科创中国

小卫星标准体系框架研究及标准跟踪服务报告

第一章商业航天发展情况

近几年，商业航天可谓势头正劲。截止2018年，世界上专门设有航天项目预算的国家已超过60个。进入21世纪以来，全球已诞生了超过140家由天使或风险投资支持的新兴航天企业。过去5年间，每年平均诞生近17家航天公司。目前，航天正在逐渐从传统的“高大上”——服务国防、探索太空，转变为“接地气”，成为服务人类、促进经济增长的新热点。在国内，除中国航天科技集团有限公司等传统单位以外，有越来越多的科研院所、民营公司涉足运载火箭研制以及卫星制造、运营等领域。

作为航天产业的战略型先导产业，在我国当前军民融合政策支持下，商业航天能够充分发挥民营效率优势，构建上下游产业应链体系，整合技术降低成本，瞄准政府、军队和民用消费市场，催生航天经济巨大的发展机遇。

商业航天比较明显的优势主要包括：一是大幅降低航天成本。商业航天企业能够快速响应不同用户需求，灵活进行批量制造，由于全面简化了研发、生产、运营等各个环节，实现了前所未有的低成本。二是带动技术创新。商业企业的新思维、新理念与新模式，为传统航天企业带入了创新性，使后者的研发思维产生了很大改变，开始追求创新性与灵活性的有机统一。三是促进传统航天产业的变革，随着商业企业深入传统航天领域，传统航天产业的发展模式必将发生改变，这将对传统航天产业构成竞争，进一步促进传统航天产业的升级换代。四是带来巨大经济效益。

标准化的基本特点就是简化、统一、协调和优化，采用标准化模块化的产品可降低降低成本并快速进入市场得到应用是符合商业航天发展的规律的。据美国航天基金会发布的报告统计，2015年全球航天经济总量约3353亿美元，其中商业航天产业占比高达76%。根据市场预测，全球航天产业每年都在以6%到7%快速增长，到2020年，全球航天产业市场总额将达到4850亿美元，中国市场包括运载火箭、卫星应用、空间宽带互联网等将达到8000亿元人民币，未来五年中国商业航天产业有望迎来重大发展机遇。

1.1商业航天的概念与兴起

根据美国联邦航空管理局（FAA）的定义，商业航天活动是指按照市场规则配置技术、资金、人才等资源要素，以盈利为目的的航天活动。

国内目前还没有商业航天的明确定义，调研相关文献找到的定义如下几种说法：

1）商业航天是在市场驱动下，由私营企业集团投资，以赢利为目的，独立的、非政府的航天活动。

2）美国对商业航天的定义为：商业航天是由企业提供航天产品、服务或航天活动，这些企业为此需要承受一定比例的投资风险和责任，按照典型的市场激励机制运行来控制成本获得最大投资回报，并能够为现在的或潜在的非政府客户提供航天产品和服务。

3）商业航天可以定义为按市场规则形成航天产品供需关系，开展产品研制、发射服务、售后保障，以及建立与此相关的法规、政策和运行机制。

4）还有结合我国航天技术发展现状以及航天上下游产业链企业现状，将两种模式割裂开的说法：首先是“航天商业化”：原本只为政府、军队国家安全需求服务的航天基础设施向商业市场开放，原本只为政府服务的航天制造企业、航天系统运营企业也向商业市场寻求合同、而政府和军队作为大客户进入市场，按商业规律进行招标和采购，该途径下火箭商业化运营者绝大多数是国家传统航天机构或企业。这种可以说是传统航天技术寻求商业化转化的模式。还有就是“商业化航天”：按照市场化模式来组建新的航天企业，按照市场化规律来从事融资、收购、合并、分立、招投标、议价、赔偿、研发、协作、制造、运营等活动，投资者和企业可以自由进入和退出。该途径下火箭商业化运营者绝大部分是民营企业。

要注意的一个原则就是，商业航天并不能狭溢理解为私营航天，不能忽视商业航天的本质及中国的国情。商业航天往往是相对于政府航天（包括军用航天、民用航天）而言：1）资金来源方面，商业航天不依靠政府的财政资金，资金来源市场化；其次，商业航天的目标是去除各项成本后，能够实现盈利，而政府航天项目则旨在提供公共服务产品或进行基础科学研究；2）运行模式方面，商业航天项目的研发、管理、经营等活动遵循市场化的运行机制，这种市场化机制不仅仅体现在经营方面（如：采购、定价、合同机制），甚至还应包括研制方面；而政府航天项目则往往受制于政府的财政、决策、管控等体制要求，因循一种计划性的经营与研制机制；3）产品服务需求方方面，商业航天的需方不仅是各类政府机构，更多是是高度商业化的经济主体；4）产品服务供应方方面，商业航天的供方可以是国有航天工业部门，也可以是私营航天企业，只要能够满足市场需求，提供适合航天产品的企事业单位都是商业航天的潜在供方。5）工作内容方面，无论是商业航天还是政府航天，都是以提供航天产品、发射服务或航天活动为目的。

1.2商业航天的特征

航天领域可以归为五方面：进入空间、应用空间、航天技术民用、民用技术向航天融合发展以及航天服务。其中，进入空间是航天之本，目前主要手段是运载火箭；应用空间主要指卫星、空间站等空间设施的研制制造和应用；航天技术民用就是指航天技术延伸到民用领域中，或直接为其服务，或用航天技术解决其问题，可以称之为“航天+”；民用技术向航天融合发展，主要包括技术向航天延伸、为航天供货、为航天提供制造设备，特别是民用技术发展成为航天技术，可以称之为“+航天”；航天服务，则主要包括发射服务和航天提供金融服务等。

目前，商业航天发展凸显三大特点：一是技术、管理和应用创新促发商业航天新需求，引领新发展；二是新兴航天企业不断涌现、民间资本涌入，商业航天的产业化进程提速；三是商业航天用户群不断扩展，已从服务政府、行业逐步延伸至企业甚至个人，需求差异化显著，商业航天服务的价格敏感度跃升为重要关注点。

在实际操作中，航天商业化是指原本只为政府、军队、国家安全需求服务的航天基础设施向商业市场开放，原本只为政府服务的航天制造企业、航天系统运营企业也向商业市场寻求合同，而政府和军队作为大客户进入市场，按商业规律进行招标和采购。

商业航天则是完全不同的概念，是指按照市场化模式来组建新的航天企业，按照市场化规律来从事投融资、收购、合并、分立、招投标、议价、赔偿、研发、协作、制造、运营等活动，投资者和企业可以自由进入和退出。

1.3国外商业航天发展情况

美国商业航天的发展是随着航天的政府主导转向政府主导与向政府采购并行而逐渐发展起来的，而商业航天公司从最初近地轨道发射的空间活动逐渐向深空方向发展。

从1962年美国颁布《国家通信卫星法》为卫星通信系统的商业化应用奠定基础开始，经过几十年的发展，美国在商业航天领域已建立起健全的政策法律，形成了涵盖火箭发射、卫星制造、卫星应用等产业的完整商业产业链。同时，在发展的过程中培养了大量具有工程经验的航天人员。

