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真正的“造星工廠”！我國首條批產衛星生產線年產240顆

點擊：作者：記者來源：國資小新微信號發布時間:2021-01-26 11:41:12

建一條衛星制造生產線需要多久？

429天

這是中國制造給出的最新答案

近日，中國航天科工集團有限公司二院空間工程公司完成了我國首條批產衛星智能生產線的研制、生產及安裝工作，正式轉入現場試運行階段。從單件小批量手工生產到高度自動化生產，生產一顆衛星總共分幾步？隨著商業航天及衛星互聯網的蓬勃發展，又該如何更高效率、更低成本地批產衛星？

▲圖為衛星太陽翼安裝與性能測試工位

生產衛星

共分幾步？

作為飛向太空的航天器，衛星不同于其他產品，涉及工序多、工藝流程復雜。近年來，隨著全球航天產業的快速發展，以低軌寬帶衛星星座為代表的各類大規模星座項目百花齊放，商業航天產業迎來爆發式增長，“批量化、智能化”生產、制造衛星成為新方向。

那么

衛星從原材料出庫到整星檢驗合格入庫總共分幾步？

專家介紹，衛星從原材料出庫到整星檢驗合格入庫，需經歷艙板級部裝、衛星總裝、整星電性能測試、通信載荷測試、機械精度測試、太陽翼安裝與性能測試、質量特性測試、振動試驗、真空熱試驗、檢漏試驗等十余道工序。

這一切，如果關鍵工藝環節全部由機器來替代，生產效率就能提高40%以上。

如何將以手工為主的傳統衛星裝配方式轉化為流水線式的生產模式？設計師們首先要將傳統裝配過程中的每一道工序和工藝流程“吃透”，然后研究如何將某一道工序進行優化，再將優化后的工序串聯起來，形成完整的工藝流程。

從單件小批量手工生產到高度自動化生產，生產線實現了衛星生產從制造到“智造”的蛻變。在保證衛星裝配測試過程滿足技術要求的同時優化了工藝流程，最終確保了年產240顆以上小衛星的設計產能目標。

▲圖為衛星質量特性測試設備

不僅高效

還能“私人定制”

此次投入試運行的衛星生產線不僅能提高效率，還能實現“私人定制”。

不同型號、不同規格衛星的構型、尺寸、重量均有不小差異，如何讓“硬邦邦”的設備能更好適應衛星？設計團隊借助精密運動機構，給設備裝上“四肢”。工位尺寸的動態可調，不同尺寸、重量的零件柔性夾持和高精度裝配也不在話下。

針對一些工位存在自動感知能力欠缺、無法有效檢測并避免裝配過程中出現的零部件之間的碰撞等問題。設計人員提出了在機械手或末端執行機構增加力傳感器，并在裝配過程中借助相機對風險區域進行拍照的方法解決這一問題。

這相當于給制造機器裝上了“眼睛”和“神經”，可以避免安裝過程中零部件與艙板發生擠壓，還可通過圖像比對提前發現碰撞風險。此外，相機作為工位的“眼睛”，還可解決裝配精度不足等問題，相機的視覺補償可以提高機器人裝配的定位精度。

生產過程中，設備會根據條碼確定衛星類型和工藝要求，自主調用控制程序，數據分析及執行結果也會實時反饋至生產線管控終端，衛星生產過程實現了由人驅動向數據驅動的轉變，讓衛星的批量定制化生產的理想照進了現實。

▲圖為在建中的銀河航天南通衛星超級工廠

2020年至2030年是衛星互聯網發展的窗口期。衛星需求的增長必然帶來生產模式和產業鏈的變化。在此背景下，衛星批量化生產是衛星互聯網建設的關鍵，針對我國衛星產能相對不足的現狀，衛星工廠模式是滿足行業剛需的必然選擇。

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“與嫦娥三號、嫦娥四號相比，嫦娥五號面對的不確定性更多，真正推開了探月工程目標中‘回’的大門。”嫦娥五號探測器副總師張洪華說。

從立項到發射，嫦娥五號經歷了10年的艱辛奮戰。中國航天科技集團五院研制團隊在充分繼承載人航天交會對接、地外天體無人著陸器與返回等技術的基礎上，聯合參研單位集中最強陣容攻克難關，先后突破了月表采樣任務所涉及的20余項關鍵技術。

