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美国《太空新闻》杂志:打造超级星座的三大原则
2019-07-11

六年前星球公司(Planet)开始打造由小卫星组成的对地观测星座,时至今日已成功发射140颗卫星,是当前全球最大的商用卫星星座。然而,随着OneWeb公司及SpaceX公司相继启动在低轨部署宽带卫星星座的计划,这一局势很快将被打破。OneWeb公司的目标是打造一个由648颗卫星组成的互联网卫星星座,已于2019年2月发射首批6颗卫星,并计划以每次发射35颗卫星的节奏,到2019年底将150颗卫星送入轨道。SpaceX公司在2019年5月23日发射了首批60颗“星链”卫星,在2019年还将进行2到6次发射,预?#24179;?#24456;快达到每年发射1000颗以上卫星的速度,最终完成部署大约12000颗宽带卫星的目标。

上述三家公司在建造数量前所未有的超级星座时都采取了类似的优先原则。

原则一:快速形成新?#38469;?/span>

星球公司负责卫星开发及制造的副总裁切斯特·吉尔莫表示,公司在卫星快速制造方面的创新得益于公司在创业初期所面临的环境:卫星发射服务的提供商是根据大客户要求来确定发射日期,而不是次级微卫星载荷,因此逼着公司必须能非常迅速采取行动,使产品能够快速调整,因为发射日期不在?#32422;?#30340;控制范围内。

2018年9月,星球公司在美国旧金山建成一个新的制造基地,一周可以生产40颗卫星。吉尔莫表示,虽然现在不再面临当初的发射压力,但公司深刻理解快速制造卫星能力的价值,“我们的制造容量和能力已经达到相当高的程度,我们并非要一次制造数千颗一模一样的卫星,而是能够以一批次20到25颗的速度大批量地生产数千颗卫星,而且每次进入生产周期的实际?#38469;?#30740;制的新产品。”

SpaceX公司卫星策略主任大卫·高德曼表示,公司积累了制造火箭的经验并将其应用到“星链”项目上。“快速迭代是公司的基因,其中很大原因是我们大部?#33267;?#37096;件?#38469;?#33258;行设计和制造,这是高?#26085;?#21512;的。如果负责集成的?#38469;?#20154;员发现有可以改善的地方,他可以直接?#19994;?#35774;计它的工程师并立即对其进行修?#27169;?#36825;也是我们现在可以快速迭代的原因。”

OneWeb公司则依赖其巨大的供应商基础,包括Ruag公司、Teledyne公司以及Sodern公司等,此外还与空客公司成立了各占50%股份的OneWeb卫星合资公司,整体参与卫星的研制。OneWeb卫星公司的项目主任克里斯·文斯赖特表示,公司在佛罗里达州投资8500万美元建设的园区在2019年开?#38469;?#29616;全速运作,届时将达到每天生产2颗卫星的速度。

规则二:选择性地开展自动化

虽然制造数十、数百、甚至数千颗卫星需求大量的劳动力,但制造商表示依然?#19994;?#33258;动化的用武之地。

高德曼表示,SpaceX公司正在利?#32654;?#33258;美国空军综合太空运作中心及其他单位的卫星及太空碎片跟踪数据,使得“星链”卫星可以自动规避危险物,就像马斯克生产的特斯拉自动驾驶电动汽车一样。

文斯赖特表示,OneWeb公司计划对卫星操控进行自动化处理,因为操控数百颗卫星可能需要“一个小村落”这么多的人。OneWeb公司将自动化视为最有用的测试行动,公司希望用自动化来减少人为导致的失误,但不是完全取代人类劳动。公司不会将工厂设计成只有一堆机器人将卫星组装起来,而是要让人在现场做判断。打造一个巨大卫星星座的好处是一旦它们进入运作状态,就可以为大数据分析提供足够的遥测数据,从中吸取经验并将其应用到生产中。“我们实际以非常快的速度形成有统计意义的数据,通过分析这些数据可以发?#26234;?#21183;,?#19994;嬌商?#39640;的领域,?#36824;?#26159;减少测试还是增加测试,这些?#38469;?#25105;们更加要实现自动化的领域。”

吉尔莫称,星球公司对引入自动化的态度是“尽可能少、尽可能晚?#20445;?#22240;为如果太早进行自动化,一旦出现错误流程,将难以挽回。

规则三:允许失败

超级星座的制造者虽然不希望?#32422;?#30340;卫星出错,但他们也知道不能要求完美。

高德曼称SpaceX公司追求的“星链”是非常新的事物,因此即使出现失败也一点都不意外。“我们要观察这批卫星一段时间,看那?#30446;?#34892;哪些不可行,然后才发射第二批卫星,那样就可以将吸取的经验用到下一批模型,确保它们可以表现得更好。我认为最佳的做法就是对公众坦白,并告诉大家你的情况,如果做不到就不要?#24213;约?#26377;100%的可靠性。”

文斯?#31243;?#20197;SpaceX公司为例,补充说“你必须创建乐意接受早期失败并从中吸取教训的企业文化。我们必须放出这样的预期,让大家明?#36164;?#36133;其实?#35009;?#26377;关系,有问题或错误?#35009;还?#31995;,从中学习、改正并继续前行。”

吉尔莫表示,星球公司的哲学是失败应当尽早出现,以便找出哪些东西可行哪些不可行,但他也划清计划失败与寻求失败之间的界限。“失败不是目标。当你投入大量资金设计某样东西并将其发射到太空,但它却不能工作,这是非常糟糕的。我们说对失败要有一定的容忍度并不是说希望出现失败,而是采取不同的任务保证措施。”这种方法包括全力集中的使诸如摄像机、天线等关键系统不出错,不需要对每一个子系统都进行全面的地面?#29616;ぃ?#21482;是对必要的、关系安全的设备进行地面测试。

吉尔莫表示,星球公司每发射20颗卫星中就有2颗是用于?#38469;?#39564;证的,通过这种方式公?#31350;?#20197;在太空评估新设备而不是在地面对每颗卫星都进行过度测试。同时吉尔莫也希望发射成本继续下降,使得星球公?#31350;?#20026;今后的卫星开发更多的样机?#38469;酢?/p>

(中国电科36所  陈柱文)

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