GBZ 188-2026 空间碎片在轨清除指南标准立项发展报告

空间碎片在轨清除指南（GB/Z188-2026）标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:GuidelinesforOn-orbitDebrisRemovalofSpaceDebris摘要随着人类航天活动的日益频繁，空间碎片环境持续恶化，已对在轨运行航天器构成严重威胁，空间碎片主动清除技术因此成为国际航天领域的研究热点与战略制高点。本报告围绕国家标准GB/Z188-2026《空间碎片在轨清除指南》的立项背景、编制过程、技术内容及实施意义展开系统论述。报告首先分析了全球空间碎片态势及我国航天活动面临的现实挑战，继而阐述了该标准在技术框架构建、安全要求确立、操作流程规范等方面的核心内容。该标准是我国空间碎片主动清除领域首个国家标准指导性技术文件，填补了该领域顶层标准空白，对于引导我国空间碎片清除技术研发、规范在轨操作行为、促进空间可持续发展具有重要的基础性支撑作用。报告同时展望了标准的应用前景及后续标准体系的建设方向。关键词：空间碎片；在轨清除；标准化；航天安全；空间交通管理；标准体系一、引言1.1研究背景自1957年人类第一颗人造地球卫星发射以来，全球已执行超过6000余次航天发射任务，累计将约17000余个航天器送入地球轨道。在此过程中，由于运载火箭末级遗弃、航天器爆炸解体、碰撞碎裂等因素，空间碎片数量呈指数级增长。据欧洲空间局（ESA）空间碎片办公室统计，目前可被雷达探测到的尺寸大于10厘米的空间碎片已超过36000个，尺寸在1至10厘米之间的碎片数量约为100万个，而尺寸小于1厘米的微小碎片更是数以亿计[1]。空间碎片的轨道速度平均约为7.5公里/秒，即便是直径为1厘米的碎片，其撞击能量也相当于一颗小型手榴弹。2009年，美国铱星33与已废弃的俄罗斯宇宙-2251卫星在西伯利亚上空约790公里处发生意外碰撞，产生了超过2000块可追踪碎片，成为人类历史上首次卫星与卫星之间的完全碰撞。2021年，中国空间站“天和”核心舱曾两次实施紧急机动以规避星链卫星的接近。此类事件不断警示我们：空间碎片已从潜在的“轨道污染”演变为现实的“轨道危机”[2]。1.2空间碎片治理的紧迫性空间碎片问题的严峻性不仅体现在碎片数量的持续增长，更体现在其演化趋势的不可逆性。根据美国科学家唐纳德·凯斯勒（DonaldKessler）于1978年提出的“凯斯勒效应”（KesslerSyndrome）理论，当低地球轨道的碎片密度达到某一临界值时，碎片之间的链式碰撞将自行持续发生，即使人类完全停止发射活动，碎片数量仍将快速增长[3]。当前，低地球轨道（LEO）区域（高度200–2000公里）的碎片密度已接近这一临界阈值。在此背景下，空间碎片主动清除（ActiveDebrisRemoval,ADR）技术应运而生，成为国际航天大国竞相布局的战略性技术方向。与被动防护（如Whipple防护屏）和减缓措施（如钝化处理、25年离轨规则）相比，主动清除技术能够直接移除轨道上的大型废弃航天器和火箭残骸，是从源头遏制碎片环境恶化的根本性手段。日本Astroscale公司、欧洲ClearSpace公司、美国国家航空航天局（NASA）等已启动多项技术验证任务。与此同时，空间碎片清除的标准化工作亦受到国际社会高度重视——国际标准化组织（ISO）下设ISO/TC20/SC14（航天系统与操作）技术委员会，已发布多项与碎片减缓相关的国际标准[4]。1.3我国碎片清除标准化需求我国作为世界航天大国，空间碎片治理责任重大。截至2025年底，我国在轨航天器数量已超过900个，位居世界第二位[5]。与此同时，我国也面临着自身产生的轨道碎片与外来碎片威胁的双重压力。