宋永生，李 鐸，陳劭睿

（北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076）

1 商業(yè)航天與商業(yè)航天測(cè)控的概念

在“馬斯克”“SPACE X”“海上回收”等關(guān)鍵詞被公眾和媒體追逐消費(fèi)，“商業(yè)航天”作為一個(gè)新概念成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，但對(duì)商業(yè)航天的理解不一。

總的來說，空間的商業(yè)開發(fā)基于兩個(gè)方向發(fā)展：商業(yè)化和私營(yíng)化。一方面，商業(yè)化在于鼓勵(lì)航天從業(yè)企業(yè)在航天活動(dòng)中通過經(jīng)濟(jì)手段獲得相應(yīng)的產(chǎn)品、服務(wù)和技術(shù)，從而獲得盈利，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化空間的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)；另一方面，私營(yíng)化在于政府機(jī)構(gòu)從市場(chǎng)中的私營(yíng)部門獲得所需要的航天產(chǎn)品和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)更低成本、更高效率的航天活動(dòng)。

航天活動(dòng)也正是基于國(guó)家行為拓展至民用，而后拓展商用的順序，逐步發(fā)展演進(jìn)。商業(yè)航天正是以市場(chǎng)化形式運(yùn)行，企業(yè)在服務(wù)商業(yè)市場(chǎng)的同時(shí)獲得利潤(rùn)。可以預(yù)見的是，商業(yè)航天將沿襲從公立到私營(yíng)的過程，未來可以分為空間平臺(tái)、發(fā)射服務(wù)、載人技術(shù)、精密微動(dòng)技術(shù)、空間登陸技術(shù)、衛(wèi)星在軌服務(wù)、空間資源探索和能源應(yīng)用等多個(gè)部分。其中，測(cè)控技術(shù)是航天實(shí)踐中不可或缺的功能模塊，特別是在火箭發(fā)射和衛(wèi)星跟軌等領(lǐng)域。

測(cè)控的基礎(chǔ)工作包括三部分：跟蹤，遙測(cè)和遙控。通過追蹤飛行器的位置，接收飛行器下行信號(hào)，確定飛行器工作狀態(tài)，向飛行器上注指令數(shù)據(jù)等，每個(gè)環(huán)節(jié)其實(shí)都離不開測(cè)控通信服務(wù)。截至2018年底，國(guó)內(nèi)已有數(shù)家公司完成了在國(guó)內(nèi)外主要測(cè)控區(qū)域的測(cè)控建站工作，商業(yè)航天測(cè)控逐漸具備了一定的測(cè)控資源，初具規(guī)模。

2 商業(yè)航天測(cè)控現(xiàn)狀

目前，從國(guó)內(nèi)外情況看，測(cè)控資源（包括地面站和控制中心）的隸屬關(guān)系有作為國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施，國(guó)際組織地面站組網(wǎng)、商業(yè)衛(wèi)星或測(cè)控公司自組網(wǎng)絡(luò)。其中，商業(yè)測(cè)控隨著在軌衛(wèi)星的增加呈現(xiàn)出迅速擴(kuò)張的勢(shì)頭。從國(guó)外商業(yè)測(cè)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來看，一般可以依據(jù)測(cè)控服務(wù)是否自給自足分為兩種運(yùn)營(yíng)模式，一種是自有測(cè)控站，如美國(guó)的軌道成像公司、一網(wǎng)公司等都采用這種模式；另一種則是通過購(gòu)買商業(yè)測(cè)控服務(wù)滿足商業(yè)發(fā)射和在軌運(yùn)行的測(cè)控工作。

對(duì)我國(guó)而言，航天產(chǎn)業(yè)的開放勢(shì)必帶動(dòng)著航天測(cè)控面向市場(chǎng)化、商業(yè)化、私營(yíng)化。服務(wù)模式和發(fā)展經(jīng)驗(yàn)也要向國(guó)外學(xué)習(xí)，不但要降低測(cè)控服務(wù)的組網(wǎng)、維護(hù)、運(yùn)營(yíng)服務(wù)成本，提高測(cè)控服務(wù)的穩(wěn)定性和效率，同時(shí)要積極參與國(guó)際合作與競(jìng)爭(zhēng)，立足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，擴(kuò)展國(guó)際布局。

從國(guó)內(nèi)發(fā)展情況來看，未來商業(yè)航天的興起會(huì)導(dǎo)致在軌商業(yè)衛(wèi)星呈爆發(fā)式增長(zhǎng)發(fā)展態(tài)勢(shì)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，未來10年內(nèi)小衛(wèi)星（小于1，000kg）領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)發(fā)射需求約1，700顆，其中低傾角衛(wèi)星約300顆；國(guó)外發(fā)射需求約6，200顆，預(yù)計(jì)2020年起，國(guó)內(nèi)外小衛(wèi)星年發(fā)射量將達(dá)410顆，發(fā)射市場(chǎng)需求旺盛。

