航天系統試驗具有高度的複雜性和特異性，主要體現在試驗系統性強、試驗子樣數量極少、試驗環境構設困難等，往往造成地面試驗驗證不充分而導致在軌故障。美國航天系統試驗理念和技術在大量故障教訓的驅動下不斷進步，形成了對試驗驗證能力更深刻的認識和新的試驗理念：認為大部分在軌故障可通過地面充分試驗和同行評審等手段予以避免，認為每項試驗不應僅僅定位於驗證設計是否滿足要求，而是應「為主動發現缺陷進行試驗設計」等。美國在一次次「故障」中摸索形成的航天系統試驗經驗與教訓，對我們具有很高價值。
在近年探索航天裝備試驗鑑定技術與管理模式的過程中，我們搜集、編譯並分析了美國航天系統與試驗驗證相關的故障案例共83項。我們發現其中大部分在美國航天系統上所發生的故障，同樣也發生於我國。我們對此83項故障案例進行了較為深入的研究分析，對故障原因進行了分類統計和提煉總結，以期在國內外同類故障原因分析上「有對照、循規律」，在美國已發生而我國尚未發生的故障上「可參考、予避免」。
在此基礎上形成了《美國航天系統試驗與驗證經驗教訓案例分析》，內容涵蓋83項美國航天系統試驗與驗證經驗教訓案例、相關典型故障案例統計分析、對我國航天系統開展試驗與驗證工作的啟示和建議等內容。
收集的83項美國航天系統試驗與驗證經驗教訓案例中，包括共性試驗、環境試驗、電磁兼容試驗、外部接口試驗、發射場測試、發射前試驗以及部分分系統及載荷試驗（如太空飛行器微波有效載荷、光學有效載荷試驗等）相關的經驗教訓案例。形成的美國航天系統試驗與驗證經驗教訓案例集主要內容如下：
文中，針對各類故障原因進行說明，並分別選取相應典型案例進行簡要介紹。比如，針對試驗或測試項目缺失，列舉了哈勃太空望遠鏡光學性能試驗缺失造成的在軌故障，以及某導航衛星項目未及時測試熱控多層帶來的無源互調導致項目進度嚴重推後等相關經驗教訓案例。
此外，文中還給出所有83項美國航天系統試驗與驗證經驗教訓案例故障原因的索引表，各案例對應的故障原因通過不同顏色進行了標記。
《美國航天系統試驗與驗證經驗教訓案例分析》在對美國航天系統試驗與驗證經驗教訓進行分析的基礎上，結合我國實際情況以及近年來發生的航天系統故障，提出了對我國航天系統開展試驗與驗證工作的啟示和建議如下：
在所整理的經驗教訓案例中，有10餘項故障是因為採用成熟現貨產品時因繼承性分析不到位而引發的。成熟現貨產品已經歷一次或多次飛行驗證和相關試驗，技術狀態固化且具有一定的成熟度。航天型號採用成熟現貨產品可顯著縮減研製周期和經費。但也正是由於此類產品具有成功飛行經歷，型號設計人員極易忽視此類產品的評估分析工作、忽視產品中存在的不足，以及此產品對在研型號的適用性，如此產品與衛星平臺或有效載荷間的接口、環境適應性包絡等。因此，針對此類產品開展嚴格的繼承性分析評估和審查並形成機制至關重要。美國航天系統故障案例中涉及產品電磁兼容設計、熱控設計、軟體設計、材料技術等方面問題多發；對空間環境的認識不夠也造成了多起設計缺陷（如雷電、地磁風暴等導致的衛星失效案例）。我國航天領域也不乏由於仿真分析不足造成質量問題的案例，如某電子學箱在產品設計過程中力學分析不到位，未對FPGA的管腳建模並進行應力分布分析，造成其鑑定件在Z方向衝擊試驗後電流異常。通過仿真分析對航天產品運行環境與一般工況進行模擬、對產品在極端工況下的功能性能進行摸底等，可有效避免設計缺陷進入正樣階段。但即便如此，由於受技術發展及認知水平限制，仿真分析不足的問題也為數不少，如文中提到的星箭耦合力學分析以及與柔性體相關的章動分析等。