毛林全， 李健十， 劉 晉

（1.中國(guó)載人航天工程辦公室， 北京 100720； 2.中國(guó)空間技術(shù)研究院， 北京 100094）

1 引言

隨著航天技術(shù)的發(fā)展和成熟，尤其是近年來全球商業(yè)航天的蓬勃興起，較大規(guī)模的低軌通信導(dǎo)航遙感融合衛(wèi)星星座呈爆炸式發(fā)展，進(jìn)一步加劇了近地軌道頻率軌道資源的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，使得不同類型航天器潛在的相互干擾問題日趨凸顯。 因此，載人航天器特別是長(zhǎng)期在軌運(yùn)行空間站，其使用頻率軌道的保護(hù)和協(xié)調(diào)問題顯得愈加突出和重要。 同時(shí)，國(guó)際有關(guān)低軌航天器頻率使用的規(guī)則日益完善，使得航天器頻率軌道的設(shè)計(jì)和使用更加有章可循，所以必須對(duì)相關(guān)國(guó)際規(guī)則有充分的了解和掌握，才能有效保護(hù)和充分利用日益稀缺的頻率軌道資源。 目前，國(guó)內(nèi)對(duì)一般通用的空間頻率軌道使用規(guī)則以及無人航天器頻率軌道使用規(guī)則研究較多，但缺少對(duì)包括空間站在內(nèi)的載人航天器頻率使用規(guī)則的專門研究。

航天器頻率軌道的申請(qǐng)、協(xié)調(diào)和維護(hù)作為一項(xiàng)技術(shù)性非常強(qiáng)的管理工作，需要對(duì)有關(guān)管理機(jī)構(gòu)、管理規(guī)則和具體技術(shù)問題全面了解和掌握。本文簡(jiǎn)要介紹有關(guān)頻率軌道管理的國(guó)際機(jī)構(gòu)，分析解讀相關(guān)規(guī)則，并在全面系統(tǒng)整理空間站及其頻率使用國(guó)際規(guī)則的基礎(chǔ)上，針對(duì)空間站的特性提出有關(guān)建議，以期對(duì)中國(guó)空間站建造和運(yùn)營(yíng)的頻率使用提供有益參考。

2 管理協(xié)調(diào)部門相關(guān)職能

空間頻率軌道資源作為一種特殊的國(guó)際性資源，是空間站建設(shè)實(shí)施必要的、不可或缺的前提條件，其重要性不言而喻。 因此，得到了包括國(guó)際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union，ITU）、空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)（Consultative Committee for Space Data Systems，CCSDS）、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Organization for Standardi?zation，ISO）， 以及空間頻率協(xié)調(diào)組（Space Frequency Coordination Group，SFCG）等在內(nèi)的政府間或非政府間國(guó)際組織的高度重視。 各類國(guó)際組織均針對(duì)有關(guān)頻率劃分、使用、保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、共用條件和分析方法等設(shè)立專門的研究部門進(jìn)行研究，以期實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，為空間站項(xiàng)目的順利實(shí)施創(chuàng)造保障條件和奠定規(guī)則基礎(chǔ)。

目前，國(guó)際間的頻率軌道規(guī)劃和使用協(xié)調(diào)主要在ITU 的規(guī)則框架內(nèi)進(jìn)行，各個(gè)國(guó)家的主管部門在此基礎(chǔ)上結(jié)合本國(guó)國(guó)情制定相應(yīng)的國(guó)家頻率管理法規(guī)政策。 同時(shí)，在ITU 與各國(guó)主管部門之間還有一些國(guó)際專門組織結(jié)合特定行業(yè)特點(diǎn)，根據(jù)應(yīng)用需求在全球范圍內(nèi)參與頻率軌道資源的管理及協(xié)調(diào)。 例如由多國(guó)空間機(jī)構(gòu)（Space Agency）共同組成的CCSDS 一直在推動(dòng)空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的傳輸標(biāo)準(zhǔn)化，目的就是在空間任務(wù)中能以統(tǒng)一傳輸頻率的標(biāo)準(zhǔn)化方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和處理；再如依照航天數(shù)據(jù)通信特點(diǎn)，為了保證空間開放系統(tǒng)互聯(lián)，在軌系統(tǒng)通信體制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就必須依從ISO 制定的開放系統(tǒng)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)格式。 在頻率分配方面，ISO 與CCSDS 這兩個(gè)國(guó)際組織的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也是契合的。

