36氪首发丨数十台套产品在轨稳定运行,国科大系卫星推进器公司完成近亿元融资
(来源:36氪)
作者 | 乔钰杰
编辑 | 袁斯来
硬氪获悉,空间推进企业国科星擎航天科技有限公司(以下简称“国科星擎”)已完成多轮融资,截至目前累计融资近亿元,投资方包括上海国投旗下上海科创集团策源基金、杭州科创集团、南山战新投、兴湘科创、国泰海通、新微资本等多家头部科创投资机构和产业资本方。
融资资金将重点用于智能化产线建设和新型推进产品研发,持续加快各型号产品批量生产和稳定交付、新产品在轨应用与数据积累。
国科星擎由国科大杭州高等研究院孵化,完整继承了国科大杭高院霍尔电推进技术体系及在轨应用经验,核心技术团队整体由杭高院平移组建,主要从事空间动力及在轨服务业务,聚焦卫星姿轨控核心部件——霍尔电推进系统的研发、量产与商业化应用。团队核心成员来自国内空间电推进主力院所与高校,具备推力器本体、空心阴极、电源与控制及工质储供系统的全链条正向设计能力。
随着我国低轨互联网卫星及星算卫星建设提速,GW星座、千帆星座等国家级及商业星座规划卫星总量已超过20万颗。卫星不仅需要完成入轨后的轨道调整、寿命后期的离轨,还需要在长期运行中维持轨道、控制姿态,这使得兼顾性能、可靠性与成本的推进系统成为卫星批量部署的重要环节。批量部署阶段,推进系统的角色也在变化:它不再只是卫星的配套单机,而是直接影响星座部署节奏、在轨寿命与全生命周期成本的关键环节。
与传统化学推进相比,电推进通过电能加速工质产生推力,具有比冲高、推进剂消耗少、使用寿命长等特点。其中,霍尔电推进是当前卫星应用的重要技术路线。按照推进剂划分,霍尔电推进又可使用氙气、氪气、氩气等不同工质。
氪工质和氙工质霍尔推力器点火图
国科星擎创始人徐禄祥向硬氪介绍,氙气易电离但储量少、成本高;氪气储量足、价格远低于氙气,万颗级星座下成本优势突出,缺点是电离效率、推功比偏低,高压存储工程难度大,需重构推力器、气路及磁路设计;氩气原料成本最低,但电离困难,对电源、器件和结构要求高,带来的系统成本显著高于氪气。结合国内工质供给与主流卫星平台供电能力,氪气是商业卫星星座规模化部署首选。
氩工质霍尔推力器点火图
由于氪气相较于氙气电离难度更高,对推力器的放电结构设计、电源系统匹配及整机运行稳定性提出了更高要求。如何在降低推进剂成本的同时,保证推力性能、可靠性和使用寿命,是氪工质霍尔电推进实现规模化应用需要解决的问题。
徐禄祥表示,国科星擎团队是国内较早启动氪、氩工质霍尔电推进技术研发的团队之一,围绕氪气、氩气电离难、放电振荡及打火等问题进行了针对性研究,并实现阴极、阳极、储供、电源、控制等核心部件100%自研,形成从核心部件到整机系统的技术闭环。
其中,空心阴极是决定整机寿命与可靠性的关键部件,团队已完成从发射体材料测试定型、结构设计、工况匹配到关键生产测试装备的全流程自主开发,并配套建设了覆盖电源电路调试与测试、工质流量校准、推力标定、羽流诊断、超低温点火与可靠性考核的电推进空间环境模拟真空试验体系。
徐禄祥表示,氪工质推进器的研发不仅需要解决推力器本身的技术问题,还涉及电源、工质储供、加注和测试等环节。以氪气加注为例,相关设备需要满足高压储供要求,系统设计与工程实现均存在一定门槛。
目前,国科星擎已形成覆盖微牛级至300毫牛级的霍尔电推进产品谱系,可适配微纳卫星至吨级大型卫星平台。徐禄祥介绍称,公司目前已有数十台套产品实现在轨稳定运行,在主流卫星互联网1000km轨道完成国内氪工质霍尔推进器的首次批量工程化应用,同时实现了268km的大幅升轨与组网任务。
霍尔推进产品批量生产
客户方面,国科星擎已与多家头部商业卫星总体单位建立合作,产品应用覆盖国家两大低轨宽带卫星互联网星座,配套服务多家头部民营卫星总体及体制内院所。
除提供完整的推进系统外,公司也具备核心单机、配套生产测试设备及相关服务的产品化交付能力。随着星座进入批量组网阶段,公司也在推进与总体单位的产品联合定义和接口标准化,以缩短新平台的适配周期。
目前公司正在建设年产1000套霍尔电推进系统的智能化产线,并建立全流程数字化质量管控体系,引入智能化检验测试、自动化标定、关键参数全过程追溯与批次一致性管控手段,提升产品标准化程度和规模化交付能力。公司预计产线设备将于今年11月陆续完成安装并启动运行,12月正式投产。
千套产能生产线空间环境模拟真空试验系统
推进系统之外,国科星擎还计划向“动力系统+在轨服务”延伸,布局大功率霍尔推进与空间转移动力、智能姿轨控、超低轨卫星推进、在轨延寿、太空垃圾清理等方向。随着卫星星座进入规模化部署阶段,公司希望以推进系统为基础,进一步拓展在轨运行阶段的服务需求。
以下为创始人徐禄祥与硬氪交流节选:
硬氪:氪工质霍尔电推进面临的主要技术难点是什么?国科星擎如何解决氪气电离难、放电振荡及打火等问题?
