国际标准化组织空间碎片标准对我国空间碎片标准化研究工作的启示

邱楠 赵剑霞 黄海明 （北京空间科技信息研究所）

国际标准化组织空间碎片标准对我国空间碎片标准化研究工作的启示

邱楠 赵剑霞 黄海明 （北京空间科技信息研究所）

世界性的组织机构以及各国越来越重视空间碎片相关标准编制与实施，以此来约束各国及组织在航天器研制、发射、运行、处置过程中的行为。国际标准化组织（lSO）作为世界最大、最权威的标准化组织机构，肩负着推动空间碎片领域国际标准化工作的使命。2010年以来，lSO加速了空间碎片标准的编制进度，发布了多项国际标准，对我国开展空间碎片标准化研究工作具有重要的借鉴意义。

1 lSO基本情况

组织机构概况

ISO是由各国国家标准化机构组成的世界范围的联合会，现有163个成员国，我国是正式成员国（P成员），中国国家标准化管理委员会（SAC）代表国家参加ISO工作。ISO由常设行政机构及技术机构组成。ISO的技术委员会（TC）是承担ISO技术工作的组织。每个技术委员会可根据需要设立若干分技术委员会（SC）。ISO标准主要由分技术委员会中的工作组制定。

lSO组织结构图

lSO标准编制程序

根据ISO/IEC导则，ISO标准的制定过程主要包括7个阶段。

ISO标准编制阶段及相关文件

ISO最终出版的文件形式主要包括：国际标准、技术规范（ISO/TS）、公开可获得的规范（ISO/ PAS）、技术报告（ISO/TR）、国际专题研讨会协议（IWA）、技术勘误表（Cor）和ISO指南（Guide）。

lSO航天标准化工作情况

ISO中负责航天标准制定的技术委员会是航空器和航天器标准化技术委员会（ISO/TC20），其下设的空间数据与信息传输系统标准化分技术委员会（ISO/TC20/SC13）和空间系统及其应用标准化分技术委员会（ISO/TC20/SC14），主要负责起草与航空、航天相关的国际标准。

SC13与空间数据系统咨询委员会（CCSDS）关系密切，主要制定民用数据与信息传输和交换的国际标准，涉及的技术领域与CCSDS基本一致，2个组织之间的标准有很多互通和转化，ISO常常采用“封面法”，直接将CCSDS的标准提升为ISO标准。

SC14主要涉及载人和非载人航天飞行器的标准化工作，包括它们的设计、生产、维修、运行以及处置，还包括它们运行的环境。

2 lSO空间碎片标准现状

ISO标准、文件是由具体工作组（WG）编制完成，工作组按照空间项目研制及运行的技术领域及专业划分。空间碎片标准主要由ISO/TC20/SC14的空间项目运行和地面支持（WG3）及轨道碎片协调（ODCWG/WG7）2个工作组编制完成，ODCWG 于2003年从WG3独立出来。随着世界各国对空间碎片的关注程度越来越高，ISO加快了空间碎片标准的编制进度，同时对标准文件项目也不断进行调整。截至2016年5月，ISO目前已发布和在编的标准、技术报告共计19项。

ISO空间碎片标准技术内容主要以空间碎片减缓为主题，ISO确定的空间碎片标准的范围与已有的国际空间碎片减缓指南，特别是机构间空间碎片协调委员会（IADC）发布的文件完全一致，其目的是将国际认可的空间碎片减缓指南转化成一系列可测量且可验证的顶层要求及与顶层要求配套的具体方法或程序。其中，ISO-24113《空间系统—空间碎片减缓要求》是ISO一系列空间碎片标准、技术报告的顶层标准，涵盖了空间碎片减缓的顶层要求，该标准所推行的要求、宗旨、原则等与国际公认的碎片减缓指南、原则，特别是与IADC发布的文件内容协调一致。其他标准、技术报告的主要内容则包含了与ISO-24113中顶层要求相配套的具体方法、程序和实践。

ISO-24113距今发布实施已五年，ISO/TC20/ SC14将启动对该标准的复审工作。在2016年ISO/ TC20/SC14第26届年会上，ODCWG对该标准内容进行了详细讨论，并对需修改的内容达成了共识，但仍有一些重要的技术问题遗留待讨论，如限制正常运行中释放的碎片数量，规定成功处置概率要求，增加碰撞规避要求等。

