、可靠性指標的量化評估。

1)危險源識別與危險分析

根據航天器任務剖面，從航天員所處環境、參與操作、次生影響等方面建立了危險源索引，包括失壓、失火、高溫、高電壓、有害氣體等一般危險源，支持全面識別危險源。開展了危險分析工作，確定了以消除危險為基礎，輔助告警、自動處置、控制影響域等手段為補充的安全性設計原則，控制危險后果。此外，在危險源識別中引入故障危險源這一因素，結合故障模式影響分析(FMEA)識別故障后果嚴酷度高的產品，通過采取可靠性設計措施提高產品和功能的任務可靠性，從而保證飛船的安全性。

2)系統專項安全性、可靠性分析與設計

針對神舟飛船的任務需求開展了任務功能分解，對影響平臺基本運行的結構承載與密封功能、供配電功能、姿態軌道控制功能、設備熱管理功能、信息管理功能，以及影響航天員安全的載人環境控制功能、著陸返回功能，和出艙活動、交會對接具體任務相關功能，著重開展可靠性、安全性分析與設計工作。

通過硬件FMEA方法從下至上遍歷所有航天器產品的故障模式，識別可能造成航天員傷亡或航天器損毀的I類故障，以及造成航天員應急撤離或主要任務無法完成的II類故障；在此基礎上以I、II類航天器級故障模式為頂事件，采用從上之下演繹的方法進行故障樹分析(FTA)，進一步識別可能導致不期望事件發生的重要程度高的設備故障。結合FMEA和FTA，識別航天器可靠性薄弱環節，為針對性采取可靠性設計措施提供依據。

采用冗余設計、裕度設計、余量設計等措施，提高航天器系統的任務可靠性，開展飛行程序設計和在軌故障模式與對策設計，確保飛行過程中產品工作時序正確，應對故障的措施有效。

3)電子產品可靠性設計

針對電子產品的可靠性影響因素，開展了包括熱設計、降額設計、抗力學環境設計、抗輻射設計、電磁兼容設計和靜電放電防護設計6要素設計，并全面進行了元器件篩選和控制，提高電子產品固有可靠性，減少在軌隨機故障的發生。

4)關鍵項目過程控制

基于可靠性、安全性分析，識別航天器關鍵項目和關鍵產品，作為產品研制過程中的重點，在管理上對關鍵項目的設計與驗證方案、驗證結果、產品驗收等環節加嚴控制，技術上針對關鍵產品開展關重特性分析，針對性制定量化控制措施，并且在產品研制過程中有效落實。通過關鍵項目過程控制，進一步使設計可靠性有效落實到設備中。

5)可靠性驗證與評估

為解決航天器產品小子樣的問題，應用了貝葉斯評估方法進行任務可靠性評估。圍繞評估目標，系統分析各類產品的可靠性評估模型、可靠用評估用數據源，有針對性策劃可靠性定量驗證試驗。在使用貝葉斯法方法時，從元器件的在軌飛行失效率驗前信息出發，將失效率預計值轉換為置信上限，都折合為指數分布，作為驗前信息進行評估，聯合單機、分系統和航天器各級的現場試驗信息，評估航天器可能達到的可靠度。

6)安全性評估

載人飛船以航天員在軌安全性為目標，采用俄羅斯在聯盟-TM飛船上所使用的條件概率公式，在可靠性評估的基礎上進行安全性定量評估。計算各任務階段飛船主要功能及保障航天員安全的應急措施的安全概率，對飛船全任務過程的安全性得出定量評估結果。航天員在艙內安全概率的設計評估取決于設備故障。當載人飛船可靠運行時，認為滿足航天員安全性要求。載人飛船發生非平臺關鍵分系統故障時，不采用應急返回，認為此時飛船滿足航天員安全性要求；平臺關鍵分系統故障時，采用載人飛船應急返回功能作為救生手段。載人飛船的安全性定量評估方法已成功應用至其他載人航天器。

