從1926年3月16日，火箭先驅(qū)、發(fā)明家羅伯特·戈達(dá)德成功發(fā)射了世界上第一枚液體火箭，人類從此開始不斷突破想象空間的上限，五千年歷史中孕育了無數(shù)神話的宇宙太空，從此留下了一個(gè)個(gè)人類星空探索先驅(qū)們的足跡。
2005年開始，為了推動空間探測科學(xué)與技術(shù)向更前沿領(lǐng)域發(fā)展，探索將更多新的理念和算法融入空間軌道設(shè)計(jì)，歐洲航天局（ESA）發(fā)起了全球范圍的“國際空間軌道設(shè)計(jì)大賽（GTOC）”，賽事逐漸成為世界航天領(lǐng)域最高水平的專業(yè)性競賽，不但代表了空間軌道設(shè)計(jì)領(lǐng)域的最高水準(zhǔn)，還被稱為航天界的“奧林匹克”。
在前九屆賽事中，來自歐美頂級科研機(jī)構(gòu)的戰(zhàn)隊(duì)包攬了全部冠軍，NASA下屬的美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）更是獲得了其中四座桂冠。
時(shí)間來到2019年，第九屆賽事冠軍美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室公布為新一屆比賽出了道難題“移民銀河系”，題目設(shè)想在9000萬年的時(shí)間里，三種不同類型的星際飛船被送到銀河系以將人類擴(kuò)散到整個(gè)星系。
賽事于2019年6月13日凌晨3：55收官，當(dāng)結(jié)果公布，震動了國際航天界，來自中國的兩只戰(zhàn)隊(duì)從73支代表隊(duì)中脫穎而出分獲冠亞軍，堪稱“航天國家隊(duì)”的國防科技大學(xué)和西安衛(wèi)星測控中心聯(lián)隊(duì)獲得了冠軍，而首次參賽，剛剛成立僅一年的國內(nèi)商業(yè)航天初創(chuàng)公司“星邑空間”聯(lián)合清華大學(xué)航天航空學(xué)院組隊(duì)斬獲亞軍。
星邑指揮控制中心12米口徑天線
盡管已經(jīng)過去了三年，回憶當(dāng)時(shí)扣人心弦的賽況，星邑空間創(chuàng)始人王錚依然帶著緊張、興奮和些許遺憾：“那一屆的賽題不僅創(chuàng)新性強(qiáng)、而且難度為歷屆最高，在73支參賽隊(duì)伍中，只有42支隊(duì)伍獲得有效成績。我們和清華聯(lián)隊(duì)根據(jù)題目的任務(wù)約束，設(shè)計(jì)并不斷改進(jìn)多路徑搜索算法，在一個(gè)月艱苦的賽程中，嘗試了計(jì)算了上千萬條探測路徑，并在賽程的后半段保持領(lǐng)先，直到收官當(dāng)天凌晨三點(diǎn)才被超過。”
成績只是過往，成立短短四年來，星邑空間腳踏實(shí)地的夯實(shí)了一個(gè)又一個(gè)里程碑，現(xiàn)在，已經(jīng)成為國內(nèi)商業(yè)航天測運(yùn)控領(lǐng)域的中堅(jiān)力量。
“今年以來，國內(nèi)一共發(fā)射了83顆商業(yè)衛(wèi)星，我們?yōu)槠渲?0顆提供了地面測運(yùn)控服務(wù)。”王錚驕傲的向36氪介紹。
幕后英雄，深藏功與名
2020年，NASA傳奇科學(xué)家凱瑟琳·約翰遜（Katherine Johnson）于美國當(dāng)?shù)貢r(shí)間3月24日逝世，享年101歲。以她和另兩位非裔女科學(xué)家為原型的電影《隱藏人物》，曾獲第89屆奧斯卡獎最佳影片提名。
凱瑟琳在NASA工作了33年，期間幾乎參與了美國航天領(lǐng)域每一項(xiàng)重要的里程碑，曾全憑手算火箭和返回艙的運(yùn)行軌跡，將美國第一位宇航員送入太空。
但由于航天工作的特殊性，長期以來她在工作中的成就，即使家人親友也都無從知曉。
同樣，航天測控也很少有人關(guān)注，畢竟它既沒有火箭發(fā)射瞬間的震撼，也不像夜空中的星座般輝煌。
