我国商业航天的发展及标准化工作探索

周玉霞 许冬彦 卫巍

（中国航天标准化研究所，北京100071）

文 摘： 在国家政策的鼓励下，商业航天迎来发展潮，在短短5年时间内，我国涌现出一批卫星制造、运营与服务，商业测控、运载火箭等新兴民营企业，成为经济增长新热点。标准化工作作为一项基础性工作，在关键技术和产品研制过程以及产业应用中，都发挥着关键性作用。文章分析了商业航天与传统航天在产业和标准上的差异，围绕着支撑商业航天产业链的健康发展，分析了国内外本领域的标准化现状，规划构建商业航天标准体系以及组建配套的标准化工作组织机构，为开展商业航天标准化工作进行了积极的探索。

近几年，商业航天可谓势头正劲。进入21 世纪以来，航天正在逐渐从传统“高大上”的服务国防、探索太空，转变为“接地气”的服务人类、促进经济增长。全球已诞生了超过140 家由天使或风险投资支持的新兴航天企业。

2014年11月，国务院60 号文件《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》明确提出“鼓励民间资本研制、发射和运营商业遥感卫星，引导民间资本参与卫星导航地面应用系统建设”。在国家政策的鼓励下，我国开启了商业航天探索之旅，并取得了快速的发展，成为我国航天领域的一大热点。在短短的5年时间内，我国涌现出一批民营的卫星制造、运营与服务公司、商业测控与运营公司、民营运载火箭企业等。

1 商业航天及商业航天标准

1.1 商业航天的特点

商业航天可以理解为在市场驱动下，由私营企业集团投资，以赢利为目的，独立的、非政府的航天活动。作为全球航天活动的新生力量，已成为助推航天产业发展的强劲动力，是航天事业发展到一定阶段的必然产物，传统航天的一种有益补充[1]。

商业航天往往是相对于政府航天（包括军用航天、民用航天）而言的。依托政府财政资金的传统航天是以政策任务为导向，始于国家意志，追求的是发射的高可靠性，也导致技术的相对保守和经费的居高不下。而商业航天以市场利益为驱动，以盈利为目的、独立的非政府航天活动，将会更加强调市场竞争、盈利以及商业化的市场行为。

我国商业航天主要存在两种模式，一种是“航天商业化”：原本只为政府、军队国家安全需求服务的航天基础设施向商业市场开放，原本只为政府服务的航天制造企业、航天系统运营企业也向商业市场寻求合同，而政府和军队作为大客户进入市场，按商业规律进行招标和采购，属于国家传统航天机构或企业进行商业化运营的一种模式。另一种是“商业化航天”：按照市场化模式来组建新的航天企业，按照市场化规律来从事融资、收购、合并、招投标、议价、赔偿、研发、协作、制造、运营等活动，投资者和企业可以自由进入和退出。商业化运营者绝大部分是民营企业[2]。因此，在中国商业航天并不能狭溢理解为私营航天，不能忽视商业航天的本质及中国的国情。

1.2 商业航天标准化定位

我国从2015年开始国家标准化深化改革后，标准化工作从原来以政府主导制定标准向市场主导制定转变，尤其是对推荐性标准，鼓励企业参与标准的制定，积极参与团体标准的制定。我国的航天标准化工作在国家标准化工作改革思路下，也在做积极的调整。

为满足传统航天发展需求，现有的航天标准主要为满足传统航天的设计、生产和试验等支撑航天产品研制各环节的标准项目。一般是由政府主导制定的与航天相关的标准，主要包括国家标准、国家军用标准以及航天行业标准。

（1）试验用钢板 试验采用板厚32mm和50mm的Q500qE钢板进行，采用热机械轧制（TMCP）+回火（T）工艺轧制，钢板的化学成分和力学性能如表1和表2所示，均符合《商合杭铁路芜湖长江公铁大桥钢板供货技术条件》要求。钢板采用超声波检测复验，符合《厚钢板超声波检验方法》GB/T 2970 —2004 II级要求。

那么对于商业航天，其天然要体现商业价值，因此，商业航天标准应有利于科技成果转化；有利于全产业链构建和资源整合，提升产业竞争力；促进贸易成交；进一步扩大企业的竞争力和影响力。