研制之初，前所未有的一個環節——月面點火起飛成了最難啃的“硬骨頭”，并隨之帶來軌道設計、起飛測控、發動機控制等一系列難題。為了盡可能模擬嫦娥五號在月球上將面臨的情況，張洪華和團隊在試驗場反復做試驗，與一臺高110米的塔架相伴3個月。為了解決落地姿勢不理想的問題，他們設計了數不清的預案。

按照嫦娥五號任務的工程安排，短短一周內要完成月面著陸、采樣、點火起飛以及月軌交會對接等一系列關鍵環節，這是對嫦娥五號研制團隊的巨大考驗。

從探測器發射前一個月進入發射場開始，研制團隊進行了6次演練。

“控制大廳里所有人睜大雙眼，不放過任何一次數據的跳動，心提到嗓子眼上，感覺再跳快一點兒都能蹦出來。時間非常緊迫，所有人都是‘跑著走’。”張洪華說。一個月的磨合演練也讓團隊對嫦娥五號發射過程了然于胸。

2020年12月17日1時59分，嫦娥五號懷揣取自月球的土壤安全著陸在內蒙古四子王旗。“與上世紀進行的月球采樣相比，我們的自主避障軟著陸和智能自適應上升方面已然達到一個新水準。”張洪華自豪地說。

東方紅一號

實現進入太空的夢想

▲科研人員組裝東方紅一號衛星

時光回溯到1970年4月24日，我國首枚運載火箭長征一號搭載著東方紅一號衛星成功發射，實現了進入太空的夢想。

東方紅一號衛星誕生于一個特殊時期，那時國家的工業基礎和科學技術水平還很落后，國際友人驚嘆：“你們在這樣的條件下研制出了衛星，真的很了不起！”

鉚接，是衛星制造中必不可少的一道工序。衛星初樣研制過程和試驗階段，在沒有鉚槍和固定工件的桁架條件下，東方紅一號的研制人員就靠一把小錘和幾個自制的鉚模，將鉚釘一個又一個地敲上去。從衛星的外形選擇到結構形式制定，從衛星熱控措施到熱真空模擬試驗等繁雜的技術和工藝難關，都是在極其簡陋的條件下攻克的。

要讓衛星在太空奏響《東方紅》樂曲，這在當時也具有很高難度。研制人員以高穩定度的6個音源振蕩器代替“音鍵”，用程控線路產生的節拍來控制發音，經過上百次試驗，終于確保東方紅一號奏出了《東方紅》。

“我們在地面上直接聽不到東方紅一號衛星播放的樂曲，需要通過衛星的天線發送、地面站的接收，再由電臺轉播。”東方紅一號衛星總體組成員胡其正提及，為了讓普通收音機接收到衛星傳來的樂曲，大家提出了這個“接力”的辦法。

還有一道技術難關就是要“看得見”。想用肉眼就能看到太空中運行的衛星，它的亮度必須要從七等星上升到四等星。而由于東方紅一號衛星的直徑僅有1米，也讓“看得見”更加困難。最終，研制人員從折疊傘收縮打開的特點中找到靈感，決定在運載火箭的第三級上安裝一個由高反光亮度的材料制成、可以在太空中撐開的“觀測體”。由于這個“觀測體”體積巨大，反光亮度極高，人們在地面上就可以直接觀察到衛星。

北斗

中國成為第三個擁有自主衛星導航系統的國家

自主可控是北斗的特色，但從無到有，困難重重，北斗研制在摸索中起步。

國產化從北斗一號的太陽能帆板做起。之后的國產化攻關更為艱苦，不論是東方紅三號平臺的橫空出世，還是影響衛星壽命的三大關鍵部件，憑借自力更生的創業精神，科研人員逐一攻克，于2003年建成了北斗一號系統，使我國成為繼美、俄之后第三個擁有自主衛星導航系統的國家。

“我們是以跑百米的速度在跑馬拉松。”北斗三號衛星首席總設計師謝軍如此形容北斗的研制節奏。

很多北斗人至今還清晰記得2007年首顆北斗二號衛星研制的那段“激情燃燒的歲月”。根據國際電信聯盟的規則，頻率資源是有時限的，過期作廢。時間不等人，爭分奪秒完成了前期所有研制，參試人員進駐發射場后沒有片刻的喘息，緊接著就是200小時不間斷的加電測試。院士、衛星總指揮、總設計師和一線技術人員一起排班，共同扛住種種考驗。2007年4月16日，衛星成功發射兩天后，試驗星發來清晰信號，此時距離空間頻率失效僅有不到4個小時。也正是保護我國衛星導航系統頻率資源的這次“壯舉”，拉開了北斗區域導航系統建設的序幕。