|
传统的太空行业是需要高可靠和广泛测试产品的领域，已在此领域拥有长期经验和知识的公司主导了此行业发展。最近出现的空间2.0为新兴的私营企业或商用航天领域提供机遇。这些企业可通过与现有空间1.0组件制造商合作，推动空间2.0的发展。 质量原则一直是航天产业发展的基石：自20世纪50年代开始的太空探索，传统航天器的设计重点在于质量，意味着工程师仅能使用那些经过广泛测试的抗辐射组件。然而，在过去10年间，一种名为“空间2.0”或“新太空”的新趋势出现了。这种趋势采取部署大量冗余且相对便宜的卫星，而并非少数鲁棒且昂贵的卫星策略。无论是寻求部署全球通信基础设施或创建具有非常高访问速度的成像系统，这种方法正迅速在企业和一些机构中普及。 在各种情况下，抗辐射性能是工程师必须要考虑的重要因素。廉价的商用零部件通常未经过太空辐射测试或性能表征；通常，对于那些需要抗辐射测试的卫星开发者而言，重要的辐射数据并不可用。 为缓解辐射效应对卫星运行造成的广泛破坏性风险，卫星系统设计人员可从与在传统抗辐射空间组件领域具有广泛经验的组件制造商的合作中获益；这样，新进入者将获得关于测试这些商业零部件的知识，并获得准确的辐射数据。（图1） 图1：用于卫星子系统中的抗辐射加固技术 设计人员在太空硬件领域面临两个基本问题：太空辐射效应和与轨道故障相关的高机会成本。 对电子元器件带来的两种类型辐射损伤值得关注。电离辐射的长期积累和由粒子辐射引起的自发单事件（SEU）都可能对航天器带来致命损害。传统航天器的设计人员通过选择已被表征辐射效应的组件或采购已经故意加固的组件以抵御太空辐射的破坏性影响来减轻这两种效应。 卫星发射的成本高昂，研发周期长，实施维修任务不切实际，上述因素导致航天器必须要使用具有最高筛选级（如QML Class V）要求的组件。在这些恶劣环境中，零部件要被认定为可靠，其将接受数百万个设备小时的精细测试。例如，航天领域的一些现场可编程门阵列（FPGA）系列具有超过3500万个设备小时的测试。 辐射表征和可靠性测试昂贵且耗时，导致组件比同类商业组件要昂贵得多。此外，具有足够强度的辐射和可靠性系谱的组件通常要落后于同类商用组件一代或几代。 然而，廉价的商用塑料封装零部件在深空，以及关键军事和防务太空任务飞行领域并无发展空间，它们在某些情况下的低地球轨道任务中可被采用。对于某些太空项目，使用全部合格的组件经济上无法负担。使用商用现货（COTS）零部件通常是满足某项任务性能和成本需求的唯一方式。例如，不采购具有高可靠性和辐射测试的组件，某些由数百或数千颗卫星组成的现代星座实际上计划通过部署用于相同目的的众多卫星在系统级别上创建冗余。 大型公司最新推出了一些大型“新太空”星座。2017年2月，通过日本软银公司于2016年12月领导下的超额认购12亿美元投资，OneWeb公司底气大增，将在其以前提出的数百颗卫星星座中增加了2000颗卫星；Planet成像公司则通过发射88个微卫星有效载荷而创造历史。 近年来，美军也对商用零部件产生兴趣。对于特定任务的小型微型，军方使用商用零部件将有助于降低发射成本，并最大限度地减少制造和发射之间的决策时间。在军事背景下，多个系统信息之间的传递能力使敌方攻击显得更加困难，从而为军方规划者考虑采用冗余方式，部署相对便宜的卫星提供额外的激励。 显然，这种采用较为廉价的商用组件构建大型卫星星座的想法正在迅速普及，且已经有诸如谷歌和SpaceX这类大型公司的投资。 然而，当出现在制造批次中逃避商业测试的通常故障模式时，空间2.0策略会面临大问题。一种类型的故障模式将不仅影响卫星上的一个系统，还可能影响整个卫星星座。虽然单个卫星的故障可能不会降低星座的功能，但仍然存在大规模的灾难性故障，并且仍然存在对可靠性测试和辐射表征的要求。对于寻求设计新太空星座的太空公司来说，主要问题是商用组件制造商通常不具备在苛刻的辐射环境中测试其零部件的专业知识和资源，并提供辐射数据。 有兴趣在空间2.0市场上寻求机会的太空承包商应寻求与在空间1.0领域成熟的组件制造商开展合作，以便利用其传统太空产品的经验和专业知识来组装和测试与其抗辐射器件等同的商用组件。这些公司最有能力利用其在可靠性、辐射和封装领域的传统资产、实力和理解力，为空间2.0公司提供解决方案。最重要的是，他们可以为新太空卫星系统和子系统承包商提供非太空级组件的辐射数据，以便在器件选择期间使用。 |
|
|
