空间材料科学实验 实验样品安瓿设计与封装规范-编制说明

国家标准《空间材料科学实验实验样品安瓿设计与封装规范》

编制说明

1.工作简况

1.1.任务来源

根据《国家标准化管理委员会关于下达2021年第三批推荐性国家标准计划即相关标准

外文版计划的通知》（国标委发[2021]28号）的安排，由中国科学院金属研究所牵头制定国

家标准《空间材料科学实验实验样品安瓿设计与封装规范》，计划号：20214098-T-491，归

口单位是全国空间科学及其应用标准化技术委员会（SAC/TC312）（以下简称“空标委”）。

1.2.目的和意义

空间材料科学是基于现代航天技术发展起来的在空间环境下进行材料科学与应用研究

的一门学科，也是当今材料科学研究与发展的前沿。对于认知在材料制备中发生的物理与化

学过程本征规律，丰富和完善材料科学与工程的基础理论，指导地基材料科学研究，推动材

料制备工艺和战略性新兴产业的发展，服务于高技术进步和国民经济建设具有十分重要的意

义。

自八十年代以来我国分别利用返回式科学实验卫星、宇宙飞船以及空间实验室开展了多

次空间在轨材料科学实验，获得了大量的空间材料科学实验成果并积累了丰富的实验经验，

相关的材料科学实验技术也得到了长足的发展。

空间在轨实验不同于地面常规实验，它受到能耗、体积、重量等方面的诸多限制，且实

验机会较少，成本高昂，安全性要求严格，因此对空间实验装备与样品有着很高的要求，即

既要保证其安全、可靠，又要提高实验成功率，力求获得圆满成功。为此，为保障空间在轨

实验安全、高效运行，有必要形成一套既满足上述要求又适合我国国情的空间材料科学实验

方法体系并加以规范化。经过多年不断的探索与完善，在多次空间在轨实验的基础上，我国

逐步形成了多功能材料实验装置加通用实验样品安瓿的空间材料实验方法体系。该方法采用

一台通用实验装置可进行多个不同类型的材料科学实验，大大节约了空间资源，提高了实验

效率。

为了对上述方法中的实验装置加以规范化，我国制订并发布了GB/T32527-2016《空间

材料科学实验装置多功能高温炉设计规范》。但对于与之配套的实验样品安瓿尚未制订相

关标准或规范。有鉴于此，本项目旨在为采用多功能高温炉进行空间材料科学实验的实验样

-1-

品安瓿制订设计与封装规范，指导参试人员设计并加工满足科学实验目标与工程化要求的实

验样品安瓿，保障实验安全、高效运行。

1.3.编制背景

上世纪80年代以来，我国利用返回式科学实验卫星、神舟飞船以及天宫空间实验室在

轨开展了多项空间材料科学实验，开发了一系列空间材料实验技术，积累了丰富的空间科学

材料实验经验，具备对相应实验技术，如装置、样品单元等，进行归纳、提炼形成标准化操

作规范的基础。

2022年11月16日，随着梦天舱发射成功，我国的空间站基本建成，未来将在空间开展

大规模的材料科学实验。此外，根据我国的空间科学中长期规划，利用返回式科学实验卫星

等其它平台开展空间材料科学研究的工作也仍将持续。这些均为本项目投入实践和使用提供

了需求基础。

中国科学院金属研究所作为载人航天工程空间应用系统空间材料科学分系统副主任设

计师单位参与了在神舟一号至三号飞船和天宫二号实验室上开展的空间材料科学实验项目，

并负责设计与制备天宫二号和实践十号空间材料科学实验所用的样品安瓿，均取得圆满成功，

获取了丰富的实践经验和规范编制基础，具备牵头负责这个项目的能力。

1.4.主要工作过程

在国标委发[2021]28号通知下达之后，中国科学院金属研究所牵头成立了标准编制工作

组，成员包括：罗兴宏、潘明祥、刘学超、李洋、王彬彬、潘秀红。成员来自中国科学院金

属研究所、物理研究所和上海硅酸盐研究所。

在前期大量的技术储备和调研的基础上，开展了本标准的编制工作，主要工作过程如下：

1.4.1.预研阶段

