國際標(biāo)準(zhǔn)化組織空間碎片標(biāo)準(zhǔn)對(duì)我國空間碎片標(biāo)準(zhǔn)化研究工作的啟示

邱楠 趙劍霞 黃海明 （北京空間科技信息研究所）

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織空間碎片標(biāo)準(zhǔn)對(duì)我國空間碎片標(biāo)準(zhǔn)化研究工作的啟示

邱楠 趙劍霞 黃海明 （北京空間科技信息研究所）

世界性的組織機(jī)構(gòu)以及各國越來越重視空間碎片相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編制與實(shí)施，以此來約束各國及組織在航天器研制、發(fā)射、運(yùn)行、處置過程中的行為。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（lSO）作為世界最大、最權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)化組織機(jī)構(gòu)，肩負(fù)著推動(dòng)空間碎片領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)化工作的使命。2010年以來，lSO加速了空間碎片標(biāo)準(zhǔn)的編制進(jìn)度，發(fā)布了多項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)我國開展空間碎片標(biāo)準(zhǔn)化研究工作具有重要的借鑒意義。

1 lSO基本情況

組織機(jī)構(gòu)概況

ISO是由各國國家標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)組成的世界范圍的聯(lián)合會(huì)，現(xiàn)有163個(gè)成員國，我國是正式成員國（P成員），中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)（SAC）代表國家參加ISO工作。ISO由常設(shè)行政機(jī)構(gòu)及技術(shù)機(jī)構(gòu)組成。ISO的技術(shù)委員會(huì)（TC）是承擔(dān)ISO技術(shù)工作的組織。每個(gè)技術(shù)委員會(huì)可根據(jù)需要設(shè)立若干分技術(shù)委員會(huì)（SC）。ISO標(biāo)準(zhǔn)主要由分技術(shù)委員會(huì)中的工作組制定。

lSO組織結(jié)構(gòu)圖

lSO標(biāo)準(zhǔn)編制程序

根據(jù)ISO/IEC導(dǎo)則，ISO標(biāo)準(zhǔn)的制定過程主要包括7個(gè)階段。

ISO標(biāo)準(zhǔn)編制階段及相關(guān)文件

ISO最終出版的文件形式主要包括：國際標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范（ISO/TS）、公開可獲得的規(guī)范（ISO/ PAS）、技術(shù)報(bào)告（ISO/TR）、國際專題研討會(huì)協(xié)議（IWA）、技術(shù)勘誤表（Cor）和ISO指南（Guide）。

lSO航天標(biāo)準(zhǔn)化工作情況

ISO中負(fù)責(zé)航天標(biāo)準(zhǔn)制定的技術(shù)委員會(huì)是航空器和航天器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC20），其下設(shè)的空間數(shù)據(jù)與信息傳輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化分技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC20/SC13）和空間系統(tǒng)及其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化分技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC20/SC14），主要負(fù)責(zé)起草與航空、航天相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)。

SC13與空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)（CCSDS）關(guān)系密切，主要制定民用數(shù)據(jù)與信息傳輸和交換的國際標(biāo)準(zhǔn)，涉及的技術(shù)領(lǐng)域與CCSDS基本一致，2個(gè)組織之間的標(biāo)準(zhǔn)有很多互通和轉(zhuǎn)化，ISO常常采用“封面法”，直接將CCSDS的標(biāo)準(zhǔn)提升為ISO標(biāo)準(zhǔn)。

SC14主要涉及載人和非載人航天飛行器的標(biāo)準(zhǔn)化工作，包括它們的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維修、運(yùn)行以及處置，還包括它們運(yùn)行的環(huán)境。

2 lSO空間碎片標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

ISO標(biāo)準(zhǔn)、文件是由具體工作組（WG）編制完成，工作組按照空間項(xiàng)目研制及運(yùn)行的技術(shù)領(lǐng)域及專業(yè)劃分?？臻g碎片標(biāo)準(zhǔn)主要由ISO/TC20/SC14的空間項(xiàng)目運(yùn)行和地面支持（WG3）及軌道碎片協(xié)調(diào)（ODCWG/WG7）2個(gè)工作組編制完成，ODCWG 于2003年從WG3獨(dú)立出來。隨著世界各國對(duì)空間碎片的關(guān)注程度越來越高，ISO加快了空間碎片標(biāo)準(zhǔn)的編制進(jìn)度，同時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文件項(xiàng)目也不斷進(jìn)行調(diào)整。截至2016年5月，ISO目前已發(fā)布和在編的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)報(bào)告共計(jì)19項(xiàng)。