2.2 空間實驗室階段

在載人飛船階段可靠性、安全性工作的基礎上，創新開展了飛行事件保障鏈分析工作，采用靜態FMEA、FTA結合動態時序分析的方法全面識別任務風險，并進行了自主安全模式設計，保障了空間實驗室無人值守期間的安全性；此外，針對空間實驗室接受載人船對接并停泊的特點，開展了多飛行器組合體管理設計，實現了艙段間功能融合使用，應急狀態下可以接管控制。同時，成功對部分軟件和設備實施了在軌維護，進一步提高了安全性[1-2]，也為后續空間站全面實施在軌維修進行了技術驗證。

空間實驗室階段主要開展的安全性、可靠性維修性工作包括以下內容。

1)飛行事件保障鏈分析

以飛行事件鏈為線索，遞進剖析單步飛行時序動作，識別從指令發出、到響應執行至效果反饋，全控制鏈條上可能導致安全風險的關鍵事件和薄弱環節。通過飛行事件保障鏈分析，從動態分析的維度，補充了I期利用FMEA、FTA、危險源分析進行靜態分析的不足，從而更全面的識別航天器的安全性、可靠性薄弱環節。

2)自主安全模式設計

開展了在軌故障自主控制設計，通過在軌狀態監測和自主健康管理，和安全模式設計，解決了空間實驗室無人值守期間的安全性問題。采用概率風險評估結合FMEA的方法，分析風險傳播路徑，對風險傳播路徑中關鍵事件狀態的多點監測，對在軌運行狀態或潛在風險事件實時診斷，通過信息融合，實現風險事件診斷后自主進入安全模式，為飛行器在軌運行安全，又增加一道危險防控措施。

3)組合體管理設計

發揮載人飛船停泊空間實驗室過程中，多艙段組合的特點，開展了組合體管理設計。實現在空間實驗室的危險防控措施無效的情況下，出現威脅平臺安全的故障時，隔離并切除故障設備，通過信息系統調配其他艙段的同等功能設備，接替工作，進一步消除運行過程中的危險。

4)在軌維修技術驗證

開展了對載人航天器維修性設計體系的研究，基本明確了載人航天器維修性設計體系由維修性設計、維修性驗證、維修性評價和維修性管理構成；并提出了維修性設計的具體內容包括確定維修原則、分析維修需求、規劃維修任務、設計維修模式；探討了維修驗證的途徑為綜合采用仿真驗證、實物試驗驗證和在軌飛行驗證方法；從飛行工程師評價和航天員評價兩方面對維修性評價進行了細分[3]。初步構建了載人航天器維修性設計體系。

結合航天員在空間實驗室駐留期間，需要對環控生保連接軟管、凈化器、水箱等設備進行維護和操作的任務要求，設計了在軌操作管路系統、機械與電氣接口、操作人機工效以及軟件在軌更改升級的驗證項目，為空間站全面實施可維修性設計奠定了技術基礎。

2.3 空間站階段

為了實現空間站10年壽命，并持續高可靠運行，必須結合在軌維修，在軌維修是延長空間站運行壽命，并維持任務可靠性的必要手段。空間站全面考慮了安全性、可靠性和維修性之間的關系，系統實施了安全性、可靠性、維修性一體化設計。以固有可靠性設計為基礎，以在軌維修為補充，通過備件保障支持，共同實現任務壽命與可靠性要求。以FMEA、FTA和壽命分析為基礎，識別壽命與可靠性薄弱環節；開展以可靠性為中心的維修性設計，從壽命、故障后果以及冗余度方面全面識別空間站維修項目；在此基礎上開展了維修安全性設計，確保系統在運行狀態下可安全插拔替換設備，同時通過設計和防護手段實現航天員安全操作且無誤操作；綜合在軌設備故障對系統安全性和可靠性的影響，以及系統冗余設計、功能裕量，制定天地一體化維修備件存儲策略，保障在軌維修可實施。通過安全性、可靠性、維修性一體設計實現最小保障成本下空間站最優效能。

