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卫星制造未来或可实现“千篇一律”

更新日期:2018/12/5来源:上海航宇科普中心

SES公司总部位于卢森堡,是世界上最大的卫星通信运营商。近日,该公司总裁公开宣称,今后将只购买一种卫星,这种卫星可以放置到任何所需要的轨位上。

这将改变过去数十年来采取的“以具体业务订购特定卫星”的做法,这可以说是通信卫星采购和运营领域的一场革命。

我们知道,地球同步轨道上的轨道位置是稀缺资源。在发射通信卫星之前,卫星运营商必须通过国际电信联盟进行协调,确保自己的卫星不会与其他在轨卫星发生干扰。经过协调之后,才能最终确定通信卫星的通信覆盖范围、频段、功率等指标。有了这些指标之后,卫星制造商才能开展卫星的设计制造。

由于各个轨道位置上面临的情况各不相同,会使得准备发射到不同轨道位置上的通信卫星或多或少有所差异。

近年来,随着软件无线电技术的发展,按照“软件定义有效载荷”设计的通信卫星已经可以实现在轨重构,即根据卫星运营商的指令,实现通信覆盖范围、频段、功率等参数的调整变化。这一重大的技术进步使得SES公司用一种卫星适应所有轨位的目标能够从理想变为现实。当然,每颗卫星上都需要统一配备数字处理有效载荷,以便实现在轨配置。

那么,是什么力量推动卫星运营商投入资金与精力推动这场变革呢?这就要涉及人类进入工业化社会之后获悉的一个惊人的秘密——即通过产品的标准化,可以实现产品的大规模生产,进而提高劳动生产率,降低生产成本。

标准化可以促进生产的社会化分工,使得组成一件复杂产品的各个零部件能够从社会上的多个供应商处去采购,进而通过竞争促进零件采购成本的降低。

19世纪初,美国发明家伊莱·惠特尼最早实现零部件的标准化生产,使得零件可以互换,从而保证了大批量步枪的快速制造交货。而当时流行的工艺是每把枪从头到尾都由一位工匠打造,同型号的每一把枪的零件都无法互换。

标准化的大规模生产使得“学习曲线”得以实现,不断提高复杂产品的生产效率。生产者重复同一工作过程,一定会从所经历的作业中获得技能并提升效率,即所谓的“熟能生巧”,使得产品的生产时间能够以一种递减的速率下降。

20世纪初,福特通过坚持只做T型车一种车型,使得这种车的生产率最终达到每10秒钟可生产一辆,价格也降到了普通民众均能接受的程度。二战时期,通过大批量的飞机制造,人们发现每当产量翻倍,用于制造飞机的生产时间就会减少20%。

产品实现标准化之后,与产品有关的维护、保养等支持服务活动也能够标准化、统一化,进而简化社会协作,降低经营成本。

到了近代,不仅是制造业,连快餐店这样的服务业都已经实现了标准化。最典型的就要数我们经常见到的麦当劳和肯德基。以标准化理念迅速扩张的快餐店让大家相信,无论去到哪一家店,吃到的食品以及享受的服务,以及就餐的环境都是一样的。

标准化的威力如此巨大,自然航天从业者也不会漠视不理。

然而,由于火箭、卫星这些航天产品的市场容量有限,而且由于事关国家安全,各航天大国争相保护本国的生产能力,从而造成市场的进一步分割,所以一直难以获得大规模生产的现实需求,进而导致该领域很难产生像“T型车”那样整体性的标准化产品。

尽管如此,航天生产商一直在各种层面上践行着标准化的思想,努力降低生产成本、缩短生产周期。比如,卫星制造商普遍将卫星分为平台和有效载荷两个部分,采取卫星公用平台的设计思路,使卫星平台具有通用性,在一定范围内适应用户所指定的不同有效载荷的技术要求。

再比如,上世纪90年代,摩托罗拉铱星公司组批生产部署通信星座所需的近百颗卫星,创建了用标准化平台批量生产卫星的总装测试生产线,将通常需要2年的卫星生产周期缩短到了每5天生产1颗铱星,而且使卫星生产成本降低了80%。

此次SES公司从运营商采购卫星的角度,推动通信卫星的整体标准化,在于其预计卫星通信在全球通信网络中的重要性将会增强,由此带来的规模经济效应有望降低运营商采购卫星的成本。

如果一切顺利,在不久的将来,卫星很有可能改变目前按订单生产制造的模式,转变为先生产再销售。让我们期待,卫星界的“T型车”在未来的某一天横空出世。(李宇飞)

来源:飞天科普周刊