ISO空間碎片標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容主要以空間碎片減緩為主題，ISO確定的空間碎片標(biāo)準(zhǔn)的范圍與已有的國際空間碎片減緩指南，特別是機(jī)構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會(huì)（IADC）發(fā)布的文件完全一致，其目的是將國際認(rèn)可的空間碎片減緩指南轉(zhuǎn)化成一系列可測量且可驗(yàn)證的頂層要求及與頂層要求配套的具體方法或程序。其中，ISO-24113《空間系統(tǒng)—空間碎片減緩要求》是ISO一系列空間碎片標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)報(bào)告的頂層標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了空間碎片減緩的頂層要求，該標(biāo)準(zhǔn)所推行的要求、宗旨、原則等與國際公認(rèn)的碎片減緩指南、原則，特別是與IADC發(fā)布的文件內(nèi)容協(xié)調(diào)一致。其他標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)報(bào)告的主要內(nèi)容則包含了與ISO-24113中頂層要求相配套的具體方法、程序和實(shí)踐。

ISO-24113距今發(fā)布實(shí)施已五年，ISO/TC20/ SC14將啟動(dòng)對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)審工作。在2016年ISO/ TC20/SC14第26屆年會(huì)上，ODCWG對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)討論，并對(duì)需修改的內(nèi)容達(dá)成了共識(shí)，但仍有一些重要的技術(shù)問題遺留待討論，如限制正常運(yùn)行中釋放的碎片數(shù)量，規(guī)定成功處置概率要求，增加碰撞規(guī)避要求等。

為了更加合理的統(tǒng)一、協(xié)調(diào)空間碎片標(biāo)準(zhǔn)，ISO計(jì)劃對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)框架進(jìn)行優(yōu)化與整合，ODCWG計(jì)劃將ISO-20893標(biāo)準(zhǔn)名稱將改為“空間系統(tǒng)—運(yùn)載火箭空間碎片減緩詳細(xì)要求”，并且進(jìn)一步對(duì)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展，覆蓋ISO-16699以及其他與運(yùn)載火箭空間碎片減緩相關(guān)的詳細(xì)要求。ISO-20893修訂后，將廢止ISO-16699。此外，還提出了1個(gè)新工作項(xiàng)目“空間系統(tǒng)—航天器空間碎片減緩詳細(xì)要求”，該標(biāo)準(zhǔn)將代替ISO-16127、ISO-16164、ISO-23339、ISO-26872以及其他與航天器空間碎片減緩相關(guān)的要求。

ISO空間碎片標(biāo)準(zhǔn)主要立足于空間項(xiàng)目合作各個(gè)相關(guān)方的角度，重點(diǎn)圍繞空間碎片減緩提出項(xiàng)目實(shí)施通用的要求、程序、方法等，標(biāo)準(zhǔn)具有廣泛的適用性。這些標(biāo)準(zhǔn)主要由歐、美、日發(fā)達(dá)國家主導(dǎo)編制。標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容主要反映了這些發(fā)達(dá)國家的技術(shù)現(xiàn)狀，通過主導(dǎo)編制ISO標(biāo)準(zhǔn)，來保持它們在航天國際合作中空間碎片相關(guān)領(lǐng)域的話語權(quán)。

lSO空間碎片標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系圖

lSO空間碎片標(biāo)準(zhǔn)編制分布

與其他國際、國外組織機(jī)構(gòu)空間碎片標(biāo)準(zhǔn)相比較來說，ISO空間碎片標(biāo)準(zhǔn)更成體系、更完整，標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系也更加緊密。這對(duì)我國開展空間碎片標(biāo)準(zhǔn)化研究工作具有重要的參考價(jià)值。在“十一五”期間，以ISO空間碎片標(biāo)準(zhǔn)為重點(diǎn)研究對(duì)象，通過對(duì)標(biāo)研究，進(jìn)一步優(yōu)化空間碎片標(biāo)準(zhǔn)體系，明確標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目設(shè)置，并在此基礎(chǔ)上開展了空間碎片專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的編制工作，使我國空間碎片標(biāo)準(zhǔn)化工作取得了突破性的進(jìn)展。

3 我國空間碎片標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)情況

自“十一五”開始，我國積極推進(jìn)空間碎片標(biāo)準(zhǔn)化研究工作，開始建立我國自己的空間碎片專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)體系。隨著“十二五”空間碎片專項(xiàng)工程的推進(jìn)，國內(nèi)在空間碎片減緩與應(yīng)急合作、防護(hù)、監(jiān)測、預(yù)警和數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的研究不斷深入，這對(duì)空間碎片標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)工作提出了進(jìn)一步完善的需求，在此期間，通過借鑒國際、國外空間碎片標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的最新情況，以國內(nèi)航天型號(hào)實(shí)際需求為基礎(chǔ)，結(jié)合空間碎片研究成果，對(duì)空間碎片標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)一步拓展、深化，形成以標(biāo)準(zhǔn)為牽引、以規(guī)范為支撐，涵蓋航天器和運(yùn)載器兩方面的空間碎片標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。體系建設(shè)主要經(jīng)歷了以下3個(gè)階段。