近年来，我国已陆续发布GB/T34513-2017《空间碎片减缓要求》、GB/T40523-2021《空间碎片减缓设计》等国家标准，在碎片“预防”层面建立了较为完善的标准化体系。然而，在碎片“治理”层面——即在轨清除技术的术语定义、任务规划、接口要求、安全评估等方面，我国尚缺乏统一的国家标准指导文件。鉴于上述背景，制定GB/Z188-2026《空间碎片在轨清除指南》具有重要的战略意义和现实紧迫性。该标准的出台标志着我国空间碎片治理标准化工作正从“减缓”向“减缓与清除并重”的方向跨越式发展。二、标准编制概况2.1标准基本信息GB/Z188-2026《空间碎片在轨清除指南》是由国家标准化管理委员会批准发布的国家标准化指导性技术文件，其基本信息如下：-标准编号：GB/Z188-2026-中文名称：空间碎片在轨清除指南-英文名称：GuidelinesforOn-orbitDebrisRemovalofSpaceDebris-标准性质：国家标准化指导性技术文件（GB/Z）-ICS分类号：49.020（航天系统和操作装置）-发布日期：2026年7月2日-实施日期：2026年7月2日-发布机构：国家标准化管理委员会-归口单位：全国宇航技术及其应用标准化技术委员会（SAC/TC425）需要特别说明的是，本标准采用GB/Z（国家标准化指导性技术文件）的形式发布，而非GB/T（推荐性国家标准）或GB（强制性国家标准），体现了标准制定者在该技术领域“技术尚未完全成熟但需求迫切”的审慎态度。GB/Z适用于技术尚在发展中、亟需引导但暂不宜形成正式标准的对象，具有“快速发布、动态修订”的制度优势[6]。2.2编制必要性分析本标准的编制必要性可从技术、安全和产业三个维度加以论证：技术维度。当前空间碎片清除技术路线呈多元化发展态势，主要包括：飞网捕获、飞爪捕获、机械臂捕获、磁性对接、激光烧蚀、离子束推移等。不同技术路线在目标选择、任务流程、安全控制等方面存在较大差异。若无统一的技术指引，各研制单位的任务方案将呈现碎片化状态，难以形成有效技术积累和数据共享。安全维度。空间碎片在轨清除属于典型的近距离在轨操作（RendezvousandProximityOperations,RPO），涉及接近目标、捕获目标、离轨处理等多个高风险环节。操作过程中的任何失误都可能产生新的碎片，甚至导致“清污者变污染源”的悖论。统一的安全要求和评估方法可有效降低上述风险。产业维度。随着商业航天的发展，国内外已涌现出多家从事空间碎片清除技术研发的企业。统一的标准可为产业发展提供技术导向和市场规范，同时为保险、责任认定、频率协调等配套制度建设提供技术依据。2.3与现行标准的关系本标准的编制充分考虑了与现行国家标准、军用标准和国际标准的协调配套关系。在国际层面，本标准与ISO24113:2019《空间系统——空间碎片减缓要求》的基本原则保持一致[7]。ISO24113规定的是航天器在设计、运行和处置阶段应满足的减缓要求（如25年离轨规则），属于“预防性”要求；而本标准针对的是对已存在于轨道上的碎片实施清除的行为，是对ISO减缓体系的重要补充。在国内层面，本标准与GB/T34513-2017《空间碎片减缓要求》形成“预防+治理”的姊妹篇关系。前者面向航天器的全生命周期管理，明确设计寿命结束后25年内离轨等要求；后者则面向空间环境的“存量治理”，规定了在轨清除的任务规划与实施准则。两套标准相互配合，共同构成覆盖空间碎片“增量控制+存量削减”的完整标准链条[8]。此外，在术语定义和分类体系方面，本标准充分参考了GB/T40523-2021《空间碎片减缓设计》、GB17378.6-2024等相关标准的既有表述，确保了标准体系内部的术语一致性。