節(jié)永師，王 偉，王 功，賈新建

（中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心，北京100094）

載人航天概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工程實(shí)踐及其在空間應(yīng)用中的前景分析

節(jié)永師，王 偉，王 功，賈新建

（中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心，北京100094）

在總結(jié)國(guó)外概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)在載人航天領(lǐng)域的工程實(shí)踐基礎(chǔ)上，剖析了該技術(shù)在載人航天的范圍、對(duì)象、實(shí)施條件等工程適用性問(wèn)題。結(jié)合我國(guó)空間站工程空間應(yīng)用系統(tǒng)有效載荷產(chǎn)品的特點(diǎn)和空間科學(xué)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)任務(wù)需求，對(duì)概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)在空間應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用前景進(jìn)行初步分析，提出了該技術(shù)在空間應(yīng)用系統(tǒng)中推廣應(yīng)用的實(shí)施策略和實(shí)施流程，并以高微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程為例進(jìn)行了建模示例，探討了其工程應(yīng)用的可行性，為后續(xù)開(kāi)展空間科學(xué)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)過(guò)程的安全性定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作提供了參考。

載人航天；概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；空間站；空間應(yīng)用系統(tǒng)

1 前言

概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（Probabilistic Risk Assessment，PRA）是一種識(shí)別、分析與量化復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的綜合化、結(jié)構(gòu)化的邏輯分析方法，通過(guò)運(yùn)用主邏輯圖、FMEA、危險(xiǎn)分析等方法識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)，利用事件樹(shù)、故障樹(shù)、動(dòng)態(tài)故障樹(shù)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等方法，構(gòu)建事件鏈模型，融入試驗(yàn)數(shù)據(jù)、飛行數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、專家判斷等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)量化，利用貝葉斯分析法、專家意見(jiàn)綜合法、蒙特卡羅仿真等方法進(jìn)行不確定性分析與重要度排序，從而綜合反映系統(tǒng)的安全性可靠性水平，并識(shí)別系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，為復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)管理提供決策支持［1］。PRA技術(shù)在航空航天、核電、石化等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用［2?3］，特別是隨著PRA技術(shù)與方法的逐步成熟，其在載人航天領(lǐng)域的運(yùn)用更是得到了極大的關(guān)注。美國(guó)宇航局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）在探月飛船［4］、航天飛機(jī)［5?7］、國(guó)際空間站［8?9］等項(xiàng)目中采用PRA進(jìn)行了定量的安全性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；在軌道空間飛機(jī)（Or?bital Space Plan，OSP）方案設(shè)計(jì)階段，運(yùn)用PRA評(píng)估OSP安全性水平，對(duì)比分析不同設(shè)計(jì)方案的風(fēng)險(xiǎn)［10］。另外，NASA還利用PRA技術(shù)評(píng)估了火星中繼網(wǎng)絡(luò)的可靠性［11］。

近年來(lái)，在國(guó)內(nèi)航天領(lǐng)域也涌現(xiàn)出了一些利用PRA技術(shù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的工程實(shí)踐活動(dòng)。趙麗艷等［12］對(duì)某型運(yùn)載火箭的故障檢測(cè)處理分系統(tǒng)開(kāi)展了PRA工作，得到了具體評(píng)估結(jié)果。劉金燕等［13］針對(duì)載人航天工程交會(huì)對(duì)接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)，提出了基于PRA的可靠性評(píng)估方法，得到了貼近實(shí)際的可靠性評(píng)估結(jié)果，并識(shí)別了對(duì)接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)。

PRA在國(guó)內(nèi)外載人航天領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐表明，PRA是一個(gè)適用于復(fù)雜大系統(tǒng)安全性可靠性風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)方案權(quán)衡與優(yōu)化以及進(jìn)行工程決策等工作的較為有效的方法。PRA方法不僅考慮后果事件的嚴(yán)重度，還會(huì)給出其發(fā)生可能性的大小。尤其在載人航天工程風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)不充足的情況下，利用PRA技術(shù)可以較好地評(píng)價(jià)發(fā)生概率較低但后果較嚴(yán)重的事件。國(guó)內(nèi)PRA技術(shù)的應(yīng)用不多，在空間應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用也相對(duì)較少。

本文在調(diào)研國(guó)內(nèi)外載人航天領(lǐng)域PRA技術(shù)工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，提出空間站空間應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用PRA技術(shù)的實(shí)施策略與流程，并以高微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程為例探討其工程應(yīng)用的可行性，以為空間應(yīng)用系統(tǒng)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作提供參考。