“坦率地說，相對于聚光燈下的火箭和衛(wèi)星研發(fā)制造行業(yè)，公眾對航天測運(yùn)控的關(guān)注度要低一些，在成熟發(fā)展的環(huán)境下，這個(gè)行業(yè)也不是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中經(jīng)濟(jì)附加值最高的部分，但是無論火箭和衛(wèi)星怎樣發(fā)展，測運(yùn)控都是剛需。”王錚客觀的談到測運(yùn)控在航天產(chǎn)業(yè)鏈中的地位。
我國航天測控泰斗，中國工程院院士沈榮駿中將曾指出：火箭發(fā)射、衛(wèi)星上天以后，所有的運(yùn)行管理服務(wù)都離不開測控，因此它是整個(gè)航天系統(tǒng)的重要組成部分，也是未來商業(yè)航天發(fā)展的重要方向。抓好技術(shù)基礎(chǔ)，抓好運(yùn)營，將是未來商業(yè)測運(yùn)控企業(yè)發(fā)展的兩個(gè)很重要的方面。
“我們是連接天地的唯一通道，天地間的信息傳輸通道只是最基本的功能，測運(yùn)控同時(shí)還承載了大量不同類型的衛(wèi)星數(shù)據(jù)在這個(gè)平臺上匯聚分發(fā)，因此是整個(gè)航天產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的一個(gè)重要組成部分。”王錚進(jìn)一步介紹說：“在此基礎(chǔ)上，測運(yùn)控系統(tǒng)要為用戶提供更復(fù)雜、難度更大的衛(wèi)星和星座運(yùn)行管理服務(wù)，確保衛(wèi)星安全和正常運(yùn)行。”
要建立天地間最可靠的唯一通道，基站、地面測運(yùn)控網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)。星邑空間在銅川和西安建設(shè)了兩個(gè)任務(wù)指揮控制中心，做到了同時(shí)運(yùn)行、功能互備。在東北鶴崗、西北喀什、伽師、西南麗江和中部銅川現(xiàn)已分別部署了7套大口徑天線、具備單波束多目標(biāo)等功能的地面測運(yùn)控設(shè)備。從工作頻段、測控模式和技術(shù)指標(biāo)、到站點(diǎn)的地理分布據(jù)已達(dá)到了理想的狀況。
截至目前，星邑空間已經(jīng)為150余顆衛(wèi)星提供超過20000圈次測運(yùn)控服務(wù)，在下一階段，其愿景是建設(shè)覆蓋全球的地面測運(yùn)控站網(wǎng)，具備服務(wù)1500顆衛(wèi)星、10個(gè)大型星座的能力。
為此，星邑空間正在積極部署測控網(wǎng)二期建設(shè)，已有15套大型測運(yùn)控設(shè)備進(jìn)入投產(chǎn)研制狀態(tài)，預(yù)計(jì)明年3月陸續(xù)出所列裝；其中除一套小口徑箭遙設(shè)備外，全部是7.3米、12米大口徑天線，部分帶有箭遙功能，星邑還在大幅增加機(jī)動站數(shù)量以提升站網(wǎng)的布局廣度、密度和靈活度。同時(shí)，國內(nèi)浙東、福建、海南等區(qū)域補(bǔ)網(wǎng)建設(shè)也有序進(jìn)行，海外部署已完成了馬來西亞、白俄明斯克、塞爾維亞、阿根廷、新西蘭站址初選，預(yù)期到2024年將實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。
對于國內(nèi)航天市場而言，業(yè)務(wù)的巨大增量既來自于自身能力的提升，也來自于市場需求的旺盛增長，商業(yè)航天為這個(gè)曾經(jīng)異常神秘的領(lǐng)域帶來了活力。
厚積薄發(fā)，探索商業(yè)航天最優(yōu)解
說到商業(yè)航天，美國于2006年首次運(yùn)行的“商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)計(jì)劃（COTS）”在全球范圍都是一個(gè)重要的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，COTS 及其后續(xù)計(jì)劃不但給出了明確的商業(yè)航天市場需求，還為創(chuàng)業(yè)公司注入項(xiàng)目啟動資金，更重要的是為其提供了關(guān)鍵性的技術(shù)支持，從而實(shí)現(xiàn)了從計(jì)劃航天到商業(yè)航天的平滑過渡，也成為國際商業(yè)航天市場爆發(fā)的契機(jī)。