安全性、可靠性、維修性一體設計過程如圖1所示。

2.3.1 安全性、可靠性、維修性一體設計原則與需求分析

分析空間站任務要求和環境剖面，根據產品的成熟度、壽命與固有可靠性水平，在軌飛行環境下保障支援模式和約束，航天員人時有限的特點，圍繞空間站壽命、安全性和可靠性指標要求，確定安全性、可靠性、維修性一體設計原則。按照一體設計原則明確安全性、可靠性、維修性定量、定性設計要求。將安全性、可靠性、維修性指標進一步分解至乘組安全性指標、安全撤離指標、自主飛行可靠性指標、組裝建造任務可靠性指標、維修時間等；同時明確包括冗余設計、裕度設計、故障檢測、維修可視可達、環境防護等要求。

2.3.2 以可靠性、安全性為中心的維修性設計與驗證

在空間站任務中，全面實踐了二期積累的載人航天器維修性設計體系，并在安全性、可靠性與維修性權衡設計，在軌維修策略制定，以及維修仿真結合地面試驗驗證方面，進行了全面擴展和持續深入。

探索了以可靠性、安全性為中心的在軌可維修性設計技術，采用邏輯決斷的方法確定維修需求，綜合空間站產品的壽命分析、FMEA和FTA進行維修需求分析，識別壽命薄弱環節和可靠性關鍵設備，作為維修性設計的對象；根據設備壽命損耗特性和可靠性建模與預計的結果確定維修策略，綜合安全性、可靠性、測試性和保障性確定在軌可更換單元，考慮故障發生概率接近的部組件為更換單元，通過可靠性和維修性綜合設計確保維修需求識別全面、準確，同時維修策略合理。針對維修項目，開展維修安全性分析，分析實施維修過程中，切除故障設備后對空間站系統的安全性影響，明確系統可以維持安全運行的最大允許維修時間，作為維修方案的約束；此外，分析在軌維修實施的環境、維修步驟、維修操作工具、維修次生危險源對航天員的危害，采取消除危險或有效防護的措施，開展維修安全性設計。

研究了面向任務需求的在軌維修地面驗證方法，建立了在軌維修混合式仿真驗證平臺，提出了在軌微重力和真空環境下進行維修的可視性、可達性及維修操作時間的仿真驗證方法[4]，以及零重力局部環境模擬的維修性驗證平臺[5]，對空間站上所有維修項目進行了有效驗證。

2.3.3 天地一體化備件存儲設計

空間站是在軌飛行的同時，在系統不停機的情況下實施維修，需要系統快速恢復可靠性和安全性，故障設備的備件能否獲得就成為了系統能否從故障中快速恢復的制約因素。在軌存儲維修備件是一個有效的解決辦法，然而空間站密封艙內空間有限，在軌只能少量存儲維修備件和工具，主要依靠貨運飛船發射運輸維修物資。由此，空間站維修保障支援時間長，難度大，備品備件的儲備策略需要兼顧空間站故障后果和貨運飛船發射任務規劃。

為既保證備件在軌可及時獲得，同時可在在軌有限存儲空間存放，空間站維修備件采用了在軌結合地面存儲的方式進行儲備。以保證空間站運行可靠、航天員駐留安全和主要任務成功為目標，故障后果嚴重且緊急的設備在軌存放備件；故障后果不嚴重或不緊急的設備，在地面存放備件，故障發生后通過系統自身的容錯能力繼續運行，由最近的貨運飛船發射備件，實施維修更換。地面備件的投產規劃與備件上行時機匹配，在備件發射前提前研制完成，備件一旦消耗，立即補充，實現滾動存儲。