空間碎片標(biāo)準(zhǔn)體系初步建立階段

在空間碎片標(biāo)準(zhǔn)體系建立之初，首先規(guī)劃了體系建立的整體思路：標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)體現(xiàn)中國開展空間碎片研究與行動(dòng)的特點(diǎn)以及與國際相關(guān)機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行接軌的特性，同時(shí)滿足我國空間碎片活動(dòng)管理的需要，體現(xiàn)自身技術(shù)特點(diǎn)等。

在此思路的指導(dǎo)下，確定體系中標(biāo)準(zhǔn)類型、適用范圍和層次。將體系分為空間碎片通用標(biāo)準(zhǔn)、空間碎片管理標(biāo)準(zhǔn)、空間碎片技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)大的子體系。在管理標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的下級(jí)子體系依據(jù)“十一五”空間碎片行動(dòng)計(jì)劃技術(shù)要素的劃分，按照減緩標(biāo)準(zhǔn)、防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測與預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)劃分，形成多級(jí)樹狀標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。空間碎片標(biāo)準(zhǔn)體系框架的初步建立為后續(xù)專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化與編制奠定了基礎(chǔ)。

空間碎片標(biāo)準(zhǔn)體系框架優(yōu)化階段

在空間碎片標(biāo)準(zhǔn)體系基本框架的基礎(chǔ)上，考慮我國航天器空間碎片技術(shù)領(lǐng)域研究發(fā)展的實(shí)際、需求程度和成熟度，對(duì)體系框架進(jìn)行優(yōu)化，主要包括以下3個(gè)方面。

一是通用標(biāo)準(zhǔn)中，主要包括空間碎片術(shù)語，術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)體系中的基礎(chǔ)，有利于空間碎片研究活動(dòng)的深入開展，而且能夠促進(jìn)對(duì)外合作，有利于國際交流。

二是管理標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要參照了《歐洲空間碎片減緩行為準(zhǔn)則》，管理標(biāo)準(zhǔn)子體系下設(shè)3個(gè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，即《空間碎片減緩管理規(guī)定》、《航天器防護(hù)設(shè)計(jì)評(píng)審要求》和《空間碎片預(yù)警實(shí)施工作要求》，內(nèi)容涉及碎片減緩、監(jiān)測預(yù)警和航天器防護(hù)。

三是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是空間碎片標(biāo)準(zhǔn)體系的主體，以減緩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為主，同時(shí)考慮空間碎片防護(hù)及監(jiān)測與預(yù)警的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的細(xì)分考慮了三大領(lǐng)域的技術(shù)特點(diǎn)并針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)類型層面的設(shè)計(jì)類、試驗(yàn)類等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了歸類，形成現(xiàn)有的空間碎片技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列，每個(gè)子系列由若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目構(gòu)成。在確定標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的過程中，重點(diǎn)對(duì)ISO空間碎片標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，ISO空間碎片標(biāo)準(zhǔn)相比較其他國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)更具體系性、相關(guān)性及相互的支撐性，同時(shí)結(jié)合國內(nèi)技術(shù)的基礎(chǔ)、實(shí)際水平和需求，形成了與ISO空間碎片標(biāo)準(zhǔn)具有映射關(guān)系的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)子體系。

國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)與ISO空間碎片標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)情況

優(yōu)化后的空間碎片標(biāo)準(zhǔn)體系確定了空間碎片防護(hù)、減緩、監(jiān)測預(yù)警領(lǐng)域頂層的管理標(biāo)準(zhǔn)及較為成熟、基礎(chǔ)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象上看，基本與ISO標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)等，這一方面是體現(xiàn)了對(duì)國際社會(huì)空間碎片領(lǐng)域公認(rèn)的法則、要求的貫徹和實(shí)踐，另一方面，上述標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容更符合國內(nèi)實(shí)際情況，對(duì)國內(nèi)開展空間碎片減緩、防護(hù)和監(jiān)測預(yù)警技術(shù)研究及工程應(yīng)用起到指導(dǎo)、規(guī)范的作用。

空間碎片標(biāo)準(zhǔn)體系深化研究階段

進(jìn)入“十二五”以來，相關(guān)部門和單位立足國內(nèi)航天型號(hào)工程研制實(shí)際需求，結(jié)合國內(nèi)各方空間碎片研究成果，同時(shí)學(xué)習(xí)、借鑒國外空間碎片研究相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步深入推進(jìn)空間碎片標(biāo)準(zhǔn)化工作，通過“自上而下”和“自下而上”相結(jié)合的方式，深化研究我國空間碎片標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范體系。