为了更加合理的统一、协调空间碎片标准，ISO计划对现有标准框架进行优化与整合，ODCWG计划将ISO-20893标准名称将改为“空间系统—运载火箭空间碎片减缓详细要求”，并且进一步对标准结构和内容进行扩展，覆盖ISO-16699以及其他与运载火箭空间碎片减缓相关的详细要求。ISO-20893修订后，将废止ISO-16699。此外，还提出了1个新工作项目“空间系统—航天器空间碎片减缓详细要求”，该标准将代替ISO-16127、ISO-16164、ISO-23339、ISO-26872以及其他与航天器空间碎片减缓相关的要求。

ISO空间碎片标准主要立足于空间项目合作各个相关方的角度，重点围绕空间碎片减缓提出项目实施通用的要求、程序、方法等，标准具有广泛的适用性。这些标准主要由欧、美、日发达国家主导编制。标准的技术内容主要反映了这些发达国家的技术现状，通过主导编制ISO标准，来保持它们在航天国际合作中空间碎片相关领域的话语权。

lSO空间碎片标准关系图

lSO空间碎片标准编制分布

与其他国际、国外组织机构空间碎片标准相比较来说，ISO空间碎片标准更成体系、更完整，标准之间的关系也更加紧密。这对我国开展空间碎片标准化研究工作具有重要的参考价值。在“十一五”期间，以ISO空间碎片标准为重点研究对象，通过对标研究，进一步优化空间碎片标准体系，明确标准项目设置，并在此基础上开展了空间碎片专项标准的编制工作，使我国空间碎片标准化工作取得了突破性的进展。

3 我国空间碎片标准建设情况

自“十一五”开始，我国积极推进空间碎片标准化研究工作，开始建立我国自己的空间碎片专项标准体系。随着“十二五”空间碎片专项工程的推进，国内在空间碎片减缓与应急合作、防护、监测、预警和数据应用领域的研究不断深入，这对空间碎片标准体系的建设工作提出了进一步完善的需求，在此期间，通过借鉴国际、国外空间碎片标准发展的最新情况，以国内航天型号实际需求为基础，结合空间碎片研究成果，对空间碎片标准体系进一步拓展、深化，形成以标准为牵引、以规范为支撑，涵盖航天器和运载器两方面的空间碎片标准规范体系。体系建设主要经历了以下3个阶段。

空间碎片标准体系初步建立阶段

在空间碎片标准体系建立之初，首先规划了体系建立的整体思路：标准体系应体现中国开展空间碎片研究与行动的特点以及与国际相关机构标准进行接轨的特性，同时满足我国空间碎片活动管理的需要，体现自身技术特点等。

在此思路的指导下，确定体系中标准类型、适用范围和层次。将体系分为空间碎片通用标准、空间碎片管理标准、空间碎片技术标准三个大的子体系。在管理标准和技术标准的下级子体系依据“十一五”空间碎片行动计划技术要素的划分，按照减缓标准、防护标准、监测与预警标准划分，形成多级树状标准结构。空间碎片标准体系框架的初步建立为后续专项标准的优化与编制奠定了基础。

空间碎片标准体系框架优化阶段

在空间碎片标准体系基本框架的基础上，考虑我国航天器空间碎片技术领域研究发展的实际、需求程度和成熟度，对体系框架进行优化，主要包括以下3个方面。

一是通用标准中，主要包括空间碎片术语，术语标准是标准体系中的基础，有利于空间碎片研究活动的深入开展，而且能够促进对外合作，有利于国际交流。

二是管理标准的优化设计，主要参照了《欧洲空间碎片减缓行为准则》，管理标准子体系下设3个相关标准，即《空间碎片减缓管理规定》、《航天器防护设计评审要求》和《空间碎片预警实施工作要求》，内容涉及碎片减缓、监测预警和航天器防护。

三是技术标准是空间碎片标准体系的主体，以减缓技术标准为主，同时考虑空间碎片防护及监测与预警的相关标准。对技术标准体系的细分考虑了三大领域的技术特点并针对标准类型层面的设计类、试验类等标准进行了归类，形成现有的空间碎片技术标准系列，每个子系列由若干个标准项目构成。在确定标准项目的过程中，重点对ISO空间碎片标准进行研究，ISO空间碎片标准相比较其他国外先进标准更具体系性、相关性及相互的支撑性，同时结合国内技术的基础、实际水平和需求，形成了与ISO空间碎片标准具有映射关系的技术标准子体系。