商业航天标准化工作应定位于：①成为商业航天产业政策落实实施的“推动者”，即协助政策的具体操作，保底线、规范引导、促进发展；②成为商业航天产业链质量效益的“支撑者”，即在确保产品高质量、低成本、互通互换、促进市场健康有序发展方面发挥作用。

2 商业航天产业标准化需求及标准化现状

2.1 商业航天产业标准化需求

商业航天产业涵盖范围广，包括运载火箭和卫星的研制与制造、卫星测控运行、卫星应用与服务、地面设备制造与服务等环节，涉及通信、导航、遥感、空间运输、载人航天飞行、深空探测多个领域。涉及的领域具体如图1 所示。

图1 商业航天产业链示意图

根据商业航天产业链来分，我国的商业航天主要包括以卫星制造、卫星发射领域为代表的产业链上游和以卫星运营、卫星应用为代表的产业链下游。针对商业卫星制造的企业，主要包括体制内具有成熟传统卫星研制经验的企业开展商业小卫星的研制生产，也有新成立的民营商业卫星研制企业。体制内的企业由于长期从事相关工作，对开展小卫星研发和制造已有成熟经验，大部分标准可以采用已有的航天相关标准，因此标准化工作也是紧跟国际先进的标准，对国际上的小卫星相关标准非常关注，尤其是实验、接口方面的标准。

而为了实现效率最大化，商业航天公司的共同特征是扁平化研制策略。一方面分工模式发生变化，总体、分系统之间界面模糊，往往某一专业的设计师既设计总体，又设计分系统。另一方面，不再有明确的研制阶段划分，试验项目大幅减少，这种形势下整个项目的管理模式、研制程序、管理流程都发生了显著变化。因此商业航天模式的运行下，研制费用、安装空间都十分有限，采用一体化设计的模块化产品成为产品研制的主流。因此研制产品和开发流程实现标准化、模块化以及制度化是十分必要的。

由于现阶段并没有专门针对商业发射的民用发射，商业运载火箭发射也必须依托军方发射场进行，在审批流程、发射操作、场地使用上存在不通畅的情况。此外，由于管理体制的限制，火箭测控必须使用军方系统，成本较高，虽然有民营测控公司的存在，但是却基本无法使用相关业务。因此针对商业发射和商业测控的工作如何与传统的发射场及测控中心进行衔接需要突破一些障碍，这方面需要标准化工作来辅助政策推出以及具体操作的落地。

在卫星测控运营以及卫星应用领域，我国现阶段的商业卫星均为个性化的小卫星，客户的定制化服务需求较多，很难统一，基本是每个任务均要根据需求进行调整，无法标准化。商业卫星服务领域，我国现处于初级阶段，基本上处于满足客户定制化的服务，具体的服务产品也为定制化产品，尚不具有形成标准化产品供用户选择的实力。但就测控技术以及空间数据的产品生产与发布而言，共性标准可以采用国际标准和国际行业协会推荐的标准。随着测控任务越来越多以及服务产品种类更加的丰富，从企业长远发展考虑，也需要在测控接口、数据传输格式、空间数据产品的生产等方面制定新的标准。

2.2 商业航天标准化工作现状

商业小卫星的特点决定其从诞生之日起，标准化理念就贯穿其一生。现代小卫星具有体积小、重量轻、成本低、技术含量高和研制周期短等一系列优点，这需要标准化工作来得到保障。依据标准研制，可确保任务成功率，降低门槛。

2.2.1 国际标准化现状

国际上开展小卫星标准化方面的工作主要有两种模式：一是以企业为主，联合制定相关标准，制定统一的模块、平台以及结构化的通用产品以及体系架构类的标准；依托相关标准化协会和组织，开展兼容与互操作方面的标准，重点关注的是接口和协议类的标准。二是参加国际标准化组织活动，制定相关国际标准。[3]

