可折叠的卫星“柔性翅膀”如何打造？银河航天揭秘
2023年7月23日，银河航天灵犀03星成功发射。不同于常见的卫星，该星是我国首款使用柔性太阳翼的平板式卫星。在此之前，我国在太空中验证并使用的柔性太阳翼有且仅有一个案例，就是在中国空间站上。柔性太阳翼是如何研制的？近日，新京报记者采访了我国商业航天领域第一家独角兽公司——银河航天。
“柔性翅膀”折叠后主体厚度不到5厘米
银河航天灵犀03星采用的“柔性翅膀”非常薄，单层柔性太阳板厚度仅1毫米左右，它可以像古代的“奏折”一样折叠，装在火箭中时为折叠状态，主体厚度不到5厘米；在轨工作时，“翅膀”展开长度约9米，宽度超过2.5米。
银河航天技术人员在开展灵犀03星的研发工作。银河航天供图
柔性太阳翼有何优势？以往，一个火箭的整流罩内只能安放一颗或几颗多面体卫星，而将卫星制造成平板形状后，卫星可在火箭整流罩内层层堆叠起来同时发射，极大提高了火箭整流罩的有效利用空间，降低单颗卫星的发射成本，未来这也将成为低轨商业卫星发射的重要方式之一。可以折叠的柔性太阳翼具有包络小、重量轻、模块化的优点，更易于收纳，同样质量下面积更大，可以吸收更多太阳能，提供更多的能量，与平板可堆叠卫星十分契合。
但柔性太阳翼技术难度大，除技术验证星外，通常应用于高价值航天器。从国际上来说，柔性太阳翼的典型应用是哈勃望远镜、国际空间站等复杂航天器，由于难度较大，常规卫星并未大规模进行配置。近年来，随着柔性太阳翼技术的日益成熟，国际上开始系列化地使用柔性太阳翼。
在柔性太阳翼的研制过程中，银河航天技术人员克服了诸多挑战。比如，为了抵抗发射段力学载荷，他们创新采用了太阳电池的压紧防护技术，设计使用两块刚性蜂窝板将柔性太阳板“夹紧”。
银河航天灵犀03星为高性能平板卫星，选择使用柔性太阳翼可以更好地适应卫星能耗需求，其发电功率约为4-4.5千瓦，远高于同轨道重量接近的卫星能源供给水平。柔性太阳翼使用的电池片是三结砷化镓，转换效率高达30%-32%，与蜂窝夹层板结构的刚性太阳翼相同，在国际上属于较高水平。
当前，太空新基建如火如荼，卫星正处于类似从“超大老式台式机”向“笔记本电脑”的进化阶段，柔性太阳翼让卫星具备“超大能源”成为现实。新型柔性太阳翼与平板堆叠式卫星完美结合，使卫星更加轻巧的同时保证大功率输出，节约发射成本，有力提升了我国低轨卫星研制水平，提高卫星星座组网效率，助力我国太空新基建的高质量发展。
银河航天灵犀03星在轨模拟图。银河航天供图
研制“太空飞毯”卫星，可实现卫星与手机直连的宽带通信
今年年初发布的《北京市加快商业航天创新发展行动方案（2024-2028年）》提出，加快卫星星座建设，完善空间基础设施。
当前，国家民用空间基础设施及空间信息服务体系建设正在进入快速发展期。商业卫星研制周期短、成本低，规模化组网建成卫星星座，可以发挥卫星集成效益，能够提供全天候、全球（或近似全球）覆盖，是全球精准定位、实时遥感、地面网络覆盖弥补盲区最有效的解决方案。
目前，北京在星座建设运营能力等方面处于全国领先地位。早在2022年3月5日，银河航天就成功发射了自主研制的我国首次批量研制的六颗低轨宽带通信卫星——银河航天02批卫星。该批卫星已在轨，与银河航天首发星组成我国首个低轨宽带通信试验星座，构建起了星地融合5G试验网络“小蜘蛛网”。
“小蜘蛛网”已在空地海等多场景进行低轨应用示范，在陆地，完成云南电网低轨宽带应用示范，验证了低轨卫星通信可满足我国电力对泛在宽带互联的需求；在空中，面向运营商应急通信的需求，银河航天低轨通信能力结合中型无人机以及地面网络，验证了基于空中高速机动平台的5G应急通信覆盖能力；在海上，银河航天在南海海域“电科一号”试验船上完成了对我国首个低轨宽带通信试验星座的首次远海测试。
据银河航天星座通信系统架构师林广荣介绍，目前，公司正在研制下一代通信卫星，能够实现与地面手机直连的宽带通信。这种卫星外型好像“太空飞毯”，平面上既有可以通信的天线，又有可以把太阳能转换成卫星能源的太阳片，是一种相控阵天线和太阳翼一体化的通信卫星，其关键技术被称为“翼阵合一”。“翼阵合一”的卫星能让天线面积巨大，同时具有强大的能源系统，可以使卫星在传输信号时功能更强大。目前银河航天已完成“翼阵合一”卫星的二维展开关键技术攻关。
2022年，在北京市科委、中关村管委会的支持下，银河航天在北京以创新联合体的新机制，牵头成立了“未来空天商业通信卫星技术创新中心”，联合核心科研机构、高校以及产业链上下游企业，加强关键核心技术攻关，带动上下游产业链发展。
新京报记者 张璐
编辑 陈静 校对 刘越