卫星制造“上新”提速｜解码商业航天
发布时间： 2024/5/7 17:25:20 | 65 次阅读
近，济南钢铁卫星总装基地的一期项目，工人们正在进行内部作业，预计今年10月可试运行并投产。在2025年基地二期建成后，将具备年产100颗500公斤级卫星的能力。曾经的中国十大钢铁企业成功“跨界”，化身商业航天时代的“追星族”，奋力建设山东柔性化、智能化卫星总装制造基地。
目前，全国多个卫星智能生产线密集迎来开工投产，通过柔性生产、智能制造等技术，让卫星制造更加高效。记者了解到，为了制造出又好又便宜的卫星，我国已逐步构建出商业航天时代的新型供应生态体系，为我国卫星星座早日“闪耀太空”提供重要支撑。
柔性“智造”快工出细活
自动抓取、视觉定位、力学感知……短短几秒，单机设备就被放置到指定位置，准备进行下一步的安装。在武汉国家航天产业基地卫星产业园里，全国首条小卫星智能生产线现场一片繁忙。
“这里既能进行单颗小批量卫星的研制生产，也能满足规模化定制生产的需求。”武汉国家航天产业基地卫星产业园调度人员易明介绍，生产线已经过多次迭代优化，小卫星生产效率提高40%，单星周期缩短80%以上，生产线已具备年产240颗1吨以下小卫星的批产配置能力。
近段时间以来，全国各地卫星制造基地“各显神通”，通过模块化设计、柔性生产等技术，采用流水线并行生产等方式，大幅压缩卫星设计生产周期，降低卫星制造成本。
与此同时，汽车、钢铁等传统制造企业也纷纷踏入卫星“智造”赛道，凭借积累多年的智能制造基因，努力追赶quan球ling先水平。
在浙江台州的时空道宇卫星超级工厂，“汽车工业级”元器件替代了传统的航天高等级元器件，根据产品的生产节奏和需要，打造出了柔性化卫星产线。带有吉利集团的造车基因，这种工业化、标准化、自动化的流程，能实现年产500颗卫星，同时还允许10公斤小卫星和1000公斤大卫星的并行生产，且卫星在制造时误差控制在0.05毫米左右，真正做到“快工出细活”。
曾经年钢产量高达1200多万吨、位列中国十大钢铁企业的济南钢铁近年来摇身一变成了一家能“造卫星”的企业，正在打造山东省柔性化、智能化卫星总装制造基地。据介绍，在2025年基地二期建成后，将具备年产100颗500公斤级卫星的能力。
原本，在“稳定”指标的要求下，传统卫星制造业提倡“慢工出细活”。一颗卫星从开始总装到出厂，通常需要一年时间，如果是定制的同步轨道通信卫星，生产周期甚至可长达数年。
2019年，美国Space X公司开始通过类似于汽车流水线的生产模式降低成本。现在位于美国雷德蒙德的卫星工厂月产能已经达到120颗；欧洲One Web公司借鉴了飞机工业生产的流程，将卫星系统模组化，分成4个模组，并在生产线大量使用自动化设备，实现高效生产，具备每周生产 15 颗卫星的能力。
“小身板”释放大能量
一组行业数据表明，未来近地轨道将部署10万颗卫星，其中来自中国的有3万~4万颗，要实现这样的规模，意味着未来几年，我国每年都要部署上千颗卫星。
在时空道宇CEO、系统工程王洋看来，目前我国微小型卫星年产能还有90%的缺口，而这部分缺口是商业卫星公司的主要市场。从这个角度而言，卫星批量生产至关重要，不仅能使成本大幅降低、生产效率大幅提升，而且也是构建大规模卫星星座必要的基础条件。
“卫星产业很大的创新，是从民用创新里体现出来的。”谈及创新为产业带来的发展变化，长光卫星副总经理贾宏光表示，一方面，卫星的重量已经从初的420公斤下降到现在只有不到22公斤；另一方面，早的卫星拍照成像幅宽不大，只有11公里多，现在可达18公里；与此同时，成本大幅降低，早时候一颗卫星需要8000多万元的成本，现在造价不足原来的1/20。
