元器件“拼火箭”上太空

宋杰

2017年11月15日09:13  来源:人民网-中国经济周刊
 

日前,上海商业宇航级器件太空测评工程技术研究中心(下称“工程中心”)正式揭牌,在轨应用测试系统(COTS100)正式启用。

COTS100是一种适用于新器件和组件在轨验证,并提供元器件地面测试、在轨验证、数据评估的全套服务体系,被外界称为元器件的“嘀嗒拼车”,可以让国产元器件来一场“说走就走”的太空旅行。

《中国经济周刊》记者获悉,COTS100系统目前已完成首次发射,并签订了商业客户订单,将提供在轨数据应用服务。据介绍,该工程中心的成立,将依托上海埃依斯航天科技有限公司(下称“埃依斯”)的科研实体,研究后续国产自主可控元器件研发及测评的发展道路。

军民融合,航天企业涉足商用

近年来,随着我国电子技术的飞跃发展,大量工业级元器件逐渐开始进入军工、宇航领域,以替换进口元器件。为了确保可靠性,新组件通过地面验证后,还需进行真实环境实验以进行全面验证,导致大量国产新型元器件等待上天验证。

目前,可实现元器件上天验证的途径主要有发射元器件专用实验卫星、在业务卫星上搭载试验载荷、利用载人飞船和空间站搭载试验载荷3种。不过,现有途径依旧不能满足市场需求。

对此,埃依斯提出了一种成本较低、程序相对简单、验证较充分的新型器件太空验证手段,即COTS100。

在航天业界,没有上过天的电子元器件不能用在上天的卫星上,成为基本共识,导致元器件陷入了“鸡生蛋”还是“蛋生鸡”的逻辑中。据埃依斯总经理曾占魁介绍,中国航天科技集团对内部可靠性验证的要求很高,需要上天验证的国产化新品器件(包括民营企业参与研制的)数量非常庞大。

《中国经济周刊》记者获悉,今年中国整星卫星检测已升至千万元级水平,“逼迫”整个航天研制单位从器件级、材料级去考虑整个卫星的研制成本。传统军品宇航级的器件虽然性能上能达到要求,但从成本上已满足不了商业化的需求。

“空间站上天验证,仅论证就论证了10年,如果进入民用,等空间站建成,还需要10年。而元器件都等20年再上天的话,根据摩尔定律,这个器件估计都要淘汰了。” 曾占魁说,国家虽然有规定空间科学卫星器件可以申报科学实验卫星的名义上天,但相应付出的成本较高,代价较大。为了解决周期长、机会少、花费大的瓶颈问题,埃依斯创新性地提出用火箭末级作为空间科学的实验平台。

中国航天科技集团公司上海航天技术研究院是我国国防科技工业的骨干力量,中国航天科技集团公司三大总体院之一。作为研究院上海宇航系统工程研究所的全资子公司,埃依斯提出的“航天嘀嗒拼车”理念,受到众多业内人士的关注。

据悉,上海宇航系统工程研究所每年有十几发火箭发射任务,每发火箭都会剩余几公斤的重量。运载火箭发射升空并与卫星分离后,火箭的最后一段留在轨道上(留轨末级),正好可以为元器件提供充足的太空实验机会。

工程中心的成立,为“军转民”“民参军”建立沟通的桥梁,走出一条军民融合创新之路。“通过航天需求的牵引,国家来主导,民企来参与,促进航天系统内外资源更大程度的整合优化,达到航天与民企深度共赢的目的。”上海航天技术研究院副院长孟光说。

COTS100首发成功,厂商可“在家等数据”

《中国经济周刊》记者获悉,为了给工程中心成立做准备,一系列的测试早已开始。

2017年6月15日11时整,上海航天技术研究院统筹协调的CZ-4B运载火箭成功将HXMT卫星、3颗国内外商业小卫星和两套埃依斯研制的商业器件飞行验证系统COTS100送入预定轨道。此次任务是国内首次开展运载一、二级分离后的一子级实时遥测任务,同时开展了某高校商业MEMS惯导组件、高动态GPS模组、高性能数据存储器等多款COTS组件的搭载验证。

这是COTS100系统完成的首次任务。今年年底,COTS100将完成第二次发射。

埃依斯副总经理邱宝贵告诉《中国经济周刊》记者,上海宇航系统工程研究所研制了中国45%~50%的火箭。“中国一年发射火箭在30次左右,我们占用了全国大约一半资源,在满足主线任务的同时,把富余的尺寸、质量空间用于COTS100,这样就可以把元器件测评成本降低到地面实验成本。” 由于该创新模式由埃依斯率先提出来,因此在行业里相对处于垄断地位。今后埃依斯将依托工程中心,与元器件供应商强强联合,共同打造元器件飞行验证国家级平台。

11月5日,两颗北斗三号全球组网卫星成功发射,开启了北斗三号全球组网的大幕。埃依斯称,北斗卫星CPU采用的是中国“龙芯”航天专用CPU,而“龙芯”也是COTS100的客户和合作伙伴。据悉,埃依斯和龙芯中科技术有限公司携手合作,COTS100 2.0版将采用“龙芯”航天CPU,大幅提升平台寿命。

据了解,每年可以通过埃依斯COTS100上天的主要合作伙伴有元器件厂商、载荷部组件厂商和生物医药科研公司等,以生物医药科研公司为例,COTS100可以帮助其完成太空环境下的科学实验,再将科学实验数据传回卫星测控站,为医药公司提供更多的实验数据。

“COTS100服务开通后,元器件厂商只需要告知希望验证哪些功能,放在哪些平台使用,有哪些需求,就可以在家中等数据报告了,费用则根据搭载元器件的重量来收取。”埃依斯工作人员介绍道。(本文刊发于《中国经济周刊》2017年第44期)

(责编:覃博雅、李昉)