三、标准主要技术内容3.1范围与定位GB/Z188-2026规定了空间碎片在轨清除的任务规划、目标选择、技术方案选择、操作过程控制和安全性评估等通用技术要求，适用于在地球轨道（重点关注低地球轨道区域）执行空间碎片主动清除任务的空间系统。标准定位为技术指南，重点解决“怎么做才对、怎么做才安全”的问题。3.2核心术语定义标准统一界定了以下核心术语并建立了基于技术体系的术语间关系：空间碎片（spacedebris）——地球轨道上已失效的或失去功能的人造物体，包括废弃航天器、运载火箭末级箭体、任务相关物体和碎裂产物等。在此基础上，标准进一步明确了“大碎片”（特征尺寸≥10cm）与“厘米级碎片”（1mm≤特征尺寸<10cm）的划分界线，为我国碎片分级治理策略提供了术语基础。在轨清除（on-orbitdebrisremoval）——通过主动交会、捕获、离轨等手段将碎片移出其运行轨道或使其进入可接受的处置轨道的操作过程。依据清除及处置方式的不同，标准给出了多种典型的在轨清除方式分类，所确立的术语框架对统一各任务方向的研究口径起到了基础性作用。捕获（capture）——清除航天器对目标碎片实施物理或非物理捕获的技术过程。离轨处置（disposal）——将捕获后的碎片或清除航天器自身导引至大气层烧毁或转移至坟墓轨道的过程。此外，标准还界定了“任务规划”“碰撞规避”“安全评估”“失控目标”等配套术语，形成了覆盖清除任务全流程的术语体系。3.3目标碎片分级与选择原则标准提出了一套目标碎片的分类评估方法，从碎片质量、特征尺寸、轨道特征（高度、倾角、偏心率）、翻滚状态、结构完整性等维度对候选目标进行评估，并提出“四优先”选择原则：对载人航天器构成碰撞威胁的优先、质量大于500kg的废弃航天器优先、位于SSO等常用轨道带（700–1000公里高度为主）的优先、具备清晰所有权归属的优先。特别强调，在选择清除目标时应审慎考虑目标国的主权关切，避免引发国际法律争议[9]。3.4在轨清除实施总体技术框架标准提出了在轨清除任务应涵盖的五大技术环节：（1）发射入轨与轨道机动阶段——清除航天器发射后先进入停泊轨道，经在轨测试确认各分系统正常后，通过多次轨道机动转移至目标碎片附近。（2）远距离交会阶段——利用天基或地基测量数据进行轨道确定与预报，逐步缩短与目标碎片的相对距离，并完成最终接近前的碰撞安全性确认。（3）近距离逼近与相对状态测量阶段——当相对距离缩短至数公里以内时，清除航天器需通过星载光学、激光雷达等敏感器实施相对导航，对失控翻滚的目标碎片进行运动状态精确测量，为后续捕获操作提供依据。（4）捕获操作阶段——依据目标的运动特性选择合适的捕获方式。捕获过程须确保产生的接触力在目标结构承载能力范围内，防止因捕获操作引起目标解体。（5）离轨处置阶段——完成捕获后，可采用“直接推离”或“组合体推离”方式实施离轨。当目标处于低地球轨道时，应使组合体再入大气层烧毁；当目标处于地球同步轨道等较高轨道区域时，应将其推入坟墓轨道。3.5安全要求安全是标准的核心关切。标准从在轨安全、地面安全和环境安全三个维度提出了明确要求：在轨安全方面，清除航天器在执行任务时应具备自主碰撞规避能力，需在接近操作期间与目标及其碎片云保持安全距离；地面安全方面，离轨再入地面轨迹的设计需符合相关安全标准，确保残骸落区位于安全区域（海上或无人区）；环境安全方面，任务过程中清除航天器及清除操作本身不应制造新碎片，所有分离部件均需满足GB/T34513的25年离轨要求。标准还针对故障工况提出“故障安全”设计理念：一旦清除航天器在接近过程中发生姿态失控、通信中断或推进系统故障，应立即中止任务并自动进入安全漂移轨道，确保在任何可预见的异常情况下均不会与目标发生非受控碰撞[10]。3.6任务规划与终止标准对任务规划提出了全流程要求，覆盖任务目标定义、场景分析、操作步骤制定和应急预案等多个层面。