《总统的商业航天计划》有三个主要组成部分：把扩大人在地球轨道以外和深人太阳系的存在和活动范围作为长期目标，为美国商业航天活动创造机会以及以空间站的形式继续进行人在空间的永久性驻留。上述航天活动的原则是：空间的利用将是为了“和平目的”，但允许从事与国家安全有关的航天活动；美国将进行空间防御的活动，拒绝其它国家对空间的主权要求；空间通道不应受干扰；从事并鼓励商业航天活动；鼓励与其它国家进行竞争性商业航天活动及谋求双方互利的空间国际合作。

相比于美国、俄罗斯等发达国家早早地布局航天领域，我国是在2015年才开始正式开启商业航天，起步时间较晚。受益于国家国企改革和军民融合政策的实施，中国商业航天破冰起航，杨帆远行。习近平总书记指出：”海洋、太空、网络空间、生物、新能源等领域军民共用性强，要在筹划设计、组织实施、成果使用全过程贯彻军民融合理念和要求，抓紧解决好突出问题，加快形成多维一体、协同推进、跨越发展的新兴领域军民融合发展格局“。

2014年11月，国务院60号文件《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》明确提出“鼓励民间资本研制、发射和运营商业遥感卫星，引导民间资本参与卫星导航地面应用系统建设”。由此，商业航天在国家政策层面得到确认。

2016年12月27日，国务院新闻办公室发布了《2016中国的航天》白皮书。白皮书提出了中国航天未来发展的愿景：全面建成航天强国，为实现中华民族伟大复兴的中国梦提供强大支撑，为人类文明进步作出积极贡献。这份白皮书提出了为建成航天强国要采取的多项措施，其中最重要的是以下两项：

一是要大幅提升航天创新能力。要推动建设航天领域研究基地，超前部署战略性、基础性、前瞻性科学研究和技术攻关，大幅提升原始创新能力，打造国家科技创新高地。为此，要依托重大工程和重大项目，加强战略科学家、科技领军人才、企业家人才和高技能人才队伍建设。

二是要完善航天多元化投入体系，大力发展商业航天。要鼓励引导民间资本和社会力量有序参与航天科研生产、空间基础设施建设、空间信息产品服务、卫星运营等航天活动。推动政府与社会资本合作，完善政府购买航天产品与服务机制。

由此可见，我国航天未来的发展的关键是提高创新能力和大力发展商业航天。实际上，航天领域包括公共航天、商业航天和军事航天三个部分。商业航天是以市场规则配置技术、资金、人才等资源要素，以盈利为目的、独立的非政府航天活动。公共航天的主要任务是发展面向社会每个成员的公共航天活动，它的发展也必将为商业航天和军事航天提供技术支持。商业航天的发展不仅是太空经济的果实，也是军事航天发展的必然。无疑，商业航天将是军民融合深度发展的突破口。

2017年12月，国务院办公厅印发《关于推动国防科技工业军民融合深度发展的意见》，提出“加强太空领域统筹。面向军民需求，加快空间基础设施统筹建设。加快论证实施重型运载火箭、空间核动力装置、深空探测及空间飞行器在轨服务与维护系统等一批军民融合重大工程和重大项目。以遥感卫星为突破口，制定国家卫星遥感数据政策，促进军民卫星资源和卫星数据共享。探索研究开放共享的航天发射场和航天测控系统建设”。国内商业航天进入政策红利期，商业航天产业发展迎来了“风口”。

因此，在国家军民融合深度发展战略的推动下，商业航天取得快速发展，成为我国航天领域的一大热点。目前中国航天科技集团、中国航天科工集团、中国电子科技集团纷纷提出低轨通信卫星星座计划，累计超过600颗。吉林、海南、深圳、珠海、四川、陕西等地方政府纷纷提出卫星星座计划，基本以光学遥感和雷达遥感应用为主，五年内规划发射卫星总数约300颗。地方政府在农林牧渔、国土资源、交通安全等领域确实存在着广泛的遥感数据服务需求。传统的遥感卫星由于时间分辨率差的原因无法满足需求，以关注特定区域目标、高时间分辨率的卫星星座需求应运而生。

与美国商业运载的发展现状对比，除了国有背景的商业航天公司，如中国火箭公司，科工火箭公司、长光卫星公司，其他民营商业航天公司都处在技术积累的初始阶段，在运载火箭领域尚不具备发射火箭入轨的能力，在卫星制造领域能自主研发并进入轨道正常运行的微纳卫星也寥寥无几，而且都是立方星。暂不考虑其他原因，最关键的是我国目前没有一条完整的商业航天产业链以及缺乏有经验的航天工程师。

1.4 我国商业航天发展特征

国内政策法规方面，2015年起，中国的商业航天开始加速，相关立法问题也进入行业主管部门的视野，但立法工作客观上受制于国内对该领域研究储备的不足。国内法学界陆续发表了数篇研究商业航天法律问题的学术论文，但集中于国际公法层面的梳理，对国内法层面的研究仍集中于私营公司准入、责任规制、商业保险等“老生常谈”问题，研究成果未有实质性的突破。总体而言，我国的商业航天活动主要面向国际客户，国内商业航天产业发展严重滞后。在此背景下，我国的商业航天立法也基本处于空白的状态，仅有立项规划或零星颁布了一些部门规章，包括：2013年10月，全国人大常委会正式将国家航天立法纳入5年立法规划；2014年以来，国防科工局组织开展国家航天立法的前期论证，启动我国航天立法论证起草工作。2001年国防科工委与外交部联合发布的《空间物体登记管理办法》，2002年国家航天局发布的《民用航天发射项目许可证管理暂行办法》，2009年国防科工局发布的《空间碎片减缓与防护管理暂行办法》（2015年进行了修订）。发改委、财政部、国防科工局会同有关部门于2015年联合印发的《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015~2025年）》，进一步提出了支持民间资本投资卫星研制和系统建设，公益与商业兼顾类项目实行国家与社会投资相结合、商业类项目以社会投资为主，鼓励并支持有资质的企业投资建设规划内的卫星等内容。2016年，国防科工局发布《民用卫星工程管理暂行办法》，其中第四十二条明确“商业卫星工程原则上参照本办法执行”，这是商业航天首度在我国法律规范性文件中出现。此外，一些行政法规或部门规章对商业航天也发挥着间接的调整作用，包括：《中华人民共和国电信条例》、《卫星电视广播地面接收设施管理规定》、《中华人民共和国植物新品种保护条例》等。规划中的法规有，《2016年中国的航天》白皮书首次提出建立航天法制，并透露：《空间数据与应用管理条例》《宇航产品与技术出口管理条例》等法规的研究制订工作已纳入计划；《空间物体登记管理办法》、《民用航天发射项目许可证管理暂行办法》未来也有望修订完善。但总体而言，还是缺乏体系，且多为部门级法规。

另外，通过对上述商业运载公司的业务以及已公开的技术方案来看，市场上绝大多数的民营商业公司，主要聚焦在运载系统的总体集成方面，鲜有企业去关注产业链下游配套的产业发展，同时与现役部分运载火箭存在同质竞争的无序发展局面。

