載人航天工程數據管理現狀研究與啟示

李盛陽, 王 震, 譚 洪, 任海根, 李 軒, 顧逸東

(1.中國科學院空間應用工程與技術中心, 北京 100094; 2.中國載人航天運行與管理支持中心, 北京 100094;3.中國載人航天工程辦公室, 北京 100161)

1 引言

中國載人航天工程自1992 年批準實施以來,沿著三步走的戰略發展,經歷了載人飛船階段、空間實驗室階段,到現在的空間站階段。2022 年年底空間站建造完成,計劃在軌運行10 年以上[1]。

載人航天工程任務研制和任務實施的周期較長,任務建設承研單位眾多,任務期間產生的工程數據具有來源多、類型復雜、持續時間長、管理難度大等特點。長期以來載人航天工程均以各大系統獨立開展數據管理工作,存在數據共享不充分,缺乏統一、規范的數據管理指導等情況。

當前已全面進入空間站任務階段,航天工程數據的共享共用,科學與應用數據的全面推廣利用,航天新技術試驗與驗證開展,以及重大科技與科學成果轉移轉化等已成為現實的需求。面向新階段的發展需求,開展工程數據管理方面的研究與分析工作,對于實現載人航天工程數據的長期、可靠、高效的存儲和管理,為工程各大系統用戶、科學用戶和公眾用戶提供安全、便捷的數據檢索、下載、共享等服務具有重要意義。

本文在調研分析國際空間站和主要大型航天機構數據管理工作的基礎上,對比分析中國載人航天工程現有數據管理情況,開展載人航天工程數據管理對象、管理內容、管理標準規范等方面的研究,分析總結和提出載人航天工程數據管理工作的啟示與方案建議。

2 國外航天工程數據管理情況

2.1 國際空間站數據管理情況

2.1.1 數據管理內容

國際空間站(International Space Station,ISS)由16 個國家共同建造、運行和使用,從1998 年至今,已連續運行25 年。ISS 研制階段的數據,根據艙段、模塊、到訪航天器、有效載荷等承研國家和機構的不同,分別由相關研制國家的組織機構掌握和管理;ISS 在軌運行階段的數據,實施統一的采集、下傳、管理。ISS 在軌運行數據主要分為飛行控制數據和有效載荷數據。飛行控制數據主要包括ISS 各艙段和到訪航天器的話音、視頻、遙測、遙控等數據;有效載荷數據主要包括ISS 各艙科學實驗載荷的遙測、工程和科學數據等。

2.1.2 飛行控制數據管理現狀

ISS 主要由美國軌道段和俄羅斯軌道段組成,其中,美國軌道段主要搭載美國、日本、歐洲等所屬模塊/實驗艙,俄羅斯軌道段主要搭載俄羅斯所屬模塊/實驗艙。ISS 各艙段飛行控制數據的處理、監控和管理以艙段所有權國家的地面控制中心為主、其他國家地面控制中心為輔,主要的下行鏈路關系如圖1 所示。

圖1 ISS 飛行控制數據下行鏈路圖Fig.1 Down-link chart of ISS flight control data

ISS 有2 個任務控制中心,其中美國休斯頓任務控制中心(MCC-H)是一個關鍵節點,其主要負責ISS 的飛行控制操作,協調ISS 的所有活動,對全球其他中心發出的指令進行最終審核和批準。因此,大部分ISS 飛行控制數據首先通過美國國家航空航天局(NASA)的中繼衛星下傳至美國的地面站,再傳輸至MCC-H,最后再傳輸至其他國家的艙段控制中心,包括歐洲航天局(ESA)位于德國的哥倫布控制中心(Col-CC)、日本空間站整合與促進中心(SSIPC)、加拿大空間操作支持中心(SOSC)[2]。部分國家構建了自己的中繼衛星和下行鏈路,比如俄羅斯和日本等。

