SpaceX平均日产卫星4颗,中国企业加速追赶

来源:观察者网

2022-03-25 12:09

【导读】 欧洲OneWeb生产线目前产能为平均每周产出8颗卫星,未来目标是一天产出2颗。SpaceX目前已达到了每月产出120颗,即平均每天4颗。

3月初,中国西昌卫星发射中心用长征二号丙运载火箭,成功将银河航天02批六颗低轨宽带通信卫星送入预定轨道,这次发射的一个重要意义是中国首次实现低轨宽带卫星的批量制造和入轨

低轨宽带卫星与其他种类的卫星有何不同?为什么一定要批量生产?航天战略研究专家张京男和中国政法大学航空与空间法研究中心研究员孔得建在学术交流中分享了观点和建议。

一、低轨宽带星座在商业航天产业化中的特殊意义

当前全球航天发展中,低轨宽带卫星几乎是航天领域唯一能够称得上是批产的系统级产品。除此之外,大型卫星、微型卫星、运载火箭都很难建立这种概念。大型卫星质量多为3吨左右及以上,往往运行于地球同步轨道,不论是通信还是对地观测,数量都不需要太多,仅几颗就足矣。微型卫星多为立方星,虽然容易大量生产,入轨数量较多,但系统结构与功能极为简单,与完整的卫星系统尚有差别。中小型遥感卫星虽然也是多运行于低轨,但数量也不需太多,因为遥感星座和通信星座的工作逻辑完全不同——遥感卫星不需要时时刻刻覆盖全球,只要在一定周期内比如2天、5天、1个月等能够对目标区域完成扫描即可;低轨宽带星座就不同了,在轨卫星的数量一定要多到能够在任意时间覆盖所有服务区域,一般这种区域都是全球,因为低轨卫星不可能像大型静地轨道卫星定点在某一处。火箭即使提到批产最多也就一年几十发,和卫星的批产不在一个量级。

航天战略专家张京男认为,以上这些情况决定了低轨宽带星座卫星的数量必须足够多,必须要批产,达到产业化水平,要像造汽车甚至造手机一样,让卫星从生产线上一件一件出货,成批检测,成批装入火箭发射入轨。低轨宽带卫星具体数量与卫星在近地轨道的具体高度、轨道倾角、星座构型等有关,但最基本的低轨宽带星座也需要几百甚至上千颗。

二、国外OneWeb和星链破局卫星传统产业

目前,只有在低轨宽带卫星实现批产后,才真正能够说是进入了商业航天产业化阶段。以往的卫星由于数量少,基本都很难有卫星生产线这个概念。真正打破这个局面的是欧洲的OneWeb公司和美国的SpaceX公司。

从时间上来看,OneWeb星座批产稍早一些,但进度不如SpaceX公司快,原因是多方面的,主要是因为复杂的技术合作关系和复杂的股权关系,且由于是人类首次部署此类星座,难免会走一些弯路。但最终OneWeb公司还是建立了真正的卫星批产生产线。由于实际生产与以往生产卫星的生产方式有天壤之别,因此无法直接在空客公司的原有生产线上直接开造,甚至连改造都不能适应新的生产能力。这才由OneWeb卫星的研制技术提供方空客公司在法国图卢兹建设了演示性的生产线,并且在美国佛罗里达州建了真正批产卫星的大型生产线。该生产线目前产能为平均每周产出8颗卫星,未来目标是一天产出2颗。OneWeb卫星属于小卫星,而这种产出在大、中、小卫星界算是非常快了,以前业内没这么快过,也没按这种模式做过。

SpaceX公司的星链卫星虽然研制工作稍晚于OneWeb卫星,但研制速度和入轨进度远高于OneWeb卫星,目前已达到了每月产出120颗,即平均每天4颗。这主要是因为SpaceX公司研制星链卫星的供应商关系较为简单,也不存在任何股东股权问题,所有星座方案设计和卫星研制工作都在公司内部闭环了。而星链卫星入轨进度快是因为SpaceX公司拥有猎鹰9号这个性价比极高、发射节奏极快的可重复使用火箭。

张京男指出,虽然OneWeb和SpaceX两者有差异,但不可否认的是他们都通过低轨宽带星座项目,实现了商业小卫星的产业化生产,这也是真正意义上的商业航天产业化。

三、未来加速效应及难点

2022年3月5日,银河航天02批卫星批产卫星由长征二号丙运载火箭在西昌卫星发射中心发射入轨,这也是国内首个成批次发射低轨宽带卫星的项目,该项目集中了国内各优势技术进行研制和部署。在此次发射之前,银河航天还曾在2020年1月使用快舟一号甲火箭发射过一颗技术验证星。走过了单星在轨验证,启动了当前的6星组网验证,未来或将进行更多批次或者每批更多卫星的发射。

对照国外,银河航天卫星入轨进度还有潜力更快一些。OneWeb星座前6颗验证星在2019年2月发射,而正式发射入轨首批卫星是在2020年2月,相隔整1年。SpaceX公司前两颗验证星在2018年2月入轨,首批星链卫星也就是0.9型卫星在2019年5月入轨,相隔仅1年3个月。而银河航天公司在研制部署低轨宽带卫星方面仍有巨大潜力和广阔发展前景。首批卫星的发射仅仅是一个开始,通过充分发挥商业项目的高效率、快节奏等优势,能够实现更加快速的技术迭代和系统优化。路子趟顺了,进度自然会进一步加速。低轨宽带卫星已成为银河航天公司的一种模块化、标准化的商品,在智能化的生产线上批量生产。和研制的卫星系统一样,生产线也会快速迭代,不断升级。

低轨宽带星座项目无论是在国家战略层面还是商业应用层面,其重大意义显而易见,无需赘述。张京男表示,银河航天在实现了破局之后,接下来重点是把卫星入轨的进度加快,把天地通信性能提升。因此,挑战仍然存在。首先是卫星星间通信问题,实现在轨卫星之间稳健的通信将有效缓解对地面站的依赖,目前SpaceX公司正在初步在轨测试,我们也要尽早实施;二是全球地面网关站的协调问题,低轨宽带星座对地覆盖一定是全球范围,这就需要卫星在国外任意地点上空都能够链接至地面网关站,不论是直接还是间接;三是入轨进度仍需进一步加快,这要求卫星既多又好地研制出来,并且既多又稳地发射入轨,从而对火箭也提出了更高的要求。

另外,以低轨宽带星座项目的建设也要从国家政策和法律方面进行保驾护航。中国政法大学航空与空间法研究中心研究员孔得建表示,一方面,需要通过政策引导和制度改革,进一步支持解决低轨大规模星座建设所需的频率和轨道资源,保障商业航天企业在面对国际对手时具有充分的竞争能力;另一方面,需要及时对电信、航天等领域的现行法律法规开展梳理、修订和废止等各项工作,尽快推动商业航天有关法律和政策的制定,为卫星制造、航天发射、数据服务等商业航天企业的运营奠定友好的政策和法律基础。

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责任编辑:吕栋
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