原標題:探索|“千帆星座”發射,中國版“星鏈”刻上江蘇印記
長征六號改運載火箭
“5、4、3、2、1,點火!”2024年8月6日14時42分,隨著指揮員一聲令下,烈焰從長征六號改運載火箭底部噴射而出,火箭搭載著千帆極軌01組的18顆衛星發射升空,成功將衛星送入預定軌道。此次發射的千帆極軌01組衛星是我國低軌互聯網“千帆星座”的首批組網星,標誌著我國向全球衛星互聯網領域邁出了重要一步。
衛星互聯網,是通過一定數量的衛星形成規模組網,從而輻射全球,提供寬頻互聯網接入等通信服務,被譽為是繼有線互聯、無線互聯之後的第三代互聯網基礎設施革命。未來的某一天,當你仰望星空時,夜空中最亮的那顆“星”,很可能是“江蘇製造”!
長征六號改運載火箭
不論高山或海洋,聯通互聯網“最後一公里”
出行、外賣、網購……互聯網已經成為生活工作中的重要基礎設施。但互聯網是否真的是“無處不在”?根據統計,目前地面上的互聯網,只覆蓋了地面大概10%的面積,一旦到偏遠或欠發達地區,傳統的陸地移動通信服務就是“鞭長莫及”。讓運營商去全球各地建站,顯然是不現實的,於是科學家們提出,將基站“搬”到太空中,這就是衛星互聯網。
8月6日,千帆星座首批組網衛星以“一箭18星”成功入軌,被業內人士稱為這是中國的“星鏈計劃”。千帆星座也稱“G60星鏈”,該項目由上海松江區牽頭,實施主體是上海垣信衛星。
此次“千帆星座”首批組網衛星的發射,也與江蘇有著千絲萬縷的聯繫。在“千帆星座”計劃中,格思航天作為衛星ODM廠商,專注于承接量産衛星的設計製造與衛星核心組部件的研發,垣信衛星則作為運營方,負責衛星的部署與運營。
據介紹,江蘇無錫市交通集團旗下投資基金參與了項目製造商格思航天的早期投資,無錫城建發展集團旗下建瓴資本投資參與了垣信衛星A輪融資。“千帆星座”無錫格思衛星工廠項目也將於年內開工建設,格思航天將在梁溪黃巷街道將建設噸級衛星智造基地,用於滿足批産衛星的生産需求,目標建成長三角地區衛星智慧製造“燈塔工廠”,項目預計2026年初可正式投産。
據垣信衛星科技有限公司相關負責人介紹,2024年目標是要發射108顆星,到2030年底,“千帆星座”最終將打造超過一萬顆的低軌寬頻多媒體衛星組網,以實現全球範圍內的互聯網接入服務。
為何要打造如此大規模的衛星星座?這主要是因為當前的商業衛星互聯網大多采用低軌道巨型星座系統。衛星的軌道高度可分為高軌、中軌、低軌等不同類別。高軌道衛星大約在距離地面36000公里,只需要幾顆高軌道衛星就能實現全球覆蓋,但也導致通信延時長。低軌道衛星距離地面約有160公里至2000公里,通信延時短、信號強,但覆蓋範圍較小,需要部署數千顆衛星才能實現全球覆蓋。人們熟知的馬斯克的“星鏈計劃”,就是目前部署規模最大的衛星互聯網星座,迄今已經有6200多顆衛星在軌運行。
“千帆星座”副總指揮朱曉鋮表示,“千帆星座”主要是面向普通大眾通信需求建設的星座,是地面互聯網的一個拓展和延伸,在未來,當遇到地質災害、緊急危險的時候,不管有多遠都能及時連到互聯網。將來通信系統的速率越來越高,通信覆蓋的用戶數會越來越多。
由於空間軌道和頻段資源的有限性,低軌衛星互聯網已成為各國科技競爭新賽道。美國、英國、加拿大、俄羅斯都陸續發佈了低軌衛星互聯網組網計劃。2020年4月,我國首次將衛星互聯網納入“新基建”範疇,衛星互聯網建設上升至國家戰略性工程。2024年,商業航天被首次寫入政府工作報告。業內人士預測,未來5年,我國低軌衛星製造及發射需求有望進入增長爆發期,按照相關規劃,我國在後續十年內要完成2萬多顆衛星的發射。
智慧工廠造衛星,成本有望降至幾十分之一
衛星互聯網需要衛星大量發射才能組網,傳統的衛星是單顆製造,在測試、元器件、製造等環節成本高昂。如何高效、低成本地製造出衛星,也成為發展低軌衛星互聯網需要解決的難題。
“商業航天是中國航天的一部分,與傳統航天‘國家隊’的角色相比,商業航天資金來源豐富、目標多元,‘試錯’空間更充分。”南京航空航天大學航天學院副院長盛慶紅教授介紹,在航天發射高需求的帶動下,目前國內已有一批商業火箭、衛星的初創公司破土而出,“過去‘國家隊’發射一顆衛星,成本都是以億起步,而國內發射商業衛星的成本約為幾百萬到幾千萬元,衛星研製、發射成本門檻有望進一步降低。”
位於南通開發區的銀河航天南通衛星智慧工廠,AGV搬運小車正有序地工作,低軌衛星智慧産線上一台臺智慧裝備機器人正舉起機械臂抓取、精準裝配。“在這裡,製造衛星,也能像製造汽車一樣在工業流水線上批量生産了。”銀河航天南通衛星智慧工廠負責人成明向新華日報·交匯點記者介紹,工廠採用了脈動站位式生産佈局,配備有裝配機器人、自動化精測系統、數字化製造系統等150余臺套先進裝備。