其中,MCC-H 至歐洲的連接通過ESA 構建的互聯地面子網[3](IGS)實現。IGS 網是一張將與ISS 歐洲業務相關聯的多個國家的組織機構連接到一起的地面數據交換網絡,包括美國的MCC-H 和ISS 載荷操作與集成中心(POIC),俄羅斯的莫斯科任務控制中心(MCC-M),德國的Col-CC、法國的圖盧茲自動轉移飛行器控制中心,以及ESA 管理部門、哥倫布艙和自動轉移飛行器工業支持部門、ESA 用戶、歐洲宇航員中心等。作為IGS 網的核心節點,Col-CC 負責建設和管理IGS 網,通過訪問密鑰控制數據訪問,確保各中心之間的通信與數據安全。IGS 網在ISS 跨國和跨組織機構的數據傳輸中起到了非常重要的作用。

ISS 另一個任務控制中心MCC-M 具有獨立的下行鏈路,部分飛行控制數據還轉發至歐洲Col-CC。

2.1.3 有效載荷數據管理現狀

ISS 有效載荷數據管理機構包括有效載荷控制中心、實施有效載荷操作和控制的科學用戶、進行數據存檔和分發的數據存檔中心等,分布在各合作成員國。有效載荷數據由所屬國家的載荷研制機構進行管理和發布。

ISS 有效載荷控制中心為NASA 的POIC,其負責統一管理ISS 上的科學和研究實驗操作以及有效載荷遙測數據和科學數據下行接收,并將相關數據分別轉發至俄羅斯、日本、歐洲、加拿大等航天局的有效載荷控制中心。

POIC 同時作為NASA 在ISS 上開展科學研究的有效載荷操作與集成中心,其計劃和協調軌道段核心艙命運號上的和NASA 負責但部署在其他國家實驗艙或者暴露設施上的有效載荷活動細節。POIC 有4 個遠程科學支持中心(Telescience Support Centers,TSC)輔助支撐,每個TSC 分別專注于不同科學領域的研究。此外,POIC 還支持美國國內其他遠程科學用戶,根據是否具備遠程連接POIC 的能力分為主用戶(Principle Investigator, P.I.) 和托管用戶( Hosted Investigator,H.I.)[4],主用戶可直接連接POIC 并接收載荷數據,托管用戶則與TSC 直連并從中獲取載荷數據。各機構和科學用戶的關系如圖2 所示。

圖2 ISS NASA 有效載荷操作機構和遠程科學用戶關系結構圖Fig.2 ISS NASA payloads operation infrastructure and the remote science users

對于NASA 負責的有效載荷產生的科學數據,由POIC 轉發至NASA 科學用戶,再由NASA科學用戶完成數據處理之后匯交至統一的數據管理機構。比如,ISS 地球科學儀器熱輻射計載荷獲取的地質學、水文學、生態學等科學數據[5],由POIC 轉發至主用戶NASA 噴氣推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory,JPL),JPL 完成數據處理之后生成數據產品最終匯交至NASA 地球觀測數據和信息系統(Earth Observing System Data and Information System,EOSDIS)的12 個分布式數據存檔中心之一的陸地數據分布式存檔中心,由其負責數據產品的存檔和對外分發。

Col-CC 是ESA 的有效載荷控制中心,其負責歐洲哥倫布實驗艙有效載荷的操作和數據接收,并通過專用的IGS 網將哥倫布實驗艙有效載荷遙測和科學數據轉發給相關的用戶支持和操作中心(User Support and Operation Center,USOC)[6]。Col-CC 還負責存儲其收到的所有數據,包括圖像、話音、軌道和姿態等數據,并向其用戶提供基于Web 的數據訪問接口。

ESA 一共建立了9 個USOC,各個USOC 將收到的所有有效載荷遙測數據歸檔在永久性歸檔系統中。每個USOC 都與多個科學家用戶總部(User Home Base,UHB)進行連接。UHB 位于科學家工作場所,比如實驗室,允許科學家直接訪問其實驗的有效載荷遙測和科學數據。各機構和科學用戶的關系如圖3 所示。

圖3 ISS 哥倫布實驗艙有效載荷操作機構和遠程科學用戶關系結構圖Fig.3 ISS Columbus payloads operation infrastructure and the remote science users