第二章小卫星技术及企业现状

2.1小卫星的定义

2.1.1小卫星的概念

尽管小卫星的概念已经家喻户晓，就定义而言，国际航天界尚未达成一致性的意见，最常见的分类原则是按照卫星的质量，通常将小于1000kg的卫星称为广义的小卫星，其中，将500~1000kg的卫星称为小卫星，100~500kg的卫星称为微小卫星，10~100kg的称为显微卫星，小于10kg的称为纳米卫星。但是，也有不少业内人士认为仅仅以尺寸和重量作为卫星分类的准则是缺乏科学性的。

为了达到对小卫星定义的共识，2014年11月AIAA组织召开了一个国际研讨会，来自27个国家的88名专家参与了讨论。会议的结论是，无论是尺寸还是重量，都不是一个适合的定义方法，小卫星的定义应该基于卫星开发的原理或模式。

目前，在国际航天标准领域并未对小卫星进行具体的定义，但是有针对性的提出了4种小卫星的定义，具体定义见表2-1。

通过表2-1定义的对比可以看出，其中精益卫星（leansatellite）的定义较为全面。它包含了小卫星三个方面的核心要素，即：（1）研制要求：精巧的、低成本、快速交付，货架式产品为主；（2）管理要求：非传统的风险控制，可接受的可靠性风险；（3）开发条件：规模较小的研究团队，无需丰富的航天产品研制经验。

综上，卫星体积小，并不是追求的最终目标，而是由于寻求低成本和快速交付带来的结果。卫星的设计依赖于使用非宇航级货架式产品，从而降低了成本，同时通过选择小型的产品而实现了卫星及其单机尺寸能够变得越来越小。因此，小卫星的“小”是结果而非原因。

2.1.2小卫星与传统的大卫星的差异

正如“精益卫星（leansatellite）”定义的三个关键要素，小卫星的基本特点以及带来的市场经济效益可以从以下几个方面的说明：

1）物理参数：重量轻，体积小；可降低航天器成本，简化系统；

2）功能：属特定的设计，为专属任务；可减少接口要求，用户少，寿命周期短；

3）过程：项目周期短，一般为线性流程（无迭代）；因此只关注设计效率，管理结构简单；

4）开发：多用已有的组件/设备和成熟的软件；因此无新产品和技术开发，软件重用；

5）风险：任务价值中低（即使任务失败，损失也不大），任务容错性高；多依靠现有技术，减少冗余和复杂性；

6）发射：多为小型运载或者搭载；发射成本较低；

7）地面终端：多为简单的、自动的，人力成本较低。

根据任务和需求的不同，用户可以拥有更多的选择。不同的选择，也将会面临不同的要求。传统卫星性能要求高、任务重要、系统功能复杂且运行周期长，在标准的要求上需要满足性能的最高要求、接口关系复杂、严苛的条件、全面的试验与测试、采用宇航级产品、具备在轨控制能力、完备的应急预案以及整星的高可靠性。小卫星由于成本有限、功能简单、可承受风险以及研制周期短的特点，在标准方面的要求只需要满足最低要求、最基本的接口、宽松的条件、关键项目的试验与测试、采用货架式产品、无在轨控制、基本应急处置、允许失败。

从开发过程、技术以及开发团队三个方面分析小卫星与传统卫星差异，具体内容见表2-1、表2-2和表2-3。这些差异最终则可以反映在标准的差异上。模块化、标准化是小卫星与生俱来的特点，也是低成本的重要原因。同时由于成本低廉，技术门槛低，越来越多的参与者加入这一领域，合作成为小卫星发展的重要主题。使用通用化模块、货架式产品、标准化接口以及系列化尺寸的产品可以助力小卫星产品的蓬勃发展，而这就需要标准来支撑了。

标准可以明确航天器应当符合的要求，从而帮助那些计划进入宇航领域的快速掌握规则。进而解决他们的困惑。标准可以统一基准、明确要求，尤其是对验证要求、接口要求进行统一，用来帮助研制和开发小卫星的用户在研制周期、成本和资源有限的条件下如何满足任务要求，如何保证产品品质，如何避免在轨问题等方面的要求。

2.1.2小卫星应用领域^[1]

（1）空间遥感技术

现代小卫星技术研究的主要目的是通过小卫星获得地球环境中的相关信息，包括空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率等。运用空间分辨率技术可以获得高分辨率的成像系统，充分满足小卫星技术的研究需求。例如，以色列通过空间遥感技术的运用，研究出侦查小卫星，这种小卫星无论是在微波成像系统还是在分辨率中，都达到了国际发展水平。

（2）空间通信和导航技术

通过小卫星技术的研究可以发现，小卫星的组成可以实现全球的实时通信和个人通信，也就是任何人，在任何地点、任何对象和任何方式下，都可以实现实时通信。例如，在20世纪90年代，全球共有十多个小卫星通信星座，在空间稳定运行十几年，这些卫星在全球通信中发挥了十分重要的作用。到了21世纪，又持续发展出第二代小卫星通信模式，不同的星斗都由几十个小卫星组成。在这些小卫星系统研究的过程中，逐渐降低了小卫星的研究成本，而且技术更具优势，为现代各个行业的信息传输和信息处理提供了支持。

（3）空间技术实验及演示

对于现代小卫星而言，一半以上的小卫星承担了空间技术试验和项目演示任务，其中有空间实验演示小卫星、应用小卫星等。通过这些新技术、新设计思路和新应用技术的确定，充分满足空间轨道的验证及运用需求，而且这些空间技术实验及演示是现代空间技术发展的重要体现。

（4）深空探测技术

深空探测技术的研究需要大量经费支持，而且存在着风险大的问题，在研究的一段时间内，这项研究支出逐年减少。但是，在现代小卫星技术研究过程中，技术形式呈现出成熟发展的趋势，其中深空探测活跃并逐渐发展，尤其是小卫星，可以组成群星、星座和编队飞行模式，改变了以往无法探测研究项目的状况，实现了深空探测技术的稳定发展。在之后的小卫星技术发展中，需要不断研究类地行星探测、X射线干涉成像技术等。

（5）军事应用技术

在小卫星技术运用中，其技术形式通常包括了小型卫星、微型卫星和皮星等。对于军事领域而言，这些技术的运用可以充分满足军事行业的发展需求，有效防范敌方侵犯。而且，小卫星在军事领域中可以拓展防攻空间，满足军事领域的发展需求。因此，在现阶段小卫星技术研究中，应该针对小卫星的研究模式进行军事领域科学技术的研究，旨在通过小卫星技术的创新，提高军事领域信息处理的有效性。

（6）多种配置联合技术

小卫星技术的运用可以满足多个领域的发展需求，因此，在小卫星技术创新中，可以进行多种配置的联合运用，实现信息技术的全面资源共享。例如，面对全球火灾、海啸等自然灾害，可以通过小卫星实现实时监控，并根据观测到的数据实时报警。在现阶段小卫星的研究中，其中的光学成像分辨率通常可以达到0.5～1m，全天的候微波雷达（SAR）呈现分辨率为1m，将这些小卫星组成星座时，可以实现对全球的观测，提高卫星群的数据分辨率。

2.2小卫星发展历史^[2]

