真正的“造星工厂”！我国首条批产卫星生产线年产240颗

 

建一条卫星制造生产线需要多久？

 

429天

这是中国制造给出的最新答案

 

近日，中国航天科工集团有限公司二院空间工程公司完成了我国首条批产卫星智能生产线的研制、生产及安装工作，正式转入现场试运行阶段。从单件小批量手工生产到高度自动化生产，生产一颗卫星总共分几步？随着商业航天及卫星互联网的蓬勃发展，又该如何更高效率、更低成本地批产卫星？

 

 

▲图为卫星太阳翼安装与性能测试工位

 

生产卫星

共分几步？

 

作为飞向太空的航天器，卫星不同于其他产品，涉及工序多、工艺流程复杂。近年来，随着全球航天产业的快速发展，以低轨宽带卫星星座为代表的各类大规模星座项目百花齐放，商业航天产业迎来爆发式增长，“批量化、智能化”生产、制造卫星成为新方向。

 

那么

卫星从原材料出库到整星检验合格入库总共分几步？

 

专家介绍，卫星从原材料出库到整星检验合格入库，需经历舱板级部装、卫星总装、整星电性能测试、通信载荷测试、机械精度测试、太阳翼安装与性能测试、质量特性测试、振动试验、真空热试验、检漏试验等十余道工序。

 

这一切，如果关键工艺环节全部由机器来替代，生产效率就能提高40%以上。

 

如何将以手工为主的传统卫星装配方式转化为流水线式的生产模式？设计师们首先要将传统装配过程中的每一道工序和工艺流程“吃透”，然后研究如何将某一道工序进行优化，再将优化后的工序串联起来，形成完整的工艺流程。

 

从单件小批量手工生产到高度自动化生产，生产线实现了卫星生产从制造到“智造”的蜕变。在保证卫星装配测试过程满足技术要求的同时优化了工艺流程，最终确保了年产240颗以上小卫星的设计产能目标。

 

 

▲图为卫星质量特性测试设备

 

不仅高效

还能“私人定制”

 

此次投入试运行的卫星生产线不仅能提高效率，还能实现“私人定制”。

 

不同型号、不同规格卫星的构型、尺寸、重量均有不小差异，如何让“硬邦邦”的设备能更好适应卫星？设计团队借助精密运动机构，给设备装上“四肢”。工位尺寸的动态可调，不同尺寸、重量的零件柔性夹持和高精度装配也不在话下。

 

针对一些工位存在自动感知能力欠缺、无法有效检测并避免装配过程中出现的零部件之间的碰撞等问题。设计人员提出了在机械手或末端执行机构增加力传感器，并在装配过程中借助相机对风险区域进行拍照的方法解决这一问题。

 

这相当于给制造机器装上了“眼睛”和“神经”，可以避免安装过程中零部件与舱板发生挤压，还可通过图像比对提前发现碰撞风险。此外，相机作为工位的“眼睛”，还可解决装配精度不足等问题，相机的视觉补偿可以提高机器人装配的定位精度。

 

生产过程中，设备会根据条码确定卫星类型和工艺要求，自主调用控制程序，数据分析及执行结果也会实时反馈至生产线管控终端，卫星生产过程实现了由人驱动向数据驱动的转变，让卫星的批量定制化生产的理想照进了现实。

 

 

▲图为在建中的银河航天南通卫星超级工厂

 

2020年至2030年是卫星互联网发展的窗口期。卫星需求的增长必然带来生产模式和产业链的变化。在此背景下，卫星批量化生产是卫星互联网建设的关键，针对我国卫星产能相对不足的现状，卫星工厂模式是满足行业刚需的必然选择。

 

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2020年11月24日

到2020年12月17日嫦娥五号完成了23天的月球采样返回之旅创造了中国航天史上一个里程碑式的成就

 

巧合的是

嫦娥五号探测器也是中国航天科技集团五院（中国空间技术研究院）研制并成功发射的第300个航天器

 

1970年4月24日

中国航天科技集团五院研制的第一颗航天器东方红一号卫星作为我国第一颗人造地球卫星开启了我国走向太空时代的第一步

 

第一颗人造卫星

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嫦娥五号

 