2.1.4 數據相關標準和規范

1998 年9 月ISS 各運營國政府之間締結了關于民用國際空間站合作的協議[7],針對ISS 合作中出現的技術數據和資源交換、使用和保護等問題,明確了數據充分共享的原則。NASA 牽頭組織各相關方共同建立了國際空間站項目(SSP)標準體系。其中,NASA 與ESA、加拿大航天局、日本航天局、俄羅斯航天局、意大利航天局等各相關方建立了系列雙邊數據交換標準,比如SSP 50127《NASA/ESA 雙邊數據交換協議、清單和計劃》等。

2.2 NASA 數據管理情況

2.2.1 數據管理內容

NASA 管理的數據包括NASA 規劃和管理的航天項目運行相關數據、與其他國家合作的航天項目運行相關數據,比如ISS 項目運行相關數據、航天員身體監測數據等,主要分為工程數據和科學數據兩大類型。工程數據包括NASA 各項空間任務產生的飛行器平臺參數數據、載荷狀態數據、遙測/遙控數據[5]等?？茖W數據又分為空間科學數據[8]和地球科學數據[5,9]兩大類。

2.2.2 數據管理現狀

1)數據分類管理,集中式與分布式2 種存儲管理模式相結合。NASA 工程遙測數據按照空間任務的網絡類別進行分類,可分為近地/天基網絡和深空網絡,分別由戈達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center,GSFC)和JPL 負責運營和管理。

NASA 空間科學數據包括天體物理學數據、行星科學數據、太陽物理學數據、空間生物與物理數據等[8]。在空間科學任務執行過程中,空間科學數據的接收、處理、分析、研究等工作,由各領域的相關科研機構負責。任務結束后,將數據、數據集以及中間處理過程中產生的數據模型等成果統一存儲于國家空間科學數據中心(National Space Science Data Center,NSSDC),由NSSDC 實施數據管理。

NASA 地球科學數據按照任務來源和應用方向的不同進行分類,分別由不同的機構完成數據預處理和產品生產,所有的數據產品最終均匯交至地球觀測數據與信息系統(Earth Observing System Data and Information System,EOSDIS)進行存檔管理和共享服務。EOSDIS 由位于不同地理位置的12 個分布式數據存檔中心組成,并建立了地球觀測數據元數據信息交換站,將12 個分布式數據存檔中心所有數據的元數據信息進行收集和集中管理,面向用戶提供統一的元數據信息查詢,幫助用戶定位所需資料[10]。

2)從數據采集到數據歸檔全過程管理。NASA 各領域數據管理覆蓋接收、處理、分析、研究等全過程。例如,《NASA 地球科學數據管理計劃》明確提出了從數據的采集、傳輸到進入永久檔案庫的數據全生命周期的數據管理要求,包括數據獲取、數據處理和質量評估、數據存檔和數據分發3 個方面。

3)建設數據共享服務平臺。NSSDC 是NASA空間科學任務數據的存檔中心,為科研人員提供涉及天文學和天體物理學、太陽和空間等離子體物理學,以及行星和月球科學等領域數據的檢索與下載服務。

EOSDIS 負責NASA 地球科學領域數據產品的接收、存檔管理和共享服務等工作,下設12 個分布式數據存檔中心分別負責不同學科領域的數據。

Open NASA 網站以數據集的形式提供NASA各類公開數據的查詢、下載,以及NASA 支持的科研項目研究成果的瀏覽、下載。

2.2.3 數據相關標準和規范

NASA 制定了眾多的管理計劃、手冊和白皮書等,其中涉及數據管理的主要有3 個規范:

1)2015 年發布的NPR 1441.1E《NASA 記錄管理項目要求》明確了各數據中心的元數據統一管理辦法,要求各個分布式數據存檔中心在接收到數據、文檔和元數據以及相關信息之后,需進一步針對所有收集的數據,制作符合統一規范的元數據和描述數據的附加文檔(比如用戶指南),以方便進行跨數據中心的元數據交換和管理。

