像「造飛機」那樣生產衛星 10萬顆星座計劃引發的「衛星工廠競賽」

網際網路衛星在軌效果圖，圖源：九天微星

30秒快讀

1、當5G成為大國博弈焦點時，新一輪的「太空競賽」打響，衛星網際網路正異軍突起。

2、10萬顆星座計劃引發了「衛星工廠競賽」，現在中國已經具備像「造飛機」那樣生產衛星的能力。

3、誰先將衛星送上天空，誰便在太空中佔有一席之地。英國政府和印度行動網路運營商巴蒂財團接手破產危機中的OneWeb，由此，英國政府獲得「英國首個太空主權能力」。

9月4日，Space X的「獵鷹9號」火箭搭載60顆星鏈衛星升空，加上此次發射，馬斯克「星鏈計劃」成功發射的衛星總數已達713顆。

比發射速度更快的，是Space X的衛星生產速度，有消息稱，Starlink（星鏈）工廠每月可製造120顆衛星。

圖源：Twitter/Michael Sheetz

起步晚於Space X的中國商業航天企業，在「新基建」浪潮的湧動下，正在加快追趕的步伐。

中國第一個民營衛星工廠——九天微星智能衛星工廠近日也在河北省唐山市路南區正式開工。這是衛星網際網路納入國家新基建後首個落地的重大項目，將於2021年初建成投產，屆時可實現年產100顆以上百公斤級衛星的產能。

隨著新一輪的「太空競賽」打響，據不完全統計，截至目前，對近地球軌道「虎視眈眈」的衛星已近10萬顆，龐大的發射計劃倒逼衛星製造必須進入「工業化」階段。在這個賽道，中國同樣需要跑得更快一些。

對近地球軌道「虎視眈眈」的衛星已近10萬顆，圖源：YouTube/Analytical Graphics, Inc

01

中國首個民營衛星工廠

「九天衛星工廠，未來大有可為」，這是「共和國勳章」獲得者、「兩彈一星」功勳科學家孫家棟為9月1日開工的九天微星衛星研發製造基地開工所做題詞，「大有可為」四字頗有深意。

9月1日，中國首個民營衛星工廠在河北唐山正式開工，圖源：九天微星

傳統意義上，航天應用屬「國家隊」領域，發射的衛星通常與地球同步軌道，採用定製化生產方式，設計、製造、發射周期理論上需要26~32個月，也正因生產周期長、技術和成本門檻高。

截至2019年底，中國在軌衛星300多顆，而全球在軌衛星數量為2218顆。

圖源：光大證券

然而，未來10年內，10萬顆低軌衛星將有可能在太空中重新定義「星羅棋布」：Space X的「星鏈計劃」4.2萬顆、Oneweb星座4.8萬顆、亞馬遜的柯伊伯(Kuiper)星座3236顆……國內的衛星星座計劃也已啟動。

據不完全統計，發射數量在30顆以上的有10個項目，其中，國字頭背景的「鴻雁」星座計劃發射300顆衛星，「虹雲」星座計劃發射156顆衛星。

圖源：光大證券

如此龐大的發射計劃，迫使衛星的設計和生產方式必須發生根本變化。

星座發射計劃基本都在距離地球2000公裡以內的近地軌道，其衛星體積小、重量輕、在軌壽命短，且星座式組網方式可以做到一次性論證和設計，批量生產，衛星的生產周期降至數周甚至天。這些都讓商業資本進入衛星生產成為可能。

今年4月，國家發改委將衛星網際網路劃定為「新基建」信息基礎設施之一，商業航天行業發展從「遊擊戰」轉為「陣地戰」。有數據顯示，國內上半年衛星網際網路相關企業新註冊1128家，同比增長158%。

圖源：企查查

作為國內最早布局衛星網際網路的企業之一，九天微星曾在2018年率先完成百公斤級近軌衛星的發射和運營，並在2017年啟動了通信系統及地面終端研發。

一位九天微星的內部人士回憶，當時她剛進入公司不久，九天微星的首個物聯網衛星還未上星，團隊便已經開始論證衛星智能製造產線的方案。

截至目前，九天微星已完成6輪融資，融資總額累計超過5億元，是國內民營衛星領域融資最多的企業。

此次唐山工廠開工，意味著中國商業資本正式進入衛星生產階段，而據九天微星聯合創始人兼總裁彭媛媛透露，新一輪的B+融資也已啟動。

02

讓衛星生產「有節拍」

衛星製造主要包括衛星整體製造、部組件和分系統製造，中金公司在一份名為《商業航天：誰能成為中國的 SpaceX？》中指出，衛星從傳統的「定製化」開始走向「工業化」大規模生產的關鍵，是四個變革：模塊化設計、智能化生產、快速 AIT（總裝、測試與試驗）、優化供應鏈。

圖源：中金公司研究部

簡單理解，是採用柔性（脈動）生產線、智能化設備，將模塊化後的通用部件進行快速AIT，從而大大節約生產時間。

圖源：中金公司研究部

「脈動生產線」的概念，源自飛機製造。以往飛機製造是固定站位，工程師按照線性步驟裝配，脈動式則將飛機分成5個相對固定站位，同時對飛機的5個部分進行裝配作業，完成之後再將飛機向前移動，從而實現多架飛機同時裝配，這種移動便叫脈動。