諸如衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等類似計(jì)劃將帶來更多微小衛(wèi)星“星座”組網(wǎng)的地面測(cè)控需求，這也對(duì)測(cè)控提出了更多要求：一是目標(biāo)多、分布廣，全天候測(cè)控需要更多測(cè)控范圍；二是軌道接近，多目標(biāo)入站同時(shí)測(cè)量和數(shù)據(jù)接收，有更高的技術(shù)難度。而現(xiàn)有的國(guó)家傳統(tǒng)航天測(cè)控資源，需要完成更多國(guó)家級(jí)任務(wù)，因此，適度鼓勵(lì)商業(yè)航天，商業(yè)測(cè)控參與在軌商業(yè)衛(wèi)星的管理，是對(duì)傳統(tǒng)航天測(cè)控體系的有效補(bǔ)充，勢(shì)在必行。

3 商業(yè)航天測(cè)控管理

無論是傳統(tǒng)航天測(cè)控還是商業(yè)航天測(cè)控，其管理模式基本相同，由任務(wù)中心和地面站組成。由于地球曲率影響，為滿足近地軌道衛(wèi)星對(duì)火箭、衛(wèi)星的全航程聯(lián)測(cè)需求，必須采用分布在不同地點(diǎn)的多地面站聯(lián)網(wǎng)“接力”完成測(cè)控任務(wù)，這種聯(lián)網(wǎng)可以是某一測(cè)控體制下的多地面站聯(lián)網(wǎng)，也可以是不同測(cè)控體制下的多地面站聯(lián)網(wǎng)。對(duì)于商業(yè)中低軌衛(wèi)星，商業(yè)測(cè)控公司自建測(cè)控網(wǎng)比較合理的方式是：一是圍繞主要測(cè)控任務(wù)測(cè)控區(qū)域建立測(cè)控站點(diǎn)；二是對(duì)于非主要測(cè)控區(qū)域購(gòu)買其他商業(yè)測(cè)控公司測(cè)控服務(wù)；三是利用國(guó)家航天測(cè)控網(wǎng)完成測(cè)控支持。

商業(yè)測(cè)控企業(yè)積極探索管理的新模式，建造自有測(cè)控中心、測(cè)控站網(wǎng)絡(luò)保障商業(yè)衛(wèi)星在軌飛行控制。

（1）火箭遙測(cè)任務(wù)的國(guó)際組網(wǎng)。火箭遙測(cè)是商業(yè)測(cè)控的“硬骨頭”，需要在極短的時(shí)間內(nèi)保障火箭信號(hào)連接和數(shù)據(jù)接收傳輸正常。這需要測(cè)控弧段覆蓋火箭發(fā)射全航程，商業(yè)航天測(cè)控自行建站，在境外建設(shè)地面站，境內(nèi)外測(cè)控站聯(lián)動(dòng)交互完成任務(wù)。同時(shí)，增強(qiáng)測(cè)控新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用和迭代，合理增強(qiáng)實(shí)況測(cè)量能力，拓展測(cè)控頻段。

（2）在軌衛(wèi)星狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)。衛(wèi)星實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)可以支持對(duì)外聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，用戶經(jīng)由終端向商業(yè)測(cè)控中心索取來自衛(wèi)星的數(shù)據(jù)包，并可以通過商業(yè)測(cè)控站向衛(wèi)星發(fā)送指令。特別指出要對(duì)商業(yè)衛(wèi)星的測(cè)控流程和接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，以便標(biāo)準(zhǔn)化管理，建立商業(yè)衛(wèi)星企業(yè)與測(cè)控企業(yè)的長(zhǎng)期合作關(guān)系。

（3）項(xiàng)目進(jìn)度和可靠性管理。項(xiàng)目的可靠性一方面來自于設(shè)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(cè)控中，火箭遙測(cè)要求更高的時(shí)效性，而衛(wèi)星運(yùn)行則要求整體統(tǒng)籌協(xié)調(diào)能力。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，要及時(shí)對(duì)設(shè)備和信息進(jìn)行篩選和更新，并按照重要層級(jí)、分系統(tǒng)關(guān)系和合作單位等方面進(jìn)行分類，以便在因子分析下對(duì)下一步處置進(jìn)行判斷，并不斷獲取新的反饋。

（4）商業(yè)航天測(cè)控應(yīng)具有約束性。商業(yè)航天雖然按照市場(chǎng)機(jī)制運(yùn)行，但由于航天的特殊性質(zhì)，任何航天發(fā)射行為影響范圍巨大。商業(yè)航天測(cè)控作為航天的一環(huán)，同時(shí)也必須受國(guó)際規(guī)則、各國(guó)國(guó)家法律、無線電頻率許可等的約束，要符合國(guó)家安全和公共安全利益。

4 結(jié)束語

隨著商業(yè)航天的蓬勃發(fā)展，各類型功能傳感設(shè)備的出現(xiàn)和運(yùn)用，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展，商業(yè)測(cè)控將更加及時(shí)、全面、準(zhǔn)確地獲取、解算、傳輸數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)和信息及時(shí)科學(xué)地實(shí)行任務(wù)管理，保障火箭發(fā)射任務(wù)和在軌衛(wèi)星任務(wù)的高效管理，不斷提高測(cè)控服務(wù)的可靠性和穩(wěn)定性。