「遨天科技」电推进，卫星遨游天际的无形之翼丨星际赛
王艺霏
2023-08-22 11:37
电推进技术滞后半个世纪的奋起直追。
遨天科技
B+轮
航空航天高科技公司
卫星互联网大趋势下，全球卫星组网建设如火如荼。
2023年8月17日，猎鹰九号（Falcon 9）成功发第99批22颗星链（Starlink）V2 Mini卫星，星链数量刷新到4962颗。如此高频次的发射，使得星链卫星快速覆盖地球低轨，加速接近2024年发射1.2万颗的目标。
这引发了一个具体的问题：轨道“坑位”有限，中低轨资源抢夺激烈，太空愈发拥挤，卫星与卫星之间的距离越来越近。天上的“星星”不说话，但是排对排、串对串，几乎不可避免地会出现轨道交叉以及紧急避障的情况。
图：星链排队出现
因此，卫星在轨的自主调控能力就变得非常重要。卫星在轨运行配备“发动机”的必要性不言自明——及时变轨、调整轨位，不仅可以避开其他航天器，也可以主动变轨保护自身安全。
在航天产业发展早期，卫星基本采用化学推进作为推进方式。如今商业航天发展的主流推进方式逐渐演变为更高比冲、更省燃料的电推进。当前，全世界各大商业通信卫星公司（尤其是SpaceX）都将电推进作为第一选择，推动着电推进成为组网卫星的标配。
随着中国卫星星座建设提上日程，市场需求也如浪潮般奔涌而来。与这股浪潮一起出现的，还有卫星制造各个环节中，聚焦高精尖技术和产品研发的科创团队和民营企业，以及投资机构、政府引导基金等，他们共同形成中国商业航天生态的雏形。
成立于2018年的遨天科技专注于卫星动力系统研发制造，产品对标星链霍尔电推进器。截至今年8月初，已经实现在轨应用30余台。这个由航天系统专家领导的商业航天初创企业，在卫星动力领域保持着较高的市场竞争力。
图：遨天科技电推进部分在轨应用案例
在投资机构和卫星客户的关注下，本期「星际赛」，36氪对话遨天科技副总裁陈赛男、战略与品牌副总监傅磊，聊聊电推进这个卫星制造中的一“小”环，还将有多大的产业机会。
从前沿概念到当下的不二选择，半个世纪的电推进追赶之路
1902年，电推进概念就第一次被俄国火箭专家、航天之父齐奥尔科夫斯基提出。此后的一百余年时间，电推进技术陆续被苏联、美国、日本和中国验证。相比化学推进，电推进比冲能够达到化学推进的10倍，且远未达到上限。
电推进技术大大减少了化学推进剂的消耗，同样的在轨任务和寿命，电推进只需要消耗化学推进10%的推进剂，能够为卫星整星减重40%以上。同时，电推进输出的推力一般在几毫牛到几十毫牛之间，更适合卫星在轨精准控制。在太空，近地卫星运行速度超过7.9km/s，一旦出现碰撞事故和轨道偏移，造价高昂的卫星和航天器就命悬一线，所以，轨控精度愈发重要。
据中国空间技术研究院文章，2001年，欧洲阿蒂米斯中继卫星由于火箭上面级故障，使用本用于位置保持的电推进系统完成升轨定点，历时18个月。2010年，美国空军Aehf-1卫星卫星化学推进系统发生故障，也是电推进系统挽救了卫星。这两次“无心插柳”的太空救援，为全电推进卫星的诞生埋下了伏笔。
2014年前后，波音、Eutelsat、SES等卫星公司开始迎来全电卫星订单，全球全电推进卫星产业加速发展。随后，正是因为商业航天对低成本的追求，让任何可能降低成本的技术有了大规模应用的土壤。
SpaceX创始人马斯克曾在接受《金融时报》采访时说：“近地轨道有足够的空间能容纳百亿颗卫星，（目前的）几千颗卫星就像地球上有几千辆车一样，‘这不算什么’。”另一边，SpaceX却“诚实地”给全部星链卫星都配备了电推进和自主避撞系统，仅2022年一年，就已经执行了超万次的避撞。
“我国相较于国际领先国家，在电推进的应用上至少晚了半个世纪，直到2012年‘实践9号’首次采用电推进实现在轨搭载验证、2020年‘亚太-6D’卫星在轨使用电推进实现南北位保持，才填补了我国电推技术在轨应用的空白。”傅磊向36氪介绍道。
为什么要从体制内出来，创立遨天？这不得不提到星链。“2017年马斯克宣称SpaceX计划实现1.2万颗卫星组网，虽然没有明确具体方案，但王红霞总敏锐地判断星链组网一定会用电推进，而且一定是霍尔电推进；中国也很快会有星座建设，同时也一定会把电推进作为标配。”傅磊说道。当时遨天科技创始人兼CEO王红霞尚在体制内深耕，她曾在航天某院从事空间飞行器互操作领域相关研究和轨道飞行器研制管理工作十余年，因此追踪全球电推进的研究和应用也有十余年，作为近年来航天领域关键技术突破的亲历者，她跟据积累的丰富经验，做出了以上判断。
自上世纪60年代以来，全球有关电推进卫星的应用就层出不穷，但总体上还是集中在行星探测领域。多年的技术探索，使得电推进技术日臻成熟。
