银河航天SAR卫星在轨模拟图展示 商业航天卫星互联网技术突破

图为银河航天研制SAR卫星在轨模拟图(四颗)。

图为银河航天目前在轨8颗星模拟图。本版图片均由受访者供图
我此刻身处泰国曼谷。大家从我的身后窗户望出去,能够看到曼谷的城市天际线……在大屏幕上,银河航天的联合创始人、副总裁刘畅,其声音和画面稳定且清晰。今年 2 月 12 日,在北京商业航天产业高质量发展大会上,身处北京亦庄主会场的参会者,亲眼目睹了中国商业航天领域这一具有意义的时刻。
这是一个不普通的视频连线,使用的是卫星互联网。日常我们所使用的网络,主要是以地面基站为依托。而基于卫星通信的互联网,使卫星成为了太空中的“基站”,这样用户在全球的任何地方都能够接入互联网。即使是在大山之中、海上之上、空中之际,也能够进行上网“冲浪”。
银河航天作为商业航天的创新主体,一直努力通过技术创新来推动航天产业发展。目前,它已成功发射了 20 余颗自主研制的卫星,还构建了中国首个低轨宽带通信试验星座“小蜘蛛网”。在此基础上,完成了多项全球和国内首创的卫星互联网应用验证,并且这些验证已在海外落地。同时,银河航天具备单次约 30 分钟的不间断、低时延宽带通信服务能力。近日,本报记者走进银河航天,探访这家民营企业的创新故事。
做研发:
既要低成本,又要高性能
建设卫星互联网,其基础在于研制成本低且性能高的卫星。对于银河航天的工程师们而言,将“便宜又好用”的卫星研制出来,是他们每天都需应对的课题。
北京银河航天方舟实验室中,有一张卫星的“翅膀”十分引人注目。它展开后的长度约为 9 米,宽度超过 2.5 米,而厚度仅仅约 1 毫米。这张“翅膀”薄如蝉翼且可以折叠,它是卫星的太阳能“发电机”。
银河航天首席科学家张世杰介绍,我们研制了可堆叠式平板卫星和柔性太阳翼。这样做的目的是最大限度地节省空间,同时能够降低单颗卫星的发射成本。未来可以实现十几颗甚至几十颗卫星层层堆叠起来,然后同时进行发射,这样就能一次性运送更多的卫星入轨组网。
银河航天有近 700 名员工,其中 70%是研发人员。他们采用敏捷开发和快速迭代模式,已经攻克了数十项核心技术研发难题。这些难题包括让脆弱的太阳电池能够可靠压紧,让太阳翼能够打开并实现空间二维旋转等。通过这些努力,他们实现了产品从地面到太空的全流程研制。
一名“转专业学生”,刚开始进入商业航天领域的时候,对我而言,卫星研发就仿佛是一片全新的未知大陆。1988 年出生的张佳,属于银河航天卫星信息总体岗团队。这个岗位的职责包括把控整星设计状态,对每个分系统的工作进行严格把控。同时,要制定总装测试计划,优化自动化测试流程,做好卫星数据管理,以保障设计科学、测试高效、数据可靠。在校期间,张佳就读于电子信息工程专业,在职业生涯的前几年,他一直与硬件电路打交道。然而,卫星生产制造是一个复杂的系统工程。它涉及电子学科领域,也涉及材料学科领域,还涉及机械学科领域以及通信学科领域等多个学科。工作人员需要在多学科知识相互交叉的基础上,实现知识的共享与融合。
张佳最初被派往热试验现场。热试验现场有复杂的温控设备与数据监测系统。白天的时候,他记录热循环参数并且分析异常波动。晚上,他把卫星接口协议以及通信链路图逐一打印出来进行研究。他还手绘了相关的细节图。有一次,由于他太过投入,完全忘记了时间,一直待到试验房外大厅的凌晨 3 点。
张佳表示,这些资料包含了卫星制造的技术方面的细节以及在轨运行的通信原理,尤其涵盖了各种材料细节方面的成本控制与优化方案。在商业航天的卫星制造中,低成本是极为关键的因素。只有达成了低成本的研制目标,才能够为批量化生产卫星提供基础。所以必须降低单颗卫星的成本,这就需要树立起低成本攻坚的意识,在工作的每一个细节上都进行创新性的探索。
这种“边干边学”的积累,使得张佳迅速掌握了卫星制造的核心逻辑。他深入理解了商业航天的特色需求,包括从单机部件到整星系统的通信需求、设计需求以及试验数据测试需求等。张佳后来历经了多种卫星型号的磨炼。他先是参与各类试验和测试,接着负责卫星电缆网设计,之后又负责重要卫星型号的信息总体设计工作。在这个过程中,他逐渐成长为一名技术全面、经验丰富的工程师。