地面存儲備件的存儲形式則分為整機存儲和散件存儲，散件存儲即儲備狀態為元器件、印制板、機械部組件。整機存儲可以在較短的時間內具備發射上行狀態，而散件存儲需要更長的裝配和測試時間，但散件狀態存儲的同個型號的器件或部組件可以為多臺不同產品供貨，可有效降低成本，儲備效率更高?？筛鶕收暇o急程度和備件發射上行規劃共同決策確定備件儲備狀態。備件決策流程如圖2所示。

圖2 一體化備件決策流程Fig.2 Decision making process of spare parts

2.3.4 多任務多艙段可維修組合體的可靠性驗證與評估

空間站是分階段組裝建造完成的，是典型的多任務多艙段組合可在軌維修航天器，具有可靠性指標內涵復雜，評估對象隨著艙段組裝動態變化，可通過在軌維修恢復使用可靠性的特點，對產品的壽命與任務可靠性要求高，量化驗證試驗子樣需求量大，成本高昂。如何保證多任務、多艙段間組合、在軌維修等因素影響下可靠性建模的準確性，以及驗證試驗策劃的合理性，是必須要解決的技術問題。

1)任務可靠度評估體系

在空間站研制過程中，綜合分析了空間站任務剖面、組裝建造階段和長時任務與短期任務特點，明確了任務可靠性定量指標內涵并創新提出了分階段分任務的評估體系，任務可靠度評估體系見表1。

表1 空間站任務可靠度評估體系Table 1 Reliability assessment system of space station

2)維修支持下的可靠性建模與評估

空間站的可靠性、安全性是在維修支持保障下實現的，關注的是安全性、可靠性、維修性一體化設計下的任務可靠性，以及基于單機設備規定時間完成規定任務能力的系統安全性?？臻g站創新應用了在軌維修支持下的可靠性、安全性評估方法，評估過程中，任務時間的確定以及系統可靠性建模需考慮維修和保障因素[2]。

首先進行單機產品維修性設計的檢驗，確認單機是否為在軌可更換單元，進一步對單機緊固件拆卸、電連接器插拔、防泄漏設計、安裝精度保證、接插件操作空間以及單機自身維修性設計進行檢驗，檢驗維修方案是否經過地面驗證可行；其次進行系統支持的可維修設計檢驗，包括故障檢測定位和隔離、總體布局的可視可達性設計、故障件供電信息可隔離、修復后可檢測等方面檢驗，檢驗維修時間是否在系統允許維修時間內；在確認維修可行的基礎上，進一步檢驗保障資源情況，確認是否在軌存有維修備件以及維修操作工具；針對預防性定期更換產品，確認備件發射上行規劃與在軌壽命消耗情況匹配性；針對出艙維修操作的項目，確認出艙任務安排。

基于維修方案，進行評估模型修正。如果通過維修可行性檢驗，則視在軌維修符合維修如新的特點，此外在軌存儲有備件，經驗證可以在系統允許時間內完成維修更換，則近似為在軌的冷備份，按照此原則，將原來系統中的串聯無冗余功能和產品，修正近似為冷儲備模型或表決模型。模型修正后評估結果較未修正前比較，任務可靠度提高，這與維修保障支持下，系統使用可靠性得的提升的實際相符，驗證了該方法的正確性。

3)以任務可靠度為中心的可靠性驗證試驗規劃

根據影響飛行器任務成敗的關鍵產品及其可靠性特征識別，和可靠性信息在研制過程中的產生規律分析，采用以系統任務可靠度為中心的可靠性驗證試驗優化方法，構建了可靠性驗證試驗結合研制試驗，壽命與可靠性關鍵部組件試驗結合整機試驗的驗證體系，提出了基于系統可靠性評估模型，在系統任務可靠度指標滿足要求的前提下，適度降低功能級冗余中單機設備的任務可靠度，以減少驗證所需子樣的方法。實現了驗證試驗在研制過程中前移，有效控制了驗證成本，同時保證了驗證數據充分。