2.1 ITU 的有關(guān)職能

ITU 成立于1865 年，是聯(lián)合國(guó)負(fù)責(zé)信息通信技術(shù)（Information Communication Technology，ICT）事務(wù)的專門機(jī)構(gòu)，目前擁有193 個(gè)成員國(guó)和900 多個(gè)成員。 ITU 的無線電通信局（Radiocommunica?tion Bureau，RB）通過《無線電規(guī)則》（Radio Regula?tions，RR），實(shí)施無線電頻譜和衛(wèi)星軌道的管理，協(xié)調(diào)各成員國(guó)的行動(dòng)，避免不同國(guó)家無線臺(tái)站之間的有害干擾，從而實(shí)現(xiàn)ITU 成員國(guó)之間的廣泛國(guó)際合作、有效和合理使用各種頻率軌道資源。

ITU 中由各領(lǐng)域?qū)＜医M成的不同研究組階段性開展各有側(cè)重的研究工作，共同制定工作框架和研究?jī)?nèi)容，形成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或指導(dǎo)原則，確保現(xiàn)有和未來各類無線電業(yè)務(wù)能夠兼容共用。 具有濃厚的國(guó)際合作背景的空間站尤其受到各國(guó)的高度關(guān)注和重視，ITU 第7 研究組是解決空間站頻率相關(guān)事務(wù)的研究組。

2.2 CCSDS 的有關(guān)職能

隨著20 世紀(jì)60～70 年代航天技術(shù)的快速發(fā)展，特別是正在逐步進(jìn)入大眾視野的載人航天，針對(duì)其多樣化的科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如仍延用傳統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用技術(shù)、多載波或多副載波方式傳輸已無法滿足需求，迫切需要研究尋找一種更簡(jiǎn)單、方便的傳輸方式。 同時(shí)，科學(xué)家及工程技術(shù)人員也逐步認(rèn)識(shí)到空間技術(shù)比其他技術(shù)和工程領(lǐng)域更具有鮮明的國(guó)際性，僅僅依靠一個(gè)國(guó)家的能力來獨(dú)立開發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，迫切需要進(jìn)行國(guó)與國(guó)之間的合作，通過共同投資、共同操作、共享研究成果，進(jìn)而分享技術(shù)成果和分擔(dān)經(jīng)濟(jì)成本。因此，各國(guó)空間機(jī)構(gòu)迫切需要通過一個(gè)組織來提供數(shù)據(jù)處理服務(wù)，從而促進(jìn)國(guó)際空間項(xiàng)目的共同開發(fā)。 故而針對(duì)空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和兼容性接口提出了“交互支持（Cross Support）”概念。 1981 年3月，以NASA 和ESA 為主體組成的工作組（NASA?ESA Working Group，NEWG）首先提出以航天器遙測(cè)數(shù)據(jù)包（Packet Telemetry）和遙控?cái)?shù)據(jù)包（Packet Telecommand）作為空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的切入點(diǎn)。 1982 年1 月，在美國(guó)舉行的空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)國(guó)際講習(xí)班上，這一雙邊活動(dòng)擴(kuò)大到全世界空間機(jī)構(gòu)，并開始討論與空間信息和數(shù)據(jù)系統(tǒng)有關(guān)的共同問題。 同時(shí)，確定了通過創(chuàng)建一個(gè)組織使國(guó)際空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)正式化。 1982 年10月，在法國(guó)召開了CCSDS 的首次會(huì)議。

CCSDS 確定了開發(fā)各類空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的4個(gè)工作組：遙測(cè)、跟蹤和遙控組，信息交換流程組，交互支持操作組以及無線電測(cè)量和軌道數(shù)據(jù)組。到20 世紀(jì)80 年代末，CCSDS 的遙測(cè)、跟蹤和遙控組在遙測(cè)數(shù)據(jù)包和遙測(cè)通道編碼（Telemetry Channel Coding）建議書基礎(chǔ)上發(fā)展出先進(jìn)軌道系統(tǒng)（Advanced Orbiting Systems，AOS）標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)成為了國(guó)際空間站（International Space Station，ISS）的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)基線。