真正推开了探月工程目标中“回”的大门

 

 

▲在北京航天飞行控制中心拍摄的落月后的嫦娥五号探测器模拟图

 

“与嫦娥三号、嫦娥四号相比，嫦娥五号面对的不确定性更多，真正推开了探月工程目标中‘回’的大门。”嫦娥五号探测器副总师张洪华说。

 

从立项到发射，嫦娥五号经历了10年的艰辛奋战。中国航天科技集团五院研制团队在充分继承载人航天交会对接、地外天体无人着陆器与返回等技术的基础上，联合参研单位集中最强阵容攻克难关，先后突破了月表采样任务所涉及的20余项关键技术。

 

研制之初，前所未有的一个环节——月面点火起飞成了最难啃的“硬骨头”，并随之带来轨道设计、起飞测控、发动机控制等一系列难题。为了尽可能模拟嫦娥五号在月球上将面临的情况，张洪华和团队在试验场反复做试验，与一台高110米的塔架相伴3个月。为了解决落地姿势不理想的问题，他们设计了数不清的预案。

 

按照嫦娥五号任务的工程安排，短短一周内要完成月面着陆、采样、点火起飞以及月轨交会对接等一系列关键环节，这是对嫦娥五号研制团队的巨大考验。

 

从探测器发射前一个月进入发射场开始，研制团队进行了6次演练。

 

“控制大厅里所有人睁大双眼，不放过任何一次数据的跳动，心提到嗓子眼上，感觉再跳快一点儿都能蹦出来。时间非常紧迫，所有人都是‘跑着走’。”张洪华说。一个月的磨合演练也让团队对嫦娥五号发射过程了然于胸。

 

2020年12月17日1时59分，嫦娥五号怀揣取自月球的土壤安全着陆在内蒙古四子王旗。“与上世纪进行的月球采样相比，我们的自主避障软着陆和智能自适应上升方面已然达到一个新水准。”张洪华自豪地说。

 

东方红一号

实现进入太空的梦想

 

 

▲科研人员组装东方红一号卫星

 

时光回溯到1970年4月24日，我国首枚运载火箭长征一号搭载着东方红一号卫星成功发射，实现了进入太空的梦想。

 

东方红一号卫星诞生于一个特殊时期，那时国家的工业基础和科学技术水平还很落后，国际友人惊叹：“你们在这样的条件下研制出了卫星，真的很了不起！”

 

铆接，是卫星制造中必不可少的一道工序。卫星初样研制过程和试验阶段，在没有铆枪和固定工件的桁架条件下，东方红一号的研制人员就靠一把小锤和几个自制的铆模，将铆钉一个又一个地敲上去。从卫星的外形选择到结构形式制定，从卫星热控措施到热真空模拟试验等繁杂的技术和工艺难关，都是在极其简陋的条件下攻克的。

 

要让卫星在太空奏响《东方红》乐曲，这在当时也具有很高难度。研制人员以高稳定度的6个音源振荡器代替“音键”，用程控线路产生的节拍来控制发音，经过上百次试验，终于确保东方红一号奏出了《东方红》。

 

“我们在地面上直接听不到东方红一号卫星播放的乐曲，需要通过卫星的天线发送、地面站的接收，再由电台转播。”东方红一号卫星总体组成员胡其正提及，为了让普通收音机接收到卫星传来的乐曲，大家提出了这个“接力”的办法。

 

还有一道技术难关就是要“看得见”。想用肉眼就能看到太空中运行的卫星，它的亮度必须要从七等星上升到四等星。而由于东方红一号卫星的直径仅有1米，也让“看得见”更加困难。最终，研制人员从折叠伞收缩打开的特点中找到灵感，决定在运载火箭的第三级上安装一个由高反光亮度的材料制成、可以在太空中撑开的“观测体”。由于这个“观测体”体积巨大，反光亮度极高，人们在地面上就可以直接观察到卫星。

 

北斗

中国成为第三个拥有自主卫星导航系统的国家

 

自主可控是北斗的特色，但从无到有，困难重重，北斗研制在摸索中起步。

 