通過在核心艙上應用，全面識別了包括33類壽命與可靠性薄弱部組件，策劃了79項壽命專項試驗，78項可靠性定性驗證試驗，34項定量評估試驗，利用以上試驗數據，評估核心艙出廠時任務可靠度不低于0.9704，可滿足指標要求，其中CMG由最初需要17臺高速轉子評估子樣優化至2臺整機結合4臺高速轉子子樣，采用單機結合部組件驗證的方法，大大減少了驗證成本，并實現了驗證時機前移。

3 后續載人航天任務對安全性、可靠性、維修性技術發展的需求與展望

空間站建造完成后將進入長期運營階段，運營過程中將接受40艘來訪飛行器對接，將完成超過50次出艙活動任務和多次推進劑補給任務，此外將實施復雜的在軌空間科學實驗和技術試驗。頻繁的大型專項任務，對空間站平臺的能源功耗、姿態軌道控制精度、信息處理能力提出很大挑戰，平臺工作狀態是否良好，也直接影響航天員的安全性，安全風險突出，有必要進行運營階段空間站平臺可用性和任務安全評估[6]。而推進劑、氣體補給，在軌維修備件儲備與消耗，在軌維修更換均會影響空間站平臺狀態；同時，地面補給受貨運飛船和載人飛船任務規劃的約束，空間站平臺狀態持續動態變化，需要研究多因素影響下的空間站可用性評估以及多任務安全風險評估技術[7-8]。此外，需要開展空間站產品的工作狀態評估和壽命預測研究，便于更準確確定維修時機和上行物資規劃，將空間站運營效費比最大化。

歷經載人飛船、空間實驗室和空間站階段形成的安全性、可靠性和維修性設計、驗證與評估技術與方法，為后續載人登月工程多任務耦合、多飛行器組合下的安全性、可靠性與維修性設計與驗證奠定了技術基礎。此外，由于載人登月任務受到運載推力的約束，必須在不影響航天員安全和任務可靠性的前提下，合理開展系統冗余和裕度設計，控制飛行器發射重量。因此，有必要圍繞系統冗余、裕度等裕量，開展高準確度可靠性量化評估方法研究，為不同減重方案的確定提供依據。針對飛行器系統性能余量[9]，應用確信可靠性技術，可以從航天器產品功能分析、性能分析、裕量分析等方面，分析識別關鍵性能參數和相關性特征，開展性能余量建模和確信可靠性分析[10]，全面總結提取可靠性關鍵點；通過航天產品的性能方程、裕量方程與退化方程，評估可靠性定量指標[11]，優化可靠性評估準確性和有效性。

此外，從可持續發展來看，降低運營成本、提高經濟性是航天發展的必然趨勢，其中可重復使用技術是降低航天任務成本的有效途經[12]。而如何評價重復使用產品的剩余壽命、可靠性與安全性能否滿足型號要求，并確定重復使用產品的維護策略與維護周期，都是需要解決的難題，需要針對可重復使用飛行器開展經濟約束下的可靠性、安全性設計與評價方法研究。

4 結束語

載人航天工程的成功實施，推動了我國航天器安全性、可靠性、維修性技術的長足發展，基本形成安全性、可靠性、維修性一體設計與驗證的技術體系。本文總結了安全性、可靠性和維修性技術在神舟飛船、空間實驗室和空間站項目中的工程實踐以及取得的突破。展望后續空間站運營任務，由于空間站在軌運行時間長，對安全性和可靠性要求高，參考國際空間站的經驗，未來還會面臨進一步延長使用壽命的需求，在軌運營支持成本大。只用通過安全性、可靠性、維修性一體化設計，才能既保證系統運行安全可靠，同時又對地面保障支援依賴小，并且可通過簡便高效的在軌維修維持并延長空間站服役時間，以創造更大的社會和科學價值，實現最大效能。

安全性、可靠性、維修性工作涉及專業范圍廣，工作項目類型多，在工程實踐中積累了豐富的經驗，但是在量化評估方面仍然需要對可工程實踐的理論進行進一步探索，以支持空間站長期運營過程中的風險評估相關工作。

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