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本書由18章組成，以系統(tǒng)工程的思想進(jìn)行編排，在介紹商業(yè)航天的概念的基礎(chǔ)上，以衛(wèi)星工程系統(tǒng)從總體級(jí)衛(wèi)星設(shè)計(jì)，到逐步深入有效載荷和平臺(tái)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)，再回到整星系統(tǒng)級(jí)測(cè)試與試驗(yàn)，進(jìn)一步介紹衛(wèi)星對(duì)火箭的需求、可靠性設(shè)計(jì)、對(duì)芯片的需求，后介紹商業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用領(lǐng)域，并對(duì)工程風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。本書全面、系統(tǒng)、又較為深入介紹的商業(yè)航天工程理論及技術(shù)進(jìn)展、工程應(yīng)用及實(shí)踐探索，將為當(dāng)今關(guān)注商業(yè)航天領(lǐng)域發(fā)展的工程技術(shù)人員、管理者甚至投資者提供難能可貴的參考，為商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

商業(yè)航天始于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過50余年的發(fā)展，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和技術(shù)創(chuàng)新等方面展現(xiàn)出巨大的潛力，已成為航天研發(fā)領(lǐng)域的重要新生力量。它繼承了航天產(chǎn)業(yè)的求實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)與創(chuàng)新精神，更注重在低成本與靈活性間尋找新的創(chuàng)新空間，符合現(xiàn)代航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，與航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展市場(chǎng)化方向高度一致。新一代全球低軌通信衛(wèi)星星座發(fā)展迅速，以星鏈、一網(wǎng)為代表的商業(yè)航天通信星座開啟了衛(wèi)星通信的新篇章，維珍航空、藍(lán)色起源分別成功進(jìn)行了太空飛行，拉開了國(guó)際商業(yè)航天旅行的帷幕。國(guó)際上，商業(yè)航天企業(yè)可謂一路高歌猛進(jìn)，正在實(shí)現(xiàn)持續(xù)創(chuàng)新航天產(chǎn)品形態(tài)、不斷提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)能力、積極拓展應(yīng)用空間的產(chǎn)業(yè)核心布局。國(guó)內(nèi)，商業(yè)航天正處在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前期，對(duì)衛(wèi)星、火箭批量化生產(chǎn)需求十分迫切，星箭整裝、測(cè)試、發(fā)射一體化、產(chǎn)業(yè)化聚集已漸成趨勢(shì)，逐步形成新產(chǎn)業(yè)化布局，積極開拓新市場(chǎng)，穩(wěn)步開創(chuàng)新局面。

商業(yè)航天涵蓋應(yīng)用工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)、衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)及服務(wù)、地面設(shè)備制造等環(huán)節(jié)，涉及通信、導(dǎo)航、遙感、空間運(yùn)輸、載人航天飛行、深空探測(cè)、太空采礦等領(lǐng)域。隨著航天技術(shù)的不斷創(chuàng)新、突破和發(fā)展，航天產(chǎn)業(yè)規(guī)模日益擴(kuò)大，應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)前景快速擴(kuò)張。以商業(yè)運(yùn)載火箭、低軌互聯(lián)網(wǎng)星座、亞軌道旅游、商業(yè)遙感等為代表的各領(lǐng)域得到迅速推進(jìn)；特別是以星座組網(wǎng)的需求為牽引，衛(wèi)星制造和衛(wèi)星發(fā)射增長(zhǎng)明顯，衛(wèi)星制造成本正在隨著衛(wèi)星的規(guī)模化量產(chǎn)而逐漸降低，低成本的衛(wèi)星制造能力和發(fā)射能力正在形成，為航天產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。由此，商業(yè)航天也將進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。

隨著商業(yè)航天的興起，低軌衛(wèi)星寬帶互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)逐漸形成，衛(wèi)星通信、導(dǎo)航和遙感等衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)交叉融合發(fā)展，促進(jìn)了時(shí)空信息服務(wù)創(chuàng)新，降低了時(shí)空信息服務(wù)成本，實(shí)現(xiàn)了時(shí)空信息服務(wù)即開即用，助力了商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的快速普及。小衛(wèi)星需求量大幅上升，航天產(chǎn)業(yè)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)代已然開啟，為發(fā)展人類航天事業(yè)、探索太空新應(yīng)用領(lǐng)域（如太空基地建設(shè)、小行星開礦、移民火星等太空工程）提供了先行性技術(shù)基礎(chǔ)。

