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开拓卫星用于做热真空试验的设备。(受访者供图) |
“老鹰展翅,是利用空气滑翔;卫星张开‘翅膀’,是为了尽可能获取太阳能,在太空中绕地翱翔——我们生产的太阳能电池板,就是卫星的‘翅膀’。”4月6日,位于綦江高新区的重庆开拓卫星科技有限公司(以下简称开拓卫星)科普馆内,讲解员正在为游客作介绍。
近年来,全球商业航天市场日渐繁荣,承担了通信、导航、遥感等用途的低轨商业卫星不断升空,商业航天成为新的“蓝海”。
作为国内屈指可数的低轨卫星能源系统部组件生产企业,开拓卫星在綦江研发建设了全国首条自动化生产线,并利用系列严苛的检测手段,在降低商业卫星成本的同时,让卫星能源系统组件能适应严酷的太空环境。
自2021年该公司投产以来,已为40余颗低轨商业卫星提供了在太空中翱翔的“翅膀”。去年,该公司的能源系统部组件随近30颗卫星踏上了“星征程”。
自动化生产,效率提升3倍
开拓卫星生产车间内,正在生产卫星用太阳能电池板。隔着参观走廊观察窗的窗帘,记者隐约看到白色的生产设备在车间内不断延伸。
卫星能源系统组件中的太阳能电池板,是以三结砷化镓为原料,并在电池板表面覆盖防辐射玻璃,以确保卫星能获得高效的能源供给。
“这是全国首条卫星能源系统组件全自动化生产线,也是我们公司的核心竞争力。”该负责人自豪地说,为了实现“一致性”,2019年开拓卫星将自动化生产线设在綦江,并花了两年时间进行调试,实现了预期目标。现在该公司生产的太阳能电池阵光电转化效率超过30%,是安装在地面的普通光伏板的1.5倍;其中时间最长的太阳能电池阵在轨运行4年多,仍在正常工作中。
由多块太阳能电池板组成的卫星太阳能电池阵,小的不足1平方米,大的超过6平方米,可满足不同卫星的需求。对于这种关键的部件,不少生产企业仍采用手工生产。开拓卫星的自动化生产线投产后,原来用手工生产需要两个月才能完成的工作量,现在只需两周左右就可完成,最大程度上满足了商业卫星快速生产、快速迭代的要求。在提升生产效率的同时,自动化生产线让生产成本下降了三成左右,大大增强了开拓卫星在市场上的竞争力。“最重要的是,采用自动化生产线代替手工生产后,提升了生产工艺的‘一致性’,可以减少产品缺陷和废品率,确保卫星升空后的正常运行。”
同时,全自动化生产线每个生产环节都有高清摄像头。产线员工通过摄像头观察生产情况,如在品质检测环节发现错误还能“追溯”,针对问题查找解决办法,提升产品品质。
目前全国能够生产卫星电源系统产品的企业主要有四家。其中,开拓卫星具备每年为200颗卫星电源系统提供配套的能力。
三道检测环节,经历高真空以及近200℃温差
开拓卫星的检测区域面积并不比生产区域小。
“卫星升空后,不能像安装在地面的光伏板一样随时进行维护,生产后的检测就成为确保品质的重要保障。”开拓卫星的检验人员称,地球上使用的产品,大多只需简单的检测。开拓卫星生产的能源系统部组件,在使用自动化生产线后,生产与检测所需时间比达到1∶7,但生产与检测所需成本仍保持在1∶1。
检测的第一道环节,是热真空试验。卫星太阳能电池阵将在真空环境下,接受真空与高温的“烤”验。这一步是在产品刚刚生产完成、相关部件黏合剂还未完全凝固时进行。它将可能被封装在部组件内的空气“抽”出来,避免升空后在真空环境下因压力差导致的起泡、鼓胀等问题,减少故障几率。
第二道检测是振动试验。巨大的振动台模拟航天器在发射阶段的振动环境,开拓卫星的产品将经受高强度的振动检测,以确认产品经受得住火箭发射期间的强振动环境。
第三道检测是热真空试验。在白色的密闭设备中,这些部组件要经历最高130℃与零下110℃的循环考验。为了模拟真实的太空环境,试验人员还会在太阳板正面给予高温超过100℃的“烘烤”、在背面通过液氮实现温度骤降,让太阳板正面与背面同时经历“冰火两重天”。
经历这三道严苛检验仍能稳定发挥功能的卫星能源部组件,才能被安装到卫星上。去年,开拓卫星已为国内多家企业的近30颗卫星提供了稳定的太阳能电池阵。
利用卫星数据,服务民生与生态
开拓卫星科普馆大厅的大屏幕上,正在展示利用卫星数据对綦江区大气、水、生态等进行监测的图像。这也是开拓卫星利用卫星数据为地方生活、生态提供服务的尝试。
开拓卫星及其合作伙伴发射升空的卫星,一天能“扫”过綦江16次。利用这些卫星提供的遥感数据,可以立即发现大气中存在的PM2.5、二氧化硫等重要指标的异常。这些在地图上形象化展示的数据,与气象部门设立的地面观测站点相互印证,可为相关部门提供预警信息。
与此同时,綦江区相关部门通过卫星提供的遥感数据信息,还可发现溪河中面积较大的漂浮物和污染物;与数据库中保存的数据资料进行比对时,还可发现森林覆盖率、土壤墒情变化等,并自动生成分析报告。
目前国内外通信、导航和遥感等市场应用需求量较大。美国“星链”着眼于卫星通信,准备发射4.3万余颗低轨卫星。根据规划,未来我国要发射1.29万颗低轨卫星以满足上述需求,而目前我国的低轨商业卫星的批量化建设才刚刚起步。
“低轨卫星发展的速度超乎想象,这也为我们制造卫星与卫星商业应用提供了机遇。”开拓卫星相关负责人表示,未来该公司将扩大产能,同时利用卫星去开拓更广阔的服务业空间。