2020年11月，金属所调研并研究分析了载人航天工程一期和二期任务、先导专项实践

十号任务任务中空间材料科学实验项目成功实施的经验，结合载人航天工程空间应用系统已

有的技术规范，依据国家标准的编制要求和目标，起草了本标准草案。

1.4.2.草案阶段

2021年10月收到空标委下达的标准编制计划后，金属所着手成立标准编制工作组，工

作组成员包括国内空间科学材料科学技术领域具有丰富实践经验的研究机构。工作组成立后，

形成了工作组讨论稿。

2022年11月，工作组在对标准草案内容进行充分研讨的基础上形成了征求意见稿第一

-2-

稿。

1.4.3.征求意见阶段

未开展。

1.4.4.审查阶段

未开展。

1.4.5.报批阶段

未开展。

2.标准编制原则与确定标准重要内容的依据

2.1.编制原则

本标准针对利用我国通用材料科学实验装置开展空间材料科学实验的空间材料科学研

究项目，尤其是载人航天、空间科学先导专项等国家重点型号工程项目，提出空间材料科学

实验样品安瓿的设计与封装等规范化工作要求，为空间材料科学研究项目的顺利和高效实施

提供指导和参考。本标准按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的

结构和起草规则》的规定编写，紧密结合工程任务实践，注重标准的科学性、适用性和可操

作性。

2.2.确定标准重要内容的依据

未来我国将利用空间站、飞船、卫星甚至地外科研基地等开展大规模空间材料科学实验

研究，作为实验的重要组成部分之一，空间材料科学实验样品单元的规范化和质量，对高效

开展空间实验，顺利取得预期研究成果，以及保证实验装置安全，降低故障发生率都至关重

要。基于上述考虑，本标准的主要内容为针对空间材料科学实验样品安瓿的设计与封装等重

要环节提出规范性要求，以确保样品安瓿的质量。

本标准编制的主要依据包括两个方面，一是载人航天工程前期任务和先导任务积累的成

功经验。在上述任务中，空间材料科学实验系统逐步形成了成熟规范的样品安瓿设计与封装

工作流程和质量管理体系，保证了样品安瓿的适用性、合理性和安全可靠性，确保科学实验

项目取得成功。二是《空间材料科学实验装置多功能高温炉设计规范》的相关要求。本标

准与高温炉标准形成配套关系，所规定的样品安瓿在高温炉中进行实验，因此除需满足科学

实验目标要求外，还需满足高温炉标准的相关技术与质量要求。

2.2.1.标准化对象和范围

本标准规定了空间材料科学实验样品安瓿的设计与封装要求，包括总体设计、使用环境、

-3-

封装材料、安瓿组装与封装前的准备、安瓿的组装、安瓿的封装、夹头与安瓿的连接、外套

管的安装、封装过程检验、封装过程记录和状态确认等。

本标准适用于利用空间飞行平台开展的材料科学实验样品安瓿的设计与封装，其它采用

类似方式开展的材料科学实验可参考本规范。

2.2.2.正文内容确立的依据

（1）标准结构确立的依据

本标准从样品安瓿的总体设计入手，首先对安瓿的结构、组成部分与功能进行了说明，

提出了设计要求。然后对安瓿的使用环境进行了规定，对安瓿封装所涉及的材料提出了总体

要求。接下来按照封装工艺流程对安瓿组装与封装前的准备、安瓿的组装、安瓿的封装、夹

头与安瓿的连接、外套管的安装等各环节所涉及的材料与工艺规程等进行了详细的说明与规

定。最后对封装过程检验、封装过程记录和状态确认等过程与状态管理进行了规定。

（2）第4章“总体设计”内容确立的依据

设计是安瓿加工的基础，本章依据GB/T32527-2016《空间材料科学实验装置多功能高

温炉设计规范》的要求，结合样品安瓿的功能要求以及前期的工程实践经验，对安瓿的结构、

组成部分及功能进行了说明，并提出设计要求。

（3）第5章“使用环境”内容确立的依据

依据安瓿所用材料性质与结构特点对安瓿的使用环境进行规定。

（4）第6章“封装材料”内容确立的依据