在以往，因为巨大的研发投入和极少量的需求，使得电推进技术的投入与产出之比过大，回报却很小，从而使得一些企业忽视了其巨大的商业潜力。如今，电推进技术在可靠性和功率推力比方面已经取得了长足进步，这个商业航天高速发展的世界实际上早已做好了拥抱该技术的准备。
在低轨巨型星座的时代，更多的人已经看到，电推进技术能够为当下难题提供的可靠且可持续的解决方案，这也是遨天想要探索和引领的事情——用企业的力量把理论上的可能性变成推动太空产业发展的能力。
成绩单背后：遨天的“变”与“不变”
2018年正式成立的几年内，遨天科技认真钻研、潜心研究，创造了中国商用电推进的多个“第一”：
“遨天是首个实现电推进产品入轨的民营企业；在商业卫星市场中，遨天的在轨订单数量、产品交付数量、应用数量均；截至目前产品在轨100%可靠运行；在某纵向任务的产品选型目录中，遨天的产品技术成熟度第一；在某大型星座计划的中标卫星公司中80%选择了遨天的产品……”
在2023空天信息大会上，副总裁陈赛男自信举出遨天科技的成绩单。“产品方面，遨天目前有覆盖28微牛~80毫牛的型谱化产品。氙气、氪气霍尔电推进均已研制成功。交付在轨应用的30余台产品应用成功率100%，在轨时间最长超过4年，均零故障正常运行，”陈赛男补充道：“对中国民营商业航天公司来说，这是非常扎实的第一步，也印证了遨天抛却传统研制模式，全面推进面向市场的应用场景的设计和研制及批产的思路是正确的。虽然研制任何一款航天产品——尤其是长期在轨产品，使其在轨成功可靠运行都非常不简单，同时若还要考虑降成本，就更难上加难。遨天的目标是，把电推进产品价格做到星链同级别产品的8折后，依然有合理的利润。”
2023年1月13日，我国首颗全电推进地球同步轨道通信卫星亚太6E卫星成功发射升空，正式开启电推变轨的旅程。它基于全电推平台——东方红三号E平台，本体质量仅2吨，预计在轨运行寿命15年，承担着推动全电推平台先进技术开发和在轨应用的重要使命，也代表了“国家队”对电推进技术的重视。
在遨天的30多个核心客户中，“国家队”同样是重要的组成部分。今年年初，遨天科技刚刚在国内某大型星座建设项目中中标，成为电推进产品唯一供应商。“这是中国星座应用电推进的重大里程碑事件，我们能够有幸见证历史、创造历史，非常骄傲，但也感到任重道远。”傅磊对36氪表示。高可靠、低成本电推进即将面对的，是确定的、更大的市场需求。
那么，遨天作为队伍里的排头兵，如何在大型竞赛中保持第一集团的优势？在陈赛男看来，遨天已经提前备战了很久，厚积薄发。
“自2020年起，遨天开始筹备建设用于实现设计和生产快速迭代的智能制造产线，2022年我们建成了国内的首条商用电推进的智能制造产线，改变了传统航天定制化的生产模式，转变为通用化、模块化、批量化和智能化的生产方式。智能制造产线每年能够为1500颗商业卫星进行动力配套，（这样能）在行业拐点来临的时候，快速占领市场。”
商业航天是一个新兴行业，有太多的不确定性。但如果用一个词来形容遨天科技的发展历程，大概是“可预见”。这种“可预见”不仅指漫长的堪比国家队的研发、实验和质保流程，也指相对顺利的商业化路径。傅磊也同意这一点：“投资人对我们的要求和期待，我们都能超预期完成；我们的产品经过了多轮的打磨最后定型，并且实现了批量化生产，这两个点在我们看来，是公司竞争力的护城河。”
除此之外，遨天科技并不单纯只提供卫星动力产品，还能利用产品为客户提供多场景服务。当前，遨天产品已满足卫星组网任务中的相位调整、轨道机动、轨道保持、空间碰撞避让和在轨推力标定等场景的要求，近期也将满足客户的卫星轨道爬升和空间应急机动等需求。
在太空经济大潮中遨游的遨天科技，同样处于一片深邃蓝海。
电推进+N，还有哪些可能？
电推进技术不仅革命性地改变了卫星产业链，也为火箭载荷设计和“拼车”发射服务提供了更多样化的可能。
在创始人王红霞的规划中，第一个阶段，遨天定位于商用电推进供应商，目前已经达到了阶段性目标。未来，遨天还将拓展更多的业务可能，成长为为宇航飞行器提供产品、能力、系统及服务的更全面的商业航天企业。这其中的改变，重点在于从产品到系统再到服务全流程。“（未来）不仅是做电推进，还有电推进系统相关技术的扩展应用。”傅磊表示。
美国非政府组织太空基金会日前发布报告称，全球太空经济规模去年增长了8%，达到5460亿美元。报告预测称，太空经济在未来5年内将实现41%的增长。中国大型卫星星座建设，则很有可能在今年或明年启动。未来已来，遨天科技这家A轮卫星动力系统制造企业，也将迎来属于自己的高光时刻
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