2 國(guó)外載人航天領(lǐng)域PRA技術(shù)的應(yīng)用

NASA在多個(gè)載人航天項(xiàng)目中應(yīng)用了PRA技術(shù)，其應(yīng)用PRA的目的也有所不同，歸納起來(lái)可以分為設(shè)計(jì)方案權(quán)衡、安全性可靠性評(píng)價(jià)、重大在軌活動(dòng)工程決策等三個(gè)方面。

2.1 基于PRA技術(shù)的設(shè)計(jì)方案權(quán)衡

NASA利用載人探測(cè)飛行器（Crew Explora?tion Vehicle，CEV）執(zhí)行探月任務(wù)，在CEV設(shè)計(jì)階段開(kāi)展的PRA工作［4］。通過(guò)PRA分析，評(píng)估出航天員傷亡（Loss of Crew，LOC）與任務(wù)失?。↙oss of Mission，LOM）的發(fā)生概率，如表1所示。

表1 CEV后果狀態(tài)發(fā)生概率Table 1 The probability of CEV end states

此外，NASA利用RPA技術(shù)，對(duì)CEV進(jìn)行了設(shè)計(jì)方案權(quán)衡分析，例如CEV主動(dòng)熱控系統(tǒng)有兩條冗余管路，去除其中一條后，僅使LOC發(fā)生概率增加了5%左右，對(duì)后果狀態(tài)影響較小，說(shuō)明單管路條件下系統(tǒng)安全性可靠性依然較高。

從上面CEV設(shè)計(jì)方案權(quán)衡案例可以看出，利用PRA對(duì)CEV不同的設(shè)計(jì)方案權(quán)衡主要是對(duì)比分析去除某子系統(tǒng)的一個(gè)設(shè)計(jì)組件或者去除某子系統(tǒng)前后后果狀態(tài)發(fā)生概率的變化，分析結(jié)果是相對(duì)值，根據(jù)分析結(jié)果確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

2.2 基于PRA技術(shù)的安全性可靠性評(píng)價(jià)

2.2.1 航天飛機(jī)PRA

1995年，對(duì)航天飛機(jī)完成了首次PRA的工作［5］。航天飛機(jī)應(yīng)用PRA主要是為了評(píng)估出機(jī)毀人亡（Loss of Crew and Vehicle，LOCV）的發(fā)生概率，并識(shí)別系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。在2009年對(duì)航天飛機(jī)LOCV的評(píng)估結(jié)果為1／85［6］。

此外，航天飛機(jī)PRA也有效支持了出艙維修活動(dòng)［7］。在航天飛機(jī)STS?125飛行任務(wù)中，利用PRA技術(shù)，得到了艙外維修任務(wù)失敗和艙外航天員傷亡這兩種后果狀態(tài)的發(fā)生概率分別為3.09 ×10－2和3.29×10－4，還得到了導(dǎo)致這兩種后果狀態(tài)的主要風(fēng)險(xiǎn)誘因。

在航天飛機(jī)的PRA應(yīng)用中可以得出，航天飛機(jī)PRA主要用在成熟階段，數(shù)據(jù)量較為充足，其有效評(píng)估了航天飛機(jī)后果狀態(tài)的發(fā)生概率，并對(duì)識(shí)別出的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了改進(jìn)，有效支持了航天飛機(jī)的升級(jí)活動(dòng)。

2.2.2 國(guó)際空間站PRA

PRA是國(guó)際空間站（International Space Sta?tion，ISS）定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵方法，ISS項(xiàng)目利用PRA主要用于量化航天員、空間站安全性風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)ISS在軌活動(dòng)的工程決策問(wèn)題提供有力支持［8］。ISSPRA主要定義了三種關(guān)鍵的后果狀態(tài)和三種非關(guān)鍵的后果狀態(tài)。其中，關(guān)鍵的后果狀態(tài)包括站毀人亡（LOCV）、航天員傷亡（LOC）、航天員緊急撤離（Evacuation，EVAC）。非關(guān)鍵的后果狀態(tài)包括密封艙損壞（LOM）、子系統(tǒng)失效（Loss of System，LOS）、碰撞（Collision，COL）。

