商業火箭發射標準體系框架構建研究

徐巖 衛巍 劉艷秋

（1中國航天標準化研究所，北京， 100071；2北京燕山電子設備廠，北京， 100192）

商業化航天，是航天工業發展到一定程度的必然階段。近些年商業航天發展勢頭迅猛，發射任務量逐年增加，面對未來商業化、常態化的發射形勢變化，2019年5月，國防科技工業局、中央軍委裝備發展部聯合發布了《關于促進商業運載火箭規范有序發展的通知》，鼓勵商業資本進入航天領域，并逐步開放更多的國家發射場資源給商業發射任務。目前國內已注冊的民營火箭制造及發射公司已超過20家。這一形勢變化，也對發射服務方提出了更高的管理和技術運行要求，中國商業航天亟需建立商業化發射服務標準體系，滿足商業發射需求[1-2]。

有別于傳統發射任務的“工程兩總”指揮協調模式，目前我國商業發射組織模式，以商業發射服務合同為牽引，運載方或者衛星方承擔商業航天工程總體的職能，完成研發、試驗等任務，商業發射活動也以經濟效益為考量，往往采用極為精簡的發射隊伍，降低人力、物力成本。但是發射場由軍方管轄，執行發射任務需層層批復，總裝、測試、合練等具體發射流程也遠比商業發射要求的復雜，其管理模式和技術模式與商業市場并不太兼容。

考慮到航天技術發展趨勢和國家相關政策需求，未來發射場有可能開放更多的軍民共用發射工位、區域、地面設施和設備，簡化相應的管理方式和發射運行流程，建立更加靈活的商業航天發射任務模式。所以，如何協調好商業火箭發射任務，滿足新的發射管理要求和技術運行流程的需求，無疑是未來工作應考慮的重點，也亟需標準化手段對發射流程、發射管理、測控通信、數據共享等工作進行規范和統一[3-5]。

1 國內外商業火箭發射標準化現狀

目前，商業發射領域尚未形成有效的標準項目，但有很多運載火箭及發射場相關標準，可以作為商業火箭發射標準制定的參考和依據。

1.1 國外商業火箭發射相關標準

為保證航天任務的效率和避免重復研發，國外航天組織早早認識到，應以行業或公司作為一個整體，去規劃并開展標準化活動[6]。美國宇航局（NASA）、歐洲標準化合作組織（ECSS）、國際標準化組織（ISO）等國外機構都建有完備的航天標準體系。

ECSS和NASA標準體系中，并沒有運載發射服務的標準分類，但是有一些如接口、數據協議、地面設備設計、加注維護等內容的發射服務類標準，只是沒有劃分出來成為體系。

ECSS運載火箭發射相關標準見表1，其中，E-ST-70C、E-ST-70-31C、M-ST-10C Rev 1等標準主要用于運載火箭發射場地面系統和運行的操作要求、操作細則以及監控要求，E-ST-32-01C可以對產品失效進行控制，保證運載火箭的可靠性與安全性，E-10 Part 7A為星箭合練工作提供依據，便于實現工程數據的交換。E-ST-35C適用于所有航天推進系統的研制與使用。

表1 ECSS運載火箭發射相關標準

NASA火箭發射相關的技術標準，包括NASA本部以及其下屬各研究中心制定的標準、NASA按照自身需要優選采用的標準（比如美國政府標準、符合自愿協調一致標準等），其中既有涉及對運載火箭產品的驗證要求、程序要求等的管理與通用標準，也有適用于運載火箭設計、試驗等方面的技術標準，見表2。

表2 NASA運載火箭發射相關標準

其中，MSFC-RQMT-3221是在美國第二代可重復使用運載火箭項目背景下，由NASA同國防部、航天界及學術界聯合提出的，是該項目的指南，主要用于指導運載火箭的頂層規劃，明確商業火箭型號的任務定義、政府要求和商業要求等。

ISO火箭發射相關的標準見表3，主要包括文件管理類和流程管理類標準、運載器與發射場接口服務標準、以及發射場地面設備測試保障類標準等。

現以磁場作為參考系，導體在磁場中運動時速度方向垂直于磁場，設其速度為v1，電子在導體內部的運動方向與電流方向相反，設電子在導體中運動的速度為v2，據此可計算得出電子相對于磁場的速度為：

表3 ISO運載火箭發射相關標準

NASA和ECSS標準更偏重于發射場地面系統、綜合后勤保障相關，相對于這些標準，ISO發射場相關標準更全面，不僅有技術標準，也有管理類標準，通過幾項關鍵標準，滿足了運載發射運行全過程中部分任務的需求，可以作為借鑒和參考對象。

1.2 我國商業火箭發射相關標準

我國現有運載火箭標準大多是以保證運載火箭系統本身和相關分系統的研制成功為目標而制定的，而且以國軍標、行業標準和企業標準為主。目前國內尚沒有商業火箭的標準項目。表4列出了我國現有運載火箭發射服務相關的法規和標準。

表4 我國運載火箭發射相關法規標準

綜上，國內外目前還沒有專門的商業發射領域相關標準項目，因此一方面可以吸納、采用國際標準或國內外現有標準；另一方面可以在分析研究商業發射活動關鍵技術的基礎上，結合其技術特點，總結固化成熟經驗，開展商業發射相關標準的制定工作。

