商業航天測控管理

宋永生，李 鐸，陳劭睿

（北京宇航系統工程研究所，北京 100076）

1 商業航天與商業航天測控的概念

在“馬斯克”“SPACE X”“海上回收”等關鍵詞被公眾和媒體追逐消費，“商業航天”作為一個新概念成為社會關注的熱點，但對商業航天的理解不一。

總的來說，空間的商業開發基于兩個方向發展：商業化和私營化。一方面，商業化在于鼓勵航天從業企業在航天活動中通過經濟手段獲得相應的產品、服務和技術，從而獲得盈利，實現商業化空間的可持續經營；另一方面，私營化在于政府機構從市場中的私營部門獲得所需要的航天產品和服務，實現更低成本、更高效率的航天活動。

航天活動也正是基于國家行為拓展至民用，而后拓展商用的順序，逐步發展演進。商業航天正是以市場化形式運行，企業在服務商業市場的同時獲得利潤。可以預見的是，商業航天將沿襲從公立到私營的過程，未來可以分為空間平臺、發射服務、載人技術、精密微動技術、空間登陸技術、衛星在軌服務、空間資源探索和能源應用等多個部分。其中，測控技術是航天實踐中不可或缺的功能模塊，特別是在火箭發射和衛星跟軌等領域。

測控的基礎工作包括三部分：跟蹤，遙測和遙控。通過追蹤飛行器的位置，接收飛行器下行信號，確定飛行器工作狀態，向飛行器上注指令數據等，每個環節其實都離不開測控通信服務。截至2018年底，國內已有數家公司完成了在國內外主要測控區域的測控建站工作，商業航天測控逐漸具備了一定的測控資源，初具規模。

2 商業航天測控現狀

目前，從國內外情況看，測控資源（包括地面站和控制中心）的隸屬關系有作為國家基礎設施，國際組織地面站組網、商業衛星或測控公司自組網絡。其中，商業測控隨著在軌衛星的增加呈現出迅速擴張的勢頭。從國外商業測控產業的發展來看，一般可以依據測控服務是否自給自足分為兩種運營模式，一種是自有測控站，如美國的軌道成像公司、一網公司等都采用這種模式；另一種則是通過購買商業測控服務滿足商業發射和在軌運行的測控工作。

對我國而言，航天產業的開放勢必帶動著航天測控面向市場化、商業化、私營化。服務模式和發展經驗也要向國外學習，不但要降低測控服務的組網、維護、運營服務成本，提高測控服務的穩定性和效率，同時要積極參與國際合作與競爭，立足國內市場，擴展國際布局。

從國內發展情況來看，未來商業航天的興起會導致在軌商業衛星呈爆發式增長發展態勢。據初步統計，未來10年內小衛星（小于1，000kg）領域，國內發射需求約1，700顆，其中低傾角衛星約300顆；國外發射需求約6，200顆，預計2020年起，國內外小衛星年發射量將達410顆，發射市場需求旺盛。

諸如衛星互聯網等類似計劃將帶來更多微小衛星“星座”組網的地面測控需求，這也對測控提出了更多要求：一是目標多、分布廣，全天候測控需要更多測控范圍；二是軌道接近，多目標入站同時測量和數據接收，有更高的技術難度。而現有的國家傳統航天測控資源，需要完成更多國家級任務，因此，適度鼓勵商業航天，商業測控參與在軌商業衛星的管理，是對傳統航天測控體系的有效補充，勢在必行。

3 商業航天測控管理

無論是傳統航天測控還是商業航天測控，其管理模式基本相同，由任務中心和地面站組成。由于地球曲率影響，為滿足近地軌道衛星對火箭、衛星的全航程聯測需求，必須采用分布在不同地點的多地面站聯網“接力”完成測控任務，這種聯網可以是某一測控體制下的多地面站聯網，也可以是不同測控體制下的多地面站聯網。對于商業中低軌衛星，商業測控公司自建測控網比較合理的方式是：一是圍繞主要測控任務測控區域建立測控站點；二是對于非主要測控區域購買其他商業測控公司測控服務；三是利用國家航天測控網完成測控支持。

商業測控企業積極探索管理的新模式，建造自有測控中心、測控站網絡保障商業衛星在軌飛行控制。

（1）火箭遙測任務的國際組網。火箭遙測是商業測控的“硬骨頭”，需要在極短的時間內保障火箭信號連接和數據接收傳輸正常。這需要測控弧段覆蓋火箭發射全航程，商業航天測控自行建站，在境外建設地面站，境內外測控站聯動交互完成任務。同時，增強測控新技術、新設備的應用和迭代，合理增強實況測量能力，拓展測控頻段。

（2）在軌衛星狀態的實時檢測。衛星實時動態顯示系統可以支持對外聯網運行，用戶經由終端向商業測控中心索取來自衛星的數據包，并可以通過商業測控站向衛星發送指令。特別指出要對商業衛星的測控流程和接口進行標準化設計，以便標準化管理，建立商業衛星企業與測控企業的長期合作關系。

（3）項目進度和可靠性管理。項目的可靠性一方面來自于設備性能的可靠性，另一方面是信息收集整理的可靠性，在航天測控中，火箭遙測要求更高的時效性，而衛星運行則要求整體統籌協調能力。在項目實施過程中，要及時對設備和信息進行篩選和更新，并按照重要層級、分系統關系和合作單位等方面進行分類，以便在因子分析下對下一步處置進行判斷，并不斷獲取新的反饋。

（4）商業航天測控應具有約束性。商業航天雖然按照市場機制運行，但由于航天的特殊性質，任何航天發射行為影響范圍巨大。商業航天測控作為航天的一環，同時也必須受國際規則、各國國家法律、無線電頻率許可等的約束，要符合國家安全和公共安全利益。

4 結束語

隨著商業航天的蓬勃發展，各類型功能傳感設備的出現和運用，物聯網、大數據、人工智能、云計算等技術的發展，商業測控將更加及時、全面、準確地獲取、解算、傳輸數據，根據數據和信息及時科學地實行任務管理，保障火箭發射任務和在軌衛星任務的高效管理，不斷提高測控服務的可靠性和穩定性。