作為有著20年航天行業(yè)管理與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，參與載人航天、探月工程、北斗導(dǎo)航等重大航天發(fā)射測控任務(wù)120余次，先后榮立個(gè)人一、二、三等功的航天功臣，王錚對于國內(nèi)商業(yè)航天近年來的發(fā)展感觸頗深：“自2014年開始萌芽、2015年醞釀起步，經(jīng)過七年的發(fā)展，國內(nèi)的商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)仍然處在努力探索、積累沉淀和等待破局的階段。這期間先后誕生過幾百家商業(yè)航天企業(yè)，與之相關(guān)和配套的生產(chǎn)商、供應(yīng)商、服務(wù)商、投資商更是林林總總、不計(jì)其數(shù)。”
商業(yè)航天可以激發(fā)更大的創(chuàng)新能動性；可以更好的整合社會資源；可以建立起更高效的供應(yīng)鏈；可以采用模塊化、系列化、組合化方案大幅降低成本。但市場也是一把雙刃劍，身處商業(yè)化的市場中，賽道玩家們必須快馬加鞭，將自己的潛能發(fā)揮到極致。
逆水行舟，不進(jìn)則退，回顧航天人一路走來的艱辛，王錚談到：“在這七年間，商業(yè)航天企業(yè)各自采用不同的技術(shù)路線、不同的商業(yè)模式、不同的運(yùn)營風(fēng)格、不同的發(fā)展路徑，有的喧囂過后黯然離場，有的難以為繼謀求轉(zhuǎn)型，有的步履維艱苦苦支撐，有的堅(jiān)守初心篤定不移。但是作為航天人，大家有一點(diǎn)共識，都盼望中國商業(yè)航天乘風(fēng)破浪、成長壯大。”
在商業(yè)航天的大市場中，應(yīng)用層的需求呈現(xiàn)量級規(guī)模的增長，牽引著商業(yè)衛(wèi)星規(guī)模和運(yùn)載能力不斷邁上更高的臺階，對商業(yè)測運(yùn)控服務(wù)的需求也隨之大幅度增加。
對此，王錚詳細(xì)介紹：“值得注意的是，隨著衛(wèi)星制造和運(yùn)營客戶快速地成長成熟，新增商業(yè)衛(wèi)星的類型加快向應(yīng)用類衛(wèi)星和星座轉(zhuǎn)變，多星組網(wǎng)運(yùn)行的要求增加，而且星座構(gòu)型越發(fā)的復(fù)雜，安全運(yùn)行的要求更高，測運(yùn)控任務(wù)的復(fù)雜度和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定可靠要求也不斷提高，對高水平商業(yè)測運(yùn)控服務(wù)能力的需求更加凸顯。”
國際空間軌道設(shè)計(jì)大賽中的優(yōu)異表現(xiàn)充分體現(xiàn)了星邑空間在軟件和算法方面的實(shí)力，如果說建站比拼的是硬實(shí)力，軟件則更能凸顯航天測運(yùn)控的綜合實(shí)力。
星邑空間在為客戶提供遙測數(shù)據(jù)接收、數(shù)傳數(shù)據(jù)接收、遙控指令發(fā)送等基礎(chǔ)服務(wù)之外，還包括衛(wèi)星全壽命期托管、碰撞預(yù)警和規(guī)避、星座運(yùn)行控制、衛(wèi)星任務(wù)總體設(shè)計(jì)，以及衛(wèi)星變軌策略制定、軌控方案和計(jì)劃生成、軌控任務(wù)實(shí)施和效果評估這些高附加值的服務(wù)。
此外，星邑空間還擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高精度軌道動力學(xué)模型和完備的衛(wèi)星軌道姿態(tài)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案及軟件。除了具備衛(wèi)星軌道姿態(tài)計(jì)算與控制、軌道動力學(xué)仿真、碰撞預(yù)警分析等功能之外，近地衛(wèi)星管道半徑保持控制、高軌衛(wèi)星的遠(yuǎn)地點(diǎn)變軌及維持、衛(wèi)星星座的部署及在軌管理、航天任務(wù)軌道設(shè)計(jì)等方面均已達(dá)到國際先進(jìn)水平。
