出品/星动无极

遨天科技在10月30日对外确认,成功研制新一代5千瓦级氩工质阴极中置霍尔电推进系统,并在研制过程中建立了完整的AI设计模型与流程,在国际上首次实现用AI设计霍尔电推进。证券时报与中国经营报先后报道了这款产品,官方渠道同步公布了地面点火实拍数据:推力器仅重2.6千克,配套的压力流量调节模块重0.6千克,是已公开同功率等级最轻的氩气霍尔电推进系统。

关键指标落在4.2千瓦功率点:总效率50%,推力163毫牛,比冲2650秒。对照物是SpaceX装在星链V2 Mini上的氩霍尔推进器,遨天给出的口径是与后者处于同一水平。氪气工况同样可用,在1千瓦至6千瓦范围内稳定工作,最高比冲超过2265秒,最大推力超过280毫牛。一颗卫星可以根据任务需求在氩和氪之间做选择:大规模部署用氩气压成本,高精度机动用氪气保性能。

氩气是空气分离的大宗副产品,储量丰富、价格低,但电离难度高于氙气和氪气,此前在空间电推进中应用有限。SpaceX在星链V2 Mini上第一次把氩霍尔推进器用进在轨任务,打开了低成本工质的路线。遨天通过氩工质高效电离技术攻关,让氩气工况在2千瓦到5千瓦之间稳定工作,等于把这条路线在国内补齐。对计划部署上万颗卫星的星座运营商来说,推进剂成本和整星重量直接决定发射账单,工质从氙气换成氩气省下的钱按星座规模放大。

AI在这个产品里承担的是设计环节。遨天建立的模型可以快速预测推进器性能,预测时间小于0.1秒,误差小于6%,这套成果已经用进国内某星座的数字孪生项目。在正向预测之上,AI根据目标性能反向寻找最优设计参数,再经关键参数空间筛选,把优化结果交给详细设计与研制。霍尔推进器的电、磁、热多物理场耦合是典型的调参难题,传统做法靠轮次试错,一轮设计的周期以月计。把性能预测压到0.1秒,意味着设计迭代的节奏从月变成天。

轻量化是另一条主线。推力器采用自研大发射电流阴极与中置架构,零件数量少,结构紧凑,官方口径的批产效率因此提升一倍以上。配套的压力流量调节单元用自研阀件冗余设计,已经在轨验证了流量控制的稳定性。推力器2.6千克加模块0.6千克,整套动力系统3.2千克,这个重量放在吨级卫星上不显眼,放在两百千克级的批量组网星上,每一千克都是发射成本。

遨天科技成立于2018年,是电推进和空间态势感知方向的国家级专精特新小巨人,2021年建成国内首条商用电推进智能制造产线,开创了国内首台民企电推进和霍尔电推进的在轨应用。这家公司的产品节奏一直贴着国内星座的建设进度走,从单机到产线再到数字孪生,覆盖的是推进系统从研制到批产的全链条。

遨天公布的同功率对照表把差距标得很细:星链V2 Mini的氪气霍尔推力器推力200毫牛、比冲2150秒、功率4千瓦、单机2.1千克;遨天这套氩气产品在4.2千瓦下推力163毫牛、比冲2650秒、效率50%。两个指标体系各有取舍,氪气电离容易、比冲偏低,氩气更便宜、比冲更高,Starlink选氪气优先保证推力密度,遨天把氩气工况做稳之后,星座运营商在工质上多了一个成本更低的选项。

产品线外围还有配套。遨天此前推出国内首个商用电推进矢量调节机构AoWings与电推进数字孪生系统aoTwins,本次的AI性能预测模型就是aoTwins的组成部分,已应用在国内某星座的数字孪生项目中。从推力器、调压模块、矢量机构到数字孪生,这家公司把电推进的分系统一件件补齐,客户买到的不再是单台推力器,而是一套可编排的动力方案。

星座总体单位选电推进,看的是三条能算进采购模型的东西,单台指标峰值排在后面:单机价格、交付节奏、在轨寿命。氩气把工质成本压下来,中置架构把零件数量压下来,两条同时指向单机成本;批产效率翻倍对应的是交付节奏;剩下在轨寿命这一条,只能靠星座的真实任务去积累。遨天把前两条写进了产品定义,第三条还没有公开的运行数据。对一家要为上千颗组网星配动力的总体单位来说,任何一条缺数据,采购决策都会往后拖。

国内低轨星座正在进入千帆256颗之后的加速段,组网星的推进系统需求会随发射节奏同步放量。氩工质加AI设计加轻量化三条线并到一款产品上,说明国内电推进供应链已经具备与星链同代际竞争的产品形态。下一步要验证的是批量交付和在轨寿命,这两项指标要靠星座的真实任务去积累。