本書作者王洋及核心團(tuán)隊(duì)，在商業(yè)航天領(lǐng)域進(jìn)行了卓有成效的創(chuàng)新探索，以實(shí)際行動(dòng)積極參與了我國(guó)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。在商業(yè)衛(wèi)星制造領(lǐng)域，已完成數(shù)顆低成本、高可靠衛(wèi)星的在軌交付，并完成國(guó)內(nèi)首個(gè)深度融合汽車制造和衛(wèi)星制造能力的衛(wèi)星超級(jí)工廠設(shè)計(jì)和建造；在星座建設(shè)領(lǐng)域，正在推進(jìn)全球低軌導(dǎo)航星座和全球低軌物聯(lián)星座，并同步搭建衛(wèi)星商業(yè)服務(wù)平臺(tái)，為衛(wèi)星應(yīng)用服務(wù)構(gòu)建新通道、新場(chǎng)景；在衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域，積極推進(jìn)高精度位置服務(wù)和衛(wèi)星通信服務(wù)市場(chǎng)化融合應(yīng)用，以航天技術(shù)服務(wù)于智能駕駛和廣域物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，進(jìn)而推動(dòng)未來(lái)出行服務(wù)的智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)，迎接汽車行業(yè)的變革性發(fā)展；此外還在交通、海洋、環(huán)保、應(yīng)急等多領(lǐng)域展開應(yīng)用實(shí)踐，助力全行業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用需求快速落地。他們以實(shí)際行動(dòng)踐行了航天科技為國(guó)家、社會(huì)和大眾服務(wù)的核心宗旨。

《商業(yè)航天工程導(dǎo)論》圍繞衛(wèi)星工程系統(tǒng)、軌道與星座、衛(wèi)星平臺(tái)、有效載荷及各個(gè)控制分系統(tǒng)的組成、工作原理與設(shè)計(jì)技術(shù)、芯片篩選與設(shè)計(jì)、衛(wèi)星總裝集成測(cè)試及可靠性設(shè)計(jì)、衛(wèi)星應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)以及工程風(fēng)險(xiǎn)分析等方面論述了新技術(shù)實(shí)踐及相應(yīng)理論依據(jù)，并闡述了商業(yè)航天的不同領(lǐng)域應(yīng)用，為我們呈現(xiàn)了一幅商業(yè)航天工程的前景藍(lán)圖。本書是作者在商業(yè)航天領(lǐng)域的工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，我相信這本專著的出版將會(huì)促進(jìn)商業(yè)航天領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和工程應(yīng)用。我更看重的是本書全面、系統(tǒng)又較為深入介紹的商業(yè)航天工程理論及技術(shù)進(jìn)展、工程應(yīng)用及實(shí)踐探索，將為當(dāng)今關(guān)注商業(yè)航天領(lǐng)域發(fā)展的工程技術(shù)人員、管理者甚至投資者提供難能可貴的參考，為商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出自己的貢獻(xiàn)。

中國(guó)工程院院士
劉經(jīng)南
2021年12月30日

1957年，人類發(fā)射了顆人造地球衛(wèi)星斯普特尼克一號(hào)（Спутник1），航天正式進(jìn)入人類視野，航天發(fā)展至今，影響范圍不斷拓展，深刻地改變了人類的生產(chǎn)生活方式。目前，全球共有12個(gè)國(guó)家具備航天發(fā)射能力，50多個(gè)國(guó)家擁有自己的衛(wèi)星，先后有近9 000顆衛(wèi)星發(fā)射升空，2 000多個(gè)航天器在軌道上正常運(yùn)行，幾乎所有國(guó)家都在使用空間服務(wù)。近年來(lái)，全球商業(yè)航天快速發(fā)展，有力地推動(dòng)了航天技術(shù)創(chuàng)新，其在航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的地位和作用日益凸顯。

商業(yè)航天通過市場(chǎng)機(jī)制為政府及商業(yè)用戶提供航天資產(chǎn)、產(chǎn)品和服務(wù)，涵蓋火箭、衛(wèi)星、發(fā)射場(chǎng)、運(yùn)營(yíng)及服務(wù)、地面設(shè)備制造等環(huán)節(jié)，涉及通信、導(dǎo)航、遙感、太空運(yùn)輸、載人航天飛行、深空探測(cè)等領(lǐng)域。

商業(yè)航天的發(fā)展催生了一批技術(shù)創(chuàng)新能力強(qiáng)大的新興航天企業(yè)，其中的典型代表包括SpaceX、藍(lán)色起源等公司。SpaceX通過可重復(fù)利用的火箭技術(shù)，將發(fā)射費(fèi)用降低了50%；一網(wǎng)（OneWeb）公司將小衛(wèi)星制造速度從每顆12~18個(gè)月，提升到了每天2顆，還與空客合作建立了衛(wèi)星工廠，采用高度自動(dòng)化的機(jī)器人生產(chǎn)線，將航空飛機(jī)的批量制造經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到衛(wèi)星領(lǐng)域，將單顆衛(wèi)星成本降到了50萬(wàn)美元；維珍銀河、藍(lán)色起源等商業(yè)航天公司也在爭(zhēng)相進(jìn)入亞軌道旅游領(lǐng)域，提供低至25萬(wàn)美元的太空旅游體驗(yàn)服務(wù)。

