
摘 要:隨著商業航天技術的飛速發展,標準化已成為推動該產業高質量發展的關鍵因素。推動商業航天產業的標準化進程,將有助于推動商業航天產業向規范化、規模化和健康可持續的方向發展。堅持標準化引領商業航天產業,用先進標準建設航天強國、質量強國,有利于支撐國家戰略目標的實現,有利于提升中國在全球航天領域的話語權和影響力。本文旨在探討標準化在商業航天產業中的作用,分析當前標準化實踐中的挑戰,并提出相應的策略建議,以此為商業航天產業的可持續發展、新質生產力的加速形成提供參考。
關鍵詞:商業航天,標準化,高質量發展,產業政策,技術創新
DOI編碼:10.3969/j.issn.1002-5944.2024.14.008
0 引 言
航天產業分為軍用、民用和商業三類。其中,商業航天活動是基于市場機制來分配資源,其主要目標是實現商業利潤,它涵蓋了航天器的制造、發射、測控、衛星的運營和應用等多個方面。在2023年12月的中央經濟會議上,提議要以科技創新為先導,發展如商業航天和低空經濟這樣的戰略性新興產業。2024年3月,商業航天作為新質生產力的代表首次寫入政府工作報告。
對于戰略性新興產業的成長,標準化起到了服務、支持和領導的角色。推動商業航天產業的標準化進程,將有助于推動商業航天產業向規范化、規模化和健康可持續的方向發展。堅持標準化引領商業航天產業,用先進標準建設航天強國、質量強國,有利于支撐國家戰略目標的實現,有利于提升中國在全球航天領域的話語權和影響力。
1 商業航天產業的發展現狀
1.1 全球商業航天產業發展歷程、現狀和趨勢
1.1.1 發展歷程
全球商業航天產業的發展在近年來經歷了重大變革。過去,航天產業主要依賴國家的支持和投資,但現在商業航天公司的崛起改變了這一局面。以太空探索公司(SpaceX)為代表的商業航天企業,通過技術創新和商業模式的創新,推動了全球商業航天產業的快速發展[1]。
1.1.2 現狀
2 0 23年度全球的年度發射達222次,與之相比,2022年發射次數為186次。分國別來看,美國以116次發射占全球第一,我國全年進行了67次發射(2022年為64次),位居第二;俄羅斯以15次發射量位居第三。太空探索公司發射98次(含星艦組合體2次試飛失利),占美國全年發射數量的84%,占全球全年發射數量的44%。太空探索公司憑借重復使用、重型運載火箭等技術,在“星鏈”系統建設需求驅動與美國處于主導地位下,在全球發射市場已占據“半壁江山”。
1.1.3 趨勢
未來商業航天產業將繼續保持快速增長的態勢。隨著技術快速迭代和成本的降低,商業航天將在低軌衛星互聯網、衛星物聯網、通導遙一體化等領域加速發展,亞軌道太空商業旅游等新商業模式將取得突破。歐洲空間政策研究所(ESPI)發布了《不僅僅是一項航天計劃:太空探索為歐洲未來賦能的價值》(More than a Space Programme: theValue of Space Exploration to Empower the Futureof Europe)報告。報告預測,太空經濟的估值將在2 0 4 0年達到1萬億美元,而太空對更廣泛的經濟和社會的價值預計將達到約7.9萬億美元,從而在2025年至2040年期間產生超過80萬億美元的累積影響。
1.2 中國商業航天產業發展歷程、現狀和趨勢
1.2.1 發展歷程
2014年是中國商業航天元年。同年11月,國務院印發《關于創新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》。首次允許對有興趣加入航天業的公司進行大規模的私人投資。據不完全統計,2014年至今已發布《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃(2015—2025年)》《第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》等10多項相關政策。北京、上海、武漢、西安等地紛紛出臺促進商業航天發展的相關行動計劃或配套政策。《2022年中國商業航天產業投資報告》顯示,2015年以來,國內已注冊并有效經營的商業航天企業數量達到433家。在航天科技、航天科工兩大國家隊之外,誕生了星河動力、東方空間、天兵科技、藍箭航天等一批民營企業。
1.2.2 現狀
商業航天是我國航天工業發展的重要補充和生力軍,近年來發展迅速。2024 年,“商業航天”首次被寫入政府工作報告。2023年底召開的中央經濟工作會議提出,打造生物制造、商業航天、低空經濟等若干戰略性新興產業。據統計,2023年中國商業航天領域新增企業數量為113,272家,同比2022年的878,44家,增長了28.95%。其中,43%為火箭制造企業,35%為衛星制造企業。依托中國雄厚的航天工業技術基礎和人才儲備,商業航天市場規模逐年增長,從2015至2020年,產值由3764.2億元突破至萬億,年均增長率達22%。
