杨阳

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2018商业航天30强丨5次太空任务发射超十星,天仪研究院力求创新突破

商业航天
亿欧
杨阳
2018-12-26 · 15:30
[ 亿欧导读 ] 近三年里,天仪研究院完成了先后五次发射任务,成功发射超十颗卫星。CEO杨峰告诉亿欧,天仪研究院的“不一样”主要体现在造的快、价格低、集成度高、大胆而创新的技术,此外,科研生产体系不以可靠性为唯一评价指标。
杨峰,商业航天,卫星制造,通信卫星,遥感卫星 图片来自“亿欧网”

“设立科创板是落实创新驱动和科技强国战略、推动高质量发展、支持上海国际金融中心和科技创新中心建设的重大改革举措,是完善资本市场基础制度、激发市场活力和保护投资者合法权益的重要安排。”监管部门负责人说道。

因此,在这样的市场定位下,科创板要顺利落地生根、茁壮成长,很关键的一点是要打好“创新牌”。而对于商业航天这类高精尖科技领域,不断实现创新突破是航天企业有效实现商业落地的一种可靠手段。

卫星制造作为卫星商业航天产业链的中游,其角色作用一直至关重要。首先,不论是科研院校对于地球物理空间研究所需的科学试验,或是商业公司对于卫星星座的组网与搭建,所依靠的产品支持都是卫星;其次,对于商业航天产业链下游卫星运营服务商来说,通信卫星、导航卫星与遥感卫星的数据信息获取与收集,所依赖的产品支持也是卫星。因此,作为个体存在的卫星是商业航天产业链中不可或缺的一部分。

天仪研究院,成立于2016年,专注于研制面向商业市场的航天系统与载荷,通过研发低成本微小卫星为国内外的科研院所、大学和商业公司提供短周期、低成本、一站式的商业化微小卫星整体解决方案。在近三年里,天仪研究院依靠自己敢于创新与突破的试验精神,完成了先后五次发射任务,取得了成功发射超十颗卫星的优秀成绩。

天仪研究院CEO杨峰告诉亿欧:“如何利用新技术来降低成本是我们非常关注的一项重点,而且我们不在乎地面的成绩,我们只在乎‘在轨’的成绩,这也是天仪研究院坚持不断发射卫星的原因。”

以创新新模式助力商业航天产业发展

2016年11月10日,天仪研究院自主研制出一颗微小卫星潇湘一号,其主要任务是进行多项航天新技术试验,包括:空间软件无线电试验、导航信号增强试验、高性能星载计算机、高精度光学稳像系统。

2017年2月15日,天仪研究院参与研制的卫星“陈家镛一号”,该卫星是以国际标准的3U立方星作为便捷的微重力科学试验平台,也是我国首次在太空开展化工领域科学实验,将完成多相化工流体力学与传递等应用的科学实验研究。

杨峰提到,之前中国的航天壁垒在于举国之力全部投入航天产业发展中,而在研制时间周期、成本费用都是非常昂贵并在关注度上让人叹而观止。这种模式在美国、欧洲都是一样。“在商业航天领域,对比计算机来说,国家队都是在造大型的计算机,而我们在造PC机、甚至于未来我们要造手机,这是两个不一样的东西。”

天仪研究院的“不一样”主要体现在造的快、价格低、集成度高、大胆而创新的技术,此外,科研生产体系不以可靠性为唯一评价指标。杨峰提到,产品可靠性与成本的曲线图是一种线性增长的方式。在一定范围内,成本随着产品可靠性的增长而缓慢增长,但是超出某个范围(平衡点)之后,成本会随着可靠性的缓慢增长而呈现极速增长的上升趋势。航天产业是要做到接近顶峰值的可靠性,而商业航天做到平衡点位置就好。

当前,天仪研究院的产品主要有两种,一种是TYI6U卫星平台,主要构成:6U平台框架、高精度姿态确定和控制系统、GPS导航模块、S波段通讯、可展开帆板、星间链路(可选)、推进器(可选)。

另一种是TYII27U卫星平台,主要构成:27U平台框架、高精度姿态确定和控制系统、GPS导航模块、S波段通讯、星间链路(可选)、推进器(可选)、可展开双翼太阳能帆板。以上或者类似配置的27U平台能够支持各种发射任务,如信号增强试验任务或者遥感任务。

此外,天格计划(GRID)是天仪研究院参与负责研制总体,并和清华大学天体物理中心在天文探测领域的一次深度合作。其科学目的是协同LIGO,通过24颗立方星组网,全天候检测和定位、至少三颗星探测到同一信号,寻找引力波暴的电磁对应体。

