元器件“拼火箭”上太空

宋杰

日前，上海商業宇航級器件太空測評工程技術研究中心（下稱“工程中心”）正式揭牌，在軌應用測試系統（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、數據評估的全套服務體系，被外界稱為元器件的“嘀嗒拼車”，可以讓國產元器件來一場“說走就走”的太空旅行。

《中國經濟周刊》記者獲悉，COTS100系統目前已完成首次發射，并簽訂了商業客戶訂單，將提供在軌數據應用服務。據介紹，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，研究后續國產自主可控元器件研發及測評的發展道路。

軍民融合，航天企業涉足商用

近年來，隨著我國電子技術的飛躍發展，大量工業級元器件逐漸開始進入軍工、宇航領域，以替換進口元器件。為了確保可靠性，新組件通過地面驗證后，還需進行真實環境實驗以進行全面驗證，導致大量國產新型元器件等待上天驗證。

目前，可實現元器件上天驗證的途徑主要有發射元器件專用實驗衛星、在業務衛星上搭載試驗載荷、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。

在航天業界，沒有上過天的電子元器件不能用在上天的衛星上，成為基本共識，導致元器件陷入了“雞生蛋”還是“蛋生雞”的邏輯中。據埃依斯總經理曾占魁介紹，中國航天科技集團對內部可靠性驗證的要求很高，需要上天驗證的國產化新品器件（包括民營企業參與研制的）數量非常龐大。

《中國經濟周刊》記者獲悉，今年中國整星衛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星的研制成本。傳統軍品宇航級的器件雖然性能上能達到要求，但從成本上已滿足不了商業化的需求。

“空間站上天驗證，僅論證就論證了10年，如果進入民用，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，國家雖然有規定空間科學衛星器件可以申報科學實驗衛星的名義上天，但相應付出的成本較高，代價較大。為了解決周期長、機會少、花費大的瓶頸問題，埃依斯創新性地提出用火箭末級作為空間科學的實驗平臺。

中國航天科技集團公司上海航天技術研究院是我國國防科技工業的骨干力量，中國航天科技集團公司三大總體院之一。作為研究院上海宇航系統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，受到眾多業內人士的關注。

據悉，上海宇航系統工程研究所每年有十幾發火箭發射任務，每發火箭都會剩余幾公斤的重量。運載火箭發射升空并與衛星分離后，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“軍轉民”“民參軍”建立溝通的橋梁，走出一條軍民融合創新之路。“通過航天需求的牽引，國家來主導，民企來參與，促進航天系統內外資源更大程度的整合優化，達到航天與民企深度共贏的目的。”上海航天技術研究院副院長孟光說。

COTS100首發成功，廠商可“在家等數據”

《中國經濟周刊》記者獲悉，為了給工程中心成立做準備，一系列的測試早已開始。

2017年6月15日11時整，上海航天技術研究院統籌協調的CZ-4B運載火箭成功將HXMT衛星、3顆國內外商業小衛星和兩套埃依斯研制的商業器件飛行驗證系統COTS100送入預定軌道。此次任務是國內首次開展運載一、二級分離后的一子級實時遙測任務，同時開展了某高校商業MEMS慣導組件、高動態GPS模組、高性能數據存儲器等多款COTS組件的搭載驗證。

這是COTS100系統完成的首次任務。今年年底，COTS100將完成第二次發射。

埃依斯副總經理邱寶貴告訴《中國經濟周刊》記者，上海宇航系統工程研究所研制了中國45%～50%的火箭。“中國一年發射火箭在30次左右，我們占用了全國大約一半資源，在滿足主線任務的同時，把富余的尺寸、質量空間用于COTS100，這樣就可以把元器件測評成本降低到地面實驗成本。” 由于該創新模式由埃依斯率先提出來，因此在行業里相對處于壟斷地位。今后埃依斯將依托工程中心，與元器件供應商強強聯合，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衛星成功發射，開啟了北斗三號全球組網的大幕。埃依斯稱，北斗衛星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。據悉，埃依斯和龍芯中科技術有限公司攜手合作，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藥科研公司等，以生物醫藥科研公司為例，COTS100可以幫助其完成太空環境下的科學實驗，再將科學實驗數據傳回衛星測控站，為醫藥公司提供更多的實驗數據。

“COTS100服務開通后，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，就可以在家中等數據報告了，費用則根據搭載元器件的重量來收取。”埃依斯工作人員介紹道。