利用PRA技術(shù)，得到了一些重要結(jié)論。例如，導(dǎo)致站毀人亡最可能的原因是空間站遭受到微流星體、大量空間碎片的沖擊，疾病是導(dǎo)致LOC和EVAC的最大風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)這些結(jié)論，我們可以采取積極應(yīng)對(duì)措施，比如實(shí)時(shí)監(jiān)控空間站附近的空間碎片、增強(qiáng)航天員體質(zhì)、凈化空間站生活環(huán)境，以降低不良后果狀態(tài)發(fā)生的可能性。

2.3 基于PRA技術(shù)的重大在軌活動(dòng)工程決策

利用PRA技術(shù)對(duì)ISS重大在軌活動(dòng)的不同方案進(jìn)行權(quán)衡分析，在ISS的工程決策中發(fā)揮了重要的作用，進(jìn)一步體現(xiàn)了PRA的價(jià)值。

1）空間站推遲維修活動(dòng)［9］

ISS常規(guī)的維修方案是在交會(huì)對(duì)接期間航天員進(jìn)行維修活動(dòng)，另一種維修方案是將所有維修任務(wù)推遲到航天飛機(jī)與ISS對(duì)接后再執(zhí)行。利用PRA對(duì)兩種方案進(jìn)行權(quán)衡分析，結(jié)果表明：推遲維修活動(dòng)方案將會(huì)減少科研時(shí)間；但如果改進(jìn)方案，只推遲不緊急的維修任務(wù)，則會(huì)相對(duì)于將所有維修活動(dòng)都推遲這一方案提高2到3倍的科研時(shí)間。

2）空間站配置救援飛船［9］

為提供一種更安全的航天員逃逸系統(tǒng)，ISS項(xiàng)目組考慮用X?38飛船替換現(xiàn)有的聯(lián)盟號(hào)救援飛船或與聯(lián)盟號(hào)配合使用。利用PRA權(quán)衡分析對(duì)不同數(shù)量的航天員采用不同救援飛船配置方案的風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果表明：兩種飛船配置數(shù)量相同時(shí)，X?38比聯(lián)盟號(hào)更加安全；將這兩個(gè)獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造的飛船組合配置使用時(shí)，LOC的風(fēng)險(xiǎn)最小。

從上面兩個(gè)ISS重大工程決策案例中可以看出，在ISS運(yùn)營(yíng)階段，主要是在利用PRA對(duì)一些重大活動(dòng)的不同方案進(jìn)行權(quán)衡分析的基礎(chǔ)上，由工程總體做出決策，選擇最佳方案。

2.4 PRA技術(shù)的工程適用性分析

綜上可知，PRA可以有效評(píng)估復(fù)雜系統(tǒng)的安全性可靠性水平，在方案設(shè)計(jì)階段和運(yùn)營(yíng)階段有效支持對(duì)不同方案的權(quán)衡分析，但由于PRA技術(shù)比較復(fù)雜，對(duì)數(shù)據(jù)需求量較大，因此需要根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的特點(diǎn)來(lái)確定PRA技術(shù)是否適用。在此基礎(chǔ)上，本文歸納總結(jié)了PRA技術(shù)在載人航天領(lǐng)域的工程適用性，如表2所示。

表2 PRA技術(shù)的工程適用性分析Table 2 The applicability analysis of PRA in manned space project

由表2可以得出以下結(jié)論：

1）PRA技術(shù)在載人航天領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，但由于PRA技術(shù)本身建模方法和數(shù)據(jù)分析方法比較復(fù)雜，所以目前主要應(yīng)用在安全性可靠性評(píng)價(jià)、方案權(quán)衡和工程決策這三個(gè)方面；

2）在應(yīng)用PRA時(shí)，針對(duì)不同研究對(duì)象及應(yīng)用目的，PRA建模方法略有差異，對(duì)數(shù)據(jù)需求量大小也有所不同，用于安全性可靠性評(píng)價(jià)時(shí)需要的數(shù)據(jù)量最大；

3）PRA建模與數(shù)據(jù)方法復(fù)雜、數(shù)據(jù)需求量大是實(shí)施PRA的難點(diǎn)，在應(yīng)用時(shí)需要重點(diǎn)解決這幾個(gè)問(wèn)題。

下面將根據(jù)PRA技術(shù)的工程適用性，結(jié)合空間應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用載荷的特點(diǎn)，來(lái)分析PRA技術(shù)在空間應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用前景。