中國(guó)商業(yè)航天從2014年開始發(fā)展，比國(guó)外商業(yè)航天起步晚，但也彰顯了巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＶ袊?guó)長(zhǎng)征火箭公司計(jì)劃推出5款商業(yè)火箭產(chǎn)品，將通過規(guī)范生產(chǎn)、技術(shù)等標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)期將發(fā)射成本降低約30%，短履約周期壓縮80%左右，以進(jìn)一步提升國(guó)際商業(yè)發(fā)射競(jìng)爭(zhēng)力。商業(yè)衛(wèi)星研制和運(yùn)營(yíng)方面，我國(guó)擁有相關(guān)企業(yè)數(shù)十家，它們都各有側(cè)重地開始了自己的衛(wèi)星研制、星座建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。

為總結(jié)和提煉中國(guó)商業(yè)航天工程在系統(tǒng)管理科學(xué)、商用星座系統(tǒng)設(shè)計(jì)、衛(wèi)星設(shè)計(jì)和AIT領(lǐng)域的新技術(shù)及應(yīng)用成果，在理論和系統(tǒng)上揭示商業(yè)航天的基本發(fā)展規(guī)律，展示中國(guó)商業(yè)航天工程的研制成果和創(chuàng)新成就，本人主編了這本《商業(yè)航天工程導(dǎo)論》。本書的特色是源于多個(gè)航天工程實(shí)踐，不僅適合從事商業(yè)航天研究、衛(wèi)星設(shè)計(jì)與制造、航天應(yīng)用的工程師閱讀，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)師生的技術(shù)參考書。

《商業(yè)航天工程導(dǎo)論》由18章組成，以系統(tǒng)工程的思想進(jìn)行編排，在介紹商業(yè)航天概念的基礎(chǔ)上，以衛(wèi)星工程系統(tǒng)，從總體級(jí)衛(wèi)星設(shè)計(jì)，到逐步深入有效載荷和平臺(tái)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)，再回到整星系統(tǒng)級(jí)測(cè)試與試驗(yàn)，進(jìn)一步介紹衛(wèi)星對(duì)火箭的需求、可靠性設(shè)計(jì)、對(duì)芯片的需求，后介紹商業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用領(lǐng)域，并對(duì)工程風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。其中：第1章商業(yè)航天概述，介紹了商業(yè)航天的概念與范疇、發(fā)展模式、發(fā)展規(guī)律與發(fā)展趨勢(shì)等內(nèi)容；第2章介紹了商業(yè)航天工程系統(tǒng)及其組成和各部分之間的主要關(guān)系；第3~11章詳細(xì)介紹了商業(yè)衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)及各分系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)、設(shè)計(jì)、測(cè)試與試驗(yàn)，具體介紹了商業(yè)衛(wèi)星的總體設(shè)計(jì)、軌道與星座設(shè)計(jì)、有效載荷（通信、導(dǎo)航、遙感、天線載荷）設(shè)計(jì)、平臺(tái)各分系統(tǒng)（綜合電子分系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)與熱控分系統(tǒng)、能源分系統(tǒng)、姿軌控分系統(tǒng)、測(cè)控饋電一體化系統(tǒng)、地面測(cè)運(yùn)控一體化系統(tǒng)）的研制；第12章介紹了商業(yè)衛(wèi)星的總裝、測(cè)試與試驗(yàn)；第13章介紹了商業(yè)衛(wèi)星對(duì)火箭的要求；第14章介紹了可靠性設(shè)計(jì)與分析；第15章介紹了商業(yè)航天的芯片需求；第16和17章分別介紹了商業(yè)衛(wèi)星的應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)和應(yīng)用領(lǐng)域（通信、導(dǎo)航、遙感）；第18章介紹了工程風(fēng)險(xiǎn)分析與控制等內(nèi)容。

感謝電子科技大學(xué)朱立東教授和北京理工大學(xué)張曉敏教授在本書審校過程中提出的寶貴意見，感謝中國(guó)宇航出版社領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)部門在本書編寫和出版過程中給予的大力支持。

由于作者水平有限，書中難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤和不妥之處，敬請(qǐng)讀者不吝指正。

王洋

2021年11月

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