1.2.3 趨勢
近年來我國商業航天發射保持高增長,同時民營公司參與太空發射的頻次提升。有統計數據顯示,2023年,國內民營火箭公司共發射13次,成功入軌12次,創下了中國商業航天發展八年來的新紀錄。2023年2月,泰伯智庫發布《中國商業航天產業研究報告》稱,國內商業航天市場規模在2025年預計達到2.8萬億。未來五年商業航天產業將進入發展黃金期,中國航天企業迎來新的市場機會。此外,隨著通導遙一體化趨勢的不斷凸顯,通信、導航及遙感的應用領域也將不斷拓展。例如2024年2月3日,“東方慧眼”智能遙感星座業務首發星“煙臺二號”通過捷龍三號遙三運載火箭成功在我國廣東省陽江海域成功發射入軌。G60星鏈旨在提供寬帶互聯網服務,目標在2024年發射并運行至少108顆衛星,提供初步的商業服務。
1.3 主要問題和挑戰
1.3.1 供應鏈配套能力不足
商業航天供應鏈不僅需要滿足傳統航天產品在小量、多樣性、高度定制和高可靠性方面的需求,還需要滿足民營航天產品在快速迭代、高度柔性和低成本方面的標準。當前,企業在體制內的配套服務上仍然存在一定的依賴性。傳統的行政指令式管理方式在商業航天及其供應方之間并不適用。
1.3.2 政策與法規市場不夠開放
在政策制定上,目前政府出臺了多項商業航天的相關政策,但總體偏宏觀指導性和方向性,細化的支持性政策和可操作性的方案略顯不足。在戰略規劃上,商業航天的戰略定位較為模糊,短期規劃較為零散,中長期規劃目標不清晰。
1.3.3 資本投入與回報壓力大
商業航天領域的研發、制造、發射等各個環節需要大量的資金投入,且由于技術難度高、風險大,商業航天投資回報周期比其他產業領域要長。這使得資本投入成為商業航天公司發展的一大挑戰。
2 標準化在商業航天產業中的作用
(1)標準在商業航天產業中的牽引作用。例如2023年我國新發布《空間物體登記要求》《空間物體軌道數據規范》《運載火箭軌道級處置詳細要求》等3項空間碎片領域國家標準。再結合我國在空間碎片領域已有的頂層標準GB/T 34513—2017《空間碎片減緩要求》,這幾個標準進一步牽引我國運載火箭空間碎片減緩領域的相關詳細標準的補充,進一步提高商業航天領域標準水平[2]。
(2)標準在擴大高水平對外開放中的保障作用。TC 425目前制定了177項國家標準,51項國標計劃,其中57項國家標準等效采用國際標準,在技術內容上基本與國際標準相同。通過統一標準和規范,促進國際合作與交流,在國際中贏得話語權。
(3)標準在支撐產業穩鏈中的基礎作用。通過研制GB/T 42041—2022《航天術語 空間數據與信息傳輸》、GB/T 32455—2015《運載火箭術語》等術語類標準,奠定了火箭在設計、研制、發射等方面的研究基礎。目前,《航天術語 空間環境 第1部分:基礎通用》等已列入國家標準計劃當中,切實為提升我國產業鏈供應鏈韌性和競爭力提供基礎。
3 當前商業航天標準化的挑戰
3.1 國內商業航天標準體系尚待建立
標準化作為商業航天產業政策的“推動者”和質量效益的“支撐者”,總體來看存在著小、散、亂的情況,標準體系也尚未建立,部分關鍵標準缺失的情況日益凸顯。從標準覆蓋面來看,火箭回收復用、海上衛星發射場的定義、建設、發展以及海上發射衛星服務平臺保障亟需標準化來統一引領,低軌通信互聯網衛星批量化生產能力標準和試驗標準有所欠缺,標準子體系中的航天金融,也無相關標準規范可以使用[3]。
3.2 標準制定與實施的滯后性
商業航天產業是一個快速發展且高度創新的領域,技術的更新迭代非常迅速。這使得標準的制定和執行面臨一定的滯后性,很難及時跟上技術的變化。例如GB/T 29084—2012《航天器接地要求》等標準年代久遠,應及時進行標準實施情況評估分析,必要時進行制修訂。
3.3 商業航天標準化人才短缺
當前商業航天的標準化人才隊伍,基本依賴于傳統航天的供給,但商業航天具有跨界(商業與航天)、跨領域(航天與社會各產業)的典型特征。盡管在現階段具有一定的合理性,但在很大程度會保留傳統航天固有的運作模式以及標準,標準人才隊伍結構及素質還難以適應商業航天發展的需要[4]。
3.4 商業航天領域技術標準存在缺失現象
在立方體小衛星的研制方面,可以部分沿用目前的航天標準,但在結構強度、試驗量級等方面與傳統衛星研制存在一定差異;在低軌互聯網衛星研制方面,雖然批量化的生產程度較高,但批量化生產能力標準和試驗標準卻有所欠缺;在商業小衛星測控方面,也需要制定在測控接口、數據傳輸格式等方面相關標準[3]。
4 推動商業航天產業高質量發展的標準化策略