CCSDS 的宗旨定位在各國(guó)空間機(jī)構(gòu)交互支持，開發(fā)超前的標(biāo)準(zhǔn)化解決方案來應(yīng)對(duì)空間任務(wù)數(shù)據(jù)交換的挑戰(zhàn)，旨在增強(qiáng)未來數(shù)據(jù)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展，促進(jìn)空間數(shù)據(jù)互操作性處理技術(shù)的提高。CCSDS 建議書的解決方案和創(chuàng)立最終通過參與機(jī)構(gòu)的集體審議，將用于指導(dǎo)內(nèi)部各個(gè)成員制定標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 ISO 的有關(guān)職能

ISO 成立于1947 年，致力于推廣全球?qū)Ｓ小⒐I(yè)和商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)獨(dú)立的非政府組織，通過提供國(guó)家間的通用標(biāo)準(zhǔn)來促進(jìn)世界貿(mào)易。 目前制定了涵蓋從制成品和技術(shù)到食品安全、農(nóng)業(yè)和醫(yī)療保健等所有方面的2 萬多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

CCSDS 在1991 年與ISO 達(dá)成合作協(xié)議，將CCSDS 部分建議書納入ISO 第20 技術(shù)委員會(huì)（航空器和航天器）的第13 分委員會(huì)，發(fā)展成為正式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 SFCG 的有關(guān)職能

1980 年1 月，ESA 總干事致信NASA 提議創(chuàng)建SFCG，目的是建立一個(gè)非正式平臺(tái)和靈活的研究環(huán)境，通過多邊討論和預(yù)協(xié)調(diào)ITU《無線電規(guī)則》所定義的、共同關(guān)心的空間研究、空間操作、衛(wèi)星地球探測(cè)、衛(wèi)星氣象、衛(wèi)星間等業(yè)務(wù)，來有效解決各空間機(jī)構(gòu)遇到的頻率管理和使用中棘手的難題。

SFCG 工作成果以決議、建議書及報(bào)告形式展現(xiàn)。 各空間機(jī)構(gòu)可以使用這些協(xié)議來充分開發(fā)分配的業(yè)務(wù)頻段，確定受影響領(lǐng)域和協(xié)調(diào)訴求，研究與之相關(guān)的潛在解決方案，規(guī)避相互產(chǎn)生潛在干擾的風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)空間機(jī)構(gòu)間對(duì)當(dāng)前和未來計(jì)劃的及早了解。 另外，通過相互諒解和預(yù)協(xié)調(diào)機(jī)制，及早采取有效技術(shù)措施，推進(jìn)ITU 層面的實(shí)施和應(yīng)用。

3 主要規(guī)則約束

空間站正常工作的可靠和安全的頻率資源主要包括應(yīng)急通信頻率、數(shù)傳頻段和相關(guān)科學(xué)研究以及航天知識(shí)普及的專用載荷頻段。 空間站的頻率使用規(guī)劃以CCSDS 為主導(dǎo)研究和開發(fā)。

3.1 CCSDS 數(shù)據(jù)系統(tǒng)組成

CCSDS 通過20 多年磨合和運(yùn)用實(shí)踐，在2003 年對(duì)其流程進(jìn)行精簡(jiǎn)、擴(kuò)充和改進(jìn)，重新調(diào)整了工作機(jī)制，將組織架構(gòu)定位在空間鏈路業(yè)務(wù)（Space Link Services，SLS）、空間互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)（Space Internetworking Services，SIS）、航天器在軌接口業(yè)務(wù)（Spacecraft Onboard Interface Services，SOIS）、交互支持業(yè)務(wù)（Cross Support Services，CSS）、 任務(wù)操作及信息管理業(yè)務(wù)（Mission Operations and Information Management Services，MOIMS）以及系統(tǒng)工程（System Engineering Area，SEA）6 個(gè)學(xué)科的業(yè)務(wù)領(lǐng)域（area），如圖1 所示。

