SpaceX平均日產(chǎn)衛(wèi)星4顆，中國(guó)企業(yè)加速追趕

3月初，中國(guó)西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭，成功將銀河航天02批六顆低軌寬帶通信衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，這次發(fā)射的一個(gè)重要意義是中國(guó)首次實(shí)現(xiàn)低軌寬帶衛(wèi)星的批量制造和入軌。

低軌寬帶衛(wèi)星與其他種類的衛(wèi)星有何不同?為什么一定要批量生產(chǎn)?航天戰(zhàn)略研究專家張京男和中國(guó)政法大學(xué)航空與空間法研究中心研究員孔得建在學(xué)術(shù)交流中分享了觀點(diǎn)和建議。

一、低軌寬帶星座在商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)化中的特殊意義

當(dāng)前全球航天發(fā)展中，低軌寬帶衛(wèi)星幾乎是航天領(lǐng)域唯一能夠稱得上是批產(chǎn)的系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品。除此之外，大型衛(wèi)星、微型衛(wèi)星、運(yùn)載火箭都很難建立這種概念。大型衛(wèi)星質(zhì)量多為3噸左右及以上，往往運(yùn)行于地球同步軌道，不論是通信還是對(duì)地觀測(cè)，數(shù)量都不需要太多，僅幾顆就足矣。微型衛(wèi)星多為立方星，雖然容易大量生產(chǎn)，入軌數(shù)量較多，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能極為簡(jiǎn)單，與完整的衛(wèi)星系統(tǒng)尚有差別。中小型遙感衛(wèi)星雖然也是多運(yùn)行于低軌，但數(shù)量也不需太多，因?yàn)檫b感星座和通信星座的工作邏輯完全不同——遙感衛(wèi)星不需要時(shí)時(shí)刻刻覆蓋全球，只要在一定周期內(nèi)比如2天、5天、1個(gè)月等能夠?qū)δ繕?biāo)區(qū)域完成掃描即可;低軌寬帶星座就不同了，在軌衛(wèi)星的數(shù)量一定要多到能夠在任意時(shí)間覆蓋所有服務(wù)區(qū)域，一般這種區(qū)域都是全球，因?yàn)榈蛙壭l(wèi)星不可能像大型靜地軌道衛(wèi)星定點(diǎn)在某一處。火箭即使提到批產(chǎn)最多也就一年幾十發(fā)，和衛(wèi)星的批產(chǎn)不在一個(gè)量級(jí)。

航天戰(zhàn)略專家張京男認(rèn)為，以上這些情況決定了低軌寬帶星座衛(wèi)星的數(shù)量必須足夠多，必須要批產(chǎn)，達(dá)到產(chǎn)業(yè)化水平，要像造汽車甚至造手機(jī)一樣，讓衛(wèi)星從生產(chǎn)線上一件一件出貨，成批檢測(cè)，成批裝入火箭發(fā)射入軌。低軌寬帶衛(wèi)星具體數(shù)量與衛(wèi)星在近地軌道的具體高度、軌道傾角、星座構(gòu)型等有關(guān)，但最基本的低軌寬帶星座也需要幾百甚至上千顆。

二、國(guó)外OneWeb和星鏈破局衛(wèi)星傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)

目前，只有在低軌寬帶衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)批產(chǎn)后，才真正能夠說(shuō)是進(jìn)入了商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)化階段。以往的衛(wèi)星由于數(shù)量少，基本都很難有衛(wèi)星生產(chǎn)線這個(gè)概念。真正打破這個(gè)局面的是歐洲的OneWeb公司和美國(guó)的SpaceX公司。

從時(shí)間上來(lái)看，OneWeb星座批產(chǎn)稍早一些，但進(jìn)度不如SpaceX公司快，原因是多方面的，主要是因?yàn)閺?fù)雜的技術(shù)合作關(guān)系和復(fù)雜的股權(quán)關(guān)系，且由于是人類首次部署此類星座，難免會(huì)走一些彎路。但最終OneWeb公司還是建立了真正的衛(wèi)星批產(chǎn)生產(chǎn)線。由于實(shí)際生產(chǎn)與以往生產(chǎn)衛(wèi)星的生產(chǎn)方式有天壤之別，因此無(wú)法直接在空客公司的原有生產(chǎn)線上直接開(kāi)造，甚至連改造都不能適應(yīng)新的生產(chǎn)能力。這才由OneWeb衛(wèi)星的研制技術(shù)提供方空客公司在法國(guó)圖盧茲建設(shè)了演示性的生產(chǎn)線，并且在美國(guó)佛羅里達(dá)州建了真正批產(chǎn)衛(wèi)星的大型生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線目前產(chǎn)能為平均每周產(chǎn)出8顆衛(wèi)星，未來(lái)目標(biāo)是一天產(chǎn)出2顆。OneWeb衛(wèi)星屬于小衛(wèi)星，而這種產(chǎn)出在大、中、小衛(wèi)星界算是非常快了，以前業(yè)內(nèi)沒(méi)這么快過(guò)，也沒(méi)按這種模式做過(guò)。