徐禄祥:氪气的电离难度比氙气更高,尤其在小功率条件下,电离和放电维持都更困难。解决这些问题,首先要从物理机理入手,再针对推力器结构和电源系统进行优化。例如,推力器启动与稳定运行是两个不同的过程。启动阶段需要瞬时提供足够的能量,后续则需要维持稳定放电。如果对这一过程的理解不够深入,就很难从根源上解决放电不稳定的问题。
此外,氪工质下的放电振荡(业内常称“呼吸振荡”)比氙气更明显,如果不加抑制,会放大推力噪声、加速陶瓷放电室壁面与磁极的溅射刻蚀,最终反映到卫星母线功率波动和工作寿命上。我们在电源侧做了针对性的拓扑与控制策略设计,配合放电室磁场优化,把振荡抑制在可控范围内。
我们会同时调整推力器内部结构、电源结构和放电控制策略,而不是只对某一个部件进行简单改进。团队对推力器整体工作机理有比较深入的理解,这也是我们能够针对氪工质的特性进行系统性优化的基础。在研发手段上,我们也把仿真与试验结合起来:先用等离子体仿真和多物理场耦合分析指导磁路、放电室与气体分配器的迭代,再用地面考核和在轨数据反过来修正模型,尽量把“试错”变成可预测的设计。
硬氪:在做氪工质霍尔推进器的企业中,国科星擎的核心优势是什么?
徐禄祥:我认为主要有三个方面。
首先是全链条自主研发。我们不仅自研阳极、阴极、电源和控制等核心部件,也自主开发生产测试设备,包括推力测试、羽流测试、生产过程检测、工质加注等环节所需的设备,这意味着我们能够从推力器本体延伸到系统集成、测试检验和工质加注,而不是只做单一部件。这样做的另一个好处是迭代速度——部件、系统和测试设备都在自己手里,出现问题时可以并行调整,不需要跨供应商协调,研发周期明显缩短。
其次是产品谱系和工程化能力。我们已经形成从微牛级到300mN级、适配氪氙氩不同工质的产品布局,并完成了部分大推力产品及超低轨集气式推进产品的鉴定试验和型号定型。不同卫星平台对推力、功率、母线电压和工质的要求不同,完整的产品谱系能够帮助我们覆盖更多应用场景。更重要的是,谱系化意味着可以把已验证的产品平台往新场景平移:超低轨、轨道转移这类新需求不必从零开始,而是在已有的推力器、电源和储供平台上做适配,能显著降低进入新场景的成本并增强可靠性。
第三是团队的专业化与系统协同能力。我们的核心团队主要由自主培养的博士、工程师等组成,成员对电源、阴极、阳极及试验设备等环节都有较深的整体认知。推进系统对多环节耦合匹配要求高,仅精通单一模块会制约跨域协作与排故。我们核心成员一专多长,兼具专业深度与全局视角,可在保障任务的同时降低系统综合成本,高效处理研发、量产交付中的各类问题。
硬氪:公司同时布局氪工质和氙工质产品,两种推进剂在性能、成本和适用场景上有什么区别?
徐禄祥:氙气更易电离,小推力场景下优势明显;氪气电离功耗更高,但成本仅为氙气的1/100~1/50,星座规模化部署时全生命周期成本优势突出。
目前我们10mN以下推力器主推氙工质,20–300mN产品可兼容氙、氪,该分界随氪气技术成熟正向小推力区间延伸。同等推力下氙气耗电更低,如20mN推力器氙气功耗三百多瓦、氪气四百多瓦。工质选型需结合卫星供电与任务:高姿态稳定、严格限功率的遥感卫星适配氙气;供电充裕、优先控推进剂成本的通信卫星适合氪气,我们可按需匹配。
硬氪:你判断电推进下一步会主要往哪些方向发展?国科星擎会怎么布局?
徐禄祥:我判断有四个方向。
第一是往大功率走。现在主流需求在百瓦到千瓦,但空间转移飞行器、大型平台组网和未来的深空任务,需要十千瓦甚至百千瓦功率的产品,热管理、磁路和电源效率都要重新设计,是一个新的技术台阶。
第二是往低成本工质走。氙气资源稀缺、价格波动大,万颗级星座不可能长期押在这上面。氪气是当下最现实的替代方案,我国是产氪大国,提纯制造成本低,中长期看,氪气可能会成为我国电推进规模化应用的主流工质。
第三是往超低轨走。150到300公里这一带分辨率和时延优势明显,但大气阻力大、原子氧腐蚀强,传统电推进靠自带工质撑不了多久。集气式、吸气式这条路线一旦在轨跑通,超低轨星座的商业模式就成立,这是我们重点投入的方向之一。
第四是往智能化和服务化走。推进系统会越来越多地和姿轨控、任务规划融合在一起,具备支撑总体完成自主避碰、自主机动、健康管理的能力;在轨加注、在轨延寿、碎片清理这些服务,本质上也都是推进能力的外延。我们希望公司不只是一家推力器供应商,而是能覆盖动力系统与赋能在轨服务的公司。