2 商業火箭發射標準體系框架構建

2.1 體系框架編制需求分析

隨著商業火箭技術的不斷發展，市場不斷擴張，也對火箭發射服務的管理、需求、火箭研制、使用和處置等工作提出新的要求。現階段我國商業航天主管部門不明確，商業發射、商業遙感等環節管理缺位，缺乏發展商業航天相關的法律法規和發展路線圖，難以滿足現有行業發展的需要，因此也對相應的標準制定提出了新的需求，需要對商業航天的發展進行科學管理和頂層設計，提出適用于商業運載火箭未來發展的標準體系框架，作為后續工作開展的藍本和依據。

商業火箭發射標準體系建設是一項復雜的系統工程，涉及諸多方面和技術領域。一是需要開展標準體系的總體設計，科學構建；二是進行商業航天標準的研究與制定；三是標準梳理、對標分析與驗證；四是涉及標準實施與應用推廣。商業火箭發射標準體系是商業航天頂層設計的重要組成部分，從頂層科學規劃商業火箭發射服務標準研究制定、分析驗證、實施應用等一系列工作，有效滿足我國商業火箭發射發展的需求，規范商業航天市場活動，推進商業航天產業有序發展，提升商業航天產品市場競爭力。

2.2 體系框架編制原則

為了滿足我國商業運載標準化應用需求，商業火箭發射標準體系的原則如下。

a）實用性原則。未來發射服務市場有著的巨大潛力，要求商業運載火箭應當具有適應高頻次，大規模發射的能力，運載火箭提供的發射服務必須能夠快速適應用戶需求，所以體系中需要納入相關的標準、手冊、指南等，對發射過程進行規范和統一，為用戶提供清晰實用的發射指導。

b）繼承性原則。商業火箭發射活動雖然是商業屬性，但整個發射行為核心，具體到運載火箭這一技術對象，是不存在商業屬性的，因此在技術標準層面，可以直接采用大量現行有效的國家標準、行業標準。

c）包容性原則。隨著我國商業運載火箭技術的發展，未來會在國際合作，例如在外星發射方面，有著更廣大的需求。面對不同的國內以及國際發射服務任務，不同的載荷會對運載火箭提出不同要求，所以也需要商業運載標準體系兼容各級別標準。對發射要求、發射服務的輸入環節進行統一和規范，提高發射服務需求信息的統一性。也需要按照國際通行慣例和規則，結合具體的安全條款，規劃涉外發射的相關管理、服務方面的標準。

d）先進性原則。鼓勵商業運載研制、測試、生產等技術領域以及發射服務運營等管理領域的創新，引導相關企業對先進技術和管理經驗進行固化，完善體系框架，及時編制標準，支撐整個商業發射領域的創新發展。

e）通用性原則。盡管商業運載各研制單位，都有獨有的核心技術，部分內容涉及各自的知識產權或公司機密，很難規劃為標準，但行業內也有著共性需求。例如，所有商業運載火箭公司都要面向市場提供發射服務，整個發射過程需要嚴格的管理，既要有制度保證，也要求管理要求，這些對整個工作過程進行規范的管理制度，是各家共性的需求，就可以編制為標準納入體系框架中。

2.3 體系框架基本結構

商業火箭發射標準體系框架可劃分為3部分，如圖1所示。該體系框架主要考慮商業運載火箭發射服務全流程運行模式，涵蓋了運營、產品保證、發射服務等方面，確保發射服務全流程有標可依。該體系框架劃分也是借鑒了現有國內外宇航領域相關標準體系的特點，滿足體系構建實用性、協調性和包容性的要求。

圖1 商業火箭發射標準體系框架

a）運營基礎標準

第一部分是運營基礎標準，主要對商業火箭發射及研制過程中所需的資產、設備、人員進行約束。通過引入航天項目管理的理念實現全產業鏈的規范管理，通過高水準的監管準入門檻保證產品參研單位水平的統一，通過商業發射所涉及法律法規的指南標準，指導相關單位合規合法參與商業發射活動。

b）產品保證標準

第二部分是產品保證標準，主要包括運載火箭及相關產品發射前對發射成本和發射可靠性進行控制的相關標準。包括火箭產品安全性、經濟性、以產品質量控制和質量保證為核心的相關標準。

c）發射服務標準

第三部分是發射服務標準，針對發射任務的具體流程進行規范。主要包括發射服務方在提供發射服務時的發射準備、發射流程、服務指南以及接口等方面的標準。具體包括與商業有效載荷的接口、與發射場對接和技術協調、發射場管理，火箭進場流程（資質等）、發射前審查、發射作業指導書等文件材料、發射申請、合同等標準。

4 結論

本文從商業發射領域切實需求出發，對國內外相關標準現狀和適用情況開展了調研分析。發現在商業火箭發射安全保障性、發射場相關要求以及發射后遙測通信等領域，現有部分標準可以滿足發射需要，但是對于一些有別于傳統運載發射要求，涉及商業運載發射特點的領域，例如發射運營及服務保證領域，缺乏標準支撐。針對這一問題，本文提出一個與商業發射需求相協調、可執行的標準體系。

因為資本化商業化的驅動，商業發射領域相對傳統領域，相關技術迭代更新快、服務也更緊貼用戶多樣化需求，所以其標準體系框架的編制并非一勞永逸的工作，后續還需要在現有基礎上，繼續提煉商業火箭標準化模式特點，不斷更新細化標準框架，特別是商業化層面的標準需求、標準明細等要進行進一步梳理完善。