3 空間應(yīng)用系統(tǒng)PRA技術(shù)的應(yīng)用前景分析

3.1 空間應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用載荷特點(diǎn)

從安全性、可靠性的角度，空間應(yīng)用載荷具有以下主要特點(diǎn)：

1）種類繁多，集成化程度高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜

大規(guī)模的空間應(yīng)用將會(huì)帶來(lái)更多的安全性問(wèn)題。應(yīng)用系統(tǒng)有效載荷種類繁多，載荷危險(xiǎn)源也相應(yīng)增多，比如激光、高溫燃燒等。而且空間應(yīng)用系統(tǒng)集成化程度較高，危險(xiǎn)源較為集中，故障類型也多種多樣，有的故障還與時(shí)序有關(guān)，若對(duì)復(fù)雜的載荷進(jìn)行安全性可靠性評(píng)估工作，一般的可靠性框圖、事件樹(shù)、故障樹(shù)等方法有時(shí)難以勝任，需要利用PRA這一綜合化的方法來(lái)評(píng)估。

2）特定實(shí)驗(yàn)需要航天員深度參與

一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)需要航天員參與才能完成，例如實(shí)驗(yàn)樣品更換、消耗品補(bǔ)加以及艙內(nèi)外有效載荷的維修與升級(jí)等。在航天員參與實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，接觸危險(xiǎn)源的機(jī)會(huì)增多，可利用PRA來(lái)量化風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程和航天員操作規(guī)程，從而保障開(kāi)展空間科學(xué)與應(yīng)用任務(wù)時(shí)航天員不受到傷害。

3）載荷長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)，需要維修補(bǔ)給

對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)、任務(wù)周期長(zhǎng)的有效載荷，需要做好維護(hù)工作，及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)故障，并盡快處理故障，避免導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，保證有效載荷安全可靠地工作。對(duì)于維修補(bǔ)給工作，有時(shí)會(huì)涉及維修工作的優(yōu)先順序、補(bǔ)給策略等問(wèn)題，可用PRA來(lái)評(píng)估不同維修方案的風(fēng)險(xiǎn)，支持制定最優(yōu)的維修策略。

根據(jù)空間應(yīng)用系統(tǒng)特點(diǎn)可以看出，空間應(yīng)用載荷高度復(fù)雜，航天員深度參與，在軌運(yùn)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng)，故障類型多種多樣，有必要使用PRA來(lái)開(kāi)展相應(yīng)安全性可靠性工作，但由于PRA技術(shù)復(fù)雜，并不是適用所有定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作，因此需要明確空間應(yīng)用系統(tǒng)PRA的應(yīng)用范圍。

3.2 空間應(yīng)用系統(tǒng)PRA的應(yīng)用范圍

在載人航天領(lǐng)域中，對(duì)空間應(yīng)用載荷進(jìn)行PRA分析的示例相對(duì)較少，其主要原因就是空間應(yīng)用載荷追求先進(jìn)性，大量采用先進(jìn)技術(shù)導(dǎo)致了PRA分析所需的先驗(yàn)信息相對(duì)較少，PRA技術(shù)應(yīng)用受到制約。另外，PRA技術(shù)更加適用于具有明顯時(shí)間序列過(guò)程的事件鏈，對(duì)于空間應(yīng)用與科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，由于需要航天員的參與，往往難以表征航天員的參與過(guò)程。

根據(jù)載人航天PRA技術(shù)的工程適用性，并結(jié)合我國(guó)空間站應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)，可梳理出空間應(yīng)用系統(tǒng)采用PRA技術(shù)的解決思路，如表3所示。

表3 空間應(yīng)用系統(tǒng)PRA應(yīng)用范圍Table 3 The app lication scope of PRA in space app lication system

3.3 空間應(yīng)用系統(tǒng)PRA的實(shí)施策略

空間應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)載荷產(chǎn)品的特點(diǎn)、重要程度、復(fù)雜程度、所處階段以及產(chǎn)品層次等因素，選擇合適的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。PRA在空間應(yīng)用系統(tǒng)適用情況如表4所示。

表4 PRA在不同產(chǎn)品類型、研制階段與產(chǎn)品層次的適用情況Tab le 4 The app lication of PRA in different product types，different development phases and dif?ferent product hierarchies