柔性（脈動）生產線就像下餃子一樣並行操作，圖源：央視

Oneweb與空客公司合作的衛星工廠，率先採用了這種AIT方式。

Oneweb官網上的一篇文章詳細介紹了其生產過程：每條裝配線上有四個模塊生產工位，每個站點，由製造工程師、工業機器人組成將每個組件按照標準組裝。

每個部件都是模塊化的，四個模塊可以像盒子的四個側面一樣裝配在一起，而且所有生產過程都是並行進行，從而保證高效。

建造完每個模塊後，AGV機器人再將其運送到裝配站，由那裡的團隊將衛星總裝在一起，每個成品約是洗衣機的大小。

Oneweb裝配線和組裝成品，圖源：Astronautika.lt、OneWeb

「衛星總裝脈動生產線有點像按節拍移動，」九天微星的唐山工廠也正在做這樣的嘗試，其相關人士介紹，衛星艙板組裝站點、集成總裝站點、試驗測試站點固定不動，由潛伏式AGV機器人作為轉運工具，將生產好的衛星部件，按照設定好的「節拍」在不同站位間進行移動，以此確保在短周期、低成本的情況下，靈活批量化生產50-500公斤級衛星。

目前，Space X和Oneweb均已實現自給自足。Space X在7月下旬的一次簡報中向FCC（美國聯邦通訊委員會）表示，目前Starlink每月建造120顆衛星，以此計算，Space X日產衛星4顆，一年可生產1440顆。Oneweb儘管還在破產重組中，但工廠此前已經實現日產兩顆衛星。

九天微星一期工程的目標是年均生產百顆衛星，其相關人士透露，這是根據發展階段，充分評估資金利用效率後做出的規劃，後期隨著需求增長，有可能會通過增設產線、優化工藝提高產線運行效率等方式，持續提高產能。

03

全球「爭奪」太空

隨著美國降下「技術鐵幕」，衛星網際網路在「新基建」中的戰略意義將可能進一步突破。

一系列針對華為的限制都表明，美國和英國對在5G時代失去通信領域主導地位的不甘，而且試圖在6G（包括衛星網際網路在內的天地一體網）彎道超車。

曾在3月陷入破產危機的Oneweb，今年7月獲得英國政府和印度行動網路運營商巴蒂財團10億美元的注資，由此，英國政府獲得「英國首個太空主權能力」，而商業和衛星運營業務會交由印度最大電信運營商 Bharti Global 負責。

印度最大電信運營商 Bharti Global ,圖源：AVN POST

就在宣布重組計劃前不久，Oneweb提出了比Space X更為激進的星座計劃：4.8萬顆衛星。

Space X的星鏈也取得了突破性進展，就在前幾天，它首次成功在軌道上測試了星鏈衛星的「雷射通信」，將兩個衛星用「太空雷射器」相連，允許彼此之間交換數據，而不是將其來回傳送到地面，這種方式大大降低了時延，能夠傳輸數百GB的數據。

根據計劃，Space X將在今年年底之前在美國北部和加拿大南部提供Starlink作為商業服務，並計劃「在2021年將全球人口覆蓋全球」。

圖源：YouTube/Darth Vader's Videos

頻率更是稀缺資源。2019年11月20日，國際電聯通過新版低軌衛星通信頻段分配方案，採用先發先得原則，只要7年內發射一顆衛星並在隨後7年內將申請的衛星數量全部發射完成，便可以佔用相應頻段。這意味著，誰先將衛星送上天空，誰便在太空中佔有一席之地。

04

批量生產衛星，難還是不難？

然而，隨著多星發射技術逐漸成熟，製造能力將逐漸成為衛星網際網路的瓶頸。

衛星總裝上市公司中，中國衛星是龍頭，在回答一名投資者對於「衛星生產從單體小批量到大批量規模化生產的布局和規劃問題」時，中國衛星回答表示，所屬子公司航天東方紅、深圳東方紅開展了自動化總裝、自動化測試等方面的嘗試和探索，但鑑於衛星研製流程的複雜性，距離形成流水線式的工業化衛星生成模式尚存在一定差距。

OneWeb衛星模塊化流水線批量製造，圖源：中金公司研究部

目前中國在軌衛星有300多顆，其中由東方紅生產發射的有104顆，包括通信、遙感、導航等各類衛星。根據8月24日中國衛星發布的半年度財報，上半年發射了四顆衛星。

對於中國衛星的回應，一位業內人士分析稱，以往中國衛星的生產模式往往都是單件定製，可以標準化的部分很少，但整體而言，以技術積累、經驗積累和產業鏈布局能力來看，中國衛星都比較成熟和完善。

「在國家統籌巨型星座的前提下，短期內對衛星需求會更具確定性，並且會逐漸推出相應的標準，而標準化應該就是工業化的前奏。」這位人士對中國衛星仍然十分看好。

圖源：九天微星

不過，「國家隊」的謹慎從側面印證了國內企業對於衛星工廠的糾結。此前，吉利、國星宇航、銀河航天等公司都曾提出建設衛星工廠的計劃，但提出批量生產的企業，在公開消息中，只看到九天微星一家。

上述業內人士透露，關於衛星工業化生產，業內有兩種不同意見：航天圈的人認為衛星批量生產很難，會遇到很多困難，而來自傳統製造業的人則樂觀得多，認為工藝並不複雜，比汽車製造簡單。

複雜還是簡單？恐怕要等九天微星衛星工廠明年的第一批產品給出答案。

作者／IT時報記者 郝俊慧

編輯／挨踢妹

排版／黃建

圖片／九天微星、Twitter、光大證券、企查查、中金公司、央視、OneWeb、Astronautika.lt、OneWeb、YouTube

來源／《IT時報》公眾號vittimes