4.1 加快構建健全的商業航天標準化體系,推動形成新質生產力
建設健全的商業航天標準化體系,為加快形成新質生產力提供制度支撐。通過標準體系的構建分析標準在支撐產業穩鏈中的基礎作用,在擴大高水平對外開放中的保障作用,在商業航天產業中的牽引作用等方面的問題并提出解決措施。
科學地將其與當前的航天標準體系結合,提取與商業航天相關的標準元素,并在現有的標準體系中進行合理的整合,以促進其向更高層次的升級。這不僅實現了與現有標準體系的有機整合和銜接,還突顯了商業航天的新特性[5]。商業航天標準體系如圖1所示。
4.2 加快商業航天基礎通用標準研制進程
發揮標準在支撐產業穩鏈中的基礎作用,依據商業航天產業穩鏈,結合商業航天標準體系,分析子體系中基礎標準情況,基礎標準主要包括術語定義、參考架構、檢驗檢測、評估評價等方面的標準[6]。基礎標準中海上衛星發射術語類標準存在缺失現象,應加快對海上衛星發射術語與定義標準的研制。
4.3 踐行“一帶一路”倡議,加強國際標準的對接與合作
中國企業進軍國際商業航天市場需要依靠標準,充分發揮標準在擴大高水平對外開放中的保障作用。2015年9月發布了首批20項中國航天標準英文版,自2015年9月至2023年3月,共發布206項中國航天標準英文版用于國際合作,要建成滿足航天國際合作需要的中國商業航天標準體系。促進商業航天標準化工作的國際統一和協調,避免不必要的技術壁壘和重復標準制定。
4.4 聚焦商業航天產業穩鏈,攻關制定海上衛星發射等關鍵環節技術標準
結合商業航天標準體系,對關鍵環節技術標準進行分析,應制定海上發射平臺發射服務保障、航天金融以及火箭回收復用等關鍵環節標準。強化在商業航天關鍵技術領域的標準研究,例如當前低軌互聯網衛星研制中批量化生產能力標準和試驗標準、商業運載火箭(衛星)發射場質量工作要求以及商業衛星運營測控接口、數據傳輸格式標準三個技術方面需各相關單位積極參與,盡早啟動標準化與技術創新融合工作。
4.5 注重商業航天標準化人才培養與引進
貫徹落實國家標準委等5部門印發的《標準化人才培養專項行動計劃(2023—2025年)》,建立商業航天標準化工作組[7]。首先是對商業航天相關的技術標準和市場準則進行統一,其次是對商業航天領域的管理和技術流程進行優化,以達到降低成本和縮短工作周期的目的。與高校、科研機構等建立合作關系。通過產學研合作,實現優勢互補,共同推動標準化人才的培養和發展。
5 結 語
本文通過對商業航天產業現狀的深入分析,探討了標準化對商業航天產業高質量發展的引領作用,研究結果得出,商業航天標準化對于引領中國商業航天產業的健康發展、提升國際競爭力和促進科技進步具有重要意義。因此,需要進一步加強商業航天標準化工作,完善標準體系,推動商業航天產業向更高水平發展。
未來我國商業航天標準仍將不斷完善與推進,根據本文對商業航天標準存在的問題以及發展趨勢分析,未來幾年,可重復回收利用火箭、航天金融、海上衛星發射領域將進入深度布局,航天金融標準化、海上衛星發射標準化以及火箭回收復用標準化將取得關鍵性突破。
參考文獻
[1]蔡潤南.全球商業航天產業發展簡析及啟示建議[J].中國航天,2023(1):57-61.
[2]泉浩芳,張小達,周玉霞,等.空間碎片減緩策略分析及相關政策和標準綜述[J].航天器環境工程,2019,36(1):7-14.
[3]田露,代健,康登榜.商業航天的標準化特點和需求分析[J].中國標準化, 2021(7): 63-66.
[4]李明華.2023年國外航天領域發展綜述[J].導彈與航天運載技術(中英文),2024(1):1-5.
[5]代健,康登榜,張嵩.我國商業航天標準體系構建與標準化發展模式探索[J].中國航天,2021(5):22-26.
[6]周玉霞,許冬彥,衛巍.我國商業航天的發展及標準化工作探索[J].航天標準化,2021(1):19-23+33.
[7]國家標準委等5部門聯合印發《標準化人才培養專項行動計劃(2023—2025年)》[J].信息技術與標準化,2023(12):13.
作者簡介
劉運富,本科,高級工程師,研究方向為標準化。
陳衛,通信作者,本科,研究方向為標準化。
安潔,碩士研究生,正高級工程師,研究方向為標準化。
鄧祥武,本科,高級工程師,研究方向為標準化。
熊紹東,碩士研究生,正高級工程師,研究方向為標準化。
杜健,碩士研究生,工程師,研究方向為標準化。
胡春利,本科,研究方向為標準化。
汪明,碩士研究生,工程師,研究方向為標準化。
趙星宇,碩士研究生,研究方向為標準化。
(責任編輯:袁文靜)
基金項目:本文受2023年度市場監管總局科技計劃項目“專利與標準戰略融合關鍵技術研究與應用”(項目編號:2023MK081)資助。