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        “一網(wǎng)”星座衛(wèi)星研制情況簡析

        2021-10-21 07:12:36李博杜丹趙惠惠王韻涵
        國際太空 2021年9期
        關鍵詞:星座生產(chǎn)線研制

        李博 杜丹 趙惠惠 王韻涵

        (1 北京空間科技信息研究所 2 北京跟蹤與通信技術研究所 3 中國空間技術研究院)

        “一網(wǎng)”(OneWeb)星座是一網(wǎng)公司(ONEWEB)于2012年提出的低軌寬帶衛(wèi)星星座項目,旨在利用大規(guī)模小衛(wèi)星,實現(xiàn)全球范圍無縫寬帶服務。OneWeb星座項目于2019年啟動部署,目前已發(fā)射288顆衛(wèi)星。2020年,由于資金鏈斷裂,一網(wǎng)公司曾經(jīng)歷了破產(chǎn)重組,后終被英國政府及印度財團聯(lián)合競購,并獲歐洲通信衛(wèi)星公司(Eutelsat)入股,項目得以延續(xù),衛(wèi)星部署工作也重新進入高頻次節(jié)奏。

        1 發(fā)射部署情況

        現(xiàn)階段,“一網(wǎng)”星座計劃在1200km軌道、18個軌道面上部署650顆低軌衛(wèi)星,以提供第一代服務。后續(xù)計劃部署總數(shù)超過6000顆的大規(guī)模星座。

        截至2021年8月底,“一網(wǎng)”星座共計完成10次發(fā)射,累計部署288顆衛(wèi)星(含首批發(fā)射的6顆試驗星)。目前全部在軌、已經(jīng)到達預定軌道的衛(wèi)星數(shù)量為179顆,相比第一階段全球覆蓋目標所需的衛(wèi)星總數(shù),真實部署完成度達27.6%,余下的109顆衛(wèi)星均處于軌道抬升、在軌測試階段。根據(jù)正常電推進速度判斷,預計需要2~3個月,當前發(fā)射的所有衛(wèi)星均可到達1200km的預定軌道位置,屆時星座部署完成度可達44.4%。

        “一網(wǎng)”星座部署狀態(tài)(更新至2021年8月底)

        “一網(wǎng)”星座自2019年首批試驗星部署至今,未對外公開其有衛(wèi)星在軌失效情況,從目前入軌情況判斷,所有衛(wèi)星的軌道機動操作均無明顯異常,同批次衛(wèi)星基本處于相同的軌道狀態(tài),這也是該星座相比“星鏈”的特點和優(yōu)勢所在。

        2 組織模式

        一網(wǎng)公司在星座建設方面主要采用與傳統(tǒng)制造商合資、全球分包采購的方式,多方利益捆綁,實現(xiàn)低成本、批量化研制。

        在承包商選擇方面,一網(wǎng)公司并未直接將星座建設工作交由一家制造商全權負責,而是交由其與空客公司(ADS)聯(lián)合成立的子公司—一網(wǎng)衛(wèi)星公司(OneWeb Satellites)負責抓總,在法國建立初期生產(chǎn)線進行首批10顆試驗星研制。隨后在美國建立量產(chǎn)化的衛(wèi)星工廠,配置成熟的衛(wèi)星生產(chǎn)線開展衛(wèi)星研制。該衛(wèi)星工廠位于美國佛羅里達州,投資8500萬美元,包含6~7家從事航空航天制造的企業(yè),具有技術人才優(yōu)勢。實際上,根據(jù)一網(wǎng)公司與佛羅里達航天公司(Space Florida)達成的協(xié)議,后者為新建的衛(wèi)星制造廠投資8000萬美元,佛羅里達州交通運輸部還在新廠建設階段投入1750萬美元的配套資金。

        “一網(wǎng)”項目分包研制組織關系情況(根據(jù)公布情況整理)

        在研制分包方面,為了滿足星座的建設進度和成本要求,一網(wǎng)公司建立了全球范圍的供應商渠道,雖然對外公布的信息非常有限,但目前可查的合作伙伴包括美國及歐洲各國眾多分系統(tǒng)、單機的制造商。為了保證達到預期的交付目標,一網(wǎng)公司的一些供應商(包括瑞士制造商Ruag Space等)透露出在佛羅里達州開設新工廠的意向,以保持與衛(wèi)星組裝同步的生產(chǎn)效率,縮短產(chǎn)品交付時間;另一些供應商則建立全新的生產(chǎn)線,或?qū)ΜF(xiàn)有設施進行改造,滿足“一網(wǎng)”星座緊湊的進度和龐大的生產(chǎn)量,同時有效降低成本。