特别是在应急预案方面，标准要求针对推进系统故障、GNSS信号丢失、测控中断、捕获失败等典型故障模式制定完备的应急处置策略。四、主要编制单位介绍本标准由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会（SAC/TC425）提出并归口，牵头起草单位为北京空间飞行器总体设计部，中国空间技术研究院、上海卫星工程研究所、国防科技大学空天科学学院等多家单位参与了标准编制工作。以下重点介绍牵头起草单位——北京空间飞行器总体设计部。北京空间飞行器总体设计部（以下简称“总体部”）隶属于中国航天科技集团有限公司第五研究院（中国空间技术研究院），创建于1963年，是我国载人航天器、深空探测器、遥感卫星等多个系列航天器的总体设计单位。经过六十余年的技术积淀，总体部形成了覆盖航天器总体设计、轨道动力学与控制、空间环境工程、空间碎片防护等领域的完整专业技术体系。总体部在空间碎片技术领域拥有长期积累。2000年前后，总体部开始系统开展空间碎片环境建模与防护设计研究，牵头建立了我国自主的空间碎片环境工程模型；2008年起，承担了多项空间碎片撞击风险评估与防护设计任务，将碎片防护理念全面引入我国航天器设计流程。近年来，总体部将研究重心从“被动防护”拓展至“主动清除”领域，先后主持完成了空间碎片主动清除任务总体方案论证、非合作目标交会捕获动力学与控制等多项预先研究课题，研制了多套地面半物理仿真验证系统[11]。五、标准实施意义与发展展望5.1战略意义GB/Z188-2026作为我国空间碎片在轨清除领域发布的首个国家标准，具有多重重大意义。在标准体系层面，该标准填补了国内空白，使我国空间碎片治理标准实现从“减缓为主”向“减缓+清除并重”的结构性跨越。在技术引领层面，标准为各类清除技术路线提供了统一的技术导向，有助于凝聚行业共识、降低重复研发成本。在国际合作与竞争层面，标准的发布向国际社会展示了我国负责任航天大国的形象，可为未来我国主导制定空间碎片清除ISO国际标准奠定国内基础。5.2应用前景随着低轨卫星互联网星座的大规模部署，未来十年将有数万颗新卫星进入轨道，碎片清除需求将持续释放。本标准的应用场景十分广泛。此外，标准不仅服务于传统航天企业，也将为商业航天公司开展碎片清除服务提供技术依据。随着空间碎片清除逐步从技术验证走向商业化运营，标准作为技术规则的作用将更加突出。5.3未来展望面向未来，空间碎片在轨清除标准化工作应在以下方面持续深化：一是标准动态修订。由于GB/Z采用指导性技术文件形式发布，建议根据技术发展和工程实践反馈适时启动修订，逐步将成熟内容升级为推荐性国家标准（GB/T）或技术规范。二是标准体系拓展。建议加快制定碎片清除操作的具体技术细则，如捕获接口通用规范、翻滚目标运动测量方法、离轨再入安全评估方法等细分标准，形成覆盖碎片清除全技术链条的完整标准簇。三是国际标准对接。积极推动将我国标准的核心技术内容向ISO/TC20/SC14提交，参与国际标准制定工作，提升我国在全球空间治理议题中的话语权和影响力。四是法规协同配套。空间碎片清除涉及外空条约义务、频率协调、发射许可、事故责任等多个法律议题，建议有关部门同步建立健全配套法规制度，为标准的实施提供法律保障。六、结论GB/Z188-2026《空间碎片在轨清除指南》的发布实施是我国空间碎片治理标准化进程中的重要里程碑。本报告通过全面分析认为，该标准具有以下突出特点：第一，定位精准，聚焦“存量碎片治理”以实现对现行碎片减缓标准的战略补充；第二，内容系统，覆盖目标评估、任务规划、捕获操作、离轨处置和安全保障等任务全要素；第三，安全导向，建立了贯穿任务全过程的安全要求体系，有助于防止“二次碎片”的产生。该标准的实施将为我国空间碎片清除技术发展提供统一的技术指引，为维护安