原材料是产品质量管控的重要对象，依据前期工程所积累的成熟经验及相关技术文件，

参考GB/T37469-2019《空间材料科学实验样品管理规范》和GB/T37844-2019《空间材料

科学实验固体实验样品制备规范》等标准要求，对安瓿封装所涉及的材料提出一般性要求。

（5）第7章至第11内容确立的依据

这些章节涵盖从零部件加工到安瓿总装完成全过程的规定，具体涉及安瓿组装与封装前

的准备、安瓿的组装、安瓿的封装、夹头与安瓿的连接、外套管的安装等环节。内容依据安

瓿的结构、加工与封装流程以及长期总结积累的安瓿生产实践经验及相关技术文件，同时参

考GB/T37844-2019《空间材料科学实验固体实验样品制备规范》等标准要求而确立。

（6）第12章“封装过程检验”内容确立的依据

过程检验是产品质量的重要保障，本章依据安瓿的性能与功能要求，以及安全可靠性要

求，对安瓿加工各环节的检验进行规定。

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（7）第13章“封装过程记录和状态确认”内容确立的依据

依据质量管理规范对安瓿封装过程记录和状态确认进行规定。

2.2.3.附录内容确立的依据

附录为参考性资料。附录A“实验样品安瓿结构示意图”以图形方式给出安瓿结构的一

个示例，以方便标准使用人员更方便、直观地了解安瓿结构。附录B“封装过程记录和状态

确认表”给出安瓿封装过程检验记录和状态确认的表格示例，给标准使用人员作为参考。上

述内容均来源于前期工作中的实例。

3.试验验证的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效果

我国空间科学的发展已经进入空间站阶段，将开展大规模的空间材料科学实验研究。目

前国内尚未建立材料科学实验样品安瓿设计与封装方面的国家标准和行业标准，也没有相应

的国际标准可参考。本标准的制订与实施将为空间材料科学实验样品安瓿的设计与制备提供

指导与参考，有助于研究所、大学和企业等单位充分吸收和利用航天工程和空间实验长期积

累的宝贵经验，安全、高效、成功地开展空间材料科学实验，实现项目的科学目标。此外，

本项目还将给参与我国航天工程任务的国际合作项目及国外科研机构、科学家提供工作依据，

增强我国在空间科学、空间应用领域的国际影响力。

本标准的主要相关内容经过载人航天工程任务和空间先导专项任务的反复验证，拥有多

次成功执行任务的实践经验。基于已有成功经验的实践，可以规范样品安瓿的设计与制备，

保证样品安瓿与实验装置的匹配性，保障样品与装置的安全，降低不确定性和机会成本，实

现高的成功率，从工程任务整体上提高经济收益。

4.采用国际标准和国外先进标准情况

经检索，未发现有与空间材料科学实验样品安瓿设计与封装相关的国际标准和国外标准，

本标准为自主研制的具有创新性的国家标准。

5.与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系

经查证，本标准符合现行的方针政策，与法律、法规和强制性国家标准不存在抵触之处，

在名词术语上尽量与相关标准协调。

本标准与GB/T32527《空间材料科学实验装置多功能高温炉设计规范》、GB/T37844

《空间材料科学实验固体实验样品制备规范》和GB/T37469《空间材料科学实验样品管理

-5-

规范》同属空间材料科学实验领域，与GB/T32527《空间材料科学实验装置多功能高温炉

设计规范》存在互相配套关系，与GB/T37469《空间材料科学实验样品管理规范》和GB/T

37844《空间材料科学实验固体实验样品制备规范》存在互相协调关系。

本标准的内容参考并引用了上述标准的部分有关内容。此外，除非重新定义，GB/T

30114.1《空间科学及其应用术语第1部分：基础通用》的术语和定义适用于本文件。