张佳从“转专业小白”逐步成长为“全能型选手”,他的个人成长速度与商业航天的迭代速度相同,其同事也是如此。
近年来,中国的商业航天产业发展态势迅猛。技术、资本以及人才等各类资源加快向其集聚。在火箭发射领域、卫星制造领域以及应用开发领域等各个方面,都取得了显著的进步。2024 年的政府工作报告提出要积极构建生物制造、商业航天、低空经济等新的增长动力源。今年的政府工作报告再次提出要推动商业航天、低空经济、深海科技等新兴产业安全且健康地发展。
卫星互联网领域需要加快对关键核心技术的攻关。同时,要加速科技成果的转化以及产业化进程。在银河航天的创始人、董事长兼 CEO 徐鸣的观点里,随着政策进一步开放,技术持续向前发展,卫星应用会与人工智能、数字技术相融合,从而拓展出更多的应用场景,商业航天也将迎来新的时代机遇。
张佳看到自己负责的卫星经历了从设计图纸到发射,再到在轨运行的整个过程,他感觉自己的所有付出都有了意义。银河航天卫星信息总体岗通过一次次的“实战”,其响应速度加快了,研发周期也大大缩短了。原本需要用三五年的时间来研究一颗星,而现在用一年甚至更短的时间就能够完成生产。
建工厂:
像造汽车一样流水线“造星”
传统卫星制造主要采用单件研制模式。从方案论证开始,到详细设计,再到产品投产和交付,以及卫星 AIT(集成总装测试),其研制流程基本是串行进行的。这种模式需要耗费大量的时间、空间和人力资源。而快速组网使得对卫星产能的要求大大提高。为了能够批量化“造星”,在江苏南通,银河航天建设了一座卫星智慧工厂。
走进银河航天南通卫星智慧工厂,智能物料配送小车在其间来回穿梭。卫星智能产线采用人机协作的模式,并且引入了装配机器人、智能测试设备以及数字化制造系统等多种先进技术与装备。这样一来,实现了 100 至 2000 公斤级卫星的完整制造闭环,同时也满足了年产 100 颗至 150 颗中大型卫星的研制能力。
我们的卫星智慧工厂能够适应各种类型的卫星,做到了生产的柔性化、总装的自动化以及测试的程序化,就如同制造汽车那样以流水线的方式“造星”。在工厂负责人成明的进度表中,每一颗卫星处于装配、集成、测试的具体环节都清晰可见,进度一目了然。如今在工厂里,有十几颗卫星正在同时进行作业,其中有两颗卫星在这两天已经出厂。
像造汽车一样“流水线造星”,何以实现?
银河航天智造的研发负责人张波投入了不少精力。他向记者表示,尽管当下国内工业体系里智能工厂较为普遍,然而在航天领域,其应用仍处于起步阶段。怎样把以手工为主的传统卫星装配方式转变为流水线式的生产模式呢?要先把传统装配过程的工艺流程理解透彻,接着去研究怎样对某一道工序进行优化,之后把优化后的工序串联在一起,从而形成整星制造高效的工艺路线。这一切都需依靠自主创新以及持续地摸索。
某个卫星型号舱板热控销钉的粘贴工作,以往的模式是由设计师提供图纸,接着工艺人员编制工艺,随后现场操作人员在舱板上进行划线以及粘贴。这种方式耗费时间和精力,因为一个舱板需要粘贴几十颗销钉,而一颗星就需要多人花费 1 天的时间。银河航天的制造工程师采用了先进技术,即创新地运用三维模型投影。他们先对模型进行轻量化处理,接着直接将处理后的模型投影到舱板上。操作人员依据投影进行快速粘贴,这样一来,效率提升了 90%以上,并且粘贴位置的准确性也有了大幅提升。
比如在精度测量方面,要对单机装配的准确性进行测试。张波表示,以前这个环节是靠人眼去瞄的,当时需要 4 个测量员以及 1 个测量指挥,即便这些人都是熟练工,也需要 2 天时间才能完成,然而现在他们不到 2 小时就能完成。这是为什么呢?是因为引入了自动化设备。并且,为了让设备能够更好地使用,张波又带领团队依据卫星三维模型自主开发算法,对测试软件进行了重构,从而提高了系统的适配性。
卫星零部件一般尺寸较大且重量较重,在面对大部件装备高精度的难题时,制造工程师对传统工业机器人进行了优化升级,开发出了柔顺力控装备系统,使得人机协作和自动装配得以有效融合。最终,装配效率提高了 80%多,装配时间缩短了 70%。
