年后开工,沐阳开始考察卫星项目工作进展。
来到实验室,看到他们在测试电池的性能。
卫星上安装有蓄电池,电池主要为通信系统供电。
而太阳电池阵吸收能量,主要为蓄电池充电。
卫星蓄电池一般两种,一种是镍镉电池,另一种是镍氢电池。
相同重量下,镍氢电量储备比镍镉电池多30%,比镍镉电池更轻,使用寿命也更长,缺点是价格比镍镉电池要贵好多,性能比锂电池要差。
镍氢电池并不是含有“氢气”,而是金属氢化物如氢氧化钾(Koh),同镍镉、锂电池都属于碱性电池,不同于铅酸蓄电池。
过去三十年,镍镉电池在卫星应用中占统治地位。
镍氢电池应用比较晚,自放电是个问题。
星海集团的卫星采用镍氢电池,由公司的电池项目组协助研制。市场上也有卖这一类电池,比如5号7号电池,价格并不贵,只是不符合星海集团卫星蓄电池的要求。
卫星蓄电池要求其寿命长,至少十年时间,以及超过一万次的充电次数,一般民用镍氢电池达不到这个要求。
毕竟不可能为卫星换电池,如果电池坏了,那这个卫星的寿命也到终点了。
如果是星际旅行的探索号卫星,对寿命要求更长。
镍氢电池也会自放电,今天可能有10Ah容量,可能过了一段时间,仅有9Ah容量了,在其它类型电池上也会出现这种情况,长时间不使用,突然发现电量减少了,就是这个意思。
这个问题对要求存放时间长的项目来说,有可能就是致命的问题。
沐阳观察了一会,看到该项目组的研发经理陆鼎,随意问道:“陆博士,你们所用的镍氢蓄电池组容量有多少?”
陆鼎恭敬回道:“董事长,按照设计要求,200Ah安培小时吧。”
[1Ah=1000mAh,200Ah大概等于七八十块手机电池容量;假如放电电流为1A,可放电时间为200小时]
沐阳换算了下,假如输出电压为12V,那么1Ah这样的电池w=12*1*3600\/(3.6*)=0.012度电。
200Ah这样的电池组,w=12*200*3600\/(3.6*)=2.4度电=2400wh。
通信系统所需要功率在500w-6000w之间,跟卫星质量有很大关系,如果是高功率通信系统,如果500公斤的卫星载荷,200Ah是足够用的。
星斗一号的原设计重量约为278公斤,按照常规的话,电池组容量肯定足够了。
星斗一号不同于一般卫星,它不仅通信,还有遥感功能和侦查功能,是光学卫星与雷达卫星组合体,全球首创,所以要求更大的电池容量。
实际上,这样的镍氢电池组并不重,大概一千克,加上其它配件也就两三公斤。
反倒是太阳电池阵占据比较大的重量,它的比功率在10-50w\/公斤之间,它属于单晶硅太阳能板,转换效率24%左右,从这数据可看出它的充电效率很低。
如果电池组有20公斤,要把200Ah充满,大概需要三十个小时,效率还是慢了一些。
镍氢电池容量再大一点也无所谓,保证太阳远日点期间阳光强度弱时有足够的电量供电即可,主要还是看太阳能电池阵充电功率,如果太阳能面板面积小了,功率小,不能满足使用要求。
沐阳强调说:“卫星项目有很多技术要解决,在项目成立之时,我就提醒过,火箭星空一号的承载能力强,卫星没必要过分追求轻型化。
精密度越高越容易坏,而且成本越高,这点你们是要注意的。
另一方面,我们计划不是发射几颗星斗一号卫星,而是计划两万颗。
按照理论,我们的发射成本并不高,就算星空一号火箭发射一次到LEo的发射成本是一千万元,平均每吨载荷成本只有几万元而已。
如果能把卫星的制造成本降低下来,假如每颗卫星节省50万元,两万颗卫星的话,我们可以省一百亿元。”
马丝克的星链卫星制造成本约为50万美刀,卫星是扁平状,尺寸为3.2x1.6x0.2m,V0.9型重227公斤,升级的V1.0型重260千克,属于小型卫星。
星海集团的星斗一号也是小型卫星,不仅仅具备通信功能,还有侦察等功能,性能更强,功能更多,如果采用轻型化设计,设计制造成本达到三百万元一颗。
