日前,號(hào)稱(chēng)“有史以來(lái)最大運(yùn)載火箭”的SpaceX最新一代運(yùn)載火箭系統(tǒng)“星艦”(Starship)在執(zhí)行首次軌道級(jí)測(cè)試飛行任務(wù)發(fā)射三分鐘后,其“超重型推進(jìn)器”部分未能成功分離,在高空發(fā)生了爆炸。雖然此次發(fā)射失敗,但SpaceX仍未放棄探索宇宙和多行星化的夢(mèng)想,其CEO馬斯克也第一時(shí)間發(fā)推文回應(yīng)祝賀SpaceX團(tuán)隊(duì)對(duì)星艦進(jìn)行了激動(dòng)人心的測(cè)試發(fā)射,為幾個(gè)月后的下一次測(cè)試發(fā)射學(xué)到了很多東西。
人類(lèi)探索太空的腳步一直未曾停歇,在過(guò)去幾年里航天工業(yè)的經(jīng)營(yíng)方式也發(fā)生了顯著變化,新企業(yè)正借助目標(biāo)遠(yuǎn)大的項(xiàng)目進(jìn)入新的市場(chǎng),抓住巨大的商機(jī)。隨著發(fā)射入軌的商業(yè)航天衛(wèi)星數(shù)量迅速增加,并且成本大幅下降,運(yùn)載火箭成本逐漸降低,摩爾定律的體現(xiàn)使得衛(wèi)星體積也縮小了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。例如相比于前幾代公交車(chē)大小的超復(fù)雜產(chǎn)品,如今只有摩托車(chē)大小的簡(jiǎn)易衛(wèi)星重量更輕,制造和發(fā)射成本也更加低廉。
商業(yè)航天衛(wèi)星市場(chǎng)(主要為低成本近地軌道衛(wèi)星)快速擴(kuò)張,現(xiàn)已成為市場(chǎng)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力,與之形成對(duì)比的是限制多、成本高、海拔高的地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星。隨著這些市場(chǎng)變化的出現(xiàn),主要的問(wèn)題之一是需要多少輻射加固。如今,大批量商業(yè)航天市場(chǎng)不能承擔(dān)成本較高、要求嚴(yán)格、耐輻射,并且符合航天標(biāo)準(zhǔn)的“傳統(tǒng)”芯片、元件和設(shè)備,并且通常也不需要。
對(duì)于高可靠性的傳統(tǒng)產(chǎn)品,其初始的設(shè)計(jì)目的是為了在惡劣的太空環(huán)境中使用數(shù)十年,搭載的則是高地球軌道的GEO電信衛(wèi)星。在那種環(huán)境里,輻射更加強(qiáng)烈,同時(shí)也會(huì)對(duì)航天器的電子裝置產(chǎn)生危害。現(xiàn)在,在衛(wèi)星市場(chǎng)中,15至20年的抗輻射飛行任務(wù)的市場(chǎng)份額只占一小部分。今天的新太空商業(yè)市場(chǎng)有著不同的結(jié)構(gòu)——任務(wù)持續(xù)時(shí)間只有幾年,甚至幾個(gè)月,因此在太空輻射威脅相對(duì)較低的地方輻射加固水平的要求也更低。太空輻射衛(wèi)星和航天器電子系統(tǒng)的主要威脅是輻射。輻射產(chǎn)生的影響包括臨時(shí)故障、長(zhǎng)期退化、災(zāi)難性故障等。適用的防御措施是使用經(jīng)過(guò)輻射加固和測(cè)試的電子設(shè)備,它們經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的輻射性能和生存能力測(cè)試。
推動(dòng)商業(yè)航天衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素:
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更低的發(fā)射成本
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體積更小、重量更輕、價(jià)格更加低廉的航天器
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對(duì)現(xiàn)代IC技術(shù)和新功能的需求
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對(duì)近地軌道任務(wù)和更大衛(wèi)星群的重視
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需要縮短產(chǎn)品上市時(shí)間
小型衛(wèi)星和巨型衛(wèi)星群的應(yīng)用正在普及開(kāi)來(lái),預(yù)計(jì)每年會(huì)發(fā)射1000多顆近地衛(wèi)星。由于超大型衛(wèi)星群中擁有如此多的衛(wèi)星,商業(yè)企業(yè)不可能同時(shí)讓多顆衛(wèi)星維持運(yùn)行,并為每套傳統(tǒng)器件支付數(shù)千美元的費(fèi)用。對(duì)于在商業(yè)太空衛(wèi)星行業(yè)開(kāi)展業(yè)務(wù)的新太空企業(yè),需要一個(gè)切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,并且適合用來(lái)平衡任務(wù)和風(fēng)險(xiǎn)的解決方案。