国内标准与ISO空间碎片标准对应情况

优化后的空间碎片标准体系确定了空间碎片防护、减缓、监测预警领域顶层的管理标准及较为成熟、基础的技术标准，从标准化对象上看，基本与ISO标准相对等，这一方面是体现了对国际社会空间碎片领域公认的法则、要求的贯彻和实践，另一方面，上述标准的技术内容更符合国内实际情况，对国内开展空间碎片减缓、防护和监测预警技术研究及工程应用起到指导、规范的作用。

空间碎片标准体系深化研究阶段

进入“十二五”以来，相关部门和单位立足国内航天型号工程研制实际需求，结合国内各方空间碎片研究成果，同时学习、借鉴国外空间碎片研究相关的先进技术，进一步深入推进空间碎片标准化工作，通过“自上而下”和“自下而上”相结合的方式，深化研究我国空间碎片标准、规范体系。

截至“十二五”末，依托国内开展空间碎片课题研究的研究机构、工程部门、高等院校等单位，编制完成近50项空间碎片专项标准、规范。其中，已转化为航天行业标准5项、已转化为国家军用标准1项、已转化国家航天标准1项、ISO国际标准新培育项目1项。

4 结论和建议

我国近些年在空间碎片标准化工作研究与实践中取得了突破性的成果，建立了空间碎片标准、规范体系，编制了一批标准、规范，其中关于空间碎片防护、减缓的顶层、通用的要求、方法等，基本与ISO标准一一对应，与国际同步，积极响应国际公认的原则和要求，有力地体现了中国在减缓空间碎片、为外太空空间环境保护方面所作的努力。在此基础上，我国的空间碎片标准、规范与ISO标准项目相比，又有拓展和延伸，符合并满足目前国内空间碎片领域研究与工程应用的实际情况和需求，标准、规范的实用性、可操作性和适用性更为突出。

标准化工作是一项有目的的活动，其最终目的是获取最佳效益。标准化的过程不是一次就完结了的，而是一个不断循环、螺旋式上升的运动过程，即标准编制、标准体系的建设是需要进行动态维护的，每完成一次维护和循环，标准及标准体系的水平就提高一步。因此，空间碎片标准及体系建设也需要随着技术研究与航天工程任务的实施、应用的推进和深入而不断地调整与完善，使标准化成果达到最佳状态，发挥最大的作用与效益。“十三五”期间，空间碎片标准化工作还有以下方面亟待开展。

1）进一步优化、完善空间碎片标准、规范体系。立足国内空间碎片标准化研究成果，持续跟踪国际标准动态，加强标准对标及采标研究，通过消化、吸收、再创新，不断维护和完善我国空间碎片标准、规范体系，使体系始终保持集合性、目标性、整体性、相关性和动态性。

2）持续开展空间碎片标准、规范编制与研究。

在体系优化完善的基础上，遵循“标准规范体系为主导、需求为牵引、成熟标准先行、与国际标准接轨”的原则，持续开展空间碎片专项标准、规范的编制工作。与此同时，加强国际标准采标研究，通过采标，引进先进的技术，牵引国内空间碎片研究并与国际接轨。

3）推进空间碎片标准、规范的工程应用。空间碎片标准、规范只有真正在航天工程任务中切实应用，才能够将规范项目研制、引领技术发展的作用充分发挥出来。同时通过标准、规范的实施，还能发现、找出标准、规范需要修订改进的内容，不断提高标准、规范的质量。同时，积极推进空间碎片标准、规范的实施应用，也是支撑建立和完善我国空间碎片法律法规体系建设的重要基础。

4）以空间碎片为平台，促进国际标准化的实施。空间碎片标准规范相对于其他航天技术领域，其国际化程度较高，空间碎片的标准化工作是在充分参照国外相关国家、组织、机构相关标准体系与标准化研究应用的基础上进行的，与国际标准的契合程度高，也为今后我国空间碎片研究领域参与制定国际标准提供了良好的平台。国际合作是我国空间碎片“十三五”发展的重要方向之一，积极开展和参与空间碎片国际标准的编制，也是促进空间碎片国际合作的有效途径。

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