全球航天发射活动进入新的高峰期，2018年全球共发射461个航天器，其中500kg以下的小卫星321颗，占年度发射卫星总数的69.6%，成为航天体系中的重要组成部分。从整体趋势看，小卫星部署数量呈现阶梯式增长态势。2012年以前，处于技术积累阶段，每年部署数量在50颗以下；2013—2016年，进入业务化应用阶段，每年部署数量超过100颗；2017年至今，开启小卫星大规模应用推广，每年部署数量超过300颗，小卫星占比也从30%左右增长至70%左右。

从质量分布看，2018年部署的321颗小卫星中，0~5kg的卫星188颗，5~10kg的卫星46颗，10~50kg的卫星27颗，50~100kg的卫星18颗，100~500kg的卫星42颗。5kg及以下的立方体卫星数量最多；100~500kg作为传统小卫星的主战场，因其高性能的特点，同样部署数量较多。

从应用领域看，2018年部署的小卫星中，154颗为技术试验卫星，123颗为对地观测卫星，25颗为通信卫星，12颗为空间科学卫星，7个为深空探测器。技术试验和对地观测为卫星数量最多的领域，二者占小卫星总数的比例达到86%；通信卫星、空间科学卫星、深空探测器尽管数量占比较少，但相较往年均取得重要突破，数量快速增长。

从卫星所属国家看，2018年，全球共有27个国家和地区部署小卫星，既包括美国、中国、欧洲、俄罗斯等传统航天国家，也包括众多新兴航天国家，覆盖亚太、独联体、中东和非洲、南美等地区。其中，美国部署小卫星数量最多，达到161颗，占全球部署数量近半；中国、欧洲居第二、第三位，分别部署52颗和37颗，俄罗斯、韩国、日本紧随其后。

从资产属性上看，2018年，军用、民用和商业小卫星数量分别为40颗、142颗和139颗。相较往年，军民小卫星数量和占比实现增长，其中，军用小卫星数量增长尤为显著，小卫星对军事航天能力的补充作用日益突出；商业卫星由于周期性部署的因素，2018年数量和占比有所回落。

2.2.1现代小卫星的兴起（1995－2000年）

20世纪七八十年代是大卫星迅速发展的时期。进入20世纪80年代末，国际专业宇航公司提出采用“更好、更省、更快”的理念研制小卫星。20世纪90年代中期至90年代末，现代小卫星经历了第一次发展浪潮，即现代小卫星的兴起阶段。这一时期，国际上以英国萨瑞卫星技术公司（SSLT，以下简称萨瑞公司）、美国轨道科学公司（OSC，现已更名为轨道-ATK公司）等为代表，大力推动微电子、计算机技术等新技术在小卫星中的应用，开发技术性能高、经济成本低、研制周期短的现代小卫星产品，现代小卫星成为了一种新兴的卫星类型。该时期具有代表性的小卫星产品包括萨瑞公司的“萨瑞大学卫星”（UoSAT）系列和“智利空军卫星”（FASat）系列小卫星。中国现代小卫星的发展也起步于这一时期。

1996年8月，中国空间技术研究院正式启动了CAST－968平台的开发和实践－5科学探测与技术试验卫星的研制，由此拉开了中国现代小卫星的发展帷幕。1999年5月10日，实践－5卫星成功发射，验证了我国第一个小卫星公用平台。

2.2.2高性能小卫星的发展（2000－2005年）

进入21世纪，现代小卫星由于其技术含量高，加之自身具有一系列的应用优势和可持续发展的产业特征，逐渐得到世界各国政府和宇航技术开发机构的高度重视，小卫星技术和产品发展十分迅速，现代小卫星经历了第二次发展浪潮，即高性能小卫星的发展。

这一时期，小卫星平台和载荷技术发展进入加速期。国外，以光学遥感领域为代表，小卫星的功能和性能指标不断攀升，卫星的功能密度、寿命得到了大幅提升，实现了亚米级高分辨率和敏捷机动成像能力。美国2001年发射的快鸟－2（Quickbird－2）卫星质量951kg，星下点地面像元分辨率达到0.61m（全色）/2.8m（多光谱），平台控制具备高精度、高稳定度和高机动性；以色列2002年发射的地平线－5（Ofeq－5）卫星发射质量约为300kg，在600km轨道高度全色分辨率可达0.8m。

国内，呈现出工业界高性能小卫星和大学技术验证类微小卫星并驾齐驱的发展局面。中国空间技术研究院在2000年启动了CAST－2000高性能小卫星平台开发，2004年CAST－2000平台首发星试验－2（SY－2）成功发射并应用。与此同时，中国空间技术研究院基于CAST－968平台研制的“探测双星”探测－1和2分别于2003年和2004年成功发射，与欧洲航天局（ESA）的“星簇”（Cluster）卫星相互配合，形成了地球空间的六点探测星座。同时期，由清华大学、哈尔滨工业大学等国内高校研制的清华－1、纳星－1、探索－1和创新－1等卫星成功发射，在轨开展创新技术验证。

2.2.3业务化小卫星的应用（2005－2010年）

随着小卫星功能和性能的不断提高，小卫星已经越来越广泛地应用于对地观测、通信、空间科学、深空探测和新技术试验等领域。2005－2010年的5年间，全球发射的小卫星数量达200多颗，约占全球同期发射卫星总数的50%，小卫星已经发展成为空间系统的重要组成部分，形成了以业务化小卫星应用为主要特征的第三次发展浪潮。

这一时期，在技术进步的大力推动和应用需求的强劲牵引下，遥感小卫星的空间分辨率不断提高，商业遥感卫星市场发展迅速，以英国萨瑞公司主导构建的第一代全球“灾害监测星座”（DMC）为代表，形成了连续稳定运行的业务观测能力。通信领域，随着第一代“全球星”（Globalstar）星座的补网发射和“下一代全球星”（GlobalstarNEXT）星座投入建设，通信小卫星星座的发展进入了一个新的高峰期。2010年，“伽利略”（Galileo）导航系统首批14颗卫星的研制合同签订，开启了小卫星在导航领域的发展和应用。

国内，以中国空间技术研究院所属航天东方红卫星有限公司研制的海洋水色卫星海洋－1B、环境减灾光学卫星星座环境－1A和1B、技术试验卫星实践－11为代表的小卫星成功发射，并形成了切实的业务化应用。与此同时，航天东方红卫星有限公司启动了微小卫星平台CAST－100和小卫星平台CAST－3000的开发。2009年，我国首颗公益卫星—希望－1成功发射，验证了CAST－100平台技术。同时期，以特种通信和技术试验－1为代表的多颗技术验证卫星成功发射。

2.2.4体系化应用的成熟（2010－2015年）

经过20多年的发展，截至2014年底，全球在轨小卫星数量达414颗，占同期在轨航天器总数的近1/3，形成了军（占比25%）、民（占比48%）、商（占比27%）齐头并进的发展局面，小卫星经历了第四次发展浪潮，即体系化应用的成熟。

国外遥感领域，以法国“昴宿星”（Pleiades）为代表的新一代高性能亚米级分辨率光学遥感卫星成功发射应用，以美国“鸽群”（Flock）和“天空卫星”（SkySat）为代表的商业遥感星座大规模部署，开启了航天大数据时代的序幕；通信领域，美国低轨通信小卫星星座开启了新一轮更新换代，第二代“全球星”星座已率先完成部署，第二代“轨道通信卫星”（OG2）星座首批6颗星成功发射，“下一代铱星”（IridiumNEXT）星座完成业务星组装；导航领域，欧洲“伽利略”全球导航星座加紧部署，美国空军实验室与萨瑞公司美国分公司联合开展小卫星融入“全球定位系统”（GPS）星座系统概念论证。

