如今,随着微电子、微机械、纳米等技术的发展和卫星设计思想的创新,卫星正变得越来越小。从我国第一颗采用公用平台技术的小卫星实践—5研制立项算起,经过近20年的不懈努力,现代小卫星已经成为我国装备体系和业务服务体系的重要组成部分。加之近年来我国相继出台的商业航天发展的相关政策措施,小卫星的商业化潜力越发明显。
我国小卫星研发起步虽然落后,但是此后发展的速度、应用水平提升的势头却非常迅猛,从兴起开始,先后经历了高性能产品出现、装备化应用、体系化应用和市场细分发展等阶段。目前,我国已经研制发射了100多颗小卫星,国内小卫星研制领域已经实现了“试验应用型”向“业务服务型”的阶段转化,而民营企业大批涌入这一领域,势必会加速这一领域的发展。
毫无疑问,微小卫星的发展已经进入了一个快速增长的阶段。不管是国家队,还是私有组织机构,都希望在这个时代能够追上这股浪潮。
航天军工企业尽管都带有浓烈的军方色彩,但它还是属于企业的范畴。从本质上讲,航天军工产品也是一种商品,也可以通过贸易为国家赚取外汇,为经济发展作贡献。尤其是转企改制之后,必须遵守和符合现代企业的发展规律,才能为航天军工企业注入强大动力。事实上,对于军工企业走市场化道路,国家相关政策已经相当明朗:2007年2月27日,国防科工委下发《关于非公有制经济参与国防科技工业建设的指导意见》。当年3月1日,国防科工委又下发《关于大力发展国防科技民用产业指导意见》。在这些政策的鼓励下,参与者日益增多。原来只是以中国航天科技集团下属众多研发单位为代表的国家队在从事微小卫星的研发,如今众多单位积极参与,尤以国内的科研院所、大学居多,包括中国科学院上海微小卫星工程中心、浙江大学、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学、国防科技大学、清华大学、北京航空航天大学、西北工业大学、南京理工大学、上海交通大学、北京大学等和航天科工卫星技术有限公司,主要涉足皮星/纳星(1~10kg)和微小卫星(≤100kg)的开发,一时间也的确是热闹非凡。
可是未来谁又能站上微小卫星研发的前列呢?可以肯定的是目标、定位、实力和运气将决定结局。继续以传统思维与手段入局也许可能凭借自身已有的资源和实力暂居一席之地,但如果不能随势而变,也恐难长久。所以现在说什么都为时尚早,时间是去劣存精的检验器,真正抓住大势的人拦不住,哗众取宠的人也长不了。
之所以有很多质疑的声音,正是由于有很多入局者没有什么自主的技术,但就靠着这儿买个平台,那儿买个载荷,东拼西凑地组装了一颗卫星,只要把它发射上太空就算大功告成了,就连这颗卫星是做什么用的,有多少用户,可以产生多大的经济效益都不清楚,或者说都不关心。卫星上了天,拿到了一两次传回的数据,就可以大肆宣传“我单位已经具备整星研制技术了”。事实是什么,已经不重要了。
微小卫星的产品属性,决定了它的目标—服务客户。没有需求,没有客户,你提供的服务和产品就是没有经济价值的。研制一颗卫星,没有寻找合适的购买者,或者提供的服务不能满足客户的需要,没有人愿意为之买单,尤其是微小卫星、皮纳卫星的发展是趋于商业化的,没有订单的研制,只能自娱自乐,花了钱听个响,看个花。
与之相反,也有不少机构组织在成立之初就将市场化作为公司发展的重点,制定了明确的中、远期规划,确立了自身非常明确的定位,制定了清晰的发展路线和实现目标的途径,且与微小卫星的特点和发展趋势相契合。不断深化市场分析,找准重点目标,针对不同维度的用户,制定具体的市场开发和竞争策略,尊重市场规律和客户利益,实现市场开拓精细化和客户利益最大化,相信这些入局者的命运都不会太差。
目标定位决定了其持续发展下去的源动力,好在未来越来越多的是个性化多样化的服务,所以细分的需求将为许多微小卫星的创业者提供生存空间。
商业化不等于低性能和低可靠!面对商业航天的逐步发展,产品“好用、易用,效能高、用得起”是确保客户收益的关键。国内小卫星研制单位的研发能力和产品的性能、技术水平已经达到了一定的高度,现有整星产品基本可以满足国内除高分辨率遥感卫星之外的其他需求。但与国际领先厂商的产品对比,会发现整体上仍存在不小的差距:比如功能密度比相对较低,系统集成技术和能力存在一定差距。同样是设计指标为地面分辨率0.5m的遥感卫星,以色列、美国用质量为300kg的小卫星就可以实现,而国内却要用质量为500kg的小卫星才能达到同等性能;微电子、微机电(MEMS)技术还处于萌芽状态,基于MEMS技术的微型元器件的研发、空间领域应用水平落后,星载单机、分系统和有效载荷的小型化、轻量化、低功耗方面差距明显;卫星(星座)在轨自主运行管理水平相对落后。国内在航天器型号项目中已实现在轨自主姿态确定与控制等具体的单项功能。以美国、欧洲航天局为代表,通过Deep Space-1、Proba等空间飞行任务的验证,国外业界已具备了航天器在长时间不与地面联系的情况下自行处理各类故障、自行调整局部任务目标,并完成总体任务的自主闭环控制能力;性价比与国际同类产品相比不具备优势,中国典型小卫星通用平台产品的报价约为每千克10万美元,而国外典型小卫星产品的报价则在每千克5~10万美元不等。
针对这些劣势,应该对现有的产品体系进行优化改进,尽快实现技术升级。同时,在开发验证新技术的过程中,同时研制高自动化、高精度的生产流水线,利用不断更新的制造技术加速小卫星的生产流程。其实,这样的成功案例很多。比如铱星,比如OneWeb。据外国媒体报道,OneWeb公司位于图卢兹的设施将用于验证以前从未实现的规模制造高性能卫星所需的生产方法,避免任何潜在问题,并为佛罗里达州肯尼迪太空中心附近较大的多线一网卫星工厂制定框架。OneWeb公司的装配线包括最先进的自动化、测试设备和数据采集功能,能大量缩短装配时间,并提供分析工厂绩效和流程改进的方法。OneWeb全球互联计划首批10颗卫星将在2018年发射,待测试完成后,OneWeb将开始一场史无前例的卫星发射活动,每隔21天生产并发射一批卫星,短时间内快速建成一座数字桥梁,为全球还未接入互联网的人提供经济高效的网络服务。
未来的微小卫星行业发展趋势主要表现在以下几个方面:①卫星小型化、微型化趋势明显,星座规模不断扩大,低成本、批量化、快速制造将迅速占领市场;②卫星星座的设计理念、应用模式和运行管理全面创新。采用天地一体化全链路设计理念,简化星上功能,强化地面处理;注重与信息技术深度融合,注重互联网管理模式的应用,面向更广泛的非专业用户;③卫星星座应用能力进一步实用化,领域全面化,轨道立体化,应用领域进一步全面化,从局部应用向全体系扩展已成为必然趋势;④商业小卫星应用将呈现融合发展的趋势,应用轨道进一步立体化,全方位、多需求的商业小卫星系统解决方案将不断涌现。
不久的将来,也许微小卫星的发展将会重塑整个太空工业模式。
刘佳/文