空間應(yīng)用系統(tǒng)PRA主要包括基于事件鏈的建模方法和基于不確定性分析數(shù)據(jù)分析方法。利用收集到的多種數(shù)據(jù)，結(jié)合相應(yīng)的建模方法，并進(jìn)行不確定性分析，從而全面分析風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果。由于PRA建模和數(shù)據(jù)分析較為復(fù)雜，有時(shí)需要利用專用的PRA軟件支持風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作。PRA技術(shù)實(shí)施方案可按圖1所示開(kāi)展。

4 空間應(yīng)用系統(tǒng)PRA實(shí)施流程及建模示例

4.1 空間應(yīng)用系統(tǒng)PRA實(shí)施流程

根據(jù)空間應(yīng)用系統(tǒng)安全性、可靠性分析的工作基礎(chǔ)，基于PRA技術(shù)的空間應(yīng)用系統(tǒng)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)工作可按圖2所示流程開(kāi)展。

4.2 空間應(yīng)用載荷PRA建模示例

下面以空間站的高微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程為例，簡(jiǎn)要描述PRA技術(shù)應(yīng)用的具體過(guò)程。微重力懸浮實(shí)驗(yàn)旨在充分利用空間站微重力環(huán)境，支持等效原理驗(yàn)證等基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由內(nèi)部實(shí)驗(yàn)支持子系統(tǒng)（內(nèi)體）、隨動(dòng)跟蹤子系統(tǒng)（外體）、外部支持與監(jiān)視子系統(tǒng)、真空抽氣子系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)和無(wú)線傳能子系統(tǒng)構(gòu)成。在準(zhǔn)備工作完成后，實(shí)驗(yàn)將完成懸浮系統(tǒng)抽真空、把懸浮系統(tǒng)推出并控制到實(shí)驗(yàn)區(qū)域、內(nèi)部實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與外部隨動(dòng)跟蹤系統(tǒng)解鎖、聯(lián)合控制內(nèi)外系統(tǒng)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)、結(jié)束后收回充氣等過(guò)程。

微重力實(shí)驗(yàn)過(guò)程PRA采用面向任務(wù)階段的事件鏈建模方法，綜合運(yùn)用事件樹(shù)和故障樹(shù)，來(lái)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)過(guò)程的事件鏈模型，如圖3。后果狀態(tài)初步定義為：任務(wù)成功（OK）、任務(wù)失?。↙OM）、航天員受傷（LOC）。

圖3所示微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)事件鏈模型中，后果狀態(tài)M1?M9表示可以細(xì)分的子事件鏈。例如，M1、M2和M3細(xì)分的事件鏈如圖4所示。

懸浮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)PRA事件鏈建模示例旨在說(shuō)明空間應(yīng)用載荷PRA的適用性，說(shuō)明可應(yīng)用PRA技術(shù)對(duì)空間應(yīng)用載荷進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。由于懸浮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于方案設(shè)計(jì)階段，相關(guān)產(chǎn)品數(shù)據(jù)缺乏。在可用于PRA分析的數(shù)據(jù)增多后，將可在該事件鏈模型的基礎(chǔ)上融入數(shù)據(jù)信息得到后果狀態(tài)的定量評(píng)估結(jié)果從而進(jìn)行完整的PRA分析。

圖4所示PRA模型是為了對(duì)單次懸浮實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程進(jìn)行安全性可靠性評(píng)價(jià)，除此之外，還可以針對(duì)某一特定危險(xiǎn)源建模量化分析其安全性風(fēng)險(xiǎn)，以及對(duì)懸浮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行權(quán)衡分析，支持確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

5 結(jié)論

1）可在空間應(yīng)用載荷方案設(shè)計(jì)階段、建造階段和使用階段等多個(gè)階段應(yīng)用PRA進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；

2）利用PRA不僅可定量評(píng)估載荷產(chǎn)品使用過(guò)程的可靠性，針對(duì)載荷某一特定危險(xiǎn)源，定量評(píng)估載荷的安全性水平，還可以對(duì)載荷不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行方案權(quán)衡；

3）應(yīng)建立PRA數(shù)據(jù)庫(kù)，收集積累載荷產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息，為開(kāi)展PRA工作奠定基礎(chǔ)。

（References）

［1］ 鄭恒，周海京.概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［M］.國(guó)防工業(yè)出版社，2011，：2?3. Zheng Heng，Zhou Haijing.Probabilistic Risk Assessment［M］.National Defense Industry Press.2011：2?3.（in Chi?nese）

［2］ NASA／SP?2011?3421 Probabilistic Risk Assessment Proce?dures Guide for NASA Managers and Practitioners［M］. Washington，DC：NASA，2011：1?2.