圖1 CCSDS 研究領(lǐng)域分類Fig.1 Classification of research areas in CCSDS

3.2 S 和X 頻段頻率使用規(guī)范

隨著大量空間任務(wù)的地對(duì)空和空對(duì)地鏈路發(fā)展，使用S 和X 頻段傳輸導(dǎo)航數(shù)據(jù)和測(cè)控指令需求不斷增長(zhǎng)，為了保證多國(guó)合作的空間任務(wù)中航天器上和地面設(shè)備的一致性，1987 年1 月，CCSDS 在《無線電頻率和調(diào)制系統(tǒng)第1 部分－地球站和航天器建議標(biāo)準(zhǔn)》的第2.6.1 節(jié)首次明確提出設(shè)備從上行S／X 頻段轉(zhuǎn)換為下行S／X 頻段的變頻比標(biāo)準(zhǔn)（Transponder Turnaround Frequency Ratios，TTFRs），具體見表1。

表1 空間站S 頻段和X 頻段的TTFRs 要求Table 1 TTFRs requirements for the S and X bands of the space station

3.3 空間站應(yīng)急通信頻率

為了保障載人航天器與地球站控制中心之間的通信保持連續(xù)和可靠，需要為整個(gè)載人航天器飛行任務(wù)期間分配緊急通信頻率資源。 一旦載人航天器飛行過程中發(fā)生緊急情況，可以通過獨(dú)立于測(cè)控鏈路之外的跨國(guó)國(guó)際合作系統(tǒng)快速建立緊急通信鏈路。 緊急通信頻率范圍設(shè)定為：

1） 除2293 ～2297 MHz 頻段外的2290 ～2300 MHz頻段，該頻段可直接或通過數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星間接與地球站快速建立通信聯(lián)系；

2）反之，地球站對(duì)載人航天器的緊急情況處置指令可采用頻率2025 ～2110 MHz 頻段直接或通過數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星發(fā)送至載人航天器；

3）在上述2 個(gè)給定頻段內(nèi)開展特定應(yīng)急通信服務(wù)時(shí)，需要各空間機(jī)構(gòu)及早在SFCG 層面提出和協(xié)調(diào)。

同時(shí)，2.0 GHz 地球站的上行發(fā)射的旁瓣要求按照ITU?R SA. 509 號(hào)建議書設(shè)計(jì)。

3.4 空間站數(shù)傳頻率

為了規(guī)范23 GHz 頻段前向數(shù)傳鏈路的使用，2005 年10 月SFCG 通過了第14－1R2 號(hào)決議，一致要求所有空間機(jī)構(gòu)所屬主管部門要避免除中繼星系統(tǒng)以外，使用22.55 ～23.55 GHz 頻段用于衛(wèi)星間鏈路。 同時(shí)，就仍堅(jiān)持一定使用此頻段作為非中繼星系統(tǒng)的衛(wèi)星間鏈路的問題，各國(guó)達(dá)成了在確保非中繼星系統(tǒng)和射電天文業(yè)務(wù)之間的兼容性前提下，只能使用22.55 ～22.81 GHz 頻段的一致意見。

此外，就使用26 GHz 頻段數(shù)傳鏈路的情況，SFCG 也提出相應(yīng)的要求，并在2002 年10 月做出最初決定，預(yù)留25.25 ～25.60 GHz 和27.225 ～27.5 GHz 頻段作為保護(hù)帶， 允許 25.25 ～27.5 GHz頻段用于近低軌通信。 但隨著研究進(jìn)程的深化，2010 年7 月修訂并再次通過第29－1號(hào)建議書。 根據(jù)ITU 的共用標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)調(diào)框架，認(rèn)為ITU?R SA. 609 號(hào)建議書的26 GHz 頻段保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能有效地保證空間站航天員和空間站的安全，因此明確指出26 GHz 頻段與地面固定移動(dòng)業(yè)務(wù)和空間中繼星的共用原則不能作為空間站涉及安全的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。 但如果航天器不涉及安全的有人或無人空間站信息數(shù)據(jù)的傳輸，則可以引入ITU?R SA. 609 號(hào)建議書保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行協(xié)調(diào)，即：