随着各国在航天领域合作的不断增加，小卫星合作项目日益增加，如著名的QB50 项目。为了达成各项活动及相关产品的一致性，不同的国家和机构在卫星开发过程中，协调一致是必不可少的，国际标准化组织（ISO）是唯一的可以实现深入协调的实体。从2013年开始，国际标准化组织在航空航天技术委员会航天系统与操作分技术委员会（TC20/SC14）里陆续开展了多项小卫星相关标准的立项和编制工作，为商业小卫星的发展提供了一系列国际公认的指南，为国际商业小卫星发展提供国际规则。目前已发表的标准情况见表1，包含了设计标准、发射标准、验证标准以及运行标准，即立方体卫星。

2.2.2 国内标准化现状

2015年国家启动标准化工作深化改革，提出了培育发展团体标准，鼓励学会、协会、商会、联合会等社会组织和产业技术联盟，制定并自主发布满足市场和创新需要的团体标准，供市场自愿选用，改变了我国长期以来政府主导标准制定的模式，实现与国际惯例接轨。在这一改革的大背景下，现阶段我国的航天标准也可以分为传统的由政府主导制定的标准以及由市场需求牵引自发制定的团体标准。

2017年开始中国宇航学会策划筹建标准化分会，由中国航天标准化研究所牵头，联合航天技术及应用领域相关企事业单位及高等院校和社会团体，共同开展宇航团体标准的制定工作。与商业航天相关的标准化工作在已有的传统标准化平台以及新成立的宇航团体标准化工作平台下均已开展。如发布的国家标准包括GB/T 38024—2019《微纳卫星产品接口要求》、GB/T 38027—2019《微纳卫星试验要求》，还有正在制定中的《立方星释放装置规范》。中国宇航学会标准化分会通过面向社会广泛征集标准化需求，计划开展微纳卫星设计与建造规范、微小卫星模块化组件通用规范、微小卫星多星并行智能综合测试系统、微纳卫星通用热设计要求等拟制定的标准化项目，相关的标准项目已列入计划，处于编制过程中。

目前我国商业航天领域的标准化项目，尤其是适用于商业航天的小卫星的标准化项目是最近几年开始有标准化需求。在中国宇航学会标准化分会成立后，大量的标准编制工作将会在团体标准层面执行，这也正好适用国内商业发展以及产业化进程的需求。

表1 ISO/TC20 制定的与商业卫星相关的标准项目简表

3 商业航天标准化工作重点

商业航天是一个很大的范畴，如何开展标准化工作，笔者认为首先应该从两个方面同时起步开展工作。首先从顶层出发，围绕商业航天产业链的构建，规划一个完整的标准体系，支撑整个商业航天标准化工作。其次再组建相对完备的标准化工作队伍，来确保相关工作的顺利推进。

3.1 商业航天标准体系的规划

本着充分借鉴航天领域已开展的标准化工作基础、覆盖商业航天产业链涉及的所有领域、结合当前商业航天各领域的发展规律和现状、适应市场需求围绕市场行为开展工作的指导原则，开展商业航天标准体系框架的构建工作。将商业航天标准体系分为商业卫星产品实现标准、商业发射与服务标准、商业卫星运营标准和商业卫星应用标准等5 个分支，每个分支下又根据产业的分工和标准制定的需求不同细分为若干子分支，如图2 所示。

图2 商业航天标准体系框架

● 商业航天基础、运营和管理标准分支。主要包括基础标准、法规指南和准入许可标准、项目管理标准和系统总体标准4 个分支。基础标准主要包括术语类、航天坐标体系、卫星产品分类与代码、航天产品设计文件管理、工业管理、试验文件管理等方面的标准；法规指南和准入许可主要包括发射许可管理、空间碎片减缓与防护管理、空间数据的管理、人员管理、危险品管理等方面的标准；项目管理标准主要包括项目的风险管理、过程管理、技术状态管理、客户关系管理等方面的标准；系统总体标准主要包括商业航天任务中各系统之间的接口标准、总体要求、设计以及通用设计类的标准。

● 商业卫星产品实现标准分支。主要包括卫星设计与制造标准、卫星测试试验标准和卫星接口标准3 个分支。卫星设计与制造标准重点关注小型航天器（微小卫星）的通用要求、设计要求、建造规范、整星的包装、贮存、运输等方面的标准；卫星测试试验标准主要包括微小卫星总站、测试试验标准、常规试验以及微小卫星特殊试验方面的标准；卫星接口标准也是重点关注微小卫星产品接口方面的标准。