6.重大分歧意见的处理和依据

本标准在编制过程中无重大分歧意见。

7.作为强制性国家标准或推荐性国家标准的建议

建议本标准作为推荐性国家标准发布。

8.贯彻国家标准的要求和措施建议

标准发布后建议在全国范围内进行该标准的宣贯工作，同时建议有关专家在航天应用领

域、相关高等院校和企业进行宣传和推荐。在中外国际合作的空间科学实（试）验项目中加

以推荐应用。

根据需要，编制组可适时开展标准宣贯培训。

建议发行数量根据需求确定。

建议本标准自颁布之日起实施。

9.关于专利情况的说明

本标准与下列专利相关：

罗兴宏,李洋,封少波,一种用于空间在轨材料科学实验的通用型样品安瓿,2018-07-20,

中国,ZL201721105785.4

罗兴宏,李洋,封少波,一种用于空间在轨材料科学实验的通用型样品安瓿,2018-07-20,

中国,ZL201710769898.2

该专利由项目负责人申请，已放弃维护权利。

10.其他应予说明的事项

无。

-6-

11.编制组联系人

姓名单位职务/职称电话Email

中国科学院金属研

罗兴宏研究hluo@

究所

-7-

国家标准编制说明

（征求意见稿）

项目名称：空间材料科学实验实验样品安瓿设

计与封装规范

计划项目代号：20214098-T-491

负责起草单位：中国科学院金属研究所

2022年12月

国家标准《空间材料科学实验实验样品安瓿设计与封装规范》

编制说明

1.工作简况

1.1.任务来源

根据《国家标准化管理委员会关于下达2021年第三批推荐性国家标准计划即相关标准

外文版计划的通知》（国标委发[2021]28号）的安排，由中国科学院金属研究所牵头制定国

家标准《空间材料科学实验实验样品安瓿设计与封装规范》，计划号：20214098-T-491，归

口单位是全国空间科学及其应用标准化技术委员会（SAC/TC312）（以下简称“空标委”）。

1.2.目的和意义

空间材料科学是基于现代航天技术发展起来的在空间环境下进行材料科学与应用研究

的一门学科，也是当今材料科学研究与发展的前沿。对于认知在材料制备中发生的物理与化

学过程本征规律，丰富和完善材料科学与工程的基础理论，指导地基材料科学研究，推动材

料制备工艺和战略性新兴产业的发展，服务于高技术进步和国民经济建设具有十分重要的意

义。

自八十年代以来我国分别利用返回式科学实验卫星、宇宙飞船以及空间实验室开展了多

次空间在轨材料科学实验，获得了大量的空间材料科学实验成果并积累了丰富的实验经验，

相关的材料科学实验技术也得到了长足的发展。

空间在轨实验不同于地面常规实验，它受到能耗、体积、重量等方面的诸多限制，且实

验机会较少，成本高昂，安全性要求严格，因此对空间实验装备与样品有着很高的要求，即

既要保证其安全、可靠，又要提高实验成功率，力求获得圆满成功。为此，为保障空间在轨

实验安全、高效运行，有必要形成一套既满足上述要求又适合我国国情的空间材料科学实验

方法体系并加以规范化。经过多年不断的探索与完善，在多次空间在轨实验的基础上，我国

逐步形成了多功能材料实验装置加通用实验样品安瓿的空间材料实验方法体系。该方法采用

一台通用实验装置可进行多个不同类型的材料科学实验，大大节约了空间资源，提高了实验

效率。

为了对上述方法中的实验装置加以规范化，我国制订并发布了GB/T32527-2016《空间

材料科学实验装置多功能高温炉设计规范》。但对于与之配套的实验样品安瓿尚未制订相

关标准或规范。有鉴于此，本项目旨在为采用多功能高温炉进行空间材料科学实验的实验样

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品安瓿制订设计与封装规范，指导参试人员设计并加工满足科学实验目标与工程化要求的实