SpaceX公司的星鏈衛(wèi)星雖然研制工作稍晚于OneWeb衛(wèi)星，但研制速度和入軌進(jìn)度遠(yuǎn)高于OneWeb衛(wèi)星，目前已達(dá)到了每月產(chǎn)出120顆，即平均每天4顆。這主要是因?yàn)镾paceX公司研制星鏈衛(wèi)星的供應(yīng)商關(guān)系較為簡(jiǎn)單，也不存在任何股東股權(quán)問(wèn)題，所有星座方案設(shè)計(jì)和衛(wèi)星研制工作都在公司內(nèi)部閉環(huán)了。而星鏈衛(wèi)星入軌進(jìn)度快是因?yàn)镾paceX公司擁有獵鷹9號(hào)這個(gè)性價(jià)比極高、發(fā)射節(jié)奏極快的可重復(fù)使用火箭。

張京男指出，雖然OneWeb和SpaceX兩者有差異，但不可否認(rèn)的是他們都通過(guò)低軌寬帶星座項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了商業(yè)小衛(wèi)星的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，這也是真正意義上的商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)化。

三、未來(lái)加速效應(yīng)及難點(diǎn)

2022年3月5日，銀河航天02批衛(wèi)星批產(chǎn)衛(wèi)星由長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射入軌，這也是國(guó)內(nèi)首個(gè)成批次發(fā)射低軌寬帶衛(wèi)星的項(xiàng)目，該項(xiàng)目集中了國(guó)內(nèi)各優(yōu)勢(shì)技術(shù)進(jìn)行研制和部署。在此次發(fā)射之前，銀河航天還曾在2020年1月使用快舟一號(hào)甲火箭發(fā)射過(guò)一顆技術(shù)驗(yàn)證星。走過(guò)了單星在軌驗(yàn)證，啟動(dòng)了當(dāng)前的6星組網(wǎng)驗(yàn)證，未來(lái)或?qū)⑦M(jìn)行更多批次或者每批更多衛(wèi)星的發(fā)射。

對(duì)照國(guó)外，銀河航天衛(wèi)星入軌進(jìn)度還有潛力更快一些。OneWeb星座前6顆驗(yàn)證星在2019年2月發(fā)射，而正式發(fā)射入軌首批衛(wèi)星是在2020年2月，相隔整1年。SpaceX公司前兩顆驗(yàn)證星在2018年2月入軌，首批星鏈衛(wèi)星也就是0.9型衛(wèi)星在2019年5月入軌，相隔僅1年3個(gè)月。而銀河航天公司在研制部署低軌寬帶衛(wèi)星方面仍有巨大潛力和廣闊發(fā)展前景。首批衛(wèi)星的發(fā)射僅僅是一個(gè)開(kāi)始，通過(guò)充分發(fā)揮商業(yè)項(xiàng)目的高效率、快節(jié)奏等優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)更加快速的技術(shù)迭代和系統(tǒng)優(yōu)化。路子趟順了，進(jìn)度自然會(huì)進(jìn)一步加速。低軌寬帶衛(wèi)星已成為銀河航天公司的一種模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的商品，在智能化的生產(chǎn)線上批量生產(chǎn)。和研制的衛(wèi)星系統(tǒng)一樣，生產(chǎn)線也會(huì)快速迭代，不斷升級(jí)。

低軌寬帶星座項(xiàng)目無(wú)論是在國(guó)家戰(zhàn)略層面還是商業(yè)應(yīng)用層面，其重大意義顯而易見(jiàn)，無(wú)需贅述。張京男表示，銀河航天在實(shí)現(xiàn)了破局之后，接下來(lái)重點(diǎn)是把衛(wèi)星入軌的進(jìn)度加快，把天地通信性能提升。因此，挑戰(zhàn)仍然存在。首先是衛(wèi)星星間通信問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)在軌衛(wèi)星之間穩(wěn)健的通信將有效緩解對(duì)地面站的依賴，目前SpaceX公司正在初步在軌測(cè)試，我們也要盡早實(shí)施;二是全球地面網(wǎng)關(guān)站的協(xié)調(diào)問(wèn)題，低軌寬帶星座對(duì)地覆蓋一定是全球范圍，這就需要衛(wèi)星在國(guó)外任意地點(diǎn)上空都能夠鏈接至地面網(wǎng)關(guān)站，不論是直接還是間接;三是入軌進(jìn)度仍需進(jìn)一步加快，這要求衛(wèi)星既多又好地研制出來(lái)，并且既多又穩(wěn)地發(fā)射入軌，從而對(duì)火箭也提出了更高的要求。

另外，以低軌寬帶星座項(xiàng)目的建設(shè)也要從國(guó)家政策和法律方面進(jìn)行保駕護(hù)航。中國(guó)政法大學(xué)航空與空間法研究中心研究員孔得建表示，一方面，需要通過(guò)政策引導(dǎo)和制度改革，進(jìn)一步支持解決低軌大規(guī)模星座建設(shè)所需的頻率和軌道資源，保障商業(yè)航天企業(yè)在面對(duì)國(guó)際對(duì)手時(shí)具有充分的競(jìng)爭(zhēng)能力;另一方面，需要及時(shí)對(duì)電信、航天等領(lǐng)域的現(xiàn)行法律法規(guī)開(kāi)展梳理、修訂和廢止等各項(xiàng)工作，盡快推動(dòng)商業(yè)航天有關(guān)法律和政策的制定，為衛(wèi)星制造、航天發(fā)射、數(shù)據(jù)服務(wù)等商業(yè)航天企業(yè)的運(yùn)營(yíng)奠定友好的政策和法律基礎(chǔ)。【責(zé)任編輯/江小白】

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