商业火箭发射标准体系框架构建研究

徐岩 卫巍 刘艳秋

（1中国航天标准化研究所，北京， 100071；2北京燕山电子设备厂，北京， 100192）

商业化航天，是航天工业发展到一定程度的必然阶段。近些年商业航天发展势头迅猛，发射任务量逐年增加，面对未来商业化、常态化的发射形势变化，2019年5月，国防科技工业局、中央军委装备发展部联合发布了《关于促进商业运载火箭规范有序发展的通知》，鼓励商业资本进入航天领域，并逐步开放更多的国家发射场资源给商业发射任务。目前国内已注册的民营火箭制造及发射公司已超过20家。这一形势变化，也对发射服务方提出了更高的管理和技术运行要求，中国商业航天亟需建立商业化发射服务标准体系，满足商业发射需求[1-2]。

有别于传统发射任务的“工程两总”指挥协调模式，目前我国商业发射组织模式，以商业发射服务合同为牵引，运载方或者卫星方承担商业航天工程总体的职能，完成研发、试验等任务，商业发射活动也以经济效益为考量，往往采用极为精简的发射队伍，降低人力、物力成本。但是发射场由军方管辖，执行发射任务需层层批复，总装、测试、合练等具体发射流程也远比商业发射要求的复杂，其管理模式和技术模式与商业市场并不太兼容。

考虑到航天技术发展趋势和国家相关政策需求，未来发射场有可能开放更多的军民共用发射工位、区域、地面设施和设备，简化相应的管理方式和发射运行流程，建立更加灵活的商业航天发射任务模式。所以，如何协调好商业火箭发射任务，满足新的发射管理要求和技术运行流程的需求，无疑是未来工作应考虑的重点，也亟需标准化手段对发射流程、发射管理、测控通信、数据共享等工作进行规范和统一[3-5]。

1 国内外商业火箭发射标准化现状

目前，商业发射领域尚未形成有效的标准项目，但有很多运载火箭及发射场相关标准，可以作为商业火箭发射标准制定的参考和依据。

1.1 国外商业火箭发射相关标准

为保证航天任务的效率和避免重复研发，国外航天组织早早认识到，应以行业或公司作为一个整体，去规划并开展标准化活动[6]。美国宇航局（NASA）、欧洲标准化合作组织（ECSS）、国际标准化组织（ISO）等国外机构都建有完备的航天标准体系。

ECSS和NASA标准体系中，并没有运载发射服务的标准分类，但是有一些如接口、数据协议、地面设备设计、加注维护等内容的发射服务类标准，只是没有划分出来成为体系。

ECSS运载火箭发射相关标准见表1，其中，E-ST-70C、E-ST-70-31C、M-ST-10C Rev 1等标准主要用于运载火箭发射场地面系统和运行的操作要求、操作细则以及监控要求，E-ST-32-01C可以对产品失效进行控制，保证运载火箭的可靠性与安全性，E-10 Part 7A为星箭合练工作提供依据，便于实现工程数据的交换。E-ST-35C适用于所有航天推进系统的研制与使用。

表1 ECSS运载火箭发射相关标准

NASA火箭发射相关的技术标准，包括NASA本部以及其下属各研究中心制定的标准、NASA按照自身需要优选采用的标准（比如美国政府标准、符合自愿协调一致标准等），其中既有涉及对运载火箭产品的验证要求、程序要求等的管理与通用标准，也有适用于运载火箭设计、试验等方面的技术标准，见表2。

表2 NASA运载火箭发射相关标准

其中，MSFC-RQMT-3221是在美国第二代可重复使用运载火箭项目背景下，由NASA同国防部、航天界及学术界联合提出的，是该项目的指南，主要用于指导运载火箭的顶层规划，明确商业火箭型号的任务定义、政府要求和商业要求等。

ISO火箭发射相关的标准见表3，主要包括文件管理类和流程管理类标准、运载器与发射场接口服务标准、以及发射场地面设备测试保障类标准等。

现以磁场作为参考系，导体在磁场中运动时速度方向垂直于磁场，设其速度为v1，电子在导体内部的运动方向与电流方向相反，设电子在导体中运动的速度为v2，据此可计算得出电子相对于磁场的速度为：

表3 ISO运载火箭发射相关标准

NASA和ECSS标准更偏重于发射场地面系统、综合后勤保障相关，相对于这些标准，ISO发射场相关标准更全面，不仅有技术标准，也有管理类标准，通过几项关键标准，满足了运载发射运行全过程中部分任务的需求，可以作为借鉴和参考对象。

1.2 我国商业火箭发射相关标准

我国现有运载火箭标准大多是以保证运载火箭系统本身和相关分系统的研制成功为目标而制定的，而且以国军标、行业标准和企业标准为主。目前国内尚没有商业火箭的标准项目。表4列出了我国现有运载火箭发射服务相关的法规和标准。

表4 我国运载火箭发射相关法规标准

综上，国内外目前还没有专门的商业发射领域相关标准项目，因此一方面可以吸纳、采用国际标准或国内外现有标准；另一方面可以在分析研究商业发射活动关键技术的基础上，结合其技术特点，总结固化成熟经验，开展商业发射相关标准的制定工作。