不局限于卫星的分类定义,将卫星商业实用性落到实处

根据联合国太空事务办公室(UNOOSA)记录,截至2018年8月,共有4857颗卫星在地球轨道上运行,较2017年数量增长4.79%,其中活跃卫星数量为1980颗,占40%左右。2018年1到8月份,联合国太空研究办公室已经记录到有204个卫星被发射到太空,这比2013年之前的任何一年都要多。

随着航天卫星数量的不断增多,卫星商业化应用布局也成递推式增长发展,而率先取得技术验证与卫星发射量级的地位成绩,是实现卫星产业在商业航天落地化的大趋所势。由此可见,天仪研究院正在充实自身占得先机。

杨峰提到,站在用户角度去看,用户根本不会关心产品制造过程中应用的技术有多么高端、器件多么精密,用户也不愿意为这些买单,用户只会关注付费价格能有多少。而降低产品价格才是将卫星商业化落到实处的重要方法,航天产业国家队的考核标准是不允许失败的,要保证万无一失,而天仪研究院在商业航天领域更在乎的是经济效益。

从卫星平台上来看,功率、姿态稳定度、数传速率、平台载荷比、成本等多重指标都是需要考虑的因素。而对于卫星载荷的类型,天仪研究院会根据客户的需求与公司自身的需要来搭载。比如激光通信,天仪研究院已经发了第一颗验证星。杨峰告诉亿欧,当前所使用的都是微波通信,即无线电通信,而目前微波通信存在着几个问题:频率协调、安全问题、速率问题,因此激光通信就很好的避开了这些问题。

从卫星的寿命来说,杨峰提到,卫星的设计寿命,如1年或3年是指卫星的电子学功能的设计寿命。而卫星发射上天之后的真实寿命,是由卫星本质与客观外界条件所决定。因此,当前天仪研究院发射的卫星,入轨轨道均在近地500公里以上,可保证卫星能够在轨时间维持5-7年。

对于卫星的实用性分类,杨峰认为,卫星与计算机一样都需要一个迭代过程,不存在业务星与实验星的说法。“例如要建一个星座,这个卫星从设计到批量使用不出问题的过程中,卫星的大小、利用的技术方法、技术的成熟度与可靠性都是需要验证的,当验证试验通过,这就是实验星。当发射多数卫星去验证了各种技术与应用的时候,我们可以进入批量生产,这就可以叫做业务星。”

杨峰强调,对于进行商业应用叫做业务星,不进行商业应用而称作实验星的说法是错误的,每个能实现商业价值的星座都是由单个卫星通过技术验证实现的。而正在进行商业应用的卫星也有实验星,比如物联网,任何一家商业公司,如果想搭建卫星星座,都需要发射一批实验星。因为技术与应用方面的验证必不可少,这也是卫星星座能否搭建成功的首要因素。

天仪研究院下一目标:至2020年卫星年产百颗

相关资料表明,目前发射卫星的国家共有81个,运营卫星的国家共有65个。截至2018年4月,在拥有卫星数量最多的国家中,美国以859颗数量遥遥领先,中国拥有250颗卫星,排名第二,俄罗斯拥有146颗卫星排名第三,日本、印度和英国分别运营卫星数量为72颗、55颗和52颗。

从以上数据中可以看出,中国在卫星发射的总数上虽然位居前列,但与美国相比相差甚远,国内卫星发射数量上升空间充足,而这对于国内商业航天的卫星制造与发射服务商来说,是机遇也是挑战。

杨峰告诉亿欧,卫星的成熟发展路线包括六个阶段:设计制造、实现首发进行在轨验证、标准化1代在轨验证、标准化2代小批量生产、标准化3代自动化生产、标准化4代批量工厂化生产。而天仪研究院最终要实现的目标,就是2020年卫星年产百颗。

基于天仪研究院发展现状,对于通导遥三种卫星类型制造的难易程度,杨峰认为:“把指标做的简单一点,成本做的高一点,三种卫星制造上都很简单。而将指标卡的高一点,成本做的低一点,时间短一点,就很难。”杨峰举例遥感卫星,如果要做10公里的分辨率,20公里的幅宽,几百万的高成本,就是无用卫星;而同样大小的卫星可以做到五米分辨率,100公里幅宽,成本控制在1百万以内,而这种卫星才真正实现了商业化价值。

最后,杨峰提到天仪研究院的愿景:让航天触手可及。传统航天因为成本极高,所以有机会、有资格参与的用户人群十分少,尤其是在太空实验这方面,供需十分不平衡。然而随着商业航天的发展,天仪希望通过微小卫星降低实验成本,使得更多行业的用户能够参与太空探索。

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