2)2016 年發布的SP-2016-6105《NASA 系統工程手冊》對技術數據管理進行了總結,定義了數據收集和存儲、數據維護、數據使用3 個主要過程。

3)《NASA 地球科學數據管理計劃》[9]規范了地球科學任務數據從采集、觀察到進入永久檔案庫的全過程管理要求。

2.3 ESA 數據管理情況

ESA 管理的數據包括ESA 負責的各類航天項目和空間任務產生的工程數據和科學數據。其中,工程數據包括飛行器平臺參數數據、載荷狀態數據、遙測/遙控數據等;科學數據包括空間天文觀測數據、太陽和地球、火星、木星等系內行星以及系外行星的科學探索數據、大氣和小行星的觀測檢測數據、地球和太空的應用數據等[11]。

2.3.1 數據管理現狀

ESA 數據管理機構包括以下8 個研究中心:位于荷蘭的歐洲航天研究技術中心、位于德國達姆施塔特市的歐洲航天操作中心、位于意大利羅馬南部的歐洲航天研究所、位于德國科隆市的歐洲航天員中心、位于西班牙馬德里的歐洲航天天文中心、位于比利時的雷都中心、位于英國哈維爾的歐洲空間應用和通信中心和位于法屬圭亞那的圭亞那航天中心。

工程數據主要由發射中心、操作中心、地面站等負責接收、處理和管理,科學數據主要由航天研究所、航天員中心、航天天文中心,以及空間應用和通信中心等負責處理和管理,數據用戶獲取數據需要向相應的存檔與管理中心提交申請。

所有數據的元數據由位于巴黎的ESA 總部進行統一管理。ESA 元數據涵蓋上行的傳輸指令和下行的科學數據、航天器狀態信息、航天器位置、軌跡及速度信息、大氣及氣象數據等。

2.3.2 制定數據相關標準和規范

在數據標準化方面,ESA 主要參考空間數據系統咨詢委員會(Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS)相關標準構建了空間通信和數據傳輸方面的規范[12],對地面的數據處理、數據存檔以及數據服務等內容沒有專門涉及,其數據管理與服務工作主要依托于不同的任務和不同的機構開展,并未制定統一的數據標準規范體系。

ESA 針對地球觀測歐洲遙感衛星(European Remote Sensing,ERS)、歐洲環境衛星(Environmental Satellite,EnviSat)和其他地球觀測衛星數據發布了系列數據政策[13-15],明確了無歧視性訪問原則。

2.4 國外數據管理小結

通過對ISS 項目和國外大型航天組織機構NASA 和ESA 的數據管理內容、管理現狀和相關標準與規范制定等方面的調研分析,總結國外航天工程數據管理經驗如下:

1)開展數據管理的頂層策劃、制定相應標準規范,包括政府間協議、數據政策、雙邊數據交換標準、元數據統一管理標準等。在涉及多方合作的項目數據管理中,雙邊甚至多邊的數據交換接口和協議能有效的推動各合作方之間的數據交換工作順利開展。統一的元數據管理標準,使得不同的數據存檔中心能依據統一的標準進行數據管理,形成統一的元數據信息,有效促進了各個存檔中心的數據使用和流通。相關頂層方案、政策和標準的制定、發布、實施,為數據管理提供了統一的原則和依據,有效促進了數據在不同用戶之間的共享共用。

2)開展數據全生命周期管理。全生命周期管理,統一考慮了數據管理的上下游各個環節、不同管理機構和數據用戶的不同需求,并持續跟蹤數據質量,在各個環節上形成反饋機制,對于提升數據管理質量和效率、促進數據共享共用和最大化利用數據價值,具有重要意義。

3)數據分布存檔共享服務、元數據集中管理。NASA 和ESA 都建立了統一的元數據標準,規范了各個分布式存檔中心的元數據管理,有效解決了不同技術領域數據接收和處理的專業性與數據統一管理和共享共用的現實需求之間的矛盾。

4)多種渠道拓展和提升數據開放和共享利用。NASA 和ESA 將元數據進行集中管理并對外提供統一的查詢、檢索平臺,最大程度地對國內或者成員國用戶實現數據開放和共享。

