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不放弃的劳拉公司

2019-05-25迟惑

太空探索 2019年5期
关键词:推力器通信卫星劳拉

文/迟惑

▲劳拉在为澳大利亚通信卫星安装燃料罐

回顾劳拉公司的历史,可以发现这家公司其实命运坎坷,经历了非常多的曲折才走到今天。难道它终于要走到尽头了吗?

劳拉的看家本事

虽然经营不善,但市场上对劳拉公司产品的评价还是很高。劳拉的骨干产品是基于1300平台。这个型号的历史可以追溯到上世纪80年代中期,它设计合理、扩展性好、在轨表现稳定,曾经是后进航天国家在自主开发通信卫星平台时的主要参考对象之一。根据劳拉发布的数据,迄今为止已经交付了超过100颗采用1300平台的卫星。

初期设计的时候,1300平台的发电功率可选范围在5~12千瓦。给有效载荷的供电功率可以达到5000射频瓦,这意味着它可以承载70个标准转发器。最大发射质量可以达到5500千克之多。后期,劳拉公司对平台进行了进一步扩展,推出了1300S型,最大发电功率可以达到18千瓦,供给有效载荷的功率进一步提高到10千瓦,可以支持90个转发器同时工作。这种配置下的发射质量达到6700千克。

1300系列平台的可靠性还是很不错的。在100多颗已经交付的卫星中,总共发生过10次在轨故障,其中只有两次导致了完全失效,分别是GOES-9卫星在1998年突发动量轮失效、泛美通信卫星6号在2004年失去电力。其他8次事故或者造成了性能降低,或者导致寿命缩短。有些事故在切换备份后,没有影响业务。

·1300平台还创造了许多通信广播卫星发展史上的第一。它是第一种采用100伏特总线和直接辐射集电极功放的卫星,电视直播业务的信号功率更大。

·在1300平台上第一次实现了高通量通信,也就是卫讯一号卫星。

·它是第一个实现20千瓦功率的卫星平台,为高清和超高清电视直播创造了条件。

·1300平台是第一种实现了双向地面波束成型技术的卫星,提高了应用的灵活性。

·1300平台还是第一批实现了赋形波束天线反射面的卫星之一。

▲GOES系列是劳拉研制的少数对地观测卫星之一

▲劳拉依然在建造高通量卫星,这是为加拿大电信卫星公司制造的电信卫星18号

·1300平台是第一种采用电推进技术的卫星,但劳拉并没有把领先优势保持下去,被波音后来居上。

·1300平台是第一批采用锂电池的卫星平台之一,大幅度提高了供电性能,降低了重量。

劳拉不放弃

在劳拉陷入困境的同时,马克萨尔公司另一家制造子公司、保留了老品牌的MDA也陷入了经营不善。MDA负责制造著名的加拿大机械臂,无论航天飞机还是国际空间站上的主力机械臂都是MDA的产品。但随着这两个项目一个退役、一个竣工,空间机械臂的订货也无以为继。

马克萨尔公司在2018年中期就打算改变商业模式,考虑完全放弃劳拉的静止轨道卫星制造业务,但到了2019年年初,这家公司决定,还是不放弃。

2018年,劳拉总共取得了8.21亿美元的营业额。这个数字听起来还不错,但其中的毛利只有500万美元。而两年之前,劳拉的毛利是1.6亿美元。如果营业额跌破5亿美元,就要彻底陷入亏损了。马克萨尔公司指出,只要劳拉每年能拿到一两颗静止轨道卫星的合同,就不会关闭劳拉公司。这样的话,加上劳拉为NASA承担的“普赛克”小行星探测器任务、空间机器人项目和其他政府项目,这家企业还是能达到每年5亿美元营业额的盈亏平衡线的。

在合并的时候,MDA公司把自己原先的卫星制造部门也归入了劳拉的品牌之下。于是在现在的劳拉空间系统公司网站上,不但有一长串GEO卫星列表,也有很长的遥感卫星列表。加上此前研制全球星和美国国防部“国防卫星通信系统”的经验,意味着劳拉在低轨卫星上也能够有所作为。