国内，以航天东方红卫星有限公司为代表，已成功发射并应用了近60颗小卫星，覆盖了对地观测、海洋监测、空间科学探测、技术试验等众多领域，形成了环境减灾系列、高分观测系列、海洋监测系列、技术试验系列、科学探测系列等门类完善的小卫星系列，全方位服务于我国经济社会发展和百姓生活，小卫星已经成为我国空间系统体系不可或缺的重要组成部分。

2.2.5细分市场的繁荣（2015年至今）

进入21世纪的第四个5年，国际上现代小卫星技术发展已有近30个年头，国内从实践－5卫星立项算起也走过了整整20年。伴随着技术的发展，小卫星应用市场也在不断成熟。从当前的发展看，以国家级用户、行业级用户、消费级用户为主体的细分市场正在形成。小卫星迎来了第五次发展浪潮，即细分市场的繁荣。

从国际上的发展看，小卫星应用领域不断丰富拓展，在传统军、民、商市场持续快速发展的同时，面向大众的消费级应用市场成为新的增长热点。

国外新兴商业航天公司和商业航天计划项目大量涌现，重点瞄准高重访、大区域遥感数据获取，以及全球通信覆盖、互联网接入等大数据时代的应用需求，发展终端用户市场。同时，传统的大型宇航企业也在加速进入这一市场。如具有代表性的一网公司（OneWeb）的低轨宽带互联网星座项目，计划在1200km高度的轨道上部署648颗小卫星，提供全球覆盖，空客防务与航天公司（ADS）、国际通信卫星公司（INTELSAT）等传统宇航企业为其重要投资方及合作伙伴，目前该项目已进入实质性实施阶段。

国内，面对日益细分的市场需求，小卫星系列也不断丰富完善。以航天东方红卫星有限公司为例，面向国家级用户、行业级用户和消费级用户等三类市场，目前已经形成了高性能、长寿命、应急响应、商业和皮纳等小卫星系列。2015年，面向国家级、行业级高端用户市场的CAST-3000平台首发星—高分－9成功发射，标志着我国高分辨率、高性能卫星遥感时代的到来；与此同时，提供低成本解决方案的皮纳卫星系列的首发星—希望－2卫星组星成功发射应用，标志着我国皮纳卫星进入应用化阶段。同时期，开拓－1、浦江－1、吉林－1等一批引入创新体制和设计理念的小卫星已开展研制并发射成功。当前，以高端小卫星、皮纳卫星、商业化采购服务等为代表的细分市场正在加速形成。

2.3现代小卫星技术特点总结

2.3.1先进技术引领

大量航天新技术，特别是急需在轨应用的轻小型产品，催生小卫星成为新技术应用的主要途径。新技术具有高性能、高风险、低成熟度等特点，通过低成本、大数量的小卫星飞行验证，有利于加快提升新技术成熟度，进而促进整个航天器事业的发展。

如实践五号卫星率先提出以计算机网络为核心的整星星务管理设计，海洋一号采用机械制冷对红外探测器降温、开发了分散供电的DC/DC电源变换模块，实践九号开展了在轨电推进技术演示，高分一号国内首次实现偏航定标等，上述成果推广应用到后续多种大小卫星上。

2.3.2高集成度设计

现代小卫星既要做小，又要做廉，就必须打破传统体制约束，实施集成设计。如实践五号卫星通过开展星务系统设计，统一了星上计算机网络体制，确定了上位机、下位机等概念与功能分配，实现了电子系统集成设计。海洋一号Ａ星受搭载发射质量及经费限制，开发了适应于小卫星特点的小型化Ｓ频段测控应答机、姿轨控中央控制单元、配电器等，通过集成设计，星上设备数量只有69件，远低于国内同类卫星上百件的规模。环境减灾一号Ａ／Ｂ将传统数传的处理器、压缩编码器、大容量存储器等传统卫星十多台单机集成到一台数据处理器中，尤其将系统相容性设计验证控制在单机层次，大大降低了整星测试复杂性。

2.3.3功能软件化

现代小卫星功能软件化趋势明显，切合国际先进卫星技术发展潮流。如海洋一号卫星大量使用软件技术，实现了硬件低配置、软件系统冗余的整星高可靠。软件典型功能设计如软件时钟设计，通过程序对星上时间进行定期修订，确保了普通时钟晶振的时间高稳定性；安时计的设计，通过计算机对蓄电池组的精细化管理，实现卫星高可靠运行。在轨可维护方面，软件可上注更新，实现功能重构，尤其适用于星上故障处理，如海洋一号Ａ卫星利用程序上注，成功解决了卫星入轨初期红外地球敏感器受太阳干扰问题。

2.3.4星座设计与应用

现代小卫星“快、好、省”的特点为多星协同应用奠定了基础，由此带来星座设计的革命。至今各种用途的星座及相关技术不断涌现，如空间分布构型、运行稳定性设计、星座维护与升级、发射策略等。环境与灾害监测预报小卫星星座由２颗光学星和１颗合成孔径雷达卫星组成，采用相同的回归周期，可２天覆盖全球。环境减灾一号A/B光学卫星采用同轨180°相位运行策略，并通过卫星面质比设计，确保星座已稳定运行超过10年。实践九号A/B卫星开展了高精度编队演示验证，为干涉合成孔径雷达（InSAR）卫星在轨飞行奠定了技术基础。低轨通信“鸿雁”等星座也将以小卫星为主体开展建设。

2.3.5发射多样化

为使小卫星降低入轨成本，其发射策略主要包括低成本小运载火箭发射、搭载发射、一箭多星发射、子母星入轨等。低成本小运载火箭发射卫星设计需要考虑适应多种接口兼容性，包括动力学环境机械与电接口等；搭载发射需要考虑主星轨道的相容性及射频相容性，必要时需采用规避设计策略及设计变轨能力；一箭多星发射需要考虑多星箭上安放、脱落插头分离安全性、星箭分离安全性、卫星加电及射频开机策略等；子母星入轨是将子卫星装在母卫星上，待主星与运载火箭分离后，再实施子星分离，可以简化星箭接口复杂性，特别是有变轨需求时，母星可带子星变轨，尤其适用于微纳卫星发射入轨。此外，海上发射、空中发射、空间站释放、旋转发射等新技术，为降低小卫星进入空间的成本提供了新途径。

2.4小卫星相关企业现状

商业小卫星中最有代表的就是立方星（Cubesats）。1999年，来自加州理工大学的教授JordiPuig-Suari和斯坦福大学的教授BobTwiggs提出了立方星的设计，这一设计理念也在之后几年被逐渐发展成为一种卫星设计标准。立方星标准的建立极大降低了卫星的研制成本，并使得商业化货架产品在立方星领域广泛应用。立方星也因此成为了一种最为典型的微纳卫星，并越来越多的被应用于商业项目。