3 中國載人航天工程數據管理發展歷程與現狀

3.1 發展歷程

1992 年9 月21 日,中共中央政治局常委討論同意《中央專委關于開展我國載人飛船工程研制的請示》,決策實施載人航天工程,并確定了我國載人航天“三步走”的發展戰略,對應形成載人航天工程發展的載人飛船階段、空間實驗室階段和現在的空間站階段3 個階段。

在前2 個階段,載人航天工程數據主要由參與任務研制的工程各大系統分別歸口管理,工程各大系統分別獨立建設數據設施進行數據存儲管理。

在第三階段,載人航天工程數據已開始向統一管理邁進。載人航天工程已建設和運行專有云平臺,并規劃建設公有云平臺,為任務實施階段的工程數據提供統一、長期、可靠、安全的存儲、管理和服務。

3.2 數據管理需求

在載人航天工程前2 個階段,根據數據產生來源的不同,載人航天工程數據分別由工程各大系統的數據管理單位或部門負責管理,服務對象遵循專屬服務模式,缺乏跨工程系統和跨管理單位的數據共享通道和服務平臺,容易形成數據孤島。另外,不同單位數據管理要求與技術實施均有差異,客觀上也存在數據共享不充分的情況。

當前中國載人航天工程已全面邁入空間站時代。中國空間站將滾動開展1000 余項空間科學與應用實/試驗項目,科學與應用數據體量將達到上百PB。巡天空間望遠鏡將完成高空間分辨率、大天區面積的深度多色成像與無縫光譜巡天觀測,并可選用多種儀器對遴選的天體進行精細研究。國際合作方面,目前已有17 個國家的9 項科學實驗入選中國空間站首批實驗,包括來自日內瓦大學的POLAR-2 伽馬暴偏振探測儀,東京大學的微重力流體物理與燃燒項目,俄羅斯科學院天文研究所的星云氣體光譜研究項目,高能宇宙輻射探測設施HERD 等國際合作項目。未來,中國空間站還將迎來更多的國際合作研究項目,開展大范圍的國際數據交流與合作[16]。

載人航天工程數據在工程各大系統之間的共享共用,科學與應用數據在國內外數據用戶之間的全面推廣,以及航天新技術試驗與驗證、重大科技與應用成果的轉移轉化等現實需求,推動著載人航天工程數據長期、可靠、安全的存儲和管理工作的進一步開展,實現面向工程各大系統用戶、科學用戶和公眾用戶的安全、便捷的數據查詢、下載和共享等服務,逐步形成良好的工程系統內部數據生態和工程外部科學與應用數據生態,持續不斷的產出應用與科學成果。

3.3 數據管理目標和對象

對載人航天工程任務執行過程中產生的各類數據進行統一管理,以促進載人航天工程數據在工程各大系統用戶和廣大科學用戶的共享共用,充分挖掘和發揮載人航天工程數據的價值,是載人航天工程數據管理的主要目標。

載人航天工程數據管理對象的類別,不僅包括在軌運行時產生的測控數據、在軌運行數據、有效載荷數據等狹義的數據,還包括研制和運行時產生的各種信息、資料和技術文檔等更廣泛的數據。載人航天工程文檔類數據管理,與一般項目文檔數據管理不同,前者以文檔數據的共享共用為目標,而后者主要以項目過程和質量管理為目標。

根據載人航天工程不同任務階段和各階段的數據內容、數據特點和服務對象的不同,將載人航天工程數據分為任務研制階段工程數據和任務實施階段工程數據兩大類。

1)任務研制階段工程數據是指載人航天工程各大系統在各型號工程任務研制階段通過仿真、測試、采集和處理等手段產生的各類研制信息、技術文檔等,主要包括技術要求類、規劃計劃類、總體方案類、能力參數類、研制生產類、接口類、仿真測試類等技術文檔,以及仿真測試數據等。

2)任務實施階段工程數據是指載人航天工程各大系統、空間站任務地面系統在各型號任務建造和運營的實施階段通過在軌采集、天地傳輸和地面處理而產生的各類工程數據,主要包括飛行控制數據、科學與應用數據、航天醫學實驗數據和航天技術試驗數據等。