巨星衛(wèi)星群業(yè)務(wù) 新太空是一個(gè)新興的全球性私營(yíng)航天器產(chǎn)業(yè),致力于尋求體積較小、功能較強(qiáng)、具有成本效益的抗輻射技術(shù),以滿(mǎn)足低輻射或相對(duì)良性輻射環(huán)境和短時(shí)任務(wù)的需要。目標(biāo):
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降低準(zhǔn)入門(mén)檻
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提供體積更小、價(jià)格更低、重量為500公斤以下的衛(wèi)星來(lái)執(zhí)行單一任務(wù)
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近地軌道高度僅為地球同步軌道的3%,且處于較低的輻射環(huán)境中
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需要更復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)
今天的小型衛(wèi)星需要?jiǎng)?chuàng)新的設(shè)計(jì)解決方案,減小尺寸、重量、功率和成本,這是傳統(tǒng)器件所不具備的。在太空應(yīng)用中使用價(jià)格較低的商用現(xiàn)成(COTS)器件有許多益處,可享受先進(jìn)的技術(shù)、更高的集成度、更高的性能和更好的SWaP。不過(guò),僅使用COTS器件可能無(wú)法滿(mǎn)足許多新航天事業(yè)的保護(hù)、測(cè)試和可靠性需求。
如今,ADI公司的商業(yè)航天產(chǎn)品彌合了低端COTS器件與傳統(tǒng)全航天級(jí)氣密QML V產(chǎn)品之間的差距。商業(yè)航天產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了可靠性與低成本之間的平衡,以達(dá)到可接受的風(fēng)險(xiǎn)水平。其他功能包括晶圓批次統(tǒng)一性和可追溯性、輻射監(jiān)測(cè)器和強(qiáng)化測(cè)試,以及COTS商用級(jí)產(chǎn)品不支持的功能。
產(chǎn)品等級(jí)評(píng)估表
ADI公司建立了兩個(gè)新的產(chǎn)品等級(jí)組合,以滿(mǎn)足新興商業(yè)航天衛(wèi)星行業(yè)的廣泛需求。該行業(yè)主要研究在低輻射環(huán)境中運(yùn)行的近地衛(wèi)星和巨型衛(wèi)星群,以及傳統(tǒng)地球同步軌道衛(wèi)星不斷變化的成本壓力。
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商用航天低軌道衛(wèi)星(CSL)
商用航天低軌道衛(wèi)星是為了滿(mǎn)足成本限制或高容量的需求,它提供了適合在低輻射環(huán)境中繞軌道運(yùn)行的近地軌道衛(wèi)星群的基本測(cè)試和篩選服務(wù)。
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商用航天高軌道衛(wèi)星(CSH)
專(zhuān)為需要高可靠性、比傳統(tǒng)產(chǎn)品成本更低、功能更先進(jìn)的客戶(hù)而設(shè)計(jì)。商用航天高軌道衛(wèi)星具備較高水平的篩選和輻射鑒定能力,并提供了嚴(yán)格的測(cè)試。可在沒(méi)有氣密包裝的情況下使用(相當(dāng)于使用SAE AS6294作為指南的QML V)。CSH包含CSL所能提供的一切功能,另外還可提供高可靠性的篩選和質(zhì)量合格檢驗(yàn)服務(wù)。
憑借數(shù)十年以來(lái)積累的航天級(jí)部件制造知識(shí),ADI公司提供綜合全面、強(qiáng)大可靠和耐輻射的傳統(tǒng)產(chǎn)品組合,以及兩種新等級(jí)的商業(yè)航天產(chǎn)品,幫助老牌企業(yè)和新太空公司更快地將LEO和GEO衛(wèi)星送入太空。ADI公司作為可靠的合作伙伴、協(xié)作者和技術(shù)顧問(wèn),竭力幫助客戶(hù)設(shè)計(jì)出能夠滿(mǎn)足嚴(yán)苛環(huán)境條件的產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)目標(biāo),并提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
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元器件
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原文標(biāo)題:【世說(shuō)熱點(diǎn)】從SpaceX看商業(yè)航天衛(wèi)星的新時(shí)代
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