智慧流水线框架搭建完成后,张波和同事们开始在各个环节进行攻关,通过聚合创新来提升生产效率。在智能工厂的数据分析和数字看板方面,仅仅这一块,过去 3 个月,他们已经进行了 7 到 10 次的迭代。他们的工作方法是迅速进行迭代,然后向下发放,试用之后再进行迭代……
采访中记者得知,1994 年出生的张波在团队中算是“老人”了。不断有 95 后和 00 后加入团队。他们紧跟前沿科技,广泛涉猎各种知识,并且将这些知识创新应用到实际生产中。因为这群工程师的持续努力,在这个智能制造工厂里,一颗卫星从单板总装到整星集成,包括各项测试,仅仅需要 60 到 90 天就能够出厂。
织生态:
带动传统制造企业“老树开新枝”
降成本,离不开产业链的共同努力。
长期以来,中国传统航天在高轨卫星的运转方面积累了丰富的技术,并且地面的工业体系也变得愈加完备。然而,对于商业航天企业而言,把工业体系内那些有基础但尚未涉及航天业务的企业,嫁接到商业航天的供应链体系之中,以此来打造出卫星生产具有低成本、批量化特点的小型商业闭环,这是一条全新的道路。
银河航天供应链的总经理罗兴睿称,在刚开始成立的时候,银河航天就依据通信载荷、核心单机、卫星平台要进行自主研发以及实现低成本量产的发展思路,着手去探索和开拓更为开放的供应链。
在首发星的研制过程中,我们组建了一个考核团队,这个团队由技术人员、工艺人员、质量人员和法务人员等组成。我们从非传统配套单位中进行遴选。罗兴睿说,当时团队从汽车配套企业里遴选出了三家民营企业,在卫星制造的电装环节,又选取了一家专门做工业计算机电装的厂家。
为方便沟通交流,在前期探索阶段,银河航天的技术人员与供应链企业工作人员一同办公。他们投入时间和精力来共同打磨产品,这样就能随时进行修正纠偏,从而促进产品快速定型。罗兴睿说:“这种模式在前期非常耗费精力,然而一旦产品定型后,就可以延伸开拓新的供应链,实现模式的复制。”如今,银河航天的供应链在 2018 年是 100 余家。如今,银河航天的供应链拓展到了 1300 余家。其中,超过一半的是民营企业。
银河在与供应链企业共创期间,探索出了内部采购技术规范,并且从设计层面去考虑产品的低成本以及批量生产的可行性。当下,银河航天已经和供应链企业累计签署了超过 30 份采购技术规范。那些早期培育出来的供应链合作企业,已然成为了银河航天工序环节上的主供单位。新型供应关系是逐渐培养出来的,它在银河航天新产品研发方面起到了极大的助推作用,在效率提升方面起到了极大的助推作用,在产品稳定性方面也起到了极大的助推作用。
银河航天引入了一种工作机制,即供应链企业可以提出合理化建议。在实操过程中,供应链企业能够倒逼设计进行优化。罗兴睿举例表明,有一家供应链企业在落实图纸时,发现某个环节存在耗电高、耗时长的问题,于是就提出了修改工艺设计的建议。银河航天了解到这一情况后,本着降本增效的初衷采纳了该意见,最终实现了生产效率的最大化目标。
一方面,企业在供应链上进行了迁移卫星制造生产加工能力的操作。通过这一举措,实现了高附加值产品的研发工作,同时开辟出了新的业务线,并且使生产加工能力得到了提质升级。
一些传统工业品制造企业,由于与银河航天展开合作,从而实现了“老树开新枝”,公司的发展迈上了新的台阶。银河航天的技术人员在连接器线束产品生产制造期间,针对生产过程里的关键工艺技术环节,对供应链企业的员工在现场展开实训,并且帮助对方企业提高了劳动者的素质水平。
在更为开放的供应链生态环境中,历经 6 年多的时间,银河航天的合作伙伴数量实现了 10 倍的增长。徐鸣称,未来,银河航天会主动发挥领军企业的带动作用,持续与产业链上下游的合作伙伴一同前进,去探寻更多的合作可能性,以此搭建新型的航天生态,不断为中国商业航天的发展注入新的动力。
《人民日报海外版》(2025年04月08日第05版)

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