元器件“拼火箭”上太空

宋杰

日前，上海商業(yè)宇航級器件太空測評工程技術(shù)研究中心（下稱“工程中心”）正式揭牌，在軌應(yīng)用測試系統(tǒng)（COTS100）正式啟用。

COTS100是一種適用于新器件和組件在軌驗證，并提供元器件地面測試、在軌驗證、數(shù)據(jù)評估的全套服務(wù)體系，被外界稱為元器件的“嘀嗒拼車”，可以讓國產(chǎn)元器件來一場“說走就走”的太空旅行。

《中國經(jīng)濟周刊》記者獲悉，COTS100系統(tǒng)目前已完成首次發(fā)射，并簽訂了商業(yè)客戶訂單，將提供在軌數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)。據(jù)介紹，該工程中心的成立，將依托上海埃依斯航天科技有限公司（下稱“埃依斯”）的科研實體，研究后續(xù)國產(chǎn)自主可控元器件研發(fā)及測評的發(fā)展道路。

軍民融合，航天企業(yè)涉足商用

近年來，隨著我國電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，大量工業(yè)級元器件逐漸開始進(jìn)入軍工、宇航領(lǐng)域，以替換進(jìn)口元器件。為了確保可靠性，新組件通過地面驗證后，還需進(jìn)行真實環(huán)境實驗以進(jìn)行全面驗證，導(dǎo)致大量國產(chǎn)新型元器件等待上天驗證。

目前，可實現(xiàn)元器件上天驗證的途徑主要有發(fā)射元器件專用實驗衛(wèi)星、在業(yè)務(wù)衛(wèi)星上搭載試驗載荷、利用載人飛船和空間站搭載試驗載荷3種。不過，現(xiàn)有途徑依舊不能滿足市場需求。

對此，埃依斯提出了一種成本較低、程序相對簡單、驗證較充分的新型器件太空驗證手段，即COTS100。

在航天業(yè)界，沒有上過天的電子元器件不能用在上天的衛(wèi)星上，成為基本共識，導(dǎo)致元器件陷入了“雞生蛋”還是“蛋生雞”的邏輯中。據(jù)埃依斯總經(jīng)理曾占魁介紹，中國航天科技集團(tuán)對內(nèi)部可靠性驗證的要求很高，需要上天驗證的國產(chǎn)化新品器件（包括民營企業(yè)參與研制的）數(shù)量非常龐大。

《中國經(jīng)濟周刊》記者獲悉，今年中國整星衛(wèi)星檢測已升至千萬元級水平，“逼迫”整個航天研制單位從器件級、材料級去考慮整個衛(wèi)星的研制成本。傳統(tǒng)軍品宇航級的器件雖然性能上能達(dá)到要求，但從成本上已滿足不了商業(yè)化的需求。

“空間站上天驗證，僅論證就論證了10年，如果進(jìn)入民用，等空間站建成，還需要10年。而元器件都等20年再上天的話，根據(jù)摩爾定律，這個器件估計都要淘汰了。” 曾占魁說，國家雖然有規(guī)定空間科學(xué)衛(wèi)星器件可以申報科學(xué)實驗衛(wèi)星的名義上天，但相應(yīng)付出的成本較高，代價較大。為了解決周期長、機會少、花費大的瓶頸問題，埃依斯創(chuàng)新性地提出用火箭末級作為空間科學(xué)的實驗平臺。

中國航天科技集團(tuán)公司上海航天技術(shù)研究院是我國國防科技工業(yè)的骨干力量，中國航天科技集團(tuán)公司三大總體院之一。作為研究院上海宇航系統(tǒng)工程研究所的全資子公司，埃依斯提出的“航天嘀嗒拼車”理念，受到眾多業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。

據(jù)悉，上海宇航系統(tǒng)工程研究所每年有十幾發(fā)火箭發(fā)射任務(wù)，每發(fā)火箭都會剩余幾公斤的重量。運載火箭發(fā)射升空并與衛(wèi)星分離后，火箭的最后一段留在軌道上（留軌末級），正好可以為元器件提供充足的太空實驗機會。

工程中心的成立，為“軍轉(zhuǎn)民”“民參軍”建立溝通的橋梁，走出一條軍民融合創(chuàng)新之路。“通過航天需求的牽引，國家來主導(dǎo)，民企來參與，促進(jìn)航天系統(tǒng)內(nèi)外資源更大程度的整合優(yōu)化，達(dá)到航天與民企深度共贏的目的。”上海航天技術(shù)研究院副院長孟光說。

COTS100首發(fā)成功，廠商可“在家等數(shù)據(jù)”

《中國經(jīng)濟周刊》記者獲悉，為了給工程中心成立做準(zhǔn)備，一系列的測試早已開始。

2017年6月15日11時整，上海航天技術(shù)研究院統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的CZ-4B運載火箭成功將HXMT衛(wèi)星、3顆國內(nèi)外商業(yè)小衛(wèi)星和兩套埃依斯研制的商業(yè)器件飛行驗證系統(tǒng)COTS100送入預(yù)定軌道。此次任務(wù)是國內(nèi)首次開展運載一、二級分離后的一子級實時遙測任務(wù)，同時開展了某高校商業(yè)MEMS慣導(dǎo)組件、高動態(tài)GPS模組、高性能數(shù)據(jù)存儲器等多款COTS組件的搭載驗證。

這是COTS100系統(tǒng)完成的首次任務(wù)。今年年底，COTS100將完成第二次發(fā)射。

埃依斯副總經(jīng)理邱寶貴告訴《中國經(jīng)濟周刊》記者，上海宇航系統(tǒng)工程研究所研制了中國45%～50%的火箭。“中國一年發(fā)射火箭在30次左右，我們占用了全國大約一半資源，在滿足主線任務(wù)的同時，把富余的尺寸、質(zhì)量空間用于COTS100，這樣就可以把元器件測評成本降低到地面實驗成本。” 由于該創(chuàng)新模式由埃依斯率先提出來，因此在行業(yè)里相對處于壟斷地位。今后埃依斯將依托工程中心，與元器件供應(yīng)商強強聯(lián)合，共同打造元器件飛行驗證國家級平臺。

11月5日，兩顆北斗三號全球組網(wǎng)衛(wèi)星成功發(fā)射，開啟了北斗三號全球組網(wǎng)的大幕。埃依斯稱，北斗衛(wèi)星CPU采用的是中國“龍芯”航天專用CPU，而“龍芯”也是COTS100的客戶和合作伙伴。據(jù)悉，埃依斯和龍芯中科技術(shù)有限公司攜手合作，COTS100 2.0版將采用“龍芯”航天CPU，大幅提升平臺壽命。

據(jù)了解，每年可以通過埃依斯COTS100上天的主要合作伙伴有元器件廠商、載荷部組件廠商和生物醫(yī)藥科研公司等，以生物醫(yī)藥科研公司為例，COTS100可以幫助其完成太空環(huán)境下的科學(xué)實驗，再將科學(xué)實驗數(shù)據(jù)傳回衛(wèi)星測控站，為醫(yī)藥公司提供更多的實驗數(shù)據(jù)。

“COTS100服務(wù)開通后，元器件廠商只需要告知希望驗證哪些功能，放在哪些平臺使用，有哪些需求，就可以在家中等數(shù)據(jù)報告了，費用則根據(jù)搭載元器件的重量來收取。”埃依斯工作人員介紹道。