2017年2月15日，印度CartoSat2D遥感卫星由印度“极轨卫星运载火箭”PSLV-XL发射升空。值得注意的是同时入轨的除了印度研发的两颗10kg级纳卫星INS1A和INS1B外，还有101颗“立方星”，创造了单次发射卫星数量的世界纪录。在101颗立方星中，来自行星实验室公司（PlanetLabs）的遥感卫星“鸽群”就占了足足88颗。行星实验室公司是一家提供中低分辨率卫星遥感数据的商业公司，在近年经过多次商业运作，成功兼并同领域的先行者BlackBridge和TerraBella公司，进身商业遥感领域的新贵。他们公司发射的卫星，代号“鸽子”，是一种带可展开太阳能电池帆板的立方星。

立方星是一种微纳卫星设计标准，以10cmX10cmX10cm为体积单位，称作1U，大量采用成熟的商业级元器件，具备最基本的结构、姿态稳定、数据传输等功能，并可以根据用户需要进行深度定制。“鸽子”的体积在10cmX10cmX34cm，属于3U立方星的一种。

展望商业航天产业的未来发展，随着未来航天技术的民用化和普及化，航天与大众生活将结合更加紧密。现代航天以卫星为核心，核心应用以通信、导航、遥感为主。未来航天以新式航天器为核心，卫星、空间站等航天器成为基础设施，飞船、火箭等航天器成为交通工具，空间机器人、探测器成为新的生产工具，太空旅游、太空采矿、太空移民都将成为现实。

我国的商业航天尚处起步阶段，商业航天潜力正逐渐释放。随着国外商业航天公司的兴起，2014年，我国制定了一系列航天政策促进商业航天的发展，并鼓励民营企业进入航天领域。因此，2015年国内在火箭研发、卫星制造、卫星应用等领域在政策上向民间资本开放以来，我国涌现出一批民营的卫星制造、运营与服务公司、商业测控与运营公司、民营运载火箭企业。

根据商业航天产业链来分，我国的小卫星相关企业主要包括以卫星制造、卫星发射领域为代表的产业链上游和以卫星运营、卫星应用为代表的产业链下游，截至2018年年底，国内已注册的商业航天领域公司有141家。其中，卫星制造企业36家，卫星发射企业22家，卫星运营企业39家，卫星应用企业44家。

小卫星各环节企业分布情况

我国的小卫星产业经过数年的发展，在市场的驱动以及国家相关政策引导下，参与和吸引的单位越来越多，已有一些组织发布了各自的小卫星星座的计划。

长光卫技术有限公司研制的吉林一号星组，计划发射 138 课卫星组网，为用户提供全球范围内高分辨率遥感信息产品。

航天科技集团公司成立的四维商遥公司将在 2022 年前后建成“16+4+4+X”商业遥感卫星系统，该系统包括 16 颗 0.5m 分辨率高分光学卫星、 4 颗高端光学卫星、 4 颗合成孔径雷达卫星和若干颗高光谱、视频小卫星组合的遥感卫星星座。 16 颗 0.5m 分辨率高分光学卫星中的首批4颗将在 2017 年完成建设并投入市场。星座建成在轨运营后，在卫星数量、对地观测类型、采集能力等方面将具备国际一流水平。

航天科工集团公司的福星计划，计划发射156 颗地轨通信卫星星座，构成一个覆盖全球的天基互联网，实现天星地网，透明转发的业务模式。

作为民营企业进入航天应用的典型代表的浙江天地经纬公司，计划以 3 颗中轨导航卫星价值的投资，建成以 60 颗低轨小卫星组成的导航通信遥感系统，可以解决全球通信覆盖，实现天气、海洋动态和风场监测等，计划形成一系列的产业，预计的投入产出比在 1 比 17 至 87 之间。

北京信威通信公司的灵巧通信卫星，计划在 2019 年初步建成自主可控、可持续发展的星座通信系统，将覆盖除南北极之外的全球各个角落

欧比特计划推出了“卫星空间信息平台项目”，正着手芯片式卫星产品的设计，已经具备了卫星产品的生产能力。

第三章小卫星及相关标准现状

3.1 小卫星标准相关国际组织^[3]

大量的标准化工作是由一些有影响力的协会和专业标准化机构来主导制定的，其中有国际影响力的国际组织和国际标准化协会已得到ISO的认可，其制定的相关标准也等效成为国际标准。而标准化工作中的主要参与者是企业，有国际影响力的企业会先行制定自己的企业标准，同时为推广其产品应用市场，会逐步主导以其企业标准为基础的来制定相关的协会或者联盟标准，甚至是国际标准。

3.1.1美国航空航天协会（AIAA）

AIAA是美国制定民用航天标准的主要组织，在2005年8月，AIAA组织了世界上100多家小卫星公司，用了4天时间来研讨小卫星标准问题，经过讨论，会议最终形成了基本一致的意见：由于小卫星的制造商众多，并且小卫星任务的多样化，针对所有任务来制定一个设计标准目前的条件还不成熟，然而，在各子系统和接口层面，却需要尽快开展标准化工作[3]。

3.1.2世界小卫星年会

世界小卫星年会是目前国际上很有影响力的学术年会，每年由美国犹他州的犹他大学与AIAA联合组织召开。关于小卫星标准化的专题讨论也在不断的进行中，根据报道，关于商业小卫星标准化工作的主要观点：

①开发通用系统标准可促进小卫星的广泛应用；②制定有效载荷、卫星平台以及运载工具接口的标准化是控制成本和进度的关键；③标准化容易抑制创新，需要认真思考实施标准化的正确模式；④建议像因特网协议的产生那样，从公开来源、事实用户群体中发展起来，比通过命令推出某套标准更为合适。

3.1.3美国国防部

美国国防部下属的“快速响应空间（ORS）联合办公室”提出的百星计划，考虑联合北约组织中的26个盟国在地球低轨发射100颗小型战术星，目前已经进入战术星-5阶段。该项目于2005年启动，在2007年时启动了有效载荷及卫星平台的技术标准化工作。

●国防部指导该项目工作，主要由工业界完成，由波音、雷神、通用动力、ATK、轨道科学公司、Microcosm及劳拉公司太空系统分部组成的“通过集成系统工程小组”（ISET）负责此项工作。

●完成了4份ORS技术标准文献，每一份文献提出225个标准需求。支撑建造ORS通用型卫星（重1000磅，平均设计寿命1年～2年）。

●标准化工作还包括卫星平台与载荷之间的界面以及燃料与动力的衔接等工作。

3.1.4国际标准化组织

国际标准的宗旨是确保产品和服务安全的、可靠、并具有良好的质量。对于商业活动，国际标准作为一种战略工具，能够通过减少浪费和错误来降低成本，并提高生产率。国际标准能够帮助企业进入新市场，为发展中国家提供公平竞争机会，并促进全球贸易的自由和公平。

随着国际各国在航天领域合作的不断增加，小卫星合作项目日益增加，如著名的QB50项目，为了达成各项活动及相关产品的一致性，不同的国家和机构在卫星开发过程中，协调一致是必不可少的，国际标准化组织是唯一的可以实现深入协调的实体。

3.2小卫星领域重要标准^[4]