被快速成長的商業(yè)航天市場認(rèn)可是體現(xiàn)綜合實(shí)力的最佳佐證。從成本考慮，低軌道一箭多星在商業(yè)航天市場漸成主流，但是對測運(yùn)控服務(wù)能力也提出了更高的要求。
“今年我們參加了多次一箭多星發(fā)射測控任務(wù)，對多站接力跟蹤測控、單波束多目標(biāo)跟蹤能力、初軌快速確定、星座入軌部署等等提出非常高的要求。如果在星箭分離后入境第一圈的弧段內(nèi)，沒有足夠數(shù)量和能力的地面站部署，以及軌道分析計(jì)算能力，這樣的工作是無法勝任的。再比如，在今年的一次星座控制任務(wù)中，我們的專家團(tuán)隊(duì)為任務(wù)量身定制軌控軟件，并且組織工作組在任務(wù)現(xiàn)場保駕，與客戶共同設(shè)計(jì)制定方案對多個(gè)衛(wèi)星實(shí)施控制，確保了星座構(gòu)型部署順利完成。”王錚分享了星邑空間在前沿方向的探索。
在今年2月27日11時(shí)06分，長八遙二火箭成功完成一箭22星的發(fā)射任務(wù)，圓滿將7家不同單位研制的22顆衛(wèi)星送到指定軌道，創(chuàng)造了我國一次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量最多的紀(jì)錄。
星邑空間承擔(dān)了其中“西電一號”、“巢湖一號”、“海南一號”、“吉林一號”、 “泰景四號01星”等18顆商業(yè)衛(wèi)星的測運(yùn)控任務(wù)。
2021年以來，星邑空間多次執(zhí)行了一箭多星跟蹤測量控制及數(shù)傳接收任務(wù)，而這些還不是測運(yùn)控服務(wù)商所面臨的最大挑戰(zhàn)。
承上啟下、挑戰(zhàn)不可能的任務(wù)
“其實(shí)火箭點(diǎn)火 30 秒鐘以后，星、箭的管理和狀態(tài)判斷就都交由測運(yùn)控來完成了。一直持續(xù)到星箭分離、衛(wèi)星入軌之后，再貫穿衛(wèi)星的整個(gè)生命周期。測運(yùn)控是航天器升空后與地面的唯一聯(lián)系，是航天器遨游太空的生命線。”這條生命線是如此的重要，王錚還將其比作“連接天地的樞紐”。
衛(wèi)星同在各自的軌道上運(yùn)行，但其功能和用途各不相同，區(qū)分開來大致可分為通信、氣象、資源、偵察、導(dǎo)航五大類。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，太空中共有五千多顆在軌衛(wèi)星，單顆衛(wèi)星動輒數(shù)千萬、甚至還有價(jià)值數(shù)億的存在，每顆衛(wèi)星的設(shè)計(jì)和實(shí)際壽命只有五到十年，因此一方面要盡量延長每一顆衛(wèi)星的使用時(shí)間，另一方面要最大程度避免衛(wèi)星失聯(lián)，而這都是對于商業(yè)航天測運(yùn)控提出的更高要求。
提到衛(wèi)星搶救，王錚自豪地說：“星邑空間是商業(yè)航天領(lǐng)域第一家、也是唯一一家成功執(zhí)行衛(wèi)星搶救任務(wù)的公司。”時(shí)間回到2019年，某顆衛(wèi)星已遠(yuǎn)超在軌服役壽命期限，技術(shù)狀態(tài)已不穩(wěn)定且技術(shù)復(fù)雜度較高，星邑空間接受客戶委托，為該星制定了專業(yè)的在軌管理實(shí)施方案，在兩周時(shí)間內(nèi)便實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星遙測實(shí)時(shí)處理解析和遠(yuǎn)程顯示，也是不久后參加國際空間軌道設(shè)計(jì)大賽的一次賽前實(shí)戰(zhàn)演練。