1）所有干擾源信號(hào)不得超過集總電平，I／N超過－6 dB 的時(shí)間不超過0.1%；

2）到達(dá)地面的功率通量密度應(yīng)該在－115 ～－105 dB（W／（m·MHz））范圍內(nèi)；

3）產(chǎn)生的功率通量密度在靜止軌道中繼衛(wèi)星處不得超過－133 dB（W／（m·MHz））。

但對(duì)于涉及空間站航天員和空間站安全的用頻問題，目前SFCG 仍在研究中。

4 國(guó)際規(guī)則發(fā)展概況

縱觀世界載人航天的發(fā)展歷史，空間站的建造和使用無疑是人類從對(duì)空間探索、研究和認(rèn)識(shí)到開發(fā)、利用和改造的更高階段的產(chǎn)物。 空間站就其基本功能來講就是為人們?cè)诳臻g軌道上提供一個(gè)適合人類生活、發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性而進(jìn)行高效工作的場(chǎng)所。

目前，空間站（Space Station）和空間實(shí)驗(yàn)室（Space Lab）的類別劃分并不是十分清晰，籠統(tǒng)地講，空間站就是長(zhǎng)期運(yùn)行的空間實(shí)驗(yàn)室，空間實(shí)驗(yàn)室就是短期運(yùn)行的空間站。

4.1 國(guó)外空間站的發(fā)展和頻率申報(bào)情況

從1971 年迄今，世界上已成功發(fā)射了12 個(gè)空間站。 其中，蘇聯(lián)／俄羅斯一共獨(dú)立建造和運(yùn)營(yíng)了8 個(gè)空間站，它們是1971 年至1982 年發(fā)射的禮炮1 號(hào)（SALUT－1）至禮炮7 號(hào)（SALUT－7），以及1986 年發(fā)射的和平號(hào)（Mir）空間站；美國(guó)獨(dú)立建造和運(yùn)營(yíng)了1 個(gè)空間站，即1973 年發(fā)射的天空實(shí)驗(yàn)室（SKYLAB）；之后，美國(guó)和俄羅斯歷經(jīng)波折，排除困難，倡導(dǎo)并開創(chuàng)了國(guó)際合作的模式，吸納日本、加拿大、巴西和ESA 包括的11 個(gè)成員國(guó)（法國(guó)、德國(guó)、意大利、英國(guó)、比利時(shí)、丹麥、荷蘭、挪威、西班牙、瑞典、瑞士）在內(nèi)的16 個(gè)國(guó)家參加，共同建造和運(yùn)營(yíng)了人類最大規(guī)模的國(guó)際空間站（ISS）。 ISS 從1998 年開始在軌組裝建造，到2010 年完成并逐步轉(zhuǎn)入正式運(yùn)營(yíng)。

從ISS 的發(fā)展歷程可以清晰地看出，國(guó)際合作的數(shù)據(jù)交互、聯(lián)動(dòng)測(cè)控勢(shì)必帶來各成員國(guó)設(shè)備的互聯(lián)互通，因此為測(cè)控業(yè)務(wù)頻率設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)提出了要求，目的是減少交互帶來的數(shù)據(jù)格式不一致，后期接收處理數(shù)據(jù)繁瑣等問題，并滿足各參加國(guó)空間探索活動(dòng)和國(guó)際科研合作活動(dòng)的多樣化需求。 20 世紀(jì)90 年代初，ITU 建立了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)登記和協(xié)調(diào)電子數(shù)據(jù)庫源，根據(jù)最新公布的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫周報(bào)（截止2021 年4 月6 日，IFIC 2943期），對(duì)目前登記的所有1000 多份非同步衛(wèi)星軌道（Non?Geostationary?Satellite Orbit，NGSO）網(wǎng)絡(luò)資料分類梳理，從ISS 軌道傾角51.6°、參與國(guó)家和軌道高度在340～450 km 等多個(gè)維度分類統(tǒng)計(jì)申報(bào)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)情況，梳理出基于ISS 申報(bào)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)名稱及申請(qǐng)使用頻段情況，如表2 所示。