3.4 數據管理現狀

任務研制階段的技術文檔、仿真測試等數據主要由工程各大系統的承研單位分別進行管理,能較好地對內部用戶提供專屬數據服務,但對于實現更大范圍的數據共享和流通,還存在基礎設施不足、數據管理標準不統一等問題,不利于數據價值的進一步挖掘和利用。

任務實施階段與運載火箭、發射場和著陸場有關的工程數據,以及與飛行相關的工程外測數據等,分別由相關工程系統的數據管理單位或部門進行專屬數據管理,跨系統和承研單位的共享共用程度不高。

另外一部分任務實施階段數據已開始向集中管理和統一共享服務的模式邁進。載人航天工程建設并運行專有云平臺,并將構建和運行公有云平臺。

載人航天工程專有云平臺是是國內首個載人航天領域的基于云計算技術的專有云平臺和云數據中心基礎設施,對推進載人航天工程數據統一、規范管理具有重大應用意義。

載人航天工程云公有平臺將面向空間站工程空間科學研究與應用、航天醫學實驗、航天技術試驗等領域長期、海量、豐富的數據,為地面數據處理系統提供基于云平臺的運行支撐環境,提供彈性可伸縮的計算、存儲資源與軟件運行環境;面向科學與應用數據用戶,提供安全、可靠、可按需擴展的存儲、計算、網絡、公共管理、公共服務組件等硬件資源及環境服務;為各領域用戶提供數據分發與共享、專題數據產品、數據集和數據研究成果的匯交、循環共享及利用等服務。通過云平臺建設,將實現載人航天科學與應用數據生態服務模式的創新發展,提升空間站應用任務科學成果產出的科技效益、社會效益。

3.5 數據管理標準和規范

目前國內載人航天工程數據管理標準和規范主要覆蓋了空間科學數據、空間應用數據等數據。

2012 年GB/T 28874-2012《空間科學實驗數據產品分級規范》規定了空間科學數據產品的定義、分類命名、格式等規范。

2014 年載人航天工程辦公室發布了《關于加強天宮一號應用數據推廣使用工作的通知》[17],對天宮一號應用數據的推廣服務原則、用戶管理、數據分類與產品分級、數據共享服務、數據商業服務、數據特殊服務、用戶責任與義務等進行了詳細約束與說明。

2017 年由載人航天工程辦公室發布的《關于加強天宮二號空間科學與應用數據管理工作的通知》[18],對天宮二號應用數據管理的職責分工、用戶管理、數據分發管理、成果管理等方面提出管理要求與規范。

2019 年GB/T 38239-2019《空間科學數據產品服務規范》規定了空間科學數據產品服務的職責劃分、用戶分類及管理以及服務內容,其中,職責劃分分別定義了歸口管理機構、委托管理機構和用戶3 類角色的分工。

4 與國外航天工程數據管理的對比與分析

對中國載人航天工程數據管理與國外航天數據在數據全生命周期管理、數據分布存檔管理、數據開放和共享利用、數據管理標準和規范制定等4 個方面的情況進行簡要對比和分析,如表1 所示。中國載人航天工程數據管理存在的主要問題總結如下:

表1 中國載人航天工程數據管理與國外航天數據管理現狀對比分析簡表Table 1 Comparison of management status of domestic and foreign spaceflight data

1)數據管理涉及工程各大系統的眾多單位和機構,地域分布廣泛,各類型工程數據還沒有形成全國一盤棋的統籌考慮,不能滿足當前工程各大系統之間的數據共享共用需求;

2)缺乏統一的元數據管理標準,導致分散管理的工程數據難以開展統一的管理和形成統一的查詢和使用渠道,數據共享共用困難等問題;

3)缺乏統一的數據管理標準和規范指導,各管理機構依據不同管理要求和技術方案實施數據管理,容易形成數據孤島和數據共享不充分等問題。

5 啟示與方案建議

5.1 啟示

通過對國內外航天工程數據管理情況進行對比分析,對中國載人航天工程數據管理工作的主要啟示如下:

1)根據載人航天工程任務各個階段的數據特點和服務對象的不同,對載人航天工程數據進行分類管理,各數據管理機構合力構建良好的數據共享格局;

2)在分類管理的基礎上,構建載人航天工程數據分布存檔、元數據集中管理、數據共享利用的新模式,提升數據大范圍應用、研究和價值挖掘效能;

3)進一步推動數據管理標準制修訂,構建較為完善、覆蓋較為全面的頂層標準規范體系,推動數據規范化管理。

5.2 方案建議

1)數據分類管理。根據工程任務階段和所產生數據內容的不同,將載人航天工程數據分為任務研制階段工程數據和任務實施階段工程數據兩個大類進行管理。

任務研制階段工程數據主要采取分布式存檔管理方式,由分散在不同地域的承擔不同研制職能的專屬數據委托管理機構進行數據存檔和管理,主要面向工程各大系統的數據用戶提供服務。

任務實施階段工程數據主要采取統一存檔管理方式,由指定的共享數據委托管理機構進行統一數據存檔和管理,根據具體數據類型的不同分別面向不同的數據用戶提供服務。

載人航天工程數據管理組織機構還包括歸口管理機構和數據生產機構。其中,歸口管理機構主要負責統一領導和策劃載人航天工程數據管理工作,制定數據政策等;數據生產機構主要負責數據采集、數據處理、數據匯交等工作。

2)數據分布存檔、元數據集中管理。負責任務研制階段工程數據存檔管理的各個專屬數據委托管理機構,將其管理的數據的元數據統一匯交至共享數據委托管理機構;共享數據委托管理機構對任務研制階段工程數據的元數據進行統一匯集、管理,并向工程各大系統數據用戶提供統一的數據查詢、檢索和數據快速定位等服務;對于集中管理的元數據所對應的數據實體,仍然由各個專屬數據委托管理機構管理和提供共享服務。負責任務實施階段工程數據存檔管理的共享數據委托管理機構,對其管理的數據的元數據進行統一管理;向工程各大系統數據用戶提供統一的數據查詢、檢索、數據快速定位和下載等服務,推動形成工程內部系統間對于任務實施階段飛控數據的生態,使得工程數據更好的應用于工程任務各方面;向空間科學數據用戶提供統一的數據查詢、檢索、數據快速定位和下載等服務,推進形成工程任務空間科學數據的生態圈,極大地促進科學數據應用與研究成果的持續產出。

3)數據管理標準制修訂。①構建頂層要求和規范:研究制定載人航天工程數據管理的頂層要求和規范,對載人航天工程數據管理的主要工作項目和工作內容提出具體的要求,解決“管什么、誰來管、怎么管”的問題。②制定具體的數據管理標準:細化載人航天工程數據的元數據規范化描述和說明,制定相應的元數據標準,明確元數據的具體內容和定義,指導元數據記錄、元數據維護和管理等工作,實現數據的有效管理和高效的共享共用服務;明確數據從生產機構到委托管理機構之間的接口要求,規范數據內容、匯交周期、傳輸方式、數據庫設計、數據文件的命名規則和文件元信息定義等,指導數據匯交工作的有序開展,確保匯交數據的完整性、有效性和及時性,為數據共享和共用提供堅實的基礎。

6 結語

本文調研、分析了國際空間站在軌運行數據、NASA 航天數據、ESA 航天數據的管理狀況,概述了中國載人航天工程的發展歷程和數據管理現狀,通過對比分析,提出了載人航天工程數據管理的啟示和方案建議。

當前,部分載人航天工程數據已開啟統一存檔、集中管理的模式,但大部分數據依然還是分散管理,亟需通過加強元數據集中管理、完善和制定數據管理標準和規范等措施,提高數據管理和服務水平,促進載人航天工程任務各階段和工程各大系統間的數據共享和流通,推動國內外數據合作與交換,推動空間科學研究與應用、航天醫學實驗、航天技術試驗等領域數據應用與研究的大范圍開展,促進重大科學成果的持續產出。