从2013年开始，国际标准化组织（ISO）在航空航天技术委员会航天系统与操作分技术委员会（TC20/SC14）里陆续开展了多项小卫星相关标准的立项和编制工作，为商业小卫星的发展提供了一系列国际公认的指南，为国际商业小卫星发展提供国际规则。

3.2.1设计标准——小卫星开发的最低要求（ISO20991小卫星要求）[2]

小卫星的特点决定了它的研制不可能达到传统卫星那样的高要求，不论是成本能力、验证能力还是研制人员的实力，都无法与传统航天研制方相提并论。因此，对于小型航天器的研制应达到的水平也必然有所下降，不能按照传统航天器研制要求来实现。

本标准的对象是为了达到降低成本并缩短研制周期的目标，而使用非常规风险控制和管理方法的航天器。此类航天器的重量一般小于50kg，大量采用基于货架式产品的设计。本标准为此类航天器的开发提供了一系列最低的要求，主要内容包括：

1）发射接口：发射合同中的ICD要求，以及ISO26829的要求；

2）安全性：任何卫星都应遵循ISO14620-1中的安全要求，还应遵循发射场的有关要求（压力，EMC，化学，污染等）；

3）对主载荷、相邻载荷和运载器无害：分离要求，排放要求，质量特性，RF兼容性等方面内容；

4）频率使用：按照国际和国内法规关于无线电频率要求使用无线电；

5）碎片减缓：任何小型航天器都应遵循空间碎片减缓要求（ISO24113）；

6）联合国注册：任何小型航天器的发射都必须在其发射后在联合国进行登记；

7）设计制造验证：小型航天器同时也需要减少验证成本，执行ISO19683。

3.2.2发射标准——为获得更多的发射机会的ISO26869标准[3]

接口控制文件（ICD）是一组系统之间机械、热和电气接口的要求的文档的集合。接口控制文件就是所有必要的接口文件的索引与概述，它必须包含系统集成方调整和控制其接口所必需的充足信息，其中包括机械、热、电气以及其他典型接口。

在发射活动中，搭载航天器（SASC）不同于主航天器，不但能够获得的资源少，限制条件还比较多，在接口方面也需要遵循许多额外要求，本标准的目的就是在运载火箭方和搭载航天器方之间建立一个通用的接口控制文件要求。

本标准规定的内容能够鼓励搭载这类充分利用空间发射潜能的活动，提升空间运载效率，并能够为更多的航天参与者（特别是小卫星研制、应用单位）提供更多的机会。标准的主要内容包括：

1）任务特征：SASC的任务，轨道特征，平台特征，有效载荷及其特性，SASC的特殊要求和限制条件，模型等；

2）机械接口：结构布局，基础频率，净空间，适配器接口，连接器和微动开关，流体接口等；

3）电接口：脐带电缆接线图，脐带电缆连接器，脐带电缆，电器指令指示器，分离状态指示器，供配电，接地等；

4）RF和电磁接口：无线电系统，RF遥测和指令链路和电磁接口；

5）运载火箭和SASC任务特性：用于任务分析和规划的：SASC输入数据（参考坐标系，质量特性），弹道分析数据，发射窗口，SASC指向和分离；

6）诱导环境：描述SASC会经历的环境条件，及其与运载火箭各种环境条件的兼容性，包括机械环境，热环境，静压力，洁净度，无线电和电磁环境等；

7）验证试验：必须的试验来验证SASC满足ICD中规定的环境要求，包括SASC本身的环境条件，SASC与运载火箭的匹配性，SASC与主载荷的协调性等；

8）发射场操作：描述SASC发射的设备操作，工作空间和发射时序。包括发射场能力，地面支持设备操作，载荷操作，卫星加注，通讯设施，数据传输，发射场服务等。

3.2.3验证标准——成本与可靠性的综合考虑的ISO19683[4]

一般用于商业目的小卫星，其核心目标是保持低成本及减少研制周期。通过使用成熟的非宇航级货架产品来实现成本的减少，但是相对而言也会带来可靠性的降低，这种风险一方面是任务失败的问题，然而更加严重的是，小卫星一般都缺乏有效的在轨控制能力，发生故障后很有可能对其他正常航天器造成危害。因此，对于小卫星的验证与考核也是必须的。

由于成本和研制能力等方面的因素限制，小卫星无法实现如传统卫星那样的全面考核，而是需要一种均衡考虑成本与风险的的试验验证策略来完成上述目标。

本标准正是为了改善小卫星的可靠性，通过为非宇航级产品（主要是货架式产品）提供一个最低水平的试验验证要求，来保障其能够在空间中正常运作。标准的主要内容如下：

1）通用要求：介绍了小卫星不同于传统卫星的设计、验证和试验模式。描述了低成本和快速交付目的驱动下，结合小卫星计划/设计的固有特点，建立相应的验证策略；

2）系统级试验和单机级试验：从小卫星的角度对试验项目，试验量级，试验时间等进行规定，并给出具体的试验矩阵，并注释说明试验项目是否为必要项。

3）试验要求：上述试验的具体要求，如电磁接口试验，功能试验，任务试验，辐照总剂量试验，单粒子试验，空间放电，释放部署试验等，具体包括每项试验的试验目的，试验件状态，试验设备，试验量级及时间，试验监测，试验条件及指南等。

3.2.4运行标准——小卫星安全运行的最佳实践[5]

本项目的目的是为开发小卫星的总体架构提供指南，为使其安全运行提供准则，以及为那些希望利用小卫星优势进行活动的研究人员提供运行和设计参考。

主要目的在于解决随意发射的小卫星，可能由于缺乏可靠性设计而导致在轨故障形成垃圾的问题。标准用户主要是缺少卫星安全、有效设计和运行经验的小卫星制造商和运营商。

本标准建立了小卫星安全运行的要求和准则、小卫星监管与许可证制度，小卫星监测方法，小卫星的机动方法，小卫星与运载器接口等内容。从而保证小卫星本身的安全运行，同时避免对其他航天器造成危险。主要技术内容如下：

1）小卫星安全运行的要求和准则：在需要保护或目标密集的轨道环境中操控小卫星的准则，验证卫星是否满足准则要求的方法；

2）小卫星监管与许可证制度：描述国家和国际的卫星许可和监管要求，同时提供满足这些要求的具体方法和指南；

3）小卫星监测方法：提高用于确定小卫星的运动状态的被动和主动式观察和跟踪系统的能力的方法；

4）小卫星机动方法：用于小卫星的主动式和被动式姿态和轨道修正的方法；

5）小卫星与运载器接口：明确小卫星在机动性和能源方面的限制，从而确定潜在功能和机械接口要求，如多个立方体卫星组合安装或小卫星通信的资源共享。

注：该项国际标准正在制定中，尚未正式发布。

3.2.5从事实标准到国际标准—ISO17770立方体卫星[6]

自1999年立方体卫星概念提出，美国加州理工学院和斯坦福大学就制订了立方星及其分离机构的标准，用于规范立方星的设计。随着立方体卫星在全球范围内的应用日趋广泛，其逐渐形成了一种事实标准，在业界得到了广泛的认可。2013年，美国提出将立方体卫星及其发射机构的要求制定为国际标准，以满足日益繁荣的国际市场需要。