綜合表2 和ISS 的相關(guān)情況，可以看出ISS 有兩大部分組成，一部分是俄羅斯負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)的俄羅斯軌道段（Russia Operational Segment，ROS），另一部分是多個(gè)國(guó)家共享的美國(guó)軌道段（United States Operational Segment，USOS）。 而從ISS 頻率使用來看，一部分是俄羅斯和美國(guó)為主的，維系空間站正常運(yùn)行的星地測(cè)控、數(shù)據(jù)回傳使用的S 頻段和通過數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的測(cè)控及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息交換的高低速率使用的S、Ku 和Ka 等頻段；另一部分是其他空間機(jī)構(gòu)圍繞著各自多學(xué)科基礎(chǔ)和應(yīng)用科學(xué)研究的空間實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，以及科普教育使用的X 數(shù)傳和UHF 業(yè)余無線電等頻段。

表2 國(guó)際空間站申報(bào)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)情況統(tǒng)計(jì)表［14］Table 2 Statistics on the declaration of satellite networks by ISS［14］

4.2 中國(guó)空間站的發(fā)展和頻率申報(bào)情況

中國(guó)在總結(jié)和借鑒俄羅斯載人航天循序漸進(jìn)和美國(guó)爭(zhēng)先跳躍發(fā)展方式的基礎(chǔ)上，形成了具有中國(guó)特色的“三步走”載人航天發(fā)展戰(zhàn)略：第一步，以飛船為起步，發(fā)射無人和載人飛船，將航天員安全送入太空，進(jìn)行適量的對(duì)地觀測(cè)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)；第二步，在第一艘載人飛船發(fā)射成功后，突破航天員出艙、航天器交會(huì)對(duì)接的關(guān)鍵技術(shù)，研制空間實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)航天員中期駐留，開展一定規(guī)?？臻g應(yīng)用；第三步，獨(dú)立研制空間站，開展較大規(guī)模和全方位的空間應(yīng)用。

中國(guó)在2010 年9 月正式批準(zhǔn)實(shí)施空間站工程，到目前為止已獨(dú)立建造和運(yùn)營(yíng)了2 個(gè)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的空間站（亦稱空間實(shí)驗(yàn)室），它們分別是2011 年發(fā)射的天宮一號(hào)和2016 年發(fā)射的天宮二號(hào)。 此外，以2021 年4 月29 日發(fā)射的天和核心艙為標(biāo)志，中國(guó)已正式步入建造自己真正的空間站時(shí)代，計(jì)劃2022 年完成。

中國(guó)空間站的頻率申請(qǐng)工作是伴隨著工程研制進(jìn)度同步展開的。 2008 年6 月優(yōu)先啟動(dòng)并完成設(shè)計(jì)成熟的神舟載人飛船（SHENZHOU）頻率申報(bào)工作，此份網(wǎng)絡(luò)資料的頻率設(shè)計(jì)立足保證載人飛船在軌安全和在軌少量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直接對(duì)地或通過中國(guó)數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)（CTDRS）實(shí)時(shí)回傳。2010 年，在國(guó)家批準(zhǔn)空間站工程立項(xiàng)后，為規(guī)模更大的空間實(shí)驗(yàn)室或空間站運(yùn)送貨物和在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加的貨運(yùn)飛船，對(duì)用頻提出了新的要求。 由此，2014 年 11 月啟動(dòng)了天舟貨運(yùn)飛船（TIANZHOU）頻率資源的申報(bào)工作，考慮到貨運(yùn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室或空間站在交會(huì)對(duì)接前后的狀態(tài)，頻率設(shè)計(jì)時(shí)還適當(dāng)兼容空間實(shí)驗(yàn)室和空間站實(shí)際用頻情況。 此后，為配合中國(guó)空間站核心艙的建設(shè)，在確定空間站核心艙工作軌道后，于2019 年1 月啟動(dòng)了空間站核心艙的申報(bào)工作；在全面梳理前期已申報(bào)頻率軌道資源的基礎(chǔ)上，按照中國(guó)空間站的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，在完成天宮核心艙（TIANGONG）內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的電磁兼容評(píng)估基礎(chǔ)上，為核心艙重新申報(bào)了一份網(wǎng)絡(luò)資料。 中國(guó)空間站申報(bào)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)情況如表3 所示。

表3 中國(guó)空間站申報(bào)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)情況統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistics on the declaration of satellite networks by China Space Station

