國際空間站工程標準構建模式初探

孫曉君 李富軍

（北京空間科技信息研究所，北京，100086）

國際空間站工程標準構建模式初探

孫曉君 李富軍

（北京空間科技信息研究所，北京，100086）

文摘：以國際空間站標準（SSP標準）的基礎要素為出發點，結合具體案例，分析SSP標準的以實用性、繼承性、協調性為代表的構建原則，介紹SSP標準具有的系統規劃下的“自上而下”和在標準化政策方向指導下的“自下而上”的構建特點。

國際空間站（SSP）；空間站標準；工程標準化。

國際空間站（SSP）上的各種構件、艙體、設備和供給由航天器多次運往軌道，然后由站上的航天員和遙控機械臂在軌道上進行組裝，逐步形成規模龐大、結構完善的空間站[1]。國際空間站各種部件是由參與合作的多個國家分別研制的，包含了多個承制方。其中，美國和俄羅斯提供的部件最多，其次是歐空局、日本、加拿大和意大利。如此多的艙段結構，為了保證順利地組裝和對接，需要大量的制造類與生產類標準，才能實現共性的約束。國際空間站標準（SSP標準）作為以美國為主體、其他國家參與的工程標準，其目的在于確保各參與國之間空間站工程的合作協調順利進行，以促進多邊工程項目的有效研制和管理。

1 SSP標準文本信息

筆者通過國際空間站各個參與組織的官方網站、標準查詢網站以及國外研究報告數據庫等途徑，獲得了一系列與國際空間站相關的SSP標準完整文本的樣本。通過對SSP標準文本的閱讀，統計出其標準文本中包含的幾類標準化信息，涉及管理、信息、時間以及與其他文件關聯等多個維度，見表1。

2 SSP標準的構建原則

2.1 標準的實用性

為了保證國際空間站項目的順利高效開展，各有關參與方制定了空間站標準。該標準應用于國際空間站項目，由主要承包商和所有產品承包商來實施。在標準適用范圍內，為了給項目的參與方實現目標提供最大支持，保證項目參與方能夠及時的以最佳費效比完成合作，保證項目的高可靠性和安全性，實現并滿足國際空間站功能。在標準構建和管理過程中，標準需要能直接的解決問題，因此具有極強的目標導向性。

SSP標準本著需求牽引的原則，充分體現了“標準適用范圍明確，誰使用、誰制定”，以及“需要什么標準，就制修訂什么標準”的特點。

首先，在封面列出標準的執行方。如，為保證和便于宇宙開發事業團（NASDA）、歐空局（ESA）、美國航空航天局（NASA）等三方協調開展國際空間站項目，制定了三方執行的標準SSP 5700.1《密封式有效載荷硬件接口控制文檔模板》；為保證和便于NASA、NASDA、加拿大航天局（CSA）、意大利航天局（ISA）等四方協調開展國際空間站項目，制定了SSP 30312《空間站項目的電氣、電子、機電（EEE）和機械零部件管理和執行方案》。不同執行方的適用范圍是不同的，通用性強的標準或適用于一系列型號研制的標準，涉及執行方的數量較多，專項性強的標準則適用范圍較小。

表1 SSP標準文本中的標準化相關信息

其次，針對某一型號/項目提出特定的要求而制定的標準，從標準封面上標明的合同編號可以明確看出該標準是應用于哪一次的合作計劃，同一合同編號來源于同一項目/同一任務。例如，合同NAS15-10000對應的總規范標準SSP 41000中提出的一些工作模式和性能要求，在相關具體標準中，則有對應的標準內容，包含人員、接口、軟硬件、試驗等一系列內容。而SSP 41000對于外部操作相關的工作模式明確提出支持出艙活動（EVA）操作，在其對應的標準中就有相關的SSP 30256《艙外活動（EVA）的標準接口控制文件》。

2.2 標準的繼承性

由于國際空間站項目參與范圍廣，為空間站項目單獨制定一套詳細完整的、細化到具體操作點的標準架構需要很長時間。在國際空間站有新標準需求時，如何減少標準的制修訂工作量、且使其具有良好的使用性是十分重要的。