國內外相關案例分析表明，仿真分析技術在目前航天系統和產品驗證中起著非常重要的作用，必須加強仿真技術開發與驗證、改進，加大仿真條件建設投入，及早發現缺陷，提升我航天系統試驗驗證效費比。健壯性設計（Robust design）是一種工程方法論，主要通過優化產品或流程條件以達到產品性能對各種變化的敏感度最低的目的，用以保證航天系統在異常環境或意外情況下仍然具有正常運行的能力。航天任務極其複雜，完全消除人為錯誤等造成的故障極難實現，美國的故障案例中針對此類問題提出了加強系統健壯性的經驗教訓，認為系統必須足夠健壯才能阻止不可避免的故障。良好的系統健壯性設計可有效阻止嚴重故障升級為災難性故障，是彌補航天系統試驗驗證局限性的重要手段。對於一些無法通過現有試驗驗證手段充分暴露的問題，通過適當健壯性設計思路、技術、方法和輔助工具可提高系統在軌正常的能力。多餘物是產品技術狀態規定以外的一切物質。多餘物對航天型號產品研製和試驗的危害十分嚴重，一些重大的航天試驗失敗的原因就是由於多餘物造成的。我國某衛星型號在軌運行期間太陽帆板轉角遙測量跳變問題，就是由於位於機構轉動部分上的一個接插件兩點間存在細絲狀導電多餘物導致短路造成的。美國航天系統故障案例中有5項涉及多餘物，如某太陽電池陣與衛星平臺間的連接滑環在工作過程中產生碎屑造成短路的案例、某熱管因管材與聚氯乙烯防塵帽刮擦產生碎屑而汙染氨工質造成熱管性能顯著下降的案例等。針對多餘物問題，需對照標準從生產過程全流程進行識別，針對多餘物產生的薄弱環節從源頭開展設計、管理、工藝過程、環境管控綜合治理；工藝人員需對存在狹小縫隙組件多餘物預防充分，工藝文件細化，工藝文件中明確檢查點，對現場使用的生產輔助用品多餘物防控措施要到位。美國在開展航天系統軟硬體產品研製與試驗測試過程中，非常重視同行評審的作用。通過充分利用若干同行的相關知識和智慧，按照一定評審準則，對潛在的問題或缺陷進行檢查並商討改進方法策略，是產品獲得最優設計並減少故障發生概率的有效途徑之一。文中所述的哈勃太空望遠鏡光學載荷性能故障，本可通過地面試驗和同行專家評審發現；在某星際探測器失效的案例中，也是在故障發生後的原因分析會上，才通過同行專家獲知該失效的原因是使用了含有空間禁用材料的商用器件。在航天系統研製重要階段開展嚴格的同行專家評審，可避免上一個階段引入的缺陷遺留到下一個階段，是發現錯誤的有效方法。因此，有必要加大專家資源開發與管理力度，包括建立完善的專家庫及行業專家資源管理制度等，促進航天系統設計與驗證評審工作的有效開展。
操作規程缺失造成測試試驗過程不規範、人員有章不循或操作不當造成的故障或事故在國內外航天史上屢禁不止。文中提到的因地面轉運車故障引發的一系列違規操作造成衛星滑落地面的案例、慣性測量單元校準數據錄入錯誤的案例、某空間望遠鏡的主鏡光束聚焦不當的案例均屬於此類問題。我國某正樣衛星在地面試驗過程中因操作人員擅自移動了產品標識，導致結構部裝按錯誤象限標識進行安裝，最終導致下艙段底板+Z面的設備安裝孔位與總裝設計狀態不一致而造成重大損失。針對此類問題，必須嚴格工藝紀律、明確職責並加強人員培訓，做到做事有依據、做事按依據、做事留記錄，避免低級錯誤導致的航天系統故障。本文僅代表作者觀點，供學習交流用
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