国际空间站工程标准群布局分析

孙晓君 赵晓凌 尹玉梅 李富军

（北京空间科技信息研究所，北京，100086）

国际空间站工程标准群布局分析

孙晓君 赵晓凌 尹玉梅 李富军

（北京空间科技信息研究所，北京，100086）

文摘：针对国际空间站工程标准群现状和应用情况，分析国际空间站工程标准群布局、层次架构及其特点，研究国际空间站标准群对我们的启示，为我国载人空间站标准体系建设提供参考借鉴。

国际空间站；标准布局；工程标准。

由于国际空间站本身工程的庞大性，参与方的多样性，使得国际空间站工程标准（SSP标准）的合理设置是非常复杂的。其管理重点在于：覆盖国际空间站研制工程中设计、生产及制造、测试、发射、飞行控制等过程，涉及系统设计、系统集成、组织实施、舱段及接口等方面的通用标准和要求，兼顾技术措施、物资设备保障、组织计划、项目管理、产品保证等多个方面。然而，对于SSP标准，并没有查到相关的标准体系介绍或是体系构建标准/规范/技术性文件，国际空间站是否存在一套由国际空间站控制委员会发布的标准体系尚未可知。笔者只能对搜集到的SSP标准进行分析，希望能客观分析出相对合理的SSP标准群布局。

1 SSP标准群的特点

1.1 开放性

随着国际空间站项目的发展，涉及的舱段和技术关键点逐渐增多，相关标准也将逐步制定并被纳入SSP标准群。所以，SSP标准群应能实现动态管理，体系中的标准项目可根据型号研制需求进行适当的调整、增加或删除，具备一定的开放性。

1.2 “共性”和“个性”

考虑到SSP标准目的在于协调各国工程关系，主要针对的是管理、共性的产品保证要求、共性的工程技术、各舱段的总体标准，并不包括各舱段具体设计标准。所以在分析中要考虑“共性”和“个性”的关系。

1.3 大量采用其他体系标准

SSP标准在实践中已被证明了对工程的实际指导作用，是一个相对完整的标准群，其中不仅包括SSP标准，还包括了SSP采用的外部标准。如ANSI（美国国家标准学会标准）、CCSDS（空间数据系统咨询委员会标准）、EIA（电子工业协会标准）、ISO/IEC（国际标准化组织/国际电工委员会标准）、JSC（约翰逊空间中心标准）、MIL（美国军用标准）、MSFC（马歇尔中心标准）等多类标准。这些标准在SSP标准中反复大量出现，说明国际空间站对这些标准采取了积极采纳的态度。

1.4 SPIP标准是SSP标准群的顶层文件

空间站项目执行方案（StationProgram Implementation Plans，SPIP）标准（SSP 50200系列）涵盖了空间站项目管理方案、项目计划、货物综合分析、后勤与维修、货物处理、执行准备等内容。可以认为，这是对SSP标准的综述，是SSP标准群的顶层文件。

2 SSP标准体系层次架构

参照国际常用的体系划分形式，可将SSP标准群分成3个相互独立的子标准群：工程管理（M）标准群、产品保证（Q）标准群和工程技术（E）标准群。

2.1 工程管理标准群

国际空间站不关注于成本管理相关的标准，而在项目集成管理、范围管理、进度管理、物资管理、信息管理、风险管理等管理领域均有相关标准出现，如SSP 50650《Program Management Operations Integration Procedures，项目管理实施综合程序》、SSP 50134《ISSA Risk Summary Card，国际空间站风险汇总卡》等。国际空间站各参与国通过对项目管理类标准的执行，突出管理的技术和方法，可以有效实现空间站工程的组织管理、相互沟通和资源分配。

2.2 产品保证标准群

产品保证标准一般应用于产品保证活动的管理和实施，通过产品保证活动，对组成产品的元器件、零部件、材料等基础件以及产品研制、生产过程实施重点控制，以保证产品质量、满足规定任务目标。

