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在工程规划和论证阶段，需要展现并证明该项工程经济有效且能够满足NASA机构和使命任务管理部门的目标，从而确定工程的立项。NASA下达工程规划论证授权文件，批准工程负责人启动新立项工程的规划工作，并进行必要的分析工作，从而形成合理的工程规划文件。责任系统工程师负责进行工程寿命周期本阶段的技术规划和概念开发。规划工作包括确定需要进行的主要技术评审及相应的评审启动条件和成功完成评审的判定准则。这些主要技术评审包括系统需求评审、系统定义评审和工程定义评审，以及强制性的工程管理专家委员会的评审（详见图3.0-1～图3.0-4中完整列出的评审），它们决定了在关键决策点I对工程的审批。关于工程规划和论证阶段所需要门户产品的概要说明，可参阅NASA强制性指令文件（如针对空间飞行工程的NPR 7120.5、针对信息技术类项目的NPR 7120.7，以及针对科学研究和技术开发项目的NPR 7120.8）。所有类型的工程规划和论证阶段是相同的，涉及一个或多个在关键决策点I需要进行的工程评审，由此最终做出批准工程开始进入实现和运用阶段的决策。
空间飞行工程类型
非耦合工程
非耦合工程是指在一个宽泛的主题下和/或在通用工程实施构想下组成的工程，这样的主题和构想，如针对通过商机公告或NASA研究项目公告方式遴选的成本封顶的项目，提供多次空间飞行试验的机会。在非耦合工程中，每个项目相对于其他项目都是独立的。
松耦合工程
松耦合工程是指通过属于不同范围内的多个空间飞行项目组成特定目标的工程。其中，每个单独的项目都有一系列使命任务目标；同时，还需要在规划和论证阶段开发工程整体在架构上和技术上的协同策略，能够使工程在整体上获益。例如，将火星轨道飞行器的设计目标定为在轨运行1火星年以上，并需要携带通信系统为当前和未来的火星着陆器提供保障。
紧耦合工程
紧耦合工程是指含有多个项目的工程。每个项目执行使命任务的一部分，没有一个项目能够单独实现完整的使命任务。通常，NASA的多个中心将参与到工程中。每个项目都可能在不同的中心进行管理。此类工程还可能包括来自其他机构或国际合作伙伴的参与。
单项目工程
单项目工程是指NASA花费大量资源投入，同时还有多个其他组织/机构参与的，往往具有较长开发和运行使用寿命的工程。此类工程经常将工程管理方法和项目管理方法结合在一起，并进行剪裁而形成归档文件资料。
空间飞行工程规划和论证
目的
确定所有建设的工程经济有效，使之确实能够满足NASA和使命任务管理部门的目标。
空间飞行工程典型活动及产品
●明确工程的利益相关者和用户；
●基于用户的期望开发工程需求并将需求分配到初始项目；
●明确NASA的风险分类；
●确定并批准工程采办策略；
●开发与其他工程的接口；
●启动工程中多个项目的交互关联技术的开发工作；
●得出初始成本估算，并基于项目的寿命周期费用批准工程预算；
●开展NPR 7120.5中规定的工程规划和论证必要的技术活动；
●满足NPR 7123.1中详细规定的工程规划和论证评审启动条件/顺利通过评审的判定准则；
●展望工程在产品运行使用阶段能带来的益处和用途的清晰前景，并将其写入运行使构想文档。
需进行的评审
●使命任务构想评审；
●系统需求评审；
●系统定义评审。