全球首创的星斗一号卫星功能是不会公开,但星空一号火箭的载荷能力的确没法隐瞒,肯定会震惊全球。
也很快猜测到星海集团采用非一般的火箭发动机,还有那变态的推力。
大力出奇迹,板砖都能飞。
玩的就是不一样。
陆鼎说道:“董事长,那我们之前的设计重量是278公斤,如果按照星空一号的运载能力,星斗一号卫星也没必要采用轻型化,重量达到300多公斤也没事,或者更重也无碍,那样我们可以节省一大笔资金。”
“我之前给的278公斤重量设计要求的确不太合理,这是我的问题。
我看你们提交的设计优化方案,你们优化了不少,但还是有些保守。
你说的对,其实星斗一号再多重一百公斤也没事,只要质量稳定、不怕撞,哪怕最终设计重量达400公斤都行。
但我们的单颗制造成本可以节省数十万上百万,而发射费用只是多万把块而已,这是值得的。”沐阳回道,“这样吧,下午召集一下项目组的核心人员,我们重新梳理一下设计理念,我过审一下,把它确定下来。”
如果卫星重了,对动力要求就更高。
系统给的设计图纸也没错,结构更加紧凑,但系统也没有太多考虑到制造成本的问题,也没考虑到星空一号的载荷问题。
系统是死的,人是活的。
结构可以不修改,但一些贵重材料,能用便宜且可靠的代替那就代替,只要不影响性能和功能,零部件的精密度可以再降低一两个等级也没事,如此可以节省大量成本。
下午两点,沐阳和卫星项目组的科研人员开了一个设计会议,重新审核星斗一号的设计问题。
讨论了三个小时后,新的优化方案出炉。
这不是新设计,只是把贵重的零部件材料代替,要不然两三个小时定不下来。
最终方案,即在不影响功能情况下,降低制造难度,同时增加了结构强度,最终理论重量达到350公斤,估算每颗卫星的制造成本可减少一百万元。
当然重量增加了,也意味需要更多的燃料储备来应付突发情况时调整卫星姿态。
虽然星斗一号优化之后,之前做的有些工作是白做了,但研制难度降低了,总进程其实也没有变化。
在会议上,沐阳进行了自我批评,没有及时组织会议定大方向,也希望大家发现问题了,要敢于反驳,不搞一言堂。
沐阳和项目组的科研人员都期待星斗一号研制成功,全球大wIFI、高清分辨率。
通过星网,不出门就可以查看全球风景,探索地球神秘地区。
不过,星斗一号要解决的问题挺多,项目组科研人员遇到了许多问题,有些问题就连沐阳也头痛。
有技术资料是一回事,能不能研制出来又是另外一码事。
大脑:“我会了!”
手:“不,你不会!”
其实就是这个道理。
沐阳考察看电池项目组,再考察卫星项目的其它科研小组。
目前进展还行,估计五月份能出样品,六月份调试,七八月份能与星空一号进行大组装投入使用,还能赶得上火箭真正发射到LEo。
从2008到2016年,近八年的等待,今年终于要走到这一步了。
航天发展说快也不快,但基础打得好,与别人的不一样,星海集团这是要无视气候变化、高载荷、稳定回收火箭等多复杂技术,每一项都是世界首创。
选个好天气再发射火箭?
No!
发射到LEo只有十几吨?
那肯定不行!
火箭回收?
好吧,这个是借鉴马丝克的,谈不上首创。
问题是,Spacex的太空公司也没真正做出来。
按照历史的话,spacex火箭回收第一次成功是在2015年12月22日,直到2016年4月8日Spacex首次成功实现海上回收“猎鹰9号”火箭。
现在被沐阳折腾一下,也不知道被推延了多长时间,但肯定也是在研制,就看谁先实现了。
所以,沐阳说火箭回收技术就是星海集团首创的,不脸红!
况且,我的比马丝克的火箭回收技术先进呀!
……
几天后,
2016年2月22日,正是元宵节。
马丝克的太空探索公司Spacex宣布了卫星互联网服务的计划。
Spacex计划将约1.2万颗通信卫星发射到轨道,并从2021年开始工作。
这一项目被命名为“星链“(Starlink)。