考虑到载人情况下对活动空间环境的需求与不载人情况下的等级完全不同，有毒气体、微生物、环境控制、生命保障等面临更高要求，相关设备的可靠性，最终直接影响航天员生命安全。从最终结果出发，可以认为，在达到安全性的同时自然也满足了可靠性要求，因而安全性被提到了更重要的位置上。在有维修和测试需求时，各国对空间站自身舱段及设备负责；当存在接口共用环节时，在满足整个空间站规定的元器件、零部件、材料要求下，相关设备在航天员的控制协助下即可实现相关的问题处理。

国际空间站除了要较多的关注质量保证、元器件、零部件、材料、工艺等与产品要求直接相关的基础保证标准外，在安全性、维修性等方面，仅关注与安全性可以共用的分析方法或分析手段方面的标准，如SSP 30524《Problem Reporting and Corrective Action Data System RDD，问题报告和纠正措施数据系统RDD》等。而与维修系统相关的接口标准则在工程技术标准范畴。

另外，国际空间站注重任务的认证执行，设定了一系列认证执行方案的相关标准（如SSP 50230《MissionIntegration&OperationsOffice CertificationofFlightReadinessImplementation Plan，任务集成和运行办公室关于飞行就绪执行计划的认证标准》）以及技术状态控制的相关标准（如SSP41170《ConfigurationManagement Requirements，技术状态管理要求》等）。这些为产品保证提供了基础保障。

在产品保证系列标准的统筹下，各参与国遵照这类标准开展研制工作，有效地保证了产品之间的兼容性和一致性。

2.3 工程技术标准群

国际空间站合作伙伴多、组织结构特殊、且工程结构复杂，每个参与方都承担了不同的研制任务，工程技术标准给研制活动提供设计要求和准则，不着眼于细化到每一项具体研制点，而是重在关注协调参与方之间的接口关系。工程技术标准群包括6个方面标准：空间站本体标准、舱段标准、有效载荷标准、乘员标准、接口标准和地面保障标准。

2.3.1 空间站本体标准

空间站本体标准覆盖技术基础、环境控制与试验和总体设计。前两者是面向工程研制之初就需要统一的基础性标准，如技术基础方面主要涉及空间站参考坐标系、空间站设计的自然环境等概念性基础标准；环境控制与试验方面主要涉及空间站所处设计环境（如电磁、离子、污染、微重力等）及其相关试验和分析技术相关的试验性基础标准。

总体设计方面则面向研制过程中需要统一的设计性基础标准，包括一些关键技术的总体要求与设计，可以划分为总体设计本级、数据管理、结构机构、热控、动力和电子电气等类别。其中，总体设计本级标准中涵盖了接地、在轨装载能力、内部着色、警告、音频、视频等总体设计基础规范，其余几方面则分别对应了结构控制、热控技术、高效空间电源、智能管理等关键技术的总体设计规范。

2.3.2 舱段标准

国际空间站的任务分工决定了不同参与方的设计建造除了满足共同的工程技术之外，还存在特有的、仅适用于自身部分的舱段规范，如SSP 41163《Russian Segment Specification，俄罗斯舱段规范》等。在公开可查范围内，有美国舱段、欧空局舱段、俄罗斯舱段、日本舱段、意大利舱段等对应的标准。

2.3.3 有效载荷标准

国际空间站上有效载荷种类和数量众多，针对国际空间站有效载荷、国际空间站项目执行计划建立了有效载荷文件树，覆盖了有效载荷生命周期内的所有阶段，是针对有效载荷用户专门制定的系列规范文件。主要包括6个系列：有效载荷安全性要求、运输器要求、有效载荷集成协议、有效载荷接口要求和验证、有效载荷容纳手册以及有效载荷操作参考文件。每个系列中均针对不同类型的有效载荷（如密封舱有效载荷、暴露有效载荷、EXPRESS机架载荷和意大利小密封舱载荷等）提出了相应要求（如本类型载荷的安全性要求、运输器要求、集成协议、接口要求和验证要求、容纳要求、操作文档等），构建了以不同载荷为核心的子文件树。

在有效载荷的总体要求和集成要求系列中，还包括用于有效载荷研制用户参考系列标准在内的各方面标准，如空间站音频、视频标准，地面保障设备设计要求，航天员标准，空间站安全性要求，配置管理手册，硬件/软件验收流程，任务集成模板，飞行准备就绪执行计划等，为载荷研制方提供参考和指导。有效载荷相关文件树体系中不包括试验、测试、结构等相关规范文件，而是参考了如NASA-STD-7002《有效载荷试验要求》等其他协会/组织的标准。