2 商业火箭发射标准体系框架构建

2.1 体系框架编制需求分析

随着商业火箭技术的不断发展，市场不断扩张，也对火箭发射服务的管理、需求、火箭研制、使用和处置等工作提出新的要求。现阶段我国商业航天主管部门不明确，商业发射、商业遥感等环节管理缺位，缺乏发展商业航天相关的法律法规和发展路线图，难以满足现有行业发展的需要，因此也对相应的标准制定提出了新的需求，需要对商业航天的发展进行科学管理和顶层设计，提出适用于商业运载火箭未来发展的标准体系框架，作为后续工作开展的蓝本和依据。

商业火箭发射标准体系建设是一项复杂的系统工程，涉及诸多方面和技术领域。一是需要开展标准体系的总体设计，科学构建；二是进行商业航天标准的研究与制定；三是标准梳理、对标分析与验证；四是涉及标准实施与应用推广。商业火箭发射标准体系是商业航天顶层设计的重要组成部分，从顶层科学规划商业火箭发射服务标准研究制定、分析验证、实施应用等一系列工作，有效满足我国商业火箭发射发展的需求，规范商业航天市场活动，推进商业航天产业有序发展，提升商业航天产品市场竞争力。

2.2 体系框架编制原则

为了满足我国商业运载标准化应用需求，商业火箭发射标准体系的原则如下。

a）实用性原则。未来发射服务市场有着的巨大潜力，要求商业运载火箭应当具有适应高频次，大规模发射的能力，运载火箭提供的发射服务必须能够快速适应用户需求，所以体系中需要纳入相关的标准、手册、指南等，对发射过程进行规范和统一，为用户提供清晰实用的发射指导。

b）继承性原则。商业火箭发射活动虽然是商业属性，但整个发射行为核心，具体到运载火箭这一技术对象，是不存在商业属性的，因此在技术标准层面，可以直接采用大量现行有效的国家标准、行业标准。

c）包容性原则。随着我国商业运载火箭技术的发展，未来会在国际合作，例如在外星发射方面，有着更广大的需求。面对不同的国内以及国际发射服务任务，不同的载荷会对运载火箭提出不同要求，所以也需要商业运载标准体系兼容各级别标准。对发射要求、发射服务的输入环节进行统一和规范，提高发射服务需求信息的统一性。也需要按照国际通行惯例和规则，结合具体的安全条款，规划涉外发射的相关管理、服务方面的标准。

d）先进性原则。鼓励商业运载研制、测试、生产等技术领域以及发射服务运营等管理领域的创新，引导相关企业对先进技术和管理经验进行固化，完善体系框架，及时编制标准，支撑整个商业发射领域的创新发展。

e）通用性原则。尽管商业运载各研制单位，都有独有的核心技术，部分内容涉及各自的知识产权或公司机密，很难规划为标准，但行业内也有着共性需求。例如，所有商业运载火箭公司都要面向市场提供发射服务，整个发射过程需要严格的管理，既要有制度保证，也要求管理要求，这些对整个工作过程进行规范的管理制度，是各家共性的需求，就可以编制为标准纳入体系框架中。

2.3 体系框架基本结构

商业火箭发射标准体系框架可划分为3部分，如图1所示。该体系框架主要考虑商业运载火箭发射服务全流程运行模式，涵盖了运营、产品保证、发射服务等方面，确保发射服务全流程有标可依。该体系框架划分也是借鉴了现有国内外宇航领域相关标准体系的特点，满足体系构建实用性、协调性和包容性的要求。

图1 商业火箭发射标准体系框架

a）运营基础标准

第一部分是运营基础标准，主要对商业火箭发射及研制过程中所需的资产、设备、人员进行约束。通过引入航天项目管理的理念实现全产业链的规范管理，通过高水准的监管准入门槛保证产品参研单位水平的统一，通过商业发射所涉及法律法规的指南标准，指导相关单位合规合法参与商业发射活动。

b）产品保证标准

第二部分是产品保证标准，主要包括运载火箭及相关产品发射前对发射成本和发射可靠性进行控制的相关标准。包括火箭产品安全性、经济性、以产品质量控制和质量保证为核心的相关标准。

c）发射服务标准

第三部分是发射服务标准，针对发射任务的具体流程进行规范。主要包括发射服务方在提供发射服务时的发射准备、发射流程、服务指南以及接口等方面的标准。具体包括与商业有效载荷的接口、与发射场对接和技术协调、发射场管理，火箭进场流程（资质等）、发射前审查、发射作业指导书等文件材料、发射申请、合同等标准。

4 结论

本文从商业发射领域切实需求出发，对国内外相关标准现状和适用情况开展了调研分析。发现在商业火箭发射安全保障性、发射场相关要求以及发射后遥测通信等领域，现有部分标准可以满足发射需要，但是对于一些有别于传统运载发射要求，涉及商业运载发射特点的领域，例如发射运营及服务保证领域，缺乏标准支撑。针对这一问题，本文提出一个与商业发射需求相协调、可执行的标准体系。

因为资本化商业化的驱动，商业发射领域相对传统领域，相关技术迭代更新快、服务也更紧贴用户多样化需求，所以其标准体系框架的编制并非一劳永逸的工作，后续还需要在现有基础上，继续提炼商业火箭标准化模式特点，不断更新细化标准框架，特别是商业化层面的标准需求、标准明细等要进行进一步梳理完善。