5 討論和建議

中國(guó)空間站即將完成在軌建造，在考慮國(guó)際合作的同時(shí)，需要探索一條具有中國(guó)特色的測(cè)控通信體制道路，即不僅要保證與現(xiàn)有傳輸體制兼容，又要有利于中國(guó)載人航天工程的未來發(fā)展。綜合對(duì)國(guó)際發(fā)展態(tài)勢(shì)和頻率軌道協(xié)調(diào)規(guī)則的研究，從資源申報(bào)、頻軌協(xié)調(diào)、國(guó)際合作等方面對(duì)中國(guó)空間站未來運(yùn)營(yíng)期間頻率申報(bào)提出以下發(fā)展建議，以供參考。

1）在頻軌資源申報(bào)方面，可考慮參考美國(guó)、俄羅斯等ISS 參與國(guó)的做法，多管齊下、小步快跑進(jìn)行頻率軌道資源申報(bào)：①在空間站中計(jì)劃有用頻需求的研究項(xiàng)目，應(yīng)同下行落地的不同國(guó)家／地區(qū)同時(shí)申報(bào)網(wǎng)絡(luò)資料，以避免在申報(bào)流程及各國(guó)管理政策上的壁壘和差異；②在空間站未來有關(guān)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，應(yīng)成熟一部分就立即直接啟動(dòng)該部分資源申報(bào)協(xié)調(diào)工作，進(jìn)而發(fā)揮及時(shí)聯(lián)動(dòng)調(diào)整和頻軌資源滿足需求的優(yōu)勢(shì)。

2）在頻軌協(xié)調(diào)方面，為滿足中國(guó)空間站發(fā)展的頻率需求，支撐空間站的穩(wěn)定安全運(yùn)行，建議進(jìn)一步加強(qiáng)空間站與其他空間系統(tǒng)和地面系統(tǒng)的同頻和鄰頻兼容性研究，增強(qiáng)開發(fā)兼容分析和頻率復(fù)用技術(shù)基礎(chǔ)研究的力度，提前謀劃，逐步形成一套完備的干擾規(guī)避解決方案，確?？臻g站的用頻安全。

3）隨著越來越多的國(guó)家和企業(yè)謀求通信導(dǎo)航等功能的全球、全時(shí)覆蓋，低成本衛(wèi)星發(fā)射技術(shù)逐漸成型而帶來的軌道資源大規(guī)模消耗問題的出現(xiàn)，給空間站開發(fā)和發(fā)展帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，積極鼓勵(lì)參與空間站工程的用戶根據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備具體用頻情況，及早謀劃向ITU 申請(qǐng)頻率軌道資源，對(duì)開展科學(xué)研究、構(gòu)建太空命運(yùn)共同體有促進(jìn)作用。

4）空間站開展的航天醫(yī)學(xué)、空間生命科學(xué)、流體物理與燃燒科學(xué)等領(lǐng)域的前沿研究，急需包括頻率在內(nèi)的配套應(yīng)用資源。 做好頻率資源的超前謀劃和開展研究，有助于開展國(guó)際合作。 積極參與相關(guān)國(guó)際組織的活動(dòng)，與國(guó)際相關(guān)組織通力合作，才能穩(wěn)步有效推進(jìn)實(shí)驗(yàn)工作的開展。

6 小結(jié)

從ISS 發(fā)展歷程和ITU、CCSDS 以及SFCG 有關(guān)職能及研究工作來看，空間站無論在技術(shù)復(fù)雜程度還是工程經(jīng)濟(jì)規(guī)模上，由單一國(guó)家獨(dú)立承擔(dān)都將是很困難的，因此需要開展國(guó)際空間機(jī)構(gòu)之間的合作，由此也帶動(dòng)了空間傳輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。 目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用的測(cè)控體制和傳輸標(biāo)準(zhǔn)也是空間站發(fā)展的必然產(chǎn)物。

總之，借鑒ISS 頻率方面的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，以及有關(guān)空間頻率軌道管理協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)的規(guī)則制定和技術(shù)研究成果，為中國(guó)空間站運(yùn)行管理中頻率設(shè)計(jì)、使用提供參考依據(jù)，必定會(huì)有利于后續(xù)在國(guó)際合作中與不同國(guó)家統(tǒng)一用頻和電磁兼容工作的開展，這方面需持續(xù)不斷、適度超前地進(jìn)行有關(guān)研究。