SSP標準充分體現了“選用現有標準進行修訂”以及“盡量適用國際空間站”、“以參與方現有標準為基礎”的特點。每提出一個新的需求，涉及一個新的項目，或新增一個成員國，都需要相應的標準來約束和規范。但第一步都是觀察是否存在現有標準，若有就先修訂現有標準（包括內容和適用范圍等）。如，SSP 30599《安全評審方法》，其版本A僅適用于NASA，而經過幾次修訂后的版本D則適用于俄羅斯、加拿大、歐空局、日本、NASA等多個參與方；而SSP 50481《廢棄物管理方案》則在標準前言中說明了是以俄羅斯的標準為基礎制定的。

SSP標準的制修訂流程如圖1所示。可以看出，在最終的5種國際空間站適用標準的來源方式中，只有一種方式是制定全新的標準，其余4種方式都是在已有標準的基礎上進行制修訂，或直接使用已有標準。這樣做，大大減少了標準制修訂的工作量，卻提高了標準的效率。

圖1 SSP標準制修訂流程

●多個參與方要執行和遵守的標準。若針對空間站的且原來各參與方都沒有相關的標準時，那么必然要制定新標準。若參與方有自身執行的獨立標準時，則需要對各參與方標準進行評估，當存在某參與方的標準可以實現統一時，則以該標準為基礎，制定相應的SSP標準；當不存在可以實現統一的某參與方的標準時，則需協調所有參與方標準來制定相應的標準。

●單個參與方要執行和遵守的標準。若標準不是所有國家都要遵守的，而是針對某一個參與方的，且對其他參與方無影響（如某一艙段的內部設計），則可以采用相應參與方所在國的標準，不需要制定SSP標準。因此，在SSP標準架構中，存在大量的其他協會的引用標準。只有當某一執行方的標準與其他參與方中間存在相互影響時，才統一制定標準。

2.3 標準的協調性

國際空間站項目涉及面廣，參與組織機構較多，并且各參與成員機構都具有獨立與完整的管理、研制、生產相關的標準和標準架構。

SSP標準不但要保證其標準之間的協調性，還要保證與參與方已有執行標準之間的協調。在SSP標準中，采用“引用和參考其他體系的標準”的方式，保證參與方在最短時間就能最高效的開展空間站項目，同時要保證對參與方自身標準的協調性。如：SSP 57000《密封式有效載荷接口要求文檔》版本E的引用文件和參考文件中，就涉及了大量美國國家標準學會、國際空間數據系統咨詢委員會、美國電子工業協會、國際標準化組織、國際電工委員會、約翰遜空間中心等多個協會和組織的標準以及美國軍用標準、馬歇爾中心標準；SSP 30423《空間站認可的電氣、電子、機電零部件清單》中，引用了與EEE器件相關的美國軍用標準、戈達德航天中心標準等一系列標準。SSP標準就在其他標準體系的支持下，既滿足了空間站標準需求，也滿足了與參與方原有標準的協調性。

而對于空間站工程中需要廣泛采用的元器件、零部件標準，這是所有參與方都需要遵守的基礎標準，這類標準體現在SSP標準的引用文件SSQ標準中，如SSQ 21005《電阻固定阻值薄膜芯片空間特性》等。

3 SSP標準的構建模式

現在的SSP標準源于自由號空間站。1984年，美國正式確立了研制永久載人軌道站的目標，后稱“自由號空間站”，并邀請加拿大、歐洲和日本參加這一計劃，先后與加拿大航天局、歐空局、日本政府達成協議。1993年，美國重新審查空間站計劃，并重新進行設計，最終選中“阿爾法方案”，這樣就變成了阿爾法國際空間站（InternationalSpaceStationAlphaProgram，ISSA），其基本準則是：盡可能多的使用自由號空間站的硬件和系統（約75%的自由號設計注入ISSA）；繼續促成所有國際合作伙伴的加入，盡量減少沖突。與此同時，美國擴大了與俄羅斯在載人航天領域的合作，并在1994年簽署協議，俄羅斯與其他合作伙伴一樣，加入空間站的工作。