ISO17770《立方体卫星》以立方体卫星为对象，一方面统一了相关定义，另一方面则给出了立方体卫星研制的基本要求，尤其是在释放装置方面的要求最为重要，核心目标是不能危害其他航天产品同时保证立方体卫星任务的成功。通过本标准建立了研制和发射立方体卫星的最基本保障。

ISO17770《立方体卫星》的主要内容包括：

1）一般要求：a)包括外形尺寸、重量的要求：边长10厘米的立方体，体积为1000立方厘米；总质量不大于1kg。b）安全要求和空间碎片减缓要求、上升段排气要求、电源及无线电频率管理要求。

2）接口要求与释放装置：a）封装要求，包括包络空间和出口；b）释放附件要求，释放直至结束全过程，所有附件都必须留在释放装置中，避免空间碎片的产生；c）对释放后，不能有旋转和扰动，以避免发生撞击；d）释放装置应保护运载火箭和主载荷，避免受到来自CubeSat的机械、电气、电磁等方面的干扰。

3）质量保证要求：卫星应当经历随机振动，热真空/循环，冲击，外观检查。

3.3我国小卫星相关标准情况

我国在已有的国家标准、国家军用标准、航天行业标准以及新成立的中国宇航学会标准化分会下的各级各类标准中陆续开展了一些与商业航天相关的标准制定工作，但是整体不成体系，基本上有成熟项目，市场需要或者技术发展需要就申报，目前已经完成或正在开展的标准化项目主要如表3-1所示。

从上表中可以看出关于小卫星，尤其是适用于商业航天的小卫星的标准化项目主要是最近几年开始有标准化需求，在中国宇航学会标准化分会成立后，大量的标准编制工作将会在团体标准层面，这也正好适用国内商业发展以及产业化进程的需求。

其中《立方星内部载荷结构设计要求》该标准规定了立方星内部载荷结构设计的基本要求。其主要内容包括外形尺寸、安装接口、质量特性、刚度和强度、表面处理、热设计、抗冲击及振动设计、材料的选用、连接与紧固件要求、公差与配合的要求、制造及外观质量、标志和代号等。其中的部分要求给定了具体的指标，如对外包络尺寸、质心与惯量偏差、刚度和强度、空间环境下材料的总质量损失及可收集到的可凝挥发物质量比等，有的要求则定性的给出了设计时需注意的事项及影响因素。在标准的最后给出了便于内部载荷结构设计的接口数据单，从机械和热特性两个大的方面进行了约定。机械接口主要有结构的尺寸、质量特性、安装点情况、安装面接触状态、连接器的方向、位置、类别等；热接口主要包括材料、表面处理方法、表面的吸收和发射率、热容以及工作、启动、存储的温度范围、工作状态的热耗、热分布、热简图等。目前，该标准已经应用到国内科学试验卫星上，以天仪研究院为例，已经有10颗试验卫星的内部载荷的结构设计已经按照该标准执行。天仪研究院是国家高新技术企业、国家双创示范基地重大项目、湖南军民融合产业重点示范企业、武器装备科研生产单位，拥有武器装备质量管理体制认证证书及装备承制单位资格证书，并取得遥感测绘等行业相关资质。 同时，天仪还成功获批组建微小卫星湖南省工程研究中心、湖南天仪航天科普基地。天仪是国内最早一批加入国际宇航联合会的商业企业，并与中国运载火箭技术研究院达成长期发射战略合作、与中国酒泉卫星发射中心共同成立"先进微纳卫星研制联合实验室"、清华大学天体物理中心等建立战略合作。成功发射中国第一颗由民营企业自主研制的卫星“潇湘一号”卫星。

第四章我国未来小卫星标准体系

4.1 标准体系框架的构建原则

小卫星标准体系是一个很大的范畴，经过对小卫星产业链的分析，对小卫星的标准体系构建可以从三个维度来规划标准体系，一个是卫星制造产业链的角度规划一个子标准体系，一个是从商业卫星发射服务产业规划一个子标准体系，最后可以从商业卫星运营和服务的角度规划一个子体系。

标准体系构建可以遵从以下原则：

（1）覆盖性：覆盖产业链的全过程；

（2）适应性：适应市场需求，围绕市场行为开展标准化工作。

（3）紧密性：紧扣小卫星的发展需求，从全球贸易、资源共享以及模块化等设计的要求规划标准项目，（不再为传统宇航通用技术或产品规划新标准项目）。

（4）继承性 充分总结国际界小卫星已经开展相关工作的经验教训，对成熟的航天技术转化的相关技术或产品提出相应的标准项目。

（5）前瞻性   应充分考虑到空间技术发展和实际应用的需求，结合当前商业航天各领域的发展规律和现状，规划相应的标准项目。

4.2标准体系框架的设计

本课题给出的标准体系框架的设计是围绕着小卫星产业链的维度给出的标准框架，将小卫星标准体系分为小卫星制造标准、小卫星发射标准、小卫星运营标准和小卫星应用标准四个分支，每个分支下又根据产业的分工和标准制定的需求不同细分为若干子分支，具体见下图。而如果从小卫星星座的规划、建设和运营服务的角度开规划标准体系的话，应该可覆盖小卫星产业链的全链条。

图3-1 商业小卫星标准体系

4.3小卫星标准化工作未来建议

4.3.1 建立小卫星标准化顶层规划

随着商业航天产业的不断发展，企业数量和规模都在大幅增加，国家上层机关也针对这些问题开展了大量工作，相关法规相继进入研究阶段，相应的标准作为小卫星产业发展的重要依据，在产品管理，产品合作，支撑政策等方面具有重要作用，但是现阶段标准体系往往是在传统科研型号基础上建立的，能够为小卫星产业发展提供支持，但却是也存在局限性，因此，针对商业航天工作的标准体系总体策划是必要的前置工作。

4.3.2 开展基于小卫星商业活动特点重点领域标准需求分析

通过系统分析和研究，小卫星活动在很多方面尤其自身典型特点，管理模式简单自由，产品灵活性高，产品质量管理要求相对宽松，发射任务条件要求简单等，现有标准在很多方面存在不适用的地方，因此，应当重点针对这些特点，进一步对现有标准进行梳理，分析适用性，研究标准缺项，开展后续标准的研究工作。

4.3.3 开展针对小卫星产品特点的标准实施方法研究与应用

小卫星的制造、发射、应用活动本质上还是航天活动，大量的现行标准是能够为其服务的，但是，正如前文所述，小卫星标准化工作也存在特殊性，流程的变化和要求的放宽，也要求标准实施能够适应工作需求，因此，开展小卫星活动中标准实施工作模式的研究，能够为后续小卫星标准化工作提供指导，也能够让更多的企业加入到小卫星产业链中来。

参考文献

[1]现代小卫星技术的发展趋向及应用研究,姚云升,《科技与创新》，2019.02

[2]现代小卫星发展的五次浪潮，张晓敏，《国际太空》2016.10

[3]从标准化角度看小卫星商业化发展,周玉霞,《航天标准化》，2016 年第 4 期

[4]蓬勃发展的小卫星国际标准，卫巍，《南京航空航天大学学报》，2018.50（S1）

撰稿人：

卫巍、许冬彦，中国航天标准化研究所