［3］ Zamanali J.Probabilistic?risk?assessment applications in the nuclear?power industry［J］.IEEE transactions on reliability，1998，47（3）：SP361?SP364.

［4］ Prassinos PG，Stamatelatos M G，Young J，et al.Constellation Probabilistic Risk Assessment（PRA）：design consideration for the CEV［R］.OSMA?PRA?07?01，2006.

［5］ Maggio G.Space shuttle probabilistic risk assessment：meth?odology and application［C］／／Reliability and Maintainability Symposium，1996 Proceeding.Las Vegas：IEEE，1996：121?132.

［6］ Hamlin T L，Canga M A，Boyer R L，etal.2009 space shut?tle probabilistic risk assessment overview［C］／／10th Interna?tional Probabilistic Safety Assessment and Management Con?ference.7?11 Jun 2010.JSC?CN?19734，JSC?CN?20739.

［7］ Bigler M，Canga M A，Duncan G.Extravehicular activity probabilistic risk assessment overview for thermal protection system repair on the Hubble space telescope servicingmission［C］／／10th International Probabilistic Safety Assessment and Management Conference（PSAM 10）；7?11 Jun.2010；Seat? tle，WA；United States.JSC?CN?20736.

［8］ Smith C A.Probabilistic risk assessment for the international space station［C］／／Joint ESA?NASA Space?Flight Safety Con?ference.2002，486：319

［9］ Perera J，Holsomback J.Use of probabilistic risk assessments for the space station program［C］／／2004 IEEE Aerospace Conference Proceedings（IEEE Cat.No.04TH8720），2004，pp.517.

［10］ Rogers JH，Safie FM，Stott JE，etal.Application of proba?bilistic risk assessment during conceptual design for the NASA orbital space plane［C］／／International Conference on Probabi?listic Safety Assessment and Management.14?18 Jun 2004.

［11］ Meshkat L，Girerd A，Edwards C D.An integrated approach for the probabilistic risk assessment of themars relay network［C］／／RAMS′06.Annual Reliability and Maintainability Symposium，2006.IEEE，2006：618?623.

［12］ 趙麗艷，顧基發(fā).概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（PRA）方法在我國(guó)某型號(hào)運(yùn)載火箭安全性分析中的應(yīng)用［J］.系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2000（6）：91?97. Zhao Liyan，GuJifa.The application of probabilistic risk as?sessment approach to the safety analysis of one specific type of launch vehicle in China［J］.System Engineering Theory and Practice，2000（6）：91?97.（in Chinese）

［13］ 劉金燕，鄭恒，鄭云青，等.基于概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的對(duì)接機(jī)構(gòu)可靠性評(píng)估［J］.載人航天，2012，18（3）：41?45. Liu Jinyan，Zheng Heng，Zheng Yunqing，etal.Probabilistic risk assessment?based reliability assessmentof dockingmecha?nism［J］.Manned Spacefilght，2012，18（3）：41?45.（in Chinese）

Engineering Practice of Probabilistic Risk Assessment in M anned Spaceflight and Its Prospect Analysis in Space Application System

JIE Yongshi，WANGWei，WANG Gong，Jia Xinjian
（Technology and Engineering Center for Space Utilization，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100094，China）

The engineering practice of the probabilistic risk assessment（PRA）in manned space?flight abroad was systematically summarized and the engineering applicability of PRA in manned spaceflight such as the application scope，the applicable object and the implementation condition were thoroughly analyzed.Considering the characteristics of the science payloads of the space appli?cation system in China’s space station and the demands of space science and application experi?ments，the application prospect of PRA in the space application system was preliminarily analyzed，and the implementation strategy and process of promotion and application of PRA in the space appli?cation system were proposed.In the end，a PRA modeling example of science experiment in micro?gravity was given，and its feasibility in engineering application was discussed，whichmay provide a reference for the quantitative risk assessment of space science and application experiments.

manned spaceflight；probabilistic risk assessment；space station；space application sys?tem

V528

A

1674?5825（2017）01?0098?06

2015?09?22；

2016?12?22

節(jié)永師，男，碩士研究生，研究方向?yàn)楹教飚a(chǎn)品安全性、可靠性工程。E?mail：jieyongshi14＠csu.ac.cn