从千帆星座卫星升轨异常看电推行业发展

你好太空二零二二 2024-12-25 16:30:37

最近,关于千帆极轨02组卫星升轨异常的事情在商业航天领域引发了行业关注。作为中国目前在建的最大卫星星座,千帆的组网代表中国商业航天正式进入快速发展阶段,它的一举一动,牵动着整个中国商业航天行业的目光。

今天我们来聊聊:千帆极轨02组卫星升轨异常对电推行业发展的影响。

1、长八遥五发射延期

根据海南商业航天发射场消息,由航天科技一院(下称“火箭院”)研制的CZ-8 Y5火箭此前已经于12月15日转运到一号发射工位等待发射,从CZ-8 Y5的整流罩上的垣信卫星LOGO,也能证明本次发射执行的确实是千帆星座组网任务。

(图:CZ-8 Y5火箭整流罩 来源:海南商发)

12月21日,火箭院发文称:由火箭院抓总研制的长三乙在西昌卫星中心点火升空,这也是火箭院2024年宇航发射任务的收官之战。

(图:火箭院宣布完成2024收官之战 来源:中国运载火箭技术研究院)

也就是说,CZ-8 Y5火箭2024年将不再执行发射任务。

2、千帆极轨02组卫星升轨异常

那CZ-8 Y5为什么会延期呢?原因就是千帆极轨02组卫星的升轨异常。

2024年,千帆星座一共发射了3组卫星,分别为8月6日发射的千帆极轨01组;10月15日发射的千帆极轨02组;12月5日发射的千帆极轨03组。

(图:千帆01星轨道高度变化 来源:Satcat)

从Satcat网站查询得知,目前千帆极轨01和03组卫星的轨道都比较正常。

8月6日发射的千帆极轨01组18颗卫星于9月26日左右开始正式升轨,目前轨道高度已经接近1100公里左右。

(图:千帆37星轨道高度变化曲线 来源:Satcat)

千帆极轨03组卫星刚刚发射十几天,目前还没有尝试爬轨。

只有千帆极轨02组卫星的升轨情况比较特殊。

(图:千帆21星轨道高度变化 来源:Satcat)

根据Satcat的数据显示,02组卫星从11月22日左右开始升轨,其中千帆21、22、24、30、32、33这6颗卫星的升轨动作只持续了一天就停止了,爬升高度最多只有13km;

(图:千帆19星轨道高度变化 来源:Satcat)

千帆19、20、23、29、31、36这6颗卫星的升轨动作持续了大约10天,升轨高度在20-40km左右,12月1日之后,也全部停在了约850公里的轨道上;

(图:千帆27星轨道高度 来源:Satcat)

而另外6颗卫星:千帆25、26、27、28、34、35从入轨后就没有动过。

目前,这18颗卫星正杂乱的分布在约800-850公里的高度上,距离01组卫星约1100公里的轨道高度较远。

3、千帆组网进度会受多大影响?

那这次延期发射对千帆组网进度的影响到底有多大呢?

根据规划,2024年千帆星座计划发射卫星108颗,初步形成商业服务能力。现在看来,2024年的发射目标肯定是完不成了。

(图:千帆星座2024年总体建设规划 来源:垣信卫星)

但长远来讲,千帆的组网未必会受到多大影响。

首先,上万颗的卫星组网本来就是一个周期以十年计的超长计划,尤其是像卫星组网这样全新的、超大型系统工程,卫星和火箭的总体设计都需要在不断的组网和发射中快速迭代、优化。

(图:部署前的星链卫星 来源:SpaceX)

参考spacex星链计划,在星链最初发射的800多颗卫星中,有大约3%的卫星因设计或制造缺陷成为“死星”。仅在2024年2月,星链就一次性离轨了100颗“拥有可能会导致卫星失效的缺陷”的卫星。

在星链已经发射的7589颗卫星中,有729颗(约1/10)已经发生故障或脱离轨道。

4、电推行业发展简介

目前,中国电推行业的玩家其实并不多,包括遨天科技、易动宇航、星辰空间、纳飞卫星动力等。目前中国电推产品的问题在于:技术不够成熟,成本也比较高,占到了卫星总体成本的20%左右,单机成本在几十万到百万元。

电推用到的高纯度氙气每公斤价格约为1万元,优点是电离效率高。而氪气是目前国际上电推工质的主要选择,它的电离效率虽然没有氙气那么高,但是胜在价格便宜,每公斤价格200-500元,是氙气的几十分之一。

(图:遨天科技第70台入轨电推产品应用于“南京号”卫星 来源:遨天科技)

其中遨天科技成立于2018年6月,是中国比较早做电推的企业,根据遨天官网介绍,目前在轨应用电推产品已经达到70台,是目前中国电推产品在轨应用最多的企业。

公司首次在轨应用的氪工质霍尔推进器于2024年1月23日搭载在泰景四号03星和泰景三号02星上发射升空。

(图:易动宇航氪气工质电推进器在轨点火实拍 来源:易动宇航 )

易动宇航研制的EHPS-400霍尔电推进系统也在今年二月份完成了EHPS-400霍尔推进系统分别使用氙气、氪气、氩气点火的在轨测试,根据易动宇航介绍,该公司在轨应用的电推产品已经超过50台,也是目前电推行业中的头部企业。

(图:纳飞卫星动力2mN碘工质电推进系统 来源:纳飞卫星动力 )

纳飞卫星动力属于中科院系,走“碘工质”路线。2022年2月,交付了国际推力最大的碘工质电推入轨,并且也是千帆星座的“合格供应商”。

(图:星辰空间400W氪工质霍尔电推进 来源:星辰空间)

星辰空间则是目前行业里“技术最强的”,创始人潘海林曾任航天科技502所推进系统研制中心主任,是五院推进学科带头人、首席专家、主持了我国首次在轨试验成功的低功率霍尔电推进系统研制工作。

(图:千帆星座三次组网发射任务 来源:垣信卫星)

2024年,上述几家公司除了纳飞卫星动力外,都完成了最新融资用于扩产,纳飞卫星动力的最新融资也完成于2023年12月。

随着千帆极轨02组卫星电推升轨异常,格思航天和上海微小卫星在电推供应商的选择上必然会更加谨慎,分散头部企业的订单以培育更多供应商,抵抗供应链的潜在“风险”。

电推行业的发展也可能因此迎来洗牌。

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