同年8月，星邑空間工程師發(fā)現(xiàn)該衛(wèi)星信號失聯(lián)并持續(xù)多日，衛(wèi)星軌道和姿態(tài)存在失控風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)客戶要求，星邑空間技術(shù)團(tuán)隊(duì)對衛(wèi)星實(shí)施緊急搶救工作，自9月11日起，按照搶救方案連續(xù)跟蹤15天，盲發(fā)遙控指令1193條，對星上蓄電池、測控發(fā)射通道、測控電源、太陽敏感器、動量輪、速率阻尼、地球捕獲模式等進(jìn)行操控，盡最大努力調(diào)整衛(wèi)星電源系統(tǒng)負(fù)載和在軌姿態(tài)，終于在9月26日18:20，將衛(wèi)星從電源充放電失衡的失聯(lián)狀態(tài)中搶救成功，控制衛(wèi)星重新進(jìn)入正常在軌工作狀態(tài)，為衛(wèi)星研制方和用戶挽回了重大的資產(chǎn)損失。
“衛(wèi)星工程是一個(gè)極其復(fù)雜的大系統(tǒng)，產(chǎn)業(yè)鏈上的各個(gè)環(huán)節(jié)都要在成本、可靠和效率之間尋找適當(dāng)?shù)钠胶猓瑢τ跍y運(yùn)控系統(tǒng)來說，在這種實(shí)戰(zhàn)條件下展現(xiàn)出的異常處置能力就顯得格外的寶貴，這來自于團(tuán)隊(duì)的工程經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)水準(zhǔn)和敏感度。這種能力，是贏得客戶信任，獲取更多業(yè)務(wù)的一個(gè)重要原因，也是星邑空間能夠不斷發(fā)展壯大的核心競爭力之一。”商業(yè)航天是一個(gè)完整的有機(jī)體，王錚對測運(yùn)控做出了客觀的定位和判斷。
誠然，測運(yùn)控這個(gè)賽道并沒有足夠的光鮮，但它是支持中國商業(yè)航天、乃至整個(gè)航天事業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要組成部分。而且，測運(yùn)控中涵蓋了商業(yè)航天中真正高附加值的服務(wù)，這是一片巨大的藍(lán)海有待賽道玩家們不斷探索。
黨的二十大報(bào)告中明確指出：十年來我國基礎(chǔ)研究和原始創(chuàng)新不斷加強(qiáng)，一些關(guān)鍵核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，載人航天、探月探火、深海深地探測、超級計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星導(dǎo)航、量子信息、核電技術(shù)、新能源技術(shù)、大飛機(jī)制造、生物醫(yī)藥等取得重大成果，進(jìn)入創(chuàng)新型國家行列。
航天事業(yè)發(fā)展，體現(xiàn)的是綜合國力與國際影響力，要加快建設(shè)航天強(qiáng)國，由航天大國邁向航天強(qiáng)國，加快發(fā)展商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)是必由之路。
并且，太空空間資源有限，國際電信聯(lián)盟對軌道和頻譜獲取采取“先到先得”原則，盡快發(fā)展商業(yè)航天充實(shí)航天力量刻不容緩。
對此，王錚樂觀的表示：“我們綜合判斷中國的商業(yè)航天、包括商業(yè)衛(wèi)星的發(fā)射數(shù)量，在未來兩三年將會有重大突破。星邑空間立足于國家戰(zhàn)略和大背景，且要探索符合市場要求、符合自身特點(diǎn)的發(fā)展路徑，形成、鞏固和提高自己的核心優(yōu)勢。我們的愿景，是建設(shè)覆蓋全球的地面測運(yùn)控站網(wǎng)，具備服務(wù)1500顆衛(wèi)星、10個(gè)大型星座的能力，打造國家級民商航天測運(yùn)控平臺，在穩(wěn)定可靠、靈活兼容、精準(zhǔn)服務(wù)方面下苦功夫，不斷地提升服務(wù)能力和質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的社會價(jià)值和商業(yè)價(jià)值。”
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