截至“十二五”末，依托國內(nèi)開展空間碎片課題研究的研究機(jī)構(gòu)、工程部門、高等院校等單位，編制完成近50項(xiàng)空間碎片專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。其中，已轉(zhuǎn)化為航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)、已轉(zhuǎn)化為國家軍用標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、已轉(zhuǎn)化國家航天標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、ISO國際標(biāo)準(zhǔn)新培育項(xiàng)目1項(xiàng)。

4 結(jié)論和建議

我國近些年在空間碎片標(biāo)準(zhǔn)化工作研究與實(shí)踐中取得了突破性的成果，建立了空間碎片標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范體系，編制了一批標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，其中關(guān)于空間碎片防護(hù)、減緩的頂層、通用的要求、方法等，基本與ISO標(biāo)準(zhǔn)一一對(duì)應(yīng)，與國際同步，積極響應(yīng)國際公認(rèn)的原則和要求，有力地體現(xiàn)了中國在減緩空間碎片、為外太空空間環(huán)境保護(hù)方面所作的努力。在此基礎(chǔ)上，我國的空間碎片標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范與ISO標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目相比，又有拓展和延伸，符合并滿足目前國內(nèi)空間碎片領(lǐng)域研究與工程應(yīng)用的實(shí)際情況和需求，標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的實(shí)用性、可操作性和適用性更為突出。

標(biāo)準(zhǔn)化工作是一項(xiàng)有目的的活動(dòng)，其最終目的是獲取最佳效益。標(biāo)準(zhǔn)化的過程不是一次就完結(jié)了的，而是一個(gè)不斷循環(huán)、螺旋式上升的運(yùn)動(dòng)過程，即標(biāo)準(zhǔn)編制、標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)是需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)維護(hù)的，每完成一次維護(hù)和循環(huán)，標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)體系的水平就提高一步。因此，空間碎片標(biāo)準(zhǔn)及體系建設(shè)也需要隨著技術(shù)研究與航天工程任務(wù)的實(shí)施、應(yīng)用的推進(jìn)和深入而不斷地調(diào)整與完善，使標(biāo)準(zhǔn)化成果達(dá)到最佳狀態(tài)，發(fā)揮最大的作用與效益?！笆濉逼陂g，空間碎片標(biāo)準(zhǔn)化工作還有以下方面亟待開展。

1）進(jìn)一步優(yōu)化、完善空間碎片標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范體系。立足國內(nèi)空間碎片標(biāo)準(zhǔn)化研究成果，持續(xù)跟蹤國際標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)標(biāo)及采標(biāo)研究，通過消化、吸收、再創(chuàng)新，不斷維護(hù)和完善我國空間碎片標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范體系，使體系始終保持集合性、目標(biāo)性、整體性、相關(guān)性和動(dòng)態(tài)性。

2）持續(xù)開展空間碎片標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范編制與研究。

在體系優(yōu)化完善的基礎(chǔ)上，遵循“標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系為主導(dǎo)、需求為牽引、成熟標(biāo)準(zhǔn)先行、與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌”的原則，持續(xù)開展空間碎片專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的編制工作。與此同時(shí)，加強(qiáng)國際標(biāo)準(zhǔn)采標(biāo)研究，通過采標(biāo)，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，牽引國內(nèi)空間碎片研究并與國際接軌。

3）推進(jìn)空間碎片標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的工程應(yīng)用?？臻g碎片標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范只有真正在航天工程任務(wù)中切實(shí)應(yīng)用，才能夠?qū)⒁?guī)范項(xiàng)目研制、引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展的作用充分發(fā)揮出來。同時(shí)通過標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的實(shí)施，還能發(fā)現(xiàn)、找出標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范需要修訂改進(jìn)的內(nèi)容，不斷提高標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的質(zhì)量。同時(shí)，積極推進(jìn)空間碎片標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的實(shí)施應(yīng)用，也是支撐建立和完善我國空間碎片法律法規(guī)體系建設(shè)的重要基礎(chǔ)。

4）以空間碎片為平臺(tái)，促進(jìn)國際標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)施?？臻g碎片標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相對(duì)于其他航天技術(shù)領(lǐng)域，其國際化程度較高，空間碎片的標(biāo)準(zhǔn)化工作是在充分參照國外相關(guān)國家、組織、機(jī)構(gòu)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系與標(biāo)準(zhǔn)化研究應(yīng)用的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，與國際標(biāo)準(zhǔn)的契合程度高，也為今后我國空間碎片研究領(lǐng)域參與制定國際標(biāo)準(zhǔn)提供了良好的平臺(tái)。國際合作是我國空間碎片“十三五”發(fā)展的重要方向之一，積極開展和參與空間碎片國際標(biāo)準(zhǔn)的編制，也是促進(jìn)空間碎片國際合作的有效途徑。

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