我国商业卫星制造“独角兽”——银河航天给卫星插上“柔性翅膀”，让卫星更加轻小的同时，还能保证大功率输出。“该类卫星不同于常见的卫星，是我国首款使用柔性太阳翼的平板式卫星，它采用的‘柔性翅膀’非常薄，单层柔性太阳板厚度仅1毫米左右，可在火箭整流罩内层层堆叠起来同时发射，极大提高火箭整流罩有效利用空间，降低了单颗卫星发射成本，为我国低轨通信星座快速部署提供了技术支撑。”银河航天相关负责人告诉记者。
与此同时，出行、勘探、海事、边防等行业应用的不断扩展，呼唤着我国构建“通导遥”一体化的高通量、高分辨率的卫星星座。对此，业内认为，未来需要从多星甚至星座的角度一体化考虑卫星和产品的设计、制造、测试、试验等工作。
近，长光卫星成功将星间激光通信距离从500公里扩展至2000公里，将进一步提高数据传输的可靠性、时效性。今年年初，该公司完成我国首次星间激光超高速通信试验，全面掌握了星地、星间激光高速通信技术，成功建立了空间高速激光数据传输网络试验系统。这项技术的工程化应用，能够为超高分辨率遥感数据的实时传输提供了坚实的技术支撑。
银河航天相关负责人向《中国电子报》记者透露，公司正在研制一种外形酷似“太空飞毯”的下一代卫星，全部展开可形成一个超过100平方米的相控阵天线，实现卫星和手机直连的宽带通信，在提高信号接收和发射增益的同时，让卫星在传输信号时功能更强。
打造协同敏捷的供应体系
“现在大家都在谈卫星制造的批量化、规模化，实际上是要实现卫星的‘商品化’。不仅要低成本，还要高品质。这里面的he心是供应链。”航天恒星副总经理岳富占表示。
近，航天“国家队”和民营卫星制造“小巨人”在武汉集结，思考如何打造协同敏捷的供应链体系，联合产业链上中下游一起制造又好又便宜的“星”。
哈尔滨工业大学教授王国臣介绍，其课题组一直与中国航天科工集团合作，帮助卫星实现顺利入轨、姿态稳定等。专精特新“小巨人”上海京济通信技术有限公司与中国航天科工集团共同在研的产品型号已有六七个，通过集成化设计节约了星上资源、降低了数据使用成本，还满足了延长卫星寿命的需求。
商业航天降低成本的前提，是保证产品性能、可靠性与寿命，“如果我们的商业航天还延续过去的那套供应链，在成本和进度上都没有办法控制。”航天驭星CEO董玮坦言。这势必要构建适应商业航天的新型供应生态。
当前，我国商业航天供应体系正从封闭到开放，令成熟的工业体系优势与航天企业相互赋能，比如卫星天线材料采用建筑建材工艺，以汽车级元器件替代航天器里的元器件……让工业化创新推动卫星制造乃至整个商业航天市场的创新发展。
银河航天一副近9米长的柔性太阳翼上，有一个叫做谐波减速器的小组件，以前在市场上根本找不到类似产品。如今，在产业上下游的共同努力下，该零件的供应商已经成功进入航天应用领域。
“因太空环境特殊，航天应用领域的谐波减速器需要特殊处理降低部件间磨损，否则在太空中磨坏了不可维修。”重庆精刚传动科技有限公司董事长李俊阳告诉记者，按照原有的办法，需要在部件表面镀一层硬膜以提高耐磨性，但这层膜非常昂贵。他的科研团队已经做了很多关于谐波减速器方面的国家项目，储备了大量相关技术。团队考虑到太空的特殊工况，从针对性齿廓设计和修形入手，终使产品既可满足太空使用寿命，又将成本降低至原来的1/3。
“以市场需求为导向，采用更灵活、更高效的资源配置模式，让航天产业融合社会化工业体系共同发力，新型商用航天产业生态正在加速形成。”赛迪智库产业政策研究所所长王昊向记者表示。
