行业首条自动化生产线三道严苛的检测手段

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▲开拓卫星用于做热真空试验的设备。（受访者供图）“老鹰展翅，是利用空气滑翔；卫星张开‘翅膀’，是为了尽可能获取太阳能，在太空中绕地翱翔——我们生产的太阳能电池板，就是卫星的‘翅膀’。”4月6日，位于綦江高新区的重庆开拓卫星科技有限公司（以下简称开拓卫星）科普馆内，讲解员正在为游客作介绍。近年来，全球商业航天市场日渐繁荣，承担了通信、导航、遥感等用途的低轨商业卫星不断升空，商业航天成为新的“蓝海”。作为国内屈指可数的低轨卫星能源系统部组件生产企业，开拓卫星在綦江研发建设了全国首条自动化生产线，并利用系列严苛的检测手段，在降低商业卫星成本的同时，让卫星能源系统组件能适应严酷的太空环境。自年该公司投产以来，已为40余颗低轨商业卫星提供了在太空中翱翔的“翅膀”。去年，该公司的能源系统部组件随近30颗卫星踏上了“星征程”。自动化生产，效率提升3倍开拓卫星生产车间内，正在生产卫星用太阳能电池板。隔着参观走廊观察窗的窗帘，记者隐约看到白色的生产设备在车间内不断延伸。卫星能源系统组件中的太阳能电池板，是以三结砷化镓为原料，并在电池板表面覆盖防辐射玻璃，以确保卫星能获得高效的能源供给。“这是全国首条卫星能源系统组件全自动化生产线，也是我们公司的核心竞争力。”该负责人自豪地说，为了实现“一致性”，年开拓卫星将自动化生产线设在綦江，并花了两年时间进行调试，实现了预期目标。现在该公司生产的太阳能电池阵光电转化效率超过30%，是安装在地面的普通光伏板的1.5倍；其中时间最长的太阳能电池阵在轨运行4年多，仍在正常工作中。由多块太阳能电池板组成的卫星太阳能电池阵，小的不足1平方米，大的超过6平方米，可满足不同卫星的需求。对于这种关键的部件，不少生产企业仍采用手工生产。开拓卫星的自动化生产线投产后，原来用手工生产需要两个月才能完成的工作量，现在只需两周左右就可完成，最大程度上满足了商业卫星快速生产、快速迭代的要求。在提升生产效率的同时，自动化生产线让生产成本下降了三成左右，大大增强了开拓卫星在市场上的竞争力。“最重要的是，采用自动化生产线代替手工生产后，提升了生产工艺的‘一致性’，可以减少产品缺陷和废品率，确保卫星升空后的正常运行。”同时，全自动化生产线每个生产环节都有高清摄像头。产线员工通过摄像头观察生产情况，如在品质检测环节发现错误还能“追溯”，针对问题查找解决办法，提升产品品质。目前全国能够生产卫星电源系统产品的企业主要有四家。其中，开拓卫星具备每年为颗卫星电源系统提供配套的能力。三道检测环节，经历高真空以及近℃温差开拓卫星的检测区域面积并不比生产区域小。“卫星升空后，不能像安装在地面的光伏板一样随时进行维护，生产后的检测就成为确保品质的重要保障。”开拓卫星的检验人员称，地球上使用的产品，大多只需简单的检测。开拓卫星生产的能源系统部组件，在使用自动化生产线后，生产与检测所需时间比达到1∶7，但生产与检测所需成本仍保持在1∶1。检测的第一道环节，是热真空试验。卫星太阳能电池阵将在真空环境下，接受真空与高温的“烤”验。这一步是在产品刚刚生产完成、相关部件黏合剂还未完全凝固时进行。它将可能被封装在部组件内的空气“抽”出来，避免升空后在真空环境下因压力差导致的起泡、鼓胀等问题，减少故障几率。第二道检测是振动试验。巨大的振动台模拟航天器在发射阶段的振动环境，开拓卫星的产品将经受高强度的振动检测，以确认产品经受得住火箭发射期间的强振动环境。第三道检测是热真空试验。在白色的密闭设备中，这些部组件要经历最高℃与零下℃的循环考验。为了模拟真实的太空环境，试验人员还会在太阳板正面给予高温超过℃的“烘烤”、在背面通过液氮实现温度骤降，让太阳板正面与背面同时经历“冰火两重天”。经历这三道严苛检验仍能稳定发挥功能的卫星能源部组件，才能被安装到卫星上。去年，开拓卫星已为国内多家企业的近30颗卫星提供了稳定的太阳能电池阵。利用卫星数据，服务民生与生态开拓卫星科普馆大厅的大屏幕上，正在展示利用卫星数据对綦江区大气、水、生态等进行监测的图像。这也是开拓卫星利用卫星数据为地方生活、生态提供服务的尝试。开拓卫星及其合作伙伴发射升空的卫星，一天能“扫”过綦江16次。利用这些卫星提供的遥感数据，可以立即发现大气中存在的PM2.5、二氧化硫等重要指标的异常。这些在地图上形象化展示的数据，与气象部门设立的地面观测站点相互印证，可为相关部门提供预警信息。与此同时，綦江区相关部门通过卫星提供的遥感数据信息，还可发现溪河中面积较大的漂浮物和污染物；与数据库中保存的数据资料进行比对时，还可发现森林覆盖率、土壤墒情变化等，并自动生成分析报告。目前国内外通信、导航和遥感等市场应用需求量较大。美国“星链”着眼于卫星通信，准备发射4.3万余颗低轨卫星。根据规划，未来我国要发射1.29万颗低轨卫星以满足上述需求，而目前我国的低轨商业卫星的批量化建设才刚刚起步。“低轨卫星发展的速度超乎想象，这也为我们制造卫星与卫星商业应用提供了机遇。”开拓卫星相关负责人表示，未来该公司将扩大产能，同时利用卫星去开拓更广阔的服务业空间。

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