● 商业发射标准分支。主要包括商业火箭制造标准、商业发射服务标准以及入轨服务标准3个分支。商业火箭制造标准主要包括火箭总体及产品的设计标准、检验产品质量的试验标准、控制产品生产过程的制造标准等。商业发射服务标准主要针对发射服务的整个流程进行规范，包括与商业有效载荷的接口、与发射场对接及技术协调、发射场管理、火箭进场流程（资质等）、发射前审查、发射申请等发射服务方在提供发射服务所需的标准。入轨服务标准主要针对发射入轨后遥测、多星部署，以及商业上面级或者空间运输器在轨试验的测控等方面的标准。

● 商业卫星运营标准分支。根据业务类型分为卫星测控标准和卫星运行管理标准两个分支，这两个分支除收录已有的适用于商用卫星领域的标准外，重点关注小卫星和新兴商用航天服务公司新需求的标准。

● 商业卫星应用标准分支。商用卫星运营按照卫星应用领域分为通信应用标准、遥感应用标准、导航应用标准以及综合应用标准4 个分支，各分支的标准以收录标准为主，待后期明确商用卫星的具体应用实例以及新的标准化需求后进行补充。

3.2 配套的标准化队伍组建

商业航天通过商业行为驱动，在运行模式上和传统航天企业有所不同。中国宇航学会标准化分会将是商业航天标准化工作的主要平台，合理构建配套的组织机构和专家队伍，也是做好这项工作的重要因素。

宇航学会标准化分会将按照标准化工作组的形式开展工作。某个领域有成熟的标准需求项目，就可以发起成立配套的工作组，吸纳本领域的技术专家开展具体标准制定工作，这也符合国际联盟或学会开展标准化工作的模式。宇航学会标准化分会2018年在哈尔滨召开的首届中国航天大会标准化分论坛上就发起倡议先行成立了两个工作组，小卫星工作组和软件定义卫星工作组。

小卫星工作组的工作目标是带动中国小卫星市场的规模化、产业化发展，助力中国小卫星技术和品牌的整体跃升，具体包括：①统一小卫星相关的技术准则、接口和市场规则；②优化小卫星相关的管理和技术流程，节约成本、缩减周期；③交流经验教训，共享标准信息，降低研制风险。软件定义卫星工作组是依托中科院软件所倡议成立的软件定义卫星联盟，以标准化工作组的方式提炼出配套的标准化成果。

2020年，全国宇航技术及其应用标准化技术委员会计划成立商业航天标准化工作组，已经面向全国公开征集工作组成员。这个工作组将立足国家层面，本着搭建商业航天企业与传统体制内的航天企事业单位相互沟通的桥梁，帮助商业航天领域民营企业更好的融入航天产业圈，创新发展航天技术及应用服务的目标开展相关标准化工作，具体包括国际国内相关标准的前沿探索，国际标准引进以及我国相关标准的制定等工作。

通过中国宇航学会下的标准化分会将商业航天标准的基础性工作做实做好，制定一批实用的，且具有前瞻性的团体标准，为企业提供好服务。此外，在国家层面上组建全国的标准化工作组，可以立足顶层，对接国际的相关标准化工作，开展配套的商业航天标准的引进、吸收、消化以及创新，将会能有力的支撑我国新兴发展的商业航天产业健康茁壮地成长。

此外，通过搭建专业的商业航天标准化工作平台，尤其是充分利用中国航天大会标准化分论坛的舞台做好相关标准化工作的宣介与探讨，更将有利于聚拢商业航天和传统航天骨干企事业单位、科研院校技术和标准化专家资源，促进商业航天企业与传统体制内的航天企事业单位沟通交流，互相促进、良性发展。

标准化的基本特点就是简化、统一、协调和优化。采用标准化模块化的产品，降低成本并快速进入市场得到应用是符合商业航天发展的规律的。商业航天本质上还是航天活动，大量的现行标准是能够为其服务的，但是商业航天标准化工作也存在特殊性，流程的变化和要求的放宽，也要求标准实施能够适应工作需求。因此基于商业航天的产业特点，做好商业航天标准体系的总体策划，也能够让更多的企业加入到商业航天标准化活动中来，对我国商业航天产业的健康有序发展可提供支撑作用。