上一轮低轨道星座浪潮中,劳拉就拿到了全球星的合同,制造了数十颗卫星。虽然全球星公司经历了破产和重组的悲剧,但在轨卫星的工作一直很稳定。虽然劳拉在全球星为第二代卫星选择制造商的时候,输给了泰雷斯-阿莱尼亚,但在加拿大电信卫星公司的“电信卫星”星座的合同中,两家竞争对手联手合作。这意味着劳拉至少不会彻底退出卫星制造业了。

▲劳拉的主打产品1300卫星平台

▲劳拉还曾经试图研制电推进的小行星探测器,竞标NASA的小行星重新定向计划

▲劳拉正在为加拿大电信卫星公司制造的新一代低轨道通信卫星验证星

当然,这么大的公司也不能只靠一两颗卫星的合同活着。按照马克萨尔公司副总裁的说法,劳拉和整个马克萨尔公司“将转向更小的卫星和政府客户”。两大卫星制造商的介入,让人们对“电信星”在技术上的前景没有什么顾虑。但对于劳拉来说,100多颗小型卫星的合同未必能吃饱,后续的补网发射也未必会需要太多卫星。劳拉如何给自己的卫星制造部门找到更多合同来维持下去,还是个很大的问题。

但是GEO卫星生产线必然要大幅度削减。如果今后每年的GEO卫星制造数量保持在两三颗的水平,相应的队伍、设施应当如何重置,也是一件头疼的事情。

为了应对困境,劳拉在努力实现技术进步,比如说采用3D打印技术来制作卫星天线和天线塔。据说仅仅到2018年9月25日前,就有15颗卫星采用了超过1000个3D打印的零件,材料涉及铝、钛和塑料。3D打印机数可以减少零件质量、降低成本、缩短工期,这对正在努力扭转亏损的劳拉来说,意义还是很重要的。到目前为止,劳拉打印过的最大零件是日本电信卫星公司的JCSAT-110A卫星,它的天线塔采用了37个打印的钛合金零件。西班牙卫星公司的30W-6卫星采用了较小的3D打印零件,但数量达到了200个以上,其中有72个钛合金零件和大量尼龙零件。在加拿大电信卫星公司的电星-18上,劳拉第一次采用了铝合金打印零件,打印了一组支架,在降低了质量的同时,并没有导致成本的上涨和工期的延长。

劳拉公司对近年来兴起的全电推进卫星概念也没有放过。这家公司曾经研制过一种称为SPT-100的电推力器,应用在34颗卫星上,总点火时间超过了10万小时。改进型SPT-140霍尔效应电推力器结合传统的双组元化学推力器,实现了国际通信卫星38的变轨程序,和还在电信卫星19上用于轨道保持。SPT-140的工作功率高达8千瓦,在现有的电推力器中是比较领先的。NASA也对劳拉公司的电推力器表现出了兴趣,前文所说的“普赛克”小行星探测器上,也将使用电推力器。

劳拉还推出了SSL-100和SSL-500两种新的卫星平台系列,分别是65千克和250千克的小卫星。其中SSL-500平台已经在商业市场上有所收获,在2018年赢得了欧文公司的合同,制造一颗小型静止轨道通信卫星欧文-3。

劳拉公司的未来会怎么样呢?现在还不是很容易下结论。从马克萨尔公司的应对来看,他们还是很想保住卫星制造能力,为此不惜把自己转型成一个小卫星制造商。但是航天界对大小卫星的定位早有结论,二者是互补的关系,而不是谁取代谁的关系。在广播电视这个领域,地球静止轨道大型卫星平台的地位还是不可替代的。劳拉公司的问题在于产品线过于单一、用户对象过于单一,没有很好地抓住美国政府和美国军方这个大客户,一旦市场有些风吹草动,就要面临剧烈的震荡。这对所有航天企业来说,都是一个教训。

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