2.3.4 乘员标准

乘员是国际空间站运行长期任务成功的关键，国际空间站构建之初的目标是实现最多6～7名航天员的长期在轨工作。所以人的相关标准是重点考虑内容，主要包括乘员活动、人员工作环境保障和医学保障。其中，乘员活动主要针对乘员在空间站的进出活动等（如SSP 50715《International Space Station De-crewing and Re-crewing Plan，国际空间站人员进出方案》）；人员工作环境保障与乘员的安全密切相关，涉及人员保护设施、人员逃生、人员保障、应急时的操作标准等内容（如SSP 50653《Basic Provisions on Crew Actions in the Event of a Toxic Release on the ISS，ISS发生有毒气体泄露时的人员保障基本设施》）；而医学标准则包括与医学相关的操作文档和执行方案等标准，实现保证乘员的身体健康和实现相关的监控。

2.3.5 接口标准

国际空间站工程标准中，为协调可能出自不同承制方的接口部件，接口标准占据了很大的比重，并且涵盖了桁架、舱段、对接航天器、维修系统等多方面的多种接口组合方式。其标准包括8类：接口本级、人机接口、空间站外围接口、舱段间接口、机构间接口、机构与舱段间接口、有效载荷接口和软件接口。其中，“人机接口标准”针对用户提出，目的在于能维持航天器的长期运行，涉及到乘员和机器操作、在轨维护和维修、空间组装、新型乘员和货物运输系统等基于近地轨道的向外扩张的需求；“软件接口标准”主要与遥测有关，尤其是在机器人活动、有效的地面控制、显示和控制等方面；“有效载荷接口”标准则涉及密封式有效载荷等多方面。

2.3.6 地面保障标准

地面保障通过支持设备的方式，对整个任务尤其是乘员和地面之间的交互，提供全面支撑，确保任务更加安全有效，如SSP 50004《Ground SupportEquipment Design Requirements，地面支持设备设计要求》等。

3 启示

a）SSP标准致力于协调多参与方之间的关系，所制定的标准多为工程研制中的协调必备标准，主要包括：质量保证、安全性、元器件、零部件、材料、工艺等方面的产品保证标准；舱段标准；航天员的工作环境保障标准、医学标准；有效载荷的本级标准以及人机接口标准、舱段接口标准等接口标准；空间站的技术基础、总体设计标准（包括总体设计本级标准、数据管理标准、结构—机构标准、热控标准、动力标准等）、环境控制与试验标准等；运营管理顶层标准。

b）SSP标准对必备的标准类型、对多边关系的协调有特别的关注，制定相关的统一化标准。如：产品保证方面关注双边/多边合作安全性要求等相关标准；接口标准方面关注机构间接口标准、维修系统等相关标准；有效载荷方面关注有效载荷的综合协议、校核、调试等相关标准。

c）SSP标准面对载人航天特点，以安全性带动可靠性、测试性、维修性的发展，制定和执行了相关的具有广泛约束性的标准，确保了工程的基本要求。同时，为保证SSP研制和运营的有序进行，广泛纳入了与参与方相关的各类组织/协会的标准。

d）SSP标准在不同技术领域都注重共用的基准性“规范”、“手册”以及“要求”、“接口控制文件”、“执行方案与计划”。对于“规定性质”标准的制定持平等、统一和广泛参与的态度，但较少涉及各参与方内部具体实施的具体的方法和细节。

SSP标准经过多年的发展，在SSP运营方面发挥着巨大作用，其标准布局针对性地解决了工程协调中必须面对的问题，尤其是在多方合作和技术协调方面，对于我国空间站后续面对的合作与协调有重要的借鉴价值。同时通过国际空间站标准布局的研究与分析，为更加准确的建立我国空间站标准体系提供了有力的基础。

孙晓君（1986年—），女，硕士研究生，工程师，主要研究方向：航天器标准规划、标准制修订管理等。

※本文源于原总装备部标准化研究课题《国际空间站标准初步研究与分析》。