验样品安瓿，保障实验安全、高效运行。

1.3.编制背景

上世纪80年代以来，我国利用返回式科学实验卫星、神舟飞船以及天宫空间实验室在

轨开展了多项空间材料科学实验，开发了一系列空间材料实验技术，积累了丰富的空间科学

材料实验经验，具备对相应实验技术，如装置、样品单元等，进行归纳、提炼形成标准化操

作规范的基础。

2022年11月16日，随着梦天舱发射成功，我国的空间站基本建成，未来将在空间开展

大规模的材料科学实验。此外，根据我国的空间科学中长期规划，利用返回式科学实验卫星

等其它平台开展空间材料科学研究的工作也仍将持续。这些均为本项目投入实践和使用提供

了需求基础。

中国科学院金属研究所作为载人航天工程空间应用系统空间材料科学分系统副主任设

计师单位参与了在神舟一号至三号飞船和天宫二号实验室上开展的空间材料科学实验项目，

并负责设计与制备天宫二号和实践十号空间材料科学实验所用的样品安瓿，均取得圆满成功，

获取了丰富的实践经验和规范编制基础，具备牵头负责这个项目的能力。

1.4.主要工作过程

在国标委发[2021]28号通知下达之后，中国科学院金属研究所牵头成立了标准编制工作

组，成员包括：罗兴宏、潘明祥、刘学超、李洋、王彬彬、潘秀红。成员来自中国科学院金

属研究所、物理研究所和上海硅酸盐研究所。

在前期大量的技术储备和调研的基础上，开展了本标准的编制工作，主要工作过程如下：

1.4.1.预研阶段

2020年11月，金属所调研并研究分析了载人航天工程一期和二期任务、先导专项实践

十号任务任务中空间材料科学实验项目成功实施的经验，结合载人航天工程空间应用系统已

有的技术规范，依据国家标准的编制要求和目标，起草了本标准草案。

1.4.2.草案阶段

2021年10月收到空标委下达的标准编制计划后，金属所着手成立标准编制工作组，工

作组成员包括国内空间科学材料科学技术领域具有丰富实践经验的研究机构。工作组成立后，

形成了工作组讨论稿。

2022年11月，工作组在对标准草案内容进行充分研讨的基础上形成了征求意见稿第一

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稿。

1.4.3.征求意见阶段

未开展。

1.4.4.审查阶段

未开展。

1.4.5.报批阶段

未开展。

2.标准编制原则与确定标准重要内容的依据

2.1.编制原则

本标准针对利用我国通用材料科学实验装置开展空间材料科学实验的空间材料科学研

究项目，尤其是载人航天、空间科学先导专项等国家重点型号工程项目，提出空间材料科学

实验样品安瓿的设计与封装等规范化工作要求，为空间材料科学研究项目的顺利和高效实施

提供指导和参考。本标准按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的

结构和起草规则》的规定编写，紧密结合工程任务实践，注重标准的科学性、适用性和可操

作性。

2.2.确定标准重要内容的依据

未来我国将利用空间站、飞船、卫星甚至地外科研基地等开展大规模空间材料科学实验

研究，作为实验的重要组成部分之一，空间材料科学实验样品单元的规范化和质量，对高效

开展空间实验，顺利取得预期研究成果，以及保证实验装置安全，降低故障发生率都至关重

要。基于上述考虑，本标准的主要内容为针对空间材料科学实验样品安瓿的设计与封装等重

要环节提出规范性要求，以确保样品安瓿的质量。

本标准编制的主要依据包括两个方面，一是载人航天工程前期任务和先导任务积累的成

功经验。在上述任务中，空间材料科学实验系统逐步形成了成熟规范的样品安瓿设计与封装

工作流程和质量管理体系，保证了样品安瓿的适用性、合理性和安全可靠性，确保科学实验

项目取得成功。二是《空间材料科学实验装置多功能高温炉设计规范》的相关要求。本标

准与高温炉标准形成配套关系，所规定的样品安瓿在高温炉中进行实验，因此除需满足科学

实验目标要求外，还需满足高温炉标准的相关技术与质量要求。

2.2.1.标准化对象和范围

本标准规定了空间材料科学实验样品安瓿的设计与封装要求，包括总体设计、使用环境、

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封装材料、安瓿组装与封装前的准备、安瓿的组装、安瓿的封装、夹头与安瓿的连接、外套

管的安装、封装