国产化从北斗一号的太阳能帆板做起。之后的国产化攻关更为艰苦，不论是东方红三号平台的横空出世，还是影响卫星寿命的三大关键部件，凭借自力更生的创业精神，科研人员逐一攻克，于2003年建成了北斗一号系统，使我国成为继美、俄之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

 

“我们是以跑百米的速度在跑马拉松。”北斗三号卫星首席总设计师谢军如此形容北斗的研制节奏。

 

很多北斗人至今还清晰记得2007年首颗北斗二号卫星研制的那段“激情燃烧的岁月”。根据国际电信联盟的规则，频率资源是有时限的，过期作废。时间不等人，争分夺秒完成了前期所有研制，参试人员进驻发射场后没有片刻的喘息，紧接着就是200小时不间断的加电测试。院士、卫星总指挥、总设计师和一线技术人员一起排班，共同扛住种种考验。2007年4月16日，卫星成功发射两天后，试验星发来清晰信号，此时距离空间频率失效仅有不到4个小时。也正是保护我国卫星导航系统频率资源的这次“壮举”，拉开了北斗区域导航系统建设的序幕。

 

严慎细实的作风一代一代被继承。在北斗三号首组卫星的研制中，出现了一个蓄电池电压微小误差的小插曲。按照设计，电压差增加到一定限额，蓄电池也会自动进行调整，不会影响运行。

 

“换！不能带着任何疑点上天。”北斗团队没放过这个隐患。重新打开太阳翼，卸下舱板，换下有隐患的蓄电池组。最终，按照原计划完成了全部工作，让卫星又多了一份安全保障。

 

第九颗北斗三号卫星某关键单机测试中，主任设计师刘家兴发现了一个关键指标超标。但超标小于一纳秒，也就是小于十亿分之一秒，短到用“刹那”“瞬间”都难以形容。而进一步排查会平添很多工作量，还不一定能查出结果。但不查出原因，刘家兴过不了自己心里的那道关。最终，大家一起分析、查找问题，让指标恢复了正常。

 

神舟五号

中国载人航天工程的里程碑

 

1992年，党中央正式批复实施载人航天工程，随后载人飞船立项，戚发轫被任命为神舟飞船总设计师。

 

从事过导弹、运载火箭和卫星研究的戚发轫，接到担任神舟飞船总设计师任务时，已经59岁了，他原本准备再过一年就退休。接到任务之初，戚发轫坦言，“内心确实比较纠结，觉得压力很大。”更重要的原因是，“载人航天、人命关天”，戚发轫深感责任太重。

 

当时中国载人航天工程已确立研制飞船，但究竟选用两舱方案还是三舱方案？这道选择题摆在了团队面前。

 

“当时，国际上两舱和三舱方案都有，而且都成功了。中国到底用两舱方案，还是三舱方案？争论很大。最后，我们决定用三舱方案。”在戚发轫看来，结合中国的实际情况，采用适合自己的方案，这就是创新。

 

1999年11月20日，我国第一艘无人试验飞船神舟一号成功发射，且飞船着陆处离预定地点只有10公里。

 

回忆起从事航天数十年来最难忘的瞬间，张柏楠毫不犹豫地提到了神舟五号。那是中国载人航天工程的里程碑，首次实现了中国人飞天的梦想。

 

当时，身为神舟五号飞船副总设计师的张柏楠，在飞船出厂前往酒泉卫星发射中心前，遇到了很大的考验。

 

神舟五号是我国第一艘载人飞船，许多专家对航天员所用座椅缓冲器性能的稳定性提出了质疑。“座椅缓冲器”，顾名思义是保障航天员安全、舒适的一个重要工具。“座椅”不舒服，在太空复杂环境中以及返回落地时，航天员的安全就无法保证。

 

本着“航天员的事，无小事”的信念，张柏楠临危受命，在其他人员都已经进驻酒泉卫星发射中心时，利用两个月时间集智攻关，最终设计制造出了安全稳定可靠的座椅缓冲器并通过验证，在火箭发射前顺利安装到了神舟五号返回舱上。

 

从中国制造到中国智造

中央企业科技创新持续加速

我们的征途是星辰大海

一起继续造星，造梦，造未来！

 

来源：国资小新微信号