雖然目前國內工業體系中智慧工廠已很普遍,但應用在航天領域還是起步階段。讓手工裝配方式向流水線生産模式轉變,也需要創新的工作方法。傳統衛星裝配方式以手工為主,設計師提供圖紙,工藝人員編制工藝,操作人員在艙板上進行劃線和粘貼,一個艙板幾十顆銷釘的粘貼都需要一天的時間。而銀河航天南通工廠,團隊創新採用三維模型投影的先進技術,將模型輕量化處理後,直接投影到艙板上,操作人員按照投影進行快速粘貼,效率提升90%以上。
2020年,銀河航天南通衛星智慧工廠落戶南通開發區。2023年,我國首款使用柔性太陽翼的衛星——銀河航天靈犀03星順利升空,生産靈犀03星的一些關鍵環節,就是在南通衛星工廠完成的。
“當前,全球太空新型基礎設施建設如火如荼,呈現出低軌化、低成本化、星座規模化、商業化的發展趨勢。我們的目標是推動構建面向低成本、大批量生産的新型開放式航天産業生態。”成明表示,銀河航天正通過研發適應批産的低成本衛星,構建柔性智慧衛星生産線,在量産情況下,可將衛星成本降至現有成本的幾十分之一。
衛星互聯網技術正在逐步轉向應用場景,越來越多地參與進大眾的生活。目前,銀河航天基於自主研製的8顆低軌寬頻通信衛星,構建星地融合5G試驗網絡“小蜘蛛網”,這也是我國首個低軌寬頻通信試驗星座。成明介紹,“小蜘蛛網”已在空地海等多場景低軌應用示範。在陸地上,“小蜘蛛網”完成了雲南電網低軌寬頻應用示範,驗證了低軌衛星通信可滿足我國電力對泛在寬頻互聯的需求;在空中,面向運營商應急通信的需求,“小蜘蛛網”的低軌通信能力結合中型無人機以及地面網絡,實現了基於空中高速機動平臺的5G應急通信覆蓋能力;在海上,銀河航天在南海海域“電科一號”試驗船上完成了我國首次低軌寬頻海上應用驗證。
“我們正在研製太陽翼和相控陣天線一體化通信衛星,未來將用於支持手機直連衛星的寬頻通信。”成明介紹,手機直連衛星技術的實現,有望讓普通消費級手機直接接入衛星通信網絡,達到與地面基站通信體驗並無差別,未來普通百姓也能以更低成本,享受衛星應用帶來的便利。
發力新賽道,江蘇加速商業航天佈局
2024年全國兩會的政府工作報告,明確積極打造商業航天等新增長引擎。目前,北京、上海等多地均出臺政策支持衛星互聯網相關産業發展,各地結合自身産業基礎,在衛星製造、衛星發射、衛星運營和衛星終端研製及創新應用等多個方向發力,佈局産業新賽道。
江蘇在2023年《江蘇省航空航天産業發展三年行動計劃(2023—2025年)》基礎上,專門將商業航天納入全省國民經濟和社會發展中長期戰略規劃,出臺發展專項工作方案,提出指導性實施意見。
從商業火箭到衛星製造,江蘇的箭、船、星産業鏈可謂相當齊全,多地已在加緊佈局航空航天産業,加快打造特色鮮明的現代化航空航天産業創新集群。
在無錫,這一産業賽道的佈局也已逐漸起勢成勢,並通過全鏈條佔據産業優勢。無錫梁溪區的空天産業生態圈,在商業火箭研製領域已落地天兵科技、東方空間等重點鏈主型企業,吸附7家産業鏈企業,形成了覆蓋火箭製造、衛星製造、衛星發射與應用的完整産業鏈,形成百億元産值規模。
無錫梁溪區工信局相關負責人介紹,2024年4月,該區出臺《梁溪區空天産業生態圈發展三年行動計劃》,配套“空天九條”扶持政策。區內設立220億元的科創、數字經濟、空天産業三大基金,落地商業火箭、衛星製造、空間信息應用三個超百億産業生態圈近50家企業,集聚行業80%鏈主企業。
圍繞鏈主企業不同需求,梁溪區“量體裁衣”發展“定制園區”新模式,規劃建設16個産業園區,圍繞鏈主型企業需求,助推企業降本增效、集聚發展。作為全球第一家液體火箭首飛即成的民營火箭研製企業,天兵科技目前在梁溪區投資25億元,打造國內商業航天領域中型液體火箭“天龍二號”批量化製造基地,2024年三季度基地竣工交付,年內投産。從事衛星整星研發和製造業務的微納星空,衛星平臺、衛星載荷及核心部組件全部實現自研,掌握衛星製造11項關鍵技術,擁有年産大於60顆衛星的衛星研製能力。
此外,梁溪科技城聚焦衛星“定位、導航、授時、遙感、通信”等領域,通過“北斗+”及無人系統的融合發展,構建空天信息生態圈,並積極推動空間信息技術在智慧城市等關鍵領域的應用。(新華日報·交匯點記者 楊易臻 張宣 圖由太原衛星發射中心提供)
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