        3 批產(chǎn)情況

        2017年3月,一網(wǎng)衛(wèi)星工廠正式動工,歷時2年半建成,規(guī)模相當于兩個美式足球場(約10000m),該衛(wèi)星工廠利用空客在飛機制造領域“未來工廠”的理念,推進衛(wèi)星研制流程創(chuàng)新。

        衛(wèi)星工廠內(nèi)部配置有兩條裝配線和一個潔凈室。由于衛(wèi)星采用模塊化設計,每條生產(chǎn)線包括太陽帆板、推進、綜合電子與載荷等四個獨立裝配、獨立測試的并行模塊,且每個模塊都對應一個工作站。每個工作站由制造工程師、機器人和智能裝配工具組成團隊,協(xié)作將每個組件按標準要求進行組裝。為實現(xiàn)最高效率,四個站并行工作,一旦模塊組裝完畢,機器人將其運送到裝配站進行總裝,成品大致相當于洗衣機的大小。

        工廠內(nèi)還有一個維修中心,用于對在裝配或測試過程中,因檢測到問題而從裝配線上取下的衛(wèi)星模塊進行維修。在進行維修的過程中,裝配線仍可繼續(xù)工作。如果出現(xiàn)問題的衛(wèi)星模塊/組件在1h內(nèi)無法修復,則立即將其送回原供應商。一旦衛(wèi)星完成總裝并進行了初步測試,將進入測試室進行為期2天的電氣和環(huán)境測試,目前有32個測試室可同時工作。最終,在確認進行了必要的測試環(huán)節(jié)且所有結(jié)果都良好的前提下,衛(wèi)星即可正式交付。

        總體來看,一網(wǎng)公司的整個衛(wèi)星生產(chǎn)線充分利用協(xié)作機器人、智能裝配工具、自動光學檢測系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)、自動精準耦合系統(tǒng)、自動導軌傳送機器人、自動加熱分配系統(tǒng)、增強現(xiàn)實(AR)工具以及自動測試系統(tǒng)等數(shù)字化、智能化手段,加速組裝、集成和測試(AIT)流程。此外,該生產(chǎn)線具備的自動化技術、測試設備和數(shù)據(jù)采集能力,能夠為工廠性能和程序改進提供分析方法,同時還能夠?qū)ιa(chǎn)過程中出現(xiàn)的異常情況進行接近實時的檢測并進行修正,確??煽啃浴?/p>

        一網(wǎng)公司衛(wèi)星工廠內(nèi)部生產(chǎn)線情況

        從2021年的發(fā)射情況來看,在5個月的時間內(nèi)(約150天),“一網(wǎng)”星座共計部署了144顆衛(wèi)星,約合1天1星,基本符合其衛(wèi)星生產(chǎn)線的批產(chǎn)預期能力。

        4 特點總結(jié)

        1)總體策略方面,通過資本合作方式切入研制領域,向產(chǎn)業(yè)上游拓展。一網(wǎng)公司采用與傳統(tǒng)優(yōu)勢宇航制造商成立合資企業(yè)的方式來推進系統(tǒng)建設,通過間接資本控股紐帶,形成戰(zhàn)略投資關系,介入星座的設計、研制和生產(chǎn)環(huán)節(jié),以實現(xiàn)對衛(wèi)星性能、質(zhì)量乃至供應鏈等有效把控,從而提升衛(wèi)星的研制效率、降低衛(wèi)星的研制成本,形成衛(wèi)星制造和運營兩手抓、高效協(xié)同配合的格局。

        2)分包組織方面,集合產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)優(yōu)勢力量,倒逼分包商降本增效?!耙痪W(wǎng)”星座的規(guī)模體量龐大,發(fā)射進度要求緊迫,亟需高效的供配套體系匹配快節(jié)奏的研制部署任務。但對大部分供應商而言,必須建立全新的生產(chǎn)線,或是對現(xiàn)有設施進行改造,才能滿足龐大的生產(chǎn)量,這也倒逼供應商優(yōu)化研制流程、升級研制能力,逐步形成互利共生的關系,打造新型的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)供需生態(tài)體系。

        3)研制生產(chǎn)方面,引入新理念、新技術,加速向批量化衛(wèi)星制造遷移。一網(wǎng)公司的衛(wèi)星工廠實現(xiàn)了對傳統(tǒng)衛(wèi)星生產(chǎn)制造的顛覆式創(chuàng)新,其采用面向制造的設計方法,在設計環(huán)節(jié)實現(xiàn)產(chǎn)品的可制造性,模塊化的設計理念在衛(wèi)星裝配、測試階段得到了充分運用;此外,采用人機協(xié)同、人工智能的新型制造技術和工具,大幅降低人為因素造成的研制問題,提升生產(chǎn)效率和可靠性。

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