由此可見，國際空間站在建立之初就具有較強的繼承性，而在之后隨著工程的逐漸開展，逐漸調整以滿足實際需求。SSP標準架構按照系統規劃下的“自上而下”以及在標準化政策方向指導下的“自下而上”兩種模式建立。

所謂“自上而下”就是指：在設計之初就進行全局的、總體的策劃，系統、全面地考慮標準的目標、功能和范圍，先勾畫出標準的范圍，規劃出標準發展藍圖，然后再根據實際需求和技術發展開展具體標準的編制等工作。對于SSP標準，由于空間站本身具有較高的繼承性，標準也具有一定的繼承性，如管理系列相關標準、產品保證相關標準、美國艙段的相關標準等，而這些標準之間的相互關系及結構也是有繼承性的，這點從查到標準的要素中就能顯示出來。如，SSP 30695《驗收數據包要求規范》，該標準的版本A由NASA于1994年頒布（國際空間站計劃正式實施的前1年），標準要素中還標明了該標準適用于阿爾法國際空間站，而相關的部分引用和參考文件來源于國際空間站項目（ISS）。再如，SSP 30599《安全評審方法》，該標準的版本A于1995年發布，標明適用于ISSA，而發布于2000年的修訂后的版本B則標明適用于ISS。這說明，在SSP標準架構構建之初沿用了前期的標準架構，或者說是標準規劃，并由此提供給了SSP標準架構一個雛形。

所謂“自下而上”就是指：在不具備標準規劃藍圖的情況下，依據標準化主持單位或相關專業的技術委員會確定的標準化工作方向，編制方結合實際需求，申報標準編制項目，由標準化主持單位或相關的專業技術委員會予以批準，并對標準進行管理。在國際空間站的建設過程中，除了一些具有共同性的標準需要合作伙伴共同遵守以外，還存在一些工程特有的標準，如，SSP 50094《關于ISS俄羅斯艙段的NASA/RSA聯合規范標準文件》和SSP 42007《美國在軌艙段與意大利迷你密封式后勤艙段接口控制文件》等。這些標準并不在原有的國際空間站系統規劃框架內，都是在國際空間站工程逐漸開展后，根據發展方向需要，重新規劃、審批、組織制定的。這樣類似的標準，經過不斷長期積累，逐漸形成了一定的規模。

由上述可知，SSP標準架構的建設是在具有一個初步規劃的基礎上，基于實際需求，逐漸制定新的標準，而后再加入原有的規劃中。

SSP標準作為國際合作的代表性工程標準，在標準規劃過程中，前期繼承了美國阿爾法空間站的全局和總體策劃，很快構成了系統的、全面的標準基礎需求。對于工程基礎設計類標準，則沿用前期成熟標準、移植或繼承相關領域或國家/協會完善標準的方式，快速統一了國際合作的基礎需求。隨著國際空間站項目的不斷發展，重新規劃、審批、組織制定一些新增項目的專項標準，并不斷擴大標準的覆蓋范圍和結構。這樣形成的SSP標準具有強大的實用性，對工程有著充分目標的指導作用。

對于我國空間站而言，從頂層統籌的規劃和管理的角度，考慮到未來國際合作、軍民協調等發展需求，應充分借鑒國際空間站的標準建設經驗，在工程建設初期，以載人航天前期工程固化的國家標準、國家軍用標準、行業標準等為基礎，加強基礎設計要求類標準、接口統一性標準等的建設，從工程總體設計的頂層開始自上而下進行推廣，避免研制過程中的反復修改，提高效率，為未來合作擴展與對外接口的統一打下標準化基礎。

[1]龐之浩．國際空間站現狀概述．載人航天[J]. 2006（3）．

孫曉君（1986年—），女，工